Подставив в (28 ), получим для индуцированного магнитного момента

Природа диамагнетизма

Преломление линий вектора и

На границе раздела двух магнетиков с магнитными проницаемостями m₁ и m₂ (m₁ < m₂) линии вектора испытывают скачок, т. е. преломляются (рис. 9, а, б).

Рис. 9

Найдем отношение тангенсов углов a₁ и a₂:

. (25)

Если на границе раздела двух магнетиков тока проводимости нет, то

(26)

Поэтому закон преломления линий и линий запишем в виде

. (27)

На явлении преломления силовых линий магнитного поля основана защита приборов от влияния внешних магнитных полей, если их окружить экраном из ферромагнитного вещества, например, железа.

Вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля результирующий магнитный момент равен нулю, называют диамагнетиками.

К ним относятся, например: инертные газы, молекулярный водород, азот, цинк, медь, золото и др. Диамагнитный эффект можно объяснить на примере инертных газов. Рассмотрим модель изотопа атома гелия. Атом гелия имеет в ядре 2 протона (положительный заряд q_п= +2е и два нейтрона (q_н= 0).

Рис. 10

Вокруг ядра обращаются два электрона (q_е= -2е).

На электроны со стороны ядра действуют кулоновские силы. Если предположить, что оба электрона вращаются вокруг ядра с одинаковой скоростью, но в противоположном направлении и на одном и том же расстоянии от ядра (рис. 10), то их орбитальные магнитные моменты будут равны по величине, но противоположны по направлению, в отсутствие внешнего магнитного поля. Следовательно, суммарный магнитный момент атома гелия равен нулю. При внесении атома гелия в магнитное поле, на каждый из электронов будут действовать кулоновская сила и сила Лоренца (рис. 11). Их равнодействующая сообщит каждому электрону центростремительное ускорение. Уравнения движения электронов в магнитном поле можно записать в виде

Рис. 11

Из уравнений следует, что под действием магнитного поля скорость движения первого электрона уменьшилась, а второго - возросла. В связи с этим магнитный момент первого электрона уменьшится, а второго - увеличится. В результате этого у атома гелия индуцируется (наводится) дополнительный магнитный момент

(28)

Причем индуцированный магнитный момент DР_м направлен противоположно вектору индукции внешнего магнитного поля.

Решая совместно уравнения движения электронов, имеем

или.

. В векторном виде

или.

При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле атомы (молекулы), входящие в его состав, согласно теореме Лармора приобретают индуцированный магнитный момент D. В пределах малого объема DV изотропного диамагнетика векторы D всех n атомов одинаковы, пропорциональны и противоположны ему по направлению.

Следовательно, вектор намагничивания диамагнетика

, (29)

где n₀ - концентрация атомов; m₀ - магнитная постоянная; c - диамагнитная восприимчивость.

Таблица 1