Граничные условия для индукции и напряженности магнитного поля. Электромагнит

Граничные условия для векторов напряженности и индукции магнитного поля:

1. Касательная составляющая вектора напряженности магнитного поля

2. Нормальная составляющая вектора магнитной индукции поля

3. Касательная составляющая вектора B→ магнитного поля

4. Закон преломления линий магнитного поля

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

35) Природа диа- и парамагнетизма. Гиромагнитное отношение. Ларморова прецессия. Спин электрона. Опыты Штерна и Герлаха. Магнитный момент атома.                    

Слабо – магнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики.

Диамагнетиками называются вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора магнитной индукции поля.

К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. Диамагнетиками являются инертные газы, молекулярный водород и азот, цинк, медь, золото, висмут, парафин и многие другие органические и неорганические соединения.

В случае отсутствия магнитного поля диамагнетик немагнитен, поскольку в данном случае магнитные моменты электронов взаимно компенсируются, и суммарный магнитный момент атома равен нулю.

Т.к. диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свойственен всем веществам.

К парамагнетикам относятся веществ а, у которых магнитный момент атомов или молекул отличен от нуля в отсутствие внешнего магнитного поля:

Поэтому парамагнетики при внесении их во внешнее магнитное поле намагничиваются в направлении поля. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения все магнитные моменты атомов ориентированы беспорядочно, и поэтому намагниченность равна нулю. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов по полю. Полной ориентации препятствует тепловое движение атомов, которое стремится разбросать моменты. В результате такой преимущественной ориентации парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, которое, накладываясь на внешнее, усиливает его. Этот эффект называется парамагнитным эффектом или парамагнетизмом.

Гиромагнитное отношение (магнитомеханическое отношение) — отношение дипольного магнитного момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к её механическому моменту.

В системе СИ единицей измерения гиромагнитного отношения является с·А·кг⁻¹ = с⁻¹·Тл⁻¹

Спин электрона – это собственный момент импульса электрона.

если на систему частиц, обладающих одинаковым отношением электрического заряда к массе, наложить постоянное магнитное поле B r, то магнитные моменты этих частиц P_магн будут прецессировать относительно поля B с частотой 

 B=Ω* γ                                     

Это явление называют ларморовой прецессией, частоту - ларморовской частотой. Величина γ представляет собой отношение магнитного момента частицы к ее механическому моменту. Для электрона это отношение Ω.

Опыт Штерна-Герлаха. Задачей опыта, поставленного в 1921 г. Отто Штерном совместно с Вальтером Герлахом было подтверждение идеи о существовании магнитного момента атома и непосредственное его измерение.

Магнитный момент атома слагается из орбитальных и собственных моментов входящих в его состав электронов, а также из магнитного момента ядра (который обусловлен магнитными моментами входящих в состав ядра элементарных частиц – протонов и нейтронов).