Элементарная теория диамагнетизма.

Диамагнетизм можно рассматривать как следствие индукционных токов, наводимых в заполненных электронных оболочках ионов внешним магнитным полем. Эти токи создают в каждом атоме индуцированный магнитный момент, направленный, согласно правилу Ленца, навстречу внешнему полю (независимо от того, имелся ли первоначально собственный момент или нет и как он был ориентирован). Диамагнетизм, однако, невозможно описать с позиции только классической физики, это суть предельно квантовомеханическое явление. Идеальный диамагнетизм носит некооперативный характер и характеризуется отрицательной, не зависящей от температуры магнитной восприимчивостью. Диамагнетизм входит в состав любого магнитного состояния вещества, но он обычно пренебрежимо мал по сравнению с магнетизмом, обусловленным наличием спонтанных магнитных моментов в системе. У чисто диамагнитных веществ электронные оболочки (молекул) не обладают постоянным моментом. Моменты, создаваемые отдельными электронами в таких в отсутствие внешнего поля взаимно скомпенсированы. В частности, это имеет место в ионах и молекулах с целиком заполненными электронными оболочками, например в инертных газах, в молекулах.

Вопрос№28.Ферромагнетики и их свойства.

Ферромагнетики

Ферромагнетики – вещества обладающие спонтанной намагниченостью. Ферромагнетики с узкой петлёй гистерезиса называются мягкими, с широкой жёсткими. Для каждого ферромагнетика существует определённая тем-ра (точка Кюри) при которой он теряет свои магнитные свойства.

Помимо способности сильно намагничиваться, ферромагнетики обладают рядом свойств, существенно отличающих их от диа- и парамагнетиков.

Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между индукцией B и напряженностью H. Эта зависимость имеет вид, показанный на рис.10.1 Индукция сначала сильно увеличивается, но по мере намагничивания магнетика ее нарастание замедляется. По значениям индукции B можно определить намагниченность магнетика:

- магнитный момент единицы объема

Характер зависимости J от H изображен на рис. 10.2. Намагниченность J, подобно индукции, сначала быстро возрастает, но затем наступает магнитное насыщение, при котором намагниченность достигает некоторого максимального значения J_s и практически перестает зависеть от напряженности поля.

.

Вследствие нелинейной зависимости B от H магнитная проницаемость:

зависит от напряженности магнитного поля.

Кривая зависимости от H (Рис. 10.3) возрастает с увеличением поля от начального значения до некоторой максимальной величины , но затем, после прохождения через максимум, уменьшается и симптоматически стремится к значению, очень близкому к единице.

 

Вопрос№29.Максвелловская трактовка закона электромагнитной индукции. Обобщение теоремы о циркуляции электростатического поля на случай переменных полей.

Максвелл высказал гипотезу, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Согласно представления Максвелла, контур, в котором появляется э.д.с., играет второстепенную роль, являясь своего рода лишь “прибором”, обнаруживающим это поле.

Итак, по Максвеллу, изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле , циркуляция которого равна:

, (1)

где - проекция вектора на направление . Учитывая, что получим:

Известно, что циркуляция вектора напряженности электростатического поля (обозначим его ) вдоль любого замкнутого контура равна нулю:

(2).

 

 

Вопрос№30. Ток смещения. Обощение закона полного тока на случай переменных полей.

Ток смещения.

Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем Максвелл вел в рассмотрение так называемый ток смещения.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую конденсатор.

Между обкладками заряжающегося и разряжающего конденсатора имеется переменное электрическое поле, поэтому, согласно Максвеллу, через конденсатор “протекают” токи смещения, причем в тех участках, где отсутствуют проводники.

По Максвеллу, переменное электрическое поле в конденсаторе в каждый момент времени создает такое магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал ток проводимости, равный току в проводящих проводах. Тогда можно утверждать, что токи проводимости () и смещения () равны. Ток проводимости вблизи обкладок конденсатора для общего случая можно записать так:

Сравнивая это выражение с , имеем . (3)

Данное выражение было названо Максвеллом плотностью тока смещения. Направление вектора , а следовательно, и вектора совпадает с направлением вектора , как это следует из формулы (3).

Подчеркнем, что из всех физических свойств, присущих току проводимости, Максвелл приписал току смещения лишь одно – способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле. Следует отметить, что ток смещения по своей сути – это изменяющееся со временем электрическое поле. Ток смещения поэтому существует не только в вакууме или в диэлектриках, но и внутри проводников по которым течет переменный ток. Однако в данном случае он пренебрежительно мал по сравнению с током проводимости.

Максвелл обобщил закон полного тока, добавив в правую часть уравнения ток смещения сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L:

Второе уравнения Максвелла: циркуляция вектора Н напряженности магнитного поля по произвольному неподвижному замкнутому контуру L, мысленно проведенному в электромагнитном поле, равна алгебраической сумме макротоков и тока смещения сквозь поверхность, натянутую на этот контур.