Реферат: Магнитное поле электрического тока

противоположно вектору магнитной индукцииB :

Общий, наведенный внешним магнитным полем, орбитальный

магнитный момент DP_m атома

где Z – число электронов в атоме, средняя площадь проекции орбит электронов в атоме на плоскость, перпендикулярную к направлению вектора B .

Таким образом, электронные орбиты атома под действием внешнего магнитного поля совершают прецессионное движение, которое эквивалентно круговому току. Так как этот микроток ин­дуцирован внешним магнитным полем, то, согласно правилу Ленца, у атома появляется составляющая магнитного поля, на­правленная противоположно внешнему полю, наведенные со­ставляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Этот эффект получил название диамаг­нитного эффекта. Вещества, у которых магнитные моменты ато­мов (или молекул) в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю и намагничивающиеся во внешнем магнитном поле про­тив направления поля называются диамагнетиками .

В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетик не­магнитен, поскольку в данном случае магнитные моменты элек­тронов взаимно компенсируются, и суммарный магнитный мо­мент атома равен нулю. Диамагнетиками являются многие ме­таллы (Bi , Ag , Au , Cu ), большинство органических соединений, смолы, углерод и т.д.

Наряду с диамагнитными веществами существуют и такие вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и атомы (или молекулы) в отсутствии внешнего магнитного поля всегда обладают некоторым постоянным магнитным моментом P_m . Однако вследствие теплового движения молекул их магнит­ные моменты ориентированы беспорядочно. Поэтому такие ве­щества магнитными свойствами не обладают. Их называют па­рамагнетиками.

При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле

магнитные моменты атомов (молекул) прецессируют вокруг век-r

тора B с ларморовской угловой скоростью w_L , устанавливается

преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов P_mi по направлению внешнего поля (полной ориен­тации препятствует тепловое движение атомов). Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усили­вающее его. Этот эффект называется парамагнитным. При ослаб­лении внешнего магнитного поля до нуля ориентация магнитных моментов вследствие теплового движения нарушается и парамаг­нетик размагничивается. Парамагнетиками являются редкозе­мельные элементы, Pt , Al и т.д. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее парамагнитно­го и поэтому остается незаметным.

3.3 Диамагнетики и парамагнетики в однородном магнитном поле

Диамагнетиками называются такие вещества, у которых магнитные моменты атомов (или молекул) в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. Это означает, что у диамагнетиков векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех элек­тронов атома равна нулю и только при включении магнитного поля возникают наведенные магнитные моменты. Диамагнетиками являются многие металлы (Bi , Ag , Au , Cu ), большинство ор­ганических соединений, смолы, углерод и т.д.

Парамагнетиками называются вещества, у которых атомы

(или молекулы) в отсутствии внешнего поля обладают некоторым

постоянным магнитным моментом P_m . Это означает, что вектор­ная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов атома (молекулы) отлична от нуля.

Итак, в результате воздействия внешнего магнитного поля у каждого атома возникает наведенный орбитальный магнитный момент (15). Выделим малый объем DV вещества. Магнитный

момент выделенного объема будет

- магнитный

момент i - го атома (молекулы), N – общее число атомов (моле­кул) в малом объеме V . В пределах выделенного объема V магнитное поле можно считать однородным. Одновременно в этом объеме должно содержатся достаточно большое число час­тиц N , (N >>1), чтобы имело смысл усреднение физических ве­личин, характеризующих систему частиц.

Отношение магнитного момента малого объема V вещества к величине этого объема является характеристикой намагничива­ния вещества. Эта величина называется вектором намагничено-

сти (интенсивность намагничивания) J :

Поместим изотропный диамагнетик в магнитное поле с индукцией B . В объеме V такого диамагнетика наведенные моменты P_m всех атомов (молекул) одинаковы и будут направлены противоположно вектору B .

Вектор намагниченности J равен:

χ - безразмерная величина, характеризующая магнитные свойства магнетиков. Для всех диамагнетиков χ < 0.