Практикум по электричеству и магнетизму - 62 стр.

UptoLike

62
моменты атомов уже в отсутствии внешнего магнитного поля
принимают упорядоченную ориентацию , которая сохраняется одинаковой в
пределах макроскопических областей, называемых доменами. Однако
ориентация магнитных моментов отлична друг от друга , и ферромагнетик в
целом не обладает магнитным моментом . Во внешнем магнитном поле за
счет движения границ доменов происходит преимущественный рост тех
доменов, которые своим магнитным моментом ориентированы в
направлении этого поля , и ферромагнетик намагничивается до насыщения.
При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик в отличие от
диа - и парамагнетиков полностью не размагничивается , а сохраняет
некоторую остаточную магнитную индукцию , т .к. тепловое движение не в
состоянии дезориентировать столь крупные совокупности атомов, какими
являются домены. К ферромагнетикам относятся железо, никель , кобальт,
гадолиний, диспрозий, некоторые сплавы и окислы этих металлов, а также
ряд сплавов марганца и хрома.
Для всех рассмотренных типов магнетиков при помещении их в
магнитное поле результирующую магнитную индукцию
B
r
можно записать
как
,
.0 собст
BBB
r
r
r
+=
(1)
где
0
B
r
- магнитная индукция внешнего магнитного поля . Таким образом , у
парамагнетиков и ферромагнетиков векторы
0
B
r
и
.
собст
B
r
направлены в
одну сторону, а у диамагнетиков - в разные стороны.
Для характеристики магнитного поля кроме вектора магнитной
индукции
B
r
вводят дополнительный вектор - напряженность магнитного
поля
H
:
,
0
µµ
B
H
r
r
=
(2)
где µ - магнитная проницаемость среды, а µ
0
- магнитная постоянная. Как
видно из формулы (2), вектор
H
r
не зависит от магнитных свойств среды и
поэтому характеризует магнитное поле в вакууме. Магнитная индукция
внешнего магнитного поля (т.е. вакуума)
0
B
r
будет связана с
напряженностью магнитного поля следующим соотношением :
,
00
HB
r
r
µ=
(3)
т .к. для вакуума µ=1. Из формул (2) и (3) следует , что
.
0
B
B
r
r
=µ
(4)
Таким образом, магнитная проницаемость µ показывает , во сколько
раз магнитная индукция в веществе больше магнитной индукции в вакууме.
Способность различных веществ к намагничиванию характеризуют
еще вектором интенсивности намагничивания
0
J
r
, который равен векторной
сумме магнитных моментов всех атомов, содержащихся в единице объема
                                                62
м ом ен т ы а т ом ов у ж е в от су т ст вии вн ешн его              м а гн ит н ого      п оля
п рин им а ю т у п оря д очен н у ю ориен т а цию , кот ора я сох ра н я ет ся од ин а ковой в
п ред ела х м а кроскоп ических обла ст ей, н а зыва ем ых д ом ен а м и. Од н а ко
ориен т а ция м а гн ит н ых м ом ен тов от личн а д ру г от д ру га , и ф ерром а гн ет ик в
целом н е обла д а ет м а гн ит н ым м ом ен том . Во вн ешн ем м а гн ит н ом п оле за
счет д виж ен ия гра н иц д ом ен ов п роисх од ит п реим у щ ест вен н ый рост т ех
д ом ен ов, кот орые своим м а гн ит н ым м ом ен т ом ориен т ирова н ы в
н а п ра влен ии эт ого п оля , и ф ерром а гн ет ик н а м а гн ичива ет ся д о н а сыщ ен ия .
П ри выклю чен ии вн ешн его м а гн ит н ого п оля ф ерром а гн ет ик в от личие от
д иа - и п а ра м а гн ет иков п олн ость ю н е ра зм а гн ичива ет ся , а сох ра н я ет
н екот ору ю ост а т очн у ю м а гн ит н у ю ин д у кцию , т .к. т еп ловое д виж ен ие н е в
сост оя н ии д езориен т ирова т ь ст оль кру п н ые совоку п н ост и а т ом ов, ка ким и
я вля ю т ся д ом ен ы. К ф ерром а гн ет ика м от н ося т ся ж елезо, н икель , коба ль т ,
га д олин ий, д исп розий, н екот орые сп ла вы и окислы эт их м ета ллов, а т а кж е
ря д сп ла вов м а рга н ца и х ром а .
         Д ля всех ра ссм от рен н ых т ип ов м а гн ет иков п ри rп ом ещ ен ии их в
м а гн ит н ое п оле резу ль т иру ю щ у ю м а гн ит н у ю ин д у кцию B м ож н о за п иса т ь
ка к
                                              r r      r
                                              B = B0 + Bсоб ст . ,                              (1)
       r
гд е B0 - м а гн ит н а я ин д у кция вн ешн его м а гн ит н ого п оля . Т а ким обра зом , у
                                                            r       r
п а ра м а гн ет иков и ф ерром а гн ет иков векторы B0 и Bсоб ст . н а п ра влен ы в
од н у сторон у , а у д иа м а гн ет иков - в ра зн ые сторон ы.
        Д ля rх а ра кт ерист ики м а гн ит н ого п оля кром е вектора м а гн ит н ой
ин д у кции B ввод я т д оп олн ит ель н ый вект ор - н а п ря ж ен н ост ь м а гн ит н ого
                                                   r
      r
                                               r   B
п оля H :                                      H=      ,                                       (2)
                                                  µµ 0
гд е µ - м а гн ит н а я п рон ица ем ость r сред ы, а µ0 - м а гн ит н а я п ост оя н н а я . К а к
вид н о из ф орм у лы (2), вектор H н е за висит от м а гн ит н ых свойст в сред ы и
п оэт ом у х а ра кт еризу ет м а гн ит н ое п оле в ва ку у м е.r М а гн ит н а я ин д у кция
вн ешн его м а гн ит н ого п оля (т .е. ва ку у м а ) B0 бу д ет свя за н а с
н а п ря ж ен н ост ь ю м а гн ит н ого п оля след у ю щ им соот н ошен ием :
                                            r        r
                                            B0 = µ 0 H ,                                        (3)
т .к. д ля ва ку у м а µ=1. Из ф орм у л (2) и (3) след у ет , чт о
                                                  r
                                                 B
                                              µ= r .                                            (4)
                                                 B0
        Т а ким обра зом , м а гн ит н а я п рон ица ем ост ь µ п ока зыва ет , во сколь ко
ра з м а гн ит н а я ин д у кция в вещ ест ве боль ше м а гн ит н ой ин д у кции в ва ку у м е.
        С п особн ост ь ра зличн ых вещ ест в к н а м аrгн ичива н ию х а ра кт еризу ю т
ещ е вект ором ин т ен сивн ост и н а м а гн ичива н ия J 0 , кот орый ра вен вект орн ой
су м м е м а гн ит н ых м ом ен тов всех а т ом ов, сод ерж а щ их ся в ед ин ице объ ем а