Вопрос 14. Магнитное поле в веществе, намагниченность, магнитная восприимчивость вещества.

Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

Проводники, по которым текут токи, создающие магнитное поле, находятся в вакууме. Если несущие ток проводники находятся в какой–либо среде, магнитное поле существенным образом изменяется. Это объясняется тем, что всякое вещество является магнетиком, т. е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). Намагниченное вещество создает магнитное поле В', которое накладывается на обусловленное токами поле В₀. Оба поля в сумме дают результирующее поле:

(43.1)

Истинное (микроскопическое) поле в магнетике сильно изменяется в пределах межмолекулярных расстояний. Под  подразумевается усредненное (макроскопическое) поле.

Для объяснения намагничения тел Ампер предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи. Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле.

В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю. В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается – его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле В'.

Намагничение магнетика естественно характеризовать магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют вектором намагничивания и обозначают J. Если магнетик намагничен неоднородно, вектор намагничения в данной точке определяется следующим выражением:

где –физически бесконечно малый объем, взятый в окрестности рассматриваемой точки, – магнитный момент отдельной молекулы. Суммирование производится по всем молекулам, заключенным в объеме

Магнитная восприимчивость, физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе.

Объёмная М. в. равна отношению намагниченности единицы объёма вещества  к напряжённости намагничивающего магнитного поля: М. в. — величина безразмерная и измеряется в безразмерных единицах М. в., рассчитанная на  вещества, называется удельной , где — плотность вещества), а М. в. одного моля — молярной: где  — молекулярная масса вещества.

М. в., может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной М. в. обладают диамагнетики, они намагничиваются не по полю, а против поля. У парамагнетиков и ферромагнетиков М. в. положительна (они намагничиваются по полю). М. в. диамагнетиков и парамагнетиков мала  она слабо зависит от и то лишь в области очень сильных полей (и низких температур). Значения М. в. приведены в таблице.