Материалы электроники и электротехники. Королёв А.П - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Намагниченность является векторной величиной и может быть параллельной и антипараллельной внешнему полю. В
системе СИ намагниченность выражается в единицах напряжённости магнитного поля (А/м).
Намагниченность связана с напряжённостью магнитного поля соотношением
Hkj
MM
=
, (5.1)
где
k
M
– безразмерная величина, характеризующая способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле и
называемая
магнитной восприимчивостью.
Магнитная восприимчивость численно равна намагниченности при единичной напряжённости поля. Кроме объёмной
магнитной восприимчивости иногда используют понятия удельной и молярной магнитных восприимчивостей, которые
относят соответственно к единице массы или к молю вещества.
Намагниченное тело, находящееся во внешнем поле, создаёт собственное магнитное поле, которое в изотропных
материалах направлено параллельно или антипараллельно внешнему полю. Поэтому суммарная магнитная индукция в
веществе определяется алгебраической суммой индукции внешнего и собственного полей:
Mi
JHBBB
000
µ+
µ
=
+
=
, (5.2)
где µ
0
= 4π10
–7
Гн/м – магнитная постоянная в системе СИ.
Из (5.1) и (5.2) следует:
(
)
HkHB
M
µ
µ
=
+
µ
=
00
1 ,
где µ = 1 +
k
M
– относительная магнитная проницаемость, показывающая, во сколько раз магнитная индукция В поля в
данной среде больше, чем магнитная индукция
В
о
в вакууме.
Первопричиной магнитных свойств вещества являются внутренние скрытые формы движения электрических зарядов,
представляющие собой элементарные круговые токи, обладающие магнитными моментами. Такими токами являются
электронные спины и орбитальное вращение электронов в атомах. Магнитные моменты протонов и нейтронов
приблизительно в тысячу раз меньше магнитного момента электрона. Поэтому магнитные свойства атома определяются
целиком электронами, а магнитным моментом ядра можно пренебречь.
5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ
ПО МАГНИТНЫМ СВОЙСТВАМ
По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе
можно подразделить на пять групп: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики.
Перечисленным видам магнетиков соответствуют пять различных типов магнитного состояния вещества: диамагнетизм,
парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм.
К
диамагнетикам относят вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от
напряжённости внешнего магнитного поля.
Диамагнетизм обусловлен небольшим изменением угловой скорости орбитального вращения электронов при внесении
атома в магнитное поле. Диамагнитный эффект является проявлением закона электромагнитной индукции на атомном
уровне. Электронную орбиту можно рассматривать как замкнутый контур, не обладающий активным сопротивлением. Под
действием внешнего поля в контуре изменяется сила тока и возникает дополнительный магнитный момент. Согласно закону
Ленца, этот момент направлен навстречу внешнему полю.
К диамагнетикам относятся инертные газы, водород, азот, многие жидкости (вода, нефть и её производные), ряд
металлов (медь, серебро, золото, цинк, ртуть, галлии и др.), большинство полупроводников (кремний, германий, соединения
A
m
B
v
, A
n
B
VI
) и органических соединений, щёлочно-галоидные кристаллы, неорганические стёкла и др. Диамагнетиками
являются все вещества с ковалентной химической связью и вещества в сверхпроводящем состоянии.
Внешним проявлением диамагнетизма является выталкивание диамагнетиков из неоднородного магнитного поля.
К
парамагнетикам относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от напряжённости
внешнего магнитного поля. В парамагнетиках атомы обладают элементарным магнитным моментом даже в отсутствие
внешнего поля, однако из-за теплового движения эти магнитные моменты распределены хаотично. Внешнее магнитное поле
вызывает преимущественную ориентацию магнитных моментов атомов в одном направлении. Тепловая энергия
противодействует созданию магнитной упорядоченности. Поэтому парамагнитная восприимчивость сильно зависит от
температуры.
Благодаря положительной намагниченности парамагнетики, помещённые в неоднородное магнитное поле, втягиваются
в него. В очень сильных полях и при низких температурах в парамагнетиках может наступать состояние магнитного
насыщения, при котором все элементарные магнитные моменты ориентируются параллельно Н.

Страницы