Для объяснения магнитных явлений в веществе рассматривают движение электронов в атоме согласно классической механике. Электрон вращается вокруг ядра по круговой орбите.
Электрон, движущийся по орбите эквивалентен круговому току и обладает поэтому орбитальным магнитным моментом и модулем , так как - сила тока. - частота вращения электрона, - площадь орбиты. Теперь . | |
Рис.1. |
Направление определяют по правилу буравчика.
Кроме орбитального магнитного момента электрон обладает собственным магнитным моментом – спином . Спин имеет квантовую природу и не имеет аналогов в классике. Общий магнитный момент атома или молекулы равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых) входящих в атом электронов
.
Магнитный момент ядра атома в 1000 раз меньше магнитных моментов электронов и они не учитываются.
При попадании вещества в магнитное поле оно намагничивается. Для количественного описания намагничивания вводят векторную величину - намагниченность.
Вектором намагничивания данного вещества называется физическая величина, численно равная магнитному моменту единицы объема
,
- магнитный момент магнетика, равный векторной сумме магнитных моментов отдельных молекул. - измеряется в А/м, - объем магнетика..
Магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля, создаваемого током, и поля создаваемого намагниченным веществом. Вектор магнитной индукции результирующего поля в магнетике равен векторной сумме магнитных индукций внешнего поля , поля образованного намагничивающим током в вакууме и поля микротоков ,
(1)
,
.
Магнитное поле макротока описывается вектором напряженности .
Опыт показывает, что при небольших величина вектора намагничивания в изотропных средах пропорциональна напряженности поля , вызывающего намагничение
,
- магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина).
,
- безразмерная величина представляет собой магнитную проницаемость вещества.
В зависимости от знака и величины восприимчивости все магнетики делятся на три группы:
- диамагнетики ,
- парамагнетики ,
- ферромагнетики .