Поле в веществе. Лекции 13

1. Лекции 13. Поле в веществе

2.

А
qvBl
q
q
ст
i
i
vBl
Пример. Автомобиль едет с востока на запад.
v = 72 км/час , l = 1 м, B = 2 10-5 Тл.
“Антенна автомобиля”:
= 4 10-4 В = 0,4 мВ.
i = (20 м/с) (2 10-5 Тл) (1 м) =
?
А крылья самолёта
Л
L
si
d s
dt
К
Размыкаем
ключ

3.

Фs I
(Опр.) Индуктивность (коэффициент самоиндукции):
1 Вб
1 Гн
1А
L
• 1. Размеры;
Фs
• 2. форма;
А ещё ??
• 3. магнитная проницаемость ( )
= L I
s
L
I
dI
L
dt
si
Пример. Индуктивность соленоида
1) Вs= 0nI ;
Теорема о циркуляции
2) Фs= N 0nI S = nl 0nI S = {с учётом V = Sl }= 0n2V I
L = 0n2V
3

4.

Ещё примеры проявления самоиндукции:
.
I0
I (t ) I 0 e t /

5.

Выключаем, а ток есть
“Работа тока”
Тепло
.
L
dA si dq L
LI 2
A L I dI
2
I
0
0
0
!!
Энергия
r
“исчезновение” тока:
К
Л2
Л1
dI
Idt L IdI
dt
>0
LI 2
Wм
2
L – индуктивность “контура”
В общем случае поле вокруг неоднородно. Как “увязать” с B
??
5

6.

(Опр.) Плотность энергии магнитно поля :
wм
(индуктивность соленоида:
dWм
wм
dV
Wм
V
L = 0n2V , магнитная индукция В = 0nI )
2
B
1 2 1
B2
2
Wм LI 0 n V
V
2
2
2 0
0 n
B
wм
Wм
B2
Rem:
2 0
1
2 0
B (r )dV
2
we
0 E 2
2

7.

Rem:
p ISn
m
N [ pm , B]
“пробный виток”
ориентируется pm B
(Опр.) Элементарным магнитным диполем называется виток с током
малых размеров (аналог электрического диполя)
Ориентируется
по полю и
втягивается
в него

8.

Среды нет:
B B0
( 0nI ) – определяется “сторонними токами”
В веществе:
B B0 B
B – результирующее поле молекулярных токов вещества
( элементарных магнитных диполей pm )
(Опр.) Состояние намагниченности среды характеризует
вектор намагничивания среды
J (r )
Магн.
поле
dV
0
Локальная
характеристика
!
B 0 J
J
pmi
i
V

9.

Эксперимент:
B0
J
0
– магнитная восприимчивость среды
В веществе:
B B0 B
B B0 B0 (1 ) B0 B0
B
B0
(Опр.) магнитная проницаемость среды:
17.3.1. Парамагнетики ( Al, Pt, FeCl3, … ) pmi 0
Закон Кюри
J
J B0
p m2
T
B B0
> 0, > 1

10.

**) ЭПР – “Электронный парамагнитный резонанс”
В основе “эффект Зеемана” – расщепление энергетических уровней атомов
во внешнем магнитном поле: W g B В0
W, a.u.
+1/2g BB0
ms = +1/2
W = g BB0
–1/2g BB0
ms = –1/2
100
B0, a.u.
P/P0, %
В
50
0
Завойский , 1944 г.
e
2 me
Условие резонанса:
g B В0рез
“Магнетон Бора”
Bрез
положение и
форма линий;
тонкое и
сверхтонкое
расщепление
B0, a.u.
B0 5 Тл
генератор СВЧ
В0
10 ГГц
полезный сигнал
детектор СВЧ
образец
g-фактор,
…
e
Г g
2
m
e
электромагнит
10
“Гиромагнитное отношение”

11.

17.3.1. Диамагнетики ( Au, Cu, Pb, … )
“Наведённый” магнетизм:
pmi 0
B
“Ларморова прецессия”
атомных орбиталей
J B0
B B0
< 0, < 1
p m B0
Индуцированный магнитный момент

12.

17.3.3. Ферромагнетики ( Fe, Ni, Co, … )
>> 1
“Домены”
10-6 – 10-5 м
Объясняет только квантовая механика
!
Магнитный “гистерезис”
( “шумы Баркгаузена” )

13.

(Опр.) Электрическим диполем называется система, состоящая
из двух одинаковых по модулю и противоположных по знаку
точечных зарядов q, находящихся на расстоянии l друг от друга
p q l
N [ p, E ]
Ориентируется
по полю и
втягивается
в него