Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 114 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Приобретение атомом магнитного момента во внешнем магнитном поле называется атомным диа-
магнетизмом или диамагнетизмом связанных электронов. Этот эффект имеет место во всех без исклю-
чения веществах.
Диамагнетизм свободных электронов
(
диамагнетизм Ландау
). Вещества, в которых имеются
свободные электроны (металлы, полупроводники, ионизованные газы), кроме атомного диамагнетизма,
обладают диамагнетизмом Ландау (по имени советского физика Л.Д. Ландау).
Как известно, заряженная частица, влетающая в магнитное поле под произвольным углом, движется
по винтовой траектории. Это движение складывается из движения по окружности в плоскости, перпен-
дикулярной к полю, и из равномерного прямолинейного движения вдоль (или против) поля. За счёт
движения по окружности создаётся магнитный момент, направленный против поля.
Таким образом, в магнитном поле свободные электроны металлов и других веществ создают диа-
магнитные моменты. Этот диамагнетизм свободных электронов и называется диамагнетизмом Ландау.
4.6. ПАРАМАГНЕТИЗМ
1. С макроскопической точки зрения парамагнетики – вещества, для которых
χ
, как и у диамагне-
тиков, не велика, но положительна, а
µ
несколько больше единицы:
1,0 >µ>χ
.
Парамагнетиками являются Na, K, Rb, Cs, Mg, Al, Mn, Pt, 0
2
, растворы солей железа и др. Воспри-
имчивость парамагнетиков при обычных температурах лежит в пределах от 10
–3
до 10
–6
. Так, у алюми-
ния
χ = 2·10
–5
, у платины χ = 3·10
–4
, у хлористого железа (FeCl
3
) χ = 2,5·10
–3
.
Опыт показывает, что χ парамагнетиков зависит от температуры (закон Кюри):
T
С
=χ
, (4.6.1)
где
C
– постоянная Кюри, зависящая от рода вещества.
Закон Кюри справедлив при не слишком низких температурах.
Вектор намагничивания в изотропных парамагнетиках в не очень сильных постоянных внешних по-
лях пропорционален намагничивающему полю и совпадает с ним по направлению. В очень сильных по-
лях
(10
2
Тл и более) пропорциональность между
J
и
B
0
нарушается и при некотором
B
0
наступает насыщение:
J
перестает зависеть от
B
0
(рис. 4.14).
2. С микроскопической точки зрения, парамагнетики – это вещества, атомы и молекулы которых в от-
сутствие внешнего магнитного поля обладают магнитными моментами, т.е. являются магнитными дипо-
лями.
В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов парамагнетика вследствие те-
плового движения, ориентируются беспорядочно, поэтому суммарный магнитный момент атомов равен
нулю.
При наличии магнитного поля магнитные моменты ориентируются преимущественно по полю, в
результате чего возникает намагниченность (изменение ориентации магнитных моментов атомов про-
исходит только при столкновениях атомов друг с другом). Интенсивность намагничивания пропорцио-
нальна намагничивающему полю
B
0
и обратно пропорциональна температуре парамагнетика
Т
: тепло-
вое движение оказывает на магнитные диполи дезориентирующее действие.
Заметим, что в парамагнетиках наряду с поворотом электронных орбит имеет место и прецессия
орбит, т.е. на парамагнитный эффект накладывается диамагнитный эффект. Парамагнитный эффект, как
правило, перекрывает диамагнитный, поэтому в парамагнетиках внутреннее магнитное поле усиливает
внешнее поле.
J
0
B
0
Рис. 4.14

Страницы