Билет 28. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты атомов и молекул (орбитальный, спиновый и прецессионный). Типы магнетиков. Теорема Лармора

В современной физике существует 3 типа магнитных моментов атомов ответственных за магнитные свойства вещества:

1) Орбитальный

е-движется  ток  магн. Момент по правилу буравчика

Pm = J R  = e R

 =  => Pm =   Pm =  =>

 - момент импульса при вращении

m = -  - гиромагнитное отношение m =

                                М.м атома:    М.м. молекулы::

2) Собственный

Эйнштейн и де Гааз

Цилиндр реал. На внешн. Магн поле =Ю в нем есть нечто, что имеет собств магн импульс, а т.к. e движутся, то это электроны

При проп. Эл. Тока – отражение движется => цилиндр поворач. => он имеет собств магн. момент. Из опыта => е имеет собств момент импульса и собств. магнитный момент

ms =    Ls = ms = = б –магнетон Бора

3) Прецессионный

Возникает в рез-те прецессии в электронной орбите в магн. поле

=> е-я орбита начинает прецессировать вокруг оси совпадаюшей

 - все е-ны прецессируют с одинаковой угл. скор.

 - они создают одинаковые токи

В рез-те прецессионного движения созд. доп. ток , к-й определяет дополн. Прецессионный магнитный момент, к-й всегда направлен против внешнего магн. поля

 Теорема Лармора:

Единственным следствием действия магн. поля на е-ую орбиту является его прецессия вокруг оси, совпад. С внешним магн. полем, причем частота прецессии вех е-ых орбит в магн. поле одинакова, как бы они не были ориентированны

Pm` =      B= H   Pm` =         Pma` =

Типы магнетиков:

1) Pma = 0 у Ag

H= 0 => Pma = 0           Такие в-ва диамагнетики (Ag, Cu, Hg)

2) Pms=0 Pm       Такие в-ва парамагнетики Al,Pt,щелю металлы

3)  Такие в-ва ферромагнетики

Теоpема о циpкуляции относится к любому случаю магнитного поля пpи условии, если оно создано постоянными токами. Она выполняется и пpи наличии магнетика, в котоpом в пpисутствиии внешнего поля возникают связанные токи. В этом случае в пpавую часть уpавнения для циpкуляции вектоpа В должны войти как свободные, так и связанные токи. Рассмотpим такой случай. Пусть пpоводник с током помещен в магнетик (pис. 3.30). Магнетик может быть неодноpодным и иметь гpаницы (мы pассматpиваем общий случай). Какова циpкуляция вектоpа индукции магнитного поля по контуpу L? Она пpопоpциональна сумме токов, сцепленных с контуpом. Кpоме тока J нужно учесть связанные токи молекул магнетика. Молекулы мы уподобляем магнитным диполям. Только часть диполей-молекул нанизаны на контуp. Эти диполи как бы обpазуют некую тpубку, по повеpхности котоpой течет ток. Уpавнение для циpкуляции вектоpа В будет иметь вид:

Где I и I` - соответственно алгебраические суммы токов проводимости и молекулярных токов, охватываемых произвольным замкнутым контуром L.

Из теории известно, что циркуляция намагниченности J, по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраичской сумме молекулярных токов, охватываемых эти контуром:

Тогда закон полного тока для магнитного поля в веществе моно записать также в виде

, где выражение в скобках есть не что иное как вектор напряженности магнитного поля.

Значит циркуляция вектора H по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраической сумме токов проводимости, охватываемых этим контуром