Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
Л,„кр«- f Jdl (в СИ),
(L)
‘ І Jdl (вСГС).
(L)
В этом проще всего убедиться на примере диамагнитной сРеды.
326
ГЛ. III. 12. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ
Наведенному магнитному моменту APm атома (молекулы) диамагнетика (111.12.2.4°) можно сопоставить замкнутый молекулярный ток Jmoji с площадью витка Smoji (рис. III. 12.3), такой, что
APm = ImojiSmoji (в СИ),
AP7n = ~ /мол^мол (в СГС).
Вклад в Jmhkpo дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контур L, как бусы на нитку. Элементу dl контура соответствует микроток dJMHKpo = IMOJldn, где dn — число атомов (молекул) диамагнитной среды, которые находятся внутри косого цилиндра с площадью оснований Smoji, изображенного на рис. III. 12.4. Если концентрация атомов (молекул) среды равна п0, то dn = nQSMO}1dl cos а. Так как согласно (111.12.3.3°) J = л0АРт, то
^микро = j dl cos a = J dl и Jmiikpo = f Jdl (в СИ),
(L)
dJmhkpo = cJ dl cos а = сJ dl и Jmhkpo — с j> Jdl (в СГС).
(L)
4°. Используя выражение п. 3° для JMHKpo, закон полного тока для магнитного поля в веществе (п. 2°) можно записать в виде
-'««КРО (В СИ),
|(B-47tJ)iil = ~ Iuaicpp (в СГС).
(L)
Рис. III. 12.3
Рис. III.12.4
§ III. 12.4. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ
327
Вектор
H = —-J (вСИ),
М-о
H = В - 4лJ (в СГС)
называется напряженностью магнитного поля. Таким образом, закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля H вдоль произвольного замкнутого контура L равна (в СИ) или пропорциональна (в СГС) алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:
j Hdl - Iubkpc (в СИ),
(L)
I Hdl Xlia4jo (в СГС).
(L)
Из этого соотношения и теоремы Стокса (111.14.2.2°) следует, что напряженность магнитного поля в среде связана с плотностью макротоков jMaKpo в той же точке поля формулой
rot Н = імакро (В СИ),
rot H- (в СГС).
5°. В случае изотропной среды (IV.3.1.6°) намагниченность J пропорциональна индукции магнитного поля В ((111.12.3.3°) и (111.12.3.7°)). Поэтому связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля имеет вид
H = (1 - х')— =-------------------- = — (в СИ),
Ho (I+K)H0 HHo
H = (1 - 4ях')В = —5— = - (в СГС),
1 + 4лх ц
где р. — относительная магнитная проницаемость вещества, связанная с его магнитной восприимчивостью соотношением
р. = 1 + х (в СИ),
ц = 1+ 4лх (в СГС).
328
ГЛ. III. 12. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ
Связь намагниченности J изотропной среды с напряженностью H магнитного поля имеет одинаковый вид в СИ и в СГС:
J = хН.
§ III.12.5. Ферромагнетики
1°. Ферромагнетиками называются твердые вещества (как правило, находящиеся в кристаллическом состоянии), обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий — магнитного поля, деформации, изменения температуры. Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными средами: внутреннее магнитное поле в них (111.12.4.1°) может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее поле.
Ферромагнетизм наблюдается у кристаллов переходных металлов (VI.2.3.8°) — железа, кобальта, никеля, у некоторых редкоземельных металлов и у ряда сплавов.
2°. Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков.
а) Нелинейная зависимость намагниченности J (111.12.3.1°) от напряженности H магнитного поля (рис. III.12.5). При H >HS наблюдается магнитное насыщение, т. е. J = Js = = const независимо от значения H (в отличие от парамагнетиков значение Hsf при котором наступает магнитное насыщение, сравнительно невелико).
б) При H < Hs зависимость магнитной индукции В от напряженности H нелинейная, а при H > Hs она становится линейной (рис. ПІ.12.6).
О Hs H
Рис. 111.12.5
О Hs H
Рис. ІП.12.6
§ III.12.5. ФЕРРОМАГНЕТИКИ
329
-I
О
H
L
S
Рис. In. 12.7
Рис. ІП. 12.8
в) Зависимость относительной магнитной проницаемости р, от напряженности H имеет сложный характер (рис. ПІ.12.7), причем максимальные значения (I очень велики: Hmbkc ~ (IO3 + IO6).
г) Существование магнитного гистерезиса — различия в значениях намагниченности ферромагнетика при одном и том же значении H напряженности намагничивающего поля в зависимости от значения предварительной намагниченности ферромагнетика (рис. ІП.12.8)1.
д) У каждого ферромагнитного вещества имеется такая температура Фк, называемая точкой Кюри, выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства и ведет себя как обычный парамагнетик (111.12.3.5°).
3°. Петлей гистерезиса называется показанный на рис. III.12.8 график зависимости намагниченности ферромагнетика от напряженности магнитного поля H = Hx при изменении Hx от Hs до -Hs и обратно, где Hs — напряженность поля, соответствующая магнитному насыщению (рис. 111.12.5). Намагниченность Js при H=Hs называется намагниченностью насыщения. Намагниченность +Jr при H= 0 называется остаточной намагниченностью. Существование остаточной намагниченности у ферромагнетика, удаленного из магнитного поля, служит основой для создания постоянных магнитов.
