Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 113 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ванные магнитные моменты обусловлены изменением угловой скорости обращения электронов. Рас-
смотрим одну из электронных орбит.
В отсутствие магнитного поля на электрон действует кулоновская сила, играющая роль центростре-
мительной силы. По второму закону Ньютона
,
2
0эл
rmF
ω=
где
m
– масса электрона;
2
0
ω
– угловая скорость обращения электрона;
r
– радиус орбиты.
При наличии магнитного поля на электрон действует ещё сила Лоренца.
Если магнитное поле перпендикулярно к плоскости электронной орбиты и на-
правлено так, как на рис. 4.11 (за чертеж), то электрическая сила и сила Лорен-
ца противоположны друг другу.
Модуль центростремительной силы равен
Лэл
FF
−
и, следовательно,
rmFF
2
1Лэл
ω=−
.
Радиус электронной орбиты при этом не изменяется (объяснение этому
факту даёт квантовая механика). Так как величина центростремительной силы
уменьшается, то уменьшается и угловая скорость обращения электрона: ω
1
< ω
0
.
Уменьшение угловой скорости эквивалентно возникновению дополнительного кругового тока ∆
i
,
направленного против электронного орбитального тока.
Ток ∆
i
создаёт дополнительный магнитный момент
m
р
r
∆
, направленный
против внешнего поля.
Если магнитное поле направлено так, как на рис. 4.12 (к нам), то сила Ло-
ренца и кулоновская сила направлены в одну сторону и угловая скорость обра-
щения электрона возрастает: ω
2
> ω
0
.
Возрастание угловой скорости эквивалентно возникновению дополни-
тельного кругового тока ∆
i
, совпадающего с орбитальным электронным током.
Этот ток создаёт магнитный момент
m
р
r
∆
, направленный опять-таки против
внешнего магнитного поля.
Электронная орбита не перпендикулярная к магнитному полю под действи-
ем поля прецессирует – совершает такое движение, при котором орбитальный магнитный момент
m
р
r
описывает конус, осью которого служит направление
0
В
r
. Направление прецессии связано с направлением
0
В
r
правилом правого винта: если поступательное движение винта совпадает с
0
В
r
, то вращение винта сов-
падает с направлением прецессии. При этом направление обращения электрона по орбите противополож-
но направлению прецессии, если угол между
m
р
r
и
0
В
r
острый и совпадает с направлением прецессии, ес-
ли этот угол тупой (рис. 4.13,
а
,
б
).
Прецессия орбиты обусловливает дополнительное движение электрона в плоскости, перпендику-
лярной к
0
В
r
. За счёт этого движения возникает магнитный момент
m
р
r
, направленный против поля.
Просуммировав магнитные моменты, приобретаемые всеми электронами атома, можно найти индуци-
рованный магнитный момент атома.
Рис. 18
Рис. 4.11
Рис. 4.13
а
)
б
)
0
В
r
0
В
r
υ
v
∆
υ
v
∆
υ
v
∆
i
υ
v
e
e
∆
i
e
e
m
р
r
∆
m
р
r
∆
m
р
r
∆
m
р
r
∆
Рис. 4.12
υ
v
0
В
r
∆
i
i
эл
F
Л
F

Страницы