Магнитное поле в веществе

1. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Лекция «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В
ВЕЩЕСТВЕ»

2. Орбитальные моменты электрона

Орбитальный магнитный момент электрона:
pm IS e S ,
(1)
где – I -сила тока, v - частота вращения электрона по орбите, S – площадь орбиты.
Орбитальный механический момент электрона:
Le = m v r =2 m v S,
p m L e ,
g
pm gLe
e
2m
где g - гиромагнитное отношение орбитальных моментов
(2)
(3)
(4)

3. Спиновый магнитный момент электрона

Собственный (спиновый) магнитный момент:
pms g s Les ,
(1)
где gs - гиромагнитное отношение спиновых моментов;
Les -собственный механический момент импульса (спин)
Проекция собственного магнитного момента
на направление вектора магнитной индукции В :
pmsB
где
h /( 2 )
e
B ,
2m
1,05 10
- штрихованная постоянная Планка,
В
(2)
34
Дж с
В, 9,27 10 24 Дж / Тл
- магнетон Бора
Магнетон Бора является единицей магнитного момента электрона

4. Магнитные моменты атома и электрона

Магнитный момент электрона:
Pе pmi pmsi
где pm - орбитальный магнитный момент;
(1)
pms -собственный (спиновый) магнитный момент
Магнитный момент атома
Z
Z
Pа pmi pmsi
i 1
(2)
i 1
где Z – число электронов в атоме, равное порядковому номеру элемента в
системе Менделеева.

5. Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

Намагниченность J - количественная характеристика намагниченного
состояния вещества, определяется магнитным моментом единицы объема
магнетика:
1 n
J
P
V
i 1
mi
(1)
где Pmi – магнитный момент i-го атома (молекулы) из общего числа n атомов (молекул),
.
содержащихся в объеме V
Магнитное поле в веществе
B B0 B
(2)
где В0 - магнитная индукция внешнего поля;
В - магнитная индукция поля, создаваемого намагниченным веществом

6. Магнитное поле в веществе

В0 = 0Н,
(1)
где Н- вектор напряженности магнитного поля.
B 0 J
(2)
B B0 B 0 H 0 J 0 ( H J ),
(3)
B 0 H J
(4)

7. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость вещества.

J H
(1)
где - безразмерная величина, магнитная восприимчивость вещества.
B 0 1 H
(2)
B 0 H
(3)
1 ,
В
В0
(4)
- магнитная проницаемость вещества, физическая величина,
показывающая, во сколько раз магнитная индукция в веществе отличается от
магнитной индукции внешнего поля в вакууме.

8. Диамагнетики

Диамагнетики - вещества, которые намагничиваются во внешнем
магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора
магнитной индукции поля. При этом собственный вектор магнитной
индукции диамагнетика значительно меньше по модулю вектора индукции
внешнего магнитно поля.
В В 0 ,
В В0
Для диамагнетиков < 0, 1, . 1
К диамагнетикам относятся инертные газы, висмут, цинк, медь, золото,
кремний, большинство органических соединений.

9. Парамагнетики

Парамагнетики – вещества, намагничивающиеся во
внешнем магнитном поле по направлению поля.
В В 0 ,
Для парамагнетика > 0,
В В0
1,
1
Например, для золота =0,999961
К парамагнетикам относятся многие щелочные и переходные
металлы, их сплавы и оксиды.

10. Ферромагнетики

Ферромагнетиками называются твердые вещества, обладающие
при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной)
намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних
воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры.
В ферромагнетиках вектор индукции собственного магнитного
поля сонаправлен с вектором магнитной индукции внешнего поля и
существенно превышает последний по модулю:
В В0
Для ферромагнетика > 0,
В В0
1 1
К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель, ряд
сплавов, ферриты

11. Природа магнитных свойств вещества

Гипотеза Ампера: все вещества, помещенные в магнитное поле,
намагничиваются, поскольку в любом теле существуют
микроскопические токи, обусловленные движением электронов и атомов
в молекулах.
Диамагнетизм вещества представляет собой индукционный эффект,
обусловленный индуцированными магнитным полем орбитальными
токами в атомах или молекулах. Диамагнетизм - общее свойство всех
веществ, но наиболее он проявляется в тех веществах, где атомы или
молекулы не обладают собственным магнитным моментом.
Парамагнетизм и ферромагнетизм связаны с наличием у электронов
собственных, не связанных с их орбитальным движением магнитных
моментов.

12. Благодарю за внимание