Изучение явления гистерезиса ферромагнитных материалов. Балабина Г.В - 3 стр.

UptoLike

HJ
!!
χ
χχ
χ=
==
=
(3)
где
χ
- магнитная восприимчивость вещества.
Влияние вещества на магнитное поле характеризуется также магнитной проницаемостью
µ
,
которая показывает, во сколько раз магнитное поле в веществе B меняется по отношению к
магнитному полю в вакууме B
0
:
µ
µµ
µ
=B/B
0
=
µ
µµ
µ
0
(H + J)/B
0
, (4)
где
µ
0
- магнитная постоянная, равная 4
π⋅
10
-7
Гн/м.
Безразмерные величины
χ
χχ
χ
и
μ
связаны между собой соотношением
µ
µµ
µ
=1+
χ
χχ
χ
(5)
В зависимости от знака магнитной восприимчивости
χ
χχ
χ
и значения магнитной проницаемости
µ
все вещества делятся на три группы:
1) диамагнетики
χ
χχ
χ
<0; 1-
µ
= 10
-6
...10
-8
);
2) парамагнетики
χ
χχ
χ
>0;
µ
-1 = 10
-4
...10
-7
);
3) ферромагнетики
χ
χχ
χ
>0;
µ
10
3
...10
6
).
К диамагнетикам относятся вещества, молекулы которых не обладают магнитными момен-
тами (
МОЛ
p
!
= 0), т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля орбитальные
0
p
!
и спино-
вые
S
p
!
моменты электронов взаимно скомпенсированы. При внесении диамагнетика во
внешнее поле он намагничивается против поля (
J
!
↑↓
0
B
!
), что объясняется явлением, полу-
чившим название "ларморова прецессия электронных орбит".
Наличие у электрона, вращающегося вокруг ядра, механического момента количества дви-
жения
[
[[
[]
]]
]
vm,rL
0
!!
!
=
==
=
делает его подобным волчку. Действительно, во внешнем магнитном
поле
0
B
!
на орбиту электрона, как на замкнутый контур с током, действует вращающий мо-
мент
[
[[
[
]
]]
]
00
B,pM
!
!
!
=
==
=
. Под действием этого момента электрон вместе с орбитой, подобно ме-
ханическому волчку, будет совершать прецессию,
т.е. получит дополнительное равномерное вращение,
при которой векторы
0
p
!
и
0
L
!
, имеющие всегда
противоположные направления, будут описывать с
постоянной угловой скоростью
ω
ωω
ω
L
=
eB
0
/2
m
конус
вокруг направления поля
0
B
!
(рис. 2).
Частота
ω
L
называется ларморовой частотой.
Обусловленное прецессией дополнительное замкну-
тое круговое движение электрона приводит к появ-
лению у него индуцированного (наведенного) маг-
нитного момента прецессии
n
p
!
, направленного все-
гда против поля
0
B
!
. Поэтому у диамагнетиков на-
магниченность
J
!
всегда направлена против вектора
0
B
!
, а магнитная восприимчивость
χ
- отрицательная
величина, не зависящая от температуры.
Диамагнетиками являются инертные газы, водород,
кремний, фосфор, золото и др.
Поскольку орбитальное движение электронов присуще всем атомам и молекулам, ларморова
прецессия возникает у всех веществ, находящихся во внешних магнитных полях в этом
смысле диамагнетизм универсален. Диамагнитный эффект может быть обнаружен лишь в
том случае, если он не подавляется более сильным парамагнитным эффектом.
Рис. 2
p
0
L
0
e
p
n
B
0
ω
ωω
ω
                                         !    !
                                         J = χH                                          (3)
где χ - магнитная восприимчивость вещества.
Влияние вещества на магнитное поле характеризуется также магнитной проницаемостью µ ,
которая показывает, во сколько раз магнитное поле в веществе B меняется по отношению к
магнитному полю в вакууме B0:
                                      µ=B/B0=µ µ0(H + J)/B0,                             (4)
                                              -7
где µ0 - магнитная постоянная, равная 4π⋅10 Гн/м.
Безразмерные величины χ и μ связаны между собой соотношением
                                            µ=1+χ χ                                      (5)
В зависимости от знака магнитной восприимчивости χ и значения магнитной проницаемости
µ все вещества делятся на три группы:
                                 -6    -8
1) диамагнетики χ<0; 1-µ = 10 ...10 );
                                   -4    -7
2) парамагнетики χ>0; µ-1 = 10 ...10 );
                                  3    6
3) ферромагнетики χ>0; µ ≈ 10 ...10 ).
К диамагнетикам относятся вещества, молекулы которых не обладают магнитными момен-
        !                                                                    !
тами ( p МОЛ = 0), т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля орбитальные ∑ p 0 и спино-
          !
вые ∑ p S моменты электронов взаимно скомпенсированы. При внесении диамагнетика во
                                                    !  !
внешнее поле он намагничивается против поля ( J ↑↓ B0 ), что объясняется явлением, полу-
чившим название "ларморова прецессия электронных орбит".
Наличие у электрона, вращающегося вокруг ядра, механического момента количества дви-
       !        !       !
жения L0 = [r , mv ] делает его подобным волчку. Действительно, во внешнем магнитном
     !
поле B0 на орбиту электрона, как на замкнутый контур с током, действует вращающий мо-
      !
           [!       !
                        ]
мент M = p0 , B0 . Под действием этого момента электрон вместе с орбитой, подобно ме-
                                       ханическому волчку, будет совершать прецессию,
                                       т.е. получит дополнительное равномерное вращение,
                                                             !     !
           B0      ω                   при которой векторы p 0 и L0 , имеющие всегда
  p0                                   противоположные направления, будут описывать с
                                 e     постоянной угловой скоростью ωL = eB0 /2m конус
                                                                 !
                                       вокруг направления поля B0 (рис. 2).
                                       Частота ωL называется ларморовой частотой.
                                       Обусловленное прецессией дополнительное замкну-
                                       тое круговое движение электрона приводит к появ-
                                       лению у него индуцированного (наведенного) маг-
                                                                    !
                                       нитного момента прецессии p n , направленного все-
                                                         !
           pn                          гда против поля B0 . Поэтому у диамагнетиков на-
                           L0                          !
                                       магниченность J всегда направлена против вектора
                                        !
                                       B0 , а магнитная восприимчивость χ- отрицательная
              Рис. 2                   величина, не зависящая от температуры.
                                       Диамагнетиками являются инертные газы, водород,
                                       кремний, фосфор, золото и др.
Поскольку орбитальное движение электронов присуще всем атомам и молекулам, ларморова
прецессия возникает у всех веществ, находящихся во внешних магнитных полях в этом
смысле диамагнетизм универсален. Диамагнитный эффект может быть обнаружен лишь в
том случае, если он не подавляется более сильным парамагнитным эффектом.