| Магнитное поле в веществе Любое вещество является магнетиком, т. к. способно под действием внешнего магнитного поля (образованного токами проводимости) индукцией в той или иной степени намагничиваться – создавать свое магнитное поле индукцией . Большинство веществ (парамагнетики и диамагнетики) намагничиваются слабо. В парамагнетиках намагничивание обусловлено преимущественной ориентацией магнитных моментов отдельных молекул (атомов) в одном направлении (при этом ), а в диамагнетиках – индуцированием магнитных моментов отдельных молекул (атомов) в одном направлении (при этом ).

Поскольку магнитный момент каждой молекулы (атома) обусловлен движением заряженных элементарных частиц, входящих в состав этой молекулы (атома), то такое движение в отношении возбуждаемого магнитного поля представляют в виде элементарного кругового тока, называемого молекулярным током. В намагниченном веществе молекулярные токи обладают той или иной степенью согласованности, что приводит к появлению макроскопических молекулярных токов – токов намагничивания . Токи, обусловленные упорядоченным движением заряженных частиц, не входящих в состав молекул (атомов) вещества, называют токами проводимости I. Тогда, индукцию магнитного поля в магнетике можно представить как векторную сумму индукции магнитного поля токов проводимости I и индукции магнитного поля токов намагничивания :

.

Количественной характеристикой степени намагничивания вещества является векторная величина – намагниченность , равная магнитному моменту единицы объема магнетика:

,

где – магнитный момент i-й молекулы (атома) из общего числа n молекул (атомов), содержащихся в физически бесконечно малом объеме .

В СИ [J] = А/м (ампер на метр).

Во многих случаях изучение магнитного поля в магнетиках значительно упрощает введение вспомогательной величины – вектора напряженности магнитного поля, определяемой в данной точке поля как:

,

где и – вектор индукции и намагниченность соответственно этой точки магнитного поля в магнетике. [H] = А/м (ампер на метр).

Теорема о циркуляции вектора для магнитного поля постоянных токов (в интегральной форме):

циркуляция вектора вдоль любого ориентированного замкнутого контура L равна алгебраической сумме токов проводимости, охватываемых этим контуром:

.

В эту алгебраическую сумму ток входит с положительным знаком в случае, когда его направление связано с направлением обхода контура правилом правой руки. В противном случае – с отрицательным знаком.

В несильных магнитных полях в однородных магнетиках (пара- и диамагнетиках) зависимость между вектором индукции и вектором имеет линейный характер, а именно:

,

где μ – магнитная проницаемость вещества, характерная для каждого данного магнетика. Для парамагнетиков , диамагнетиков – .

Сильными магнитными свойствами обладают ферромагнетики – твердые вещества, которые могут обладать спонтанной намагниченностью, т. е. намагничены уже в отсутствие внешнего магнитного поля. Типичные ферромагнитные свойства проявляют железо, никель, кобальт и многие их сплавы. Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость индукции В от напряженности H магнитного поля. На (Рис. 24) приведена основная кривая намагничения ферромагнетика, для которого при H = 0 индукция также равна нулю B = 0.

Ввиду нелинейной зависимости для ферромагнетиков нельзя ввести магнитную проницаемость μ как постоянную величину, характеризующую магнитные свойства данного ферромагнетика. Однако понятие магнитной проницаемости μ применяют к данному ферромагнетику как

,

где значения индукции В1 и напряженности Н1 магнитного поля – это координаты некоторой точки на основной кривой намагничения этого ферромагнетика. Тогда магнитная проницаемость μ ферромагнетика является функцией напряженности Н магнитного поля.

| © Кафедра физики БГУИР |