Физика. Белякова В.И - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

64 65
Таким образом, общий магнитный момент атома (молекулы)
a
p
r
равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых)
входящих в атом (молекулу) электронов:
.
м
м
å
å
+=
a s
ppp
r
r
(5.6)
5.2. Диа- и парамагнетизм
Всякое вещество является магнетиком, т. е. оно способно под дей-
ствием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничи-
ваться). Для понимания механизма этого явления необходимо рассмот-
реть действие магнитного поля на движущиеся в атоме электроны.
Ради простоты прдположим, что электрон
в атоме движется по круговой орбите. Если орбита
электрона ориентирована относительно вектора
B
r
произвольным образом, составляя с ним угол a
(рис. 5.2), то можно доказать, что она приходит
в такое движение называемое прецессией, при
котором вектор магнитного момента
м
p
v
, сохраняя
постоянным угол a, вращается вокруг
B
r
.
Прецессию вокруг вертикальной оси, прохо-
дящей через точку опоры, совершает, например,
диск волчка при замедлении движения.
Таким образом, электронные орбиты атома
под действием внешнего магнитного поля совер-
шают прецессионное движение, которое эквивалентно круговому току.
Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, то, со-
гласно правилу Ленца, у атома появляется составляющая магнитного
поля, направленная противоположно внешнему полю. Наведенные со-
ставляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и обра-
зуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее маг-
нитное поле. Этот эффект получил название диамагнитного эффекта,
а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против
направления поля, называются диамагнетиками.
В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетик немагнитен,
поскольку в данном случае магнитные моменты электронов взаимно ком-
пенсируются, и суммарный магнитный момент атома (он равен вектор-
ной сумме магнитных моментов, орбитальных и спиновых, составляю-
щих атом электронов), равен нулю. К диамагнетикам относятся многие
металлы (например, Вi, Ag, Au, Cu), большинство органических соеди-
нений, смолы, углерод и т. д.
Так как диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего
магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свой-
ствен всем веществам. Однако наряду с диамагнитными веществами
существуют и парамагнитные вещества, намагничивающиеся во внеш-
нем магнитном поле по направлению поля.
У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного
поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга,
и атомы (молекулы) парамагнетиков всегда обладают магнитным момен-
том. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные мо-
менты ориентированы беспорядочно, поэтому парамагнитные вещества
магнитными свойствами не обладают. При внесении парамагнетика во
внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориента-
ция магнитных моментов атомов по полю (полной ориентации препят-
ствует тепловое движение атомов). Таким образом, парамагнетик намаг-
ничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по на-
правлению с внешним полем и усиливающее его. Этот эффект называ-
ется парамагнитным. При ослаблении внешнего магнитного поля до
нуля ориентация магнитных моментов вследствие теплового движения
нарушается и парамагнетик размагничивается. К парамагнетикам отно-
сятся редкоземельные элементы Pt, Al и т. д. Диамагнитный эффект на-
блюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее парамагнитно-
го и поэтому остается незаметным.
Если магнитный момент атомов велик, то парамагнитные свойства
преобладают над диамагнитными и вещество является парамагнетиком;
если магнитный момент атомов мал, то преобладают диамагнитные свой-
ства и вещество является диамагнетиком.
5.3. Намагниченность. Магнитное поле в веществе
Подобно тому, как для количественного описания поляризации
диэлектриков вводилась поляризованность, для количественного описа-
ния намагничения магнетиков вводят векторную величину – намагни-
ченность, определяемую магнитным моментом единицы объема магне-
тика:
B
м
p
r
Рис. 5.2

Страницы