Диамагнетики и парамагнетики

Диамагнетики и парамагнетики

Диамагнетики и парамагнетики
Магнитное поле вокруг проводника с током было обнаружено за его механическим действием на магнитную стрелку. Напомним, что в опыте Эрстеда она отклонялась от предыдущего своего направления. Следовательно, поведение вещества во внешнем магнитном поле с самого начала интересовало экспериментаторов. Пусть внешнее магнитное поле, в котором находится вещество является стационарным, то есть независимым от времени, а вещество является изотропным и однородным.

Однако, индукция магнитного поля вне пределов вещества и индукция магнитного поля в веществе не одинаковы, потому что намагничивание вещества создает внутреннее поле с индукцией, которое существует лишь в пределах вещества и является реакцией на внешнее поле . Согласно принципу суперпозиции результирующее магнитное поле в веществе в каждой точке является суммой этих двух полей.

Для объяснения намагничивания тел Ампер предложил гипотезу о том, что в молекулах и атомах вещества циркулируют круговые токи (так называемые молекулярные токи). Каждый такой ток имеет определен магнитный момент и создает в окружающей среде некоторое магнитное поле.

В виду хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела равняется нулю. Под действием внешнего поля магнитные моменты молекул приобретают определенную подавляющую ориентацию в одном направления, в результате чего магнетик намагничивается - его суммарный магнитный момент становится отличающимся от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в таком случае уже не точно компенсируют друг друга и возникает поле реакции магнетика.

Намагничивание магнетика будем характеризовать магнитным моментом одиночки объема – намагниченностью. Единицей измерения намагниченности является ампер на метр: =А/г. Векторная сумма проводится по всем молекулам в физически малом, однако макроскопическом (большому сравнительно с атомными масштабами) объеме. Векторы индукции поля реакции и намагниченности являются пропорциональными друг другу с коэффициентом Гн/м, то есть так называемой магнитной постоянной. Понятно, что между векторами, которые входят к и вектором внешнего поля должна существовать определенная связь: чем больше является внешнее поле, тем больше является намагниченность вещества и ее реакция на это поле:

Коэффициент магнитной восприимчивости может отличаться знаком. Характеризует так называемые парамагнетики, которые усиливают внешнее поле. Характеризует так называемые диамагнетики, которые ослабляют внешнее поле. Полет реакции направлено так же как внешнее поле в парамагнетиках, и противоположно внешнему - в диамагнетиках. Величину называют магнитной проницательностью вещества. Следовательно, для изотропных и однородных веществ магнитную проницаемостью можно определить как отношение модулей результирующего и внешнего магнитного поля. Заметим, что величина для этих двух классов магнетиков является независимой от величины внешнего поля, то есть постоянной величиной: .