Парамагнетики

Диамагнетизм

Магнитное поле в магнетиках

Магнетик – вещество, рассматриваемое с точки зрения его магнитных свойств. Магнитное поле в магнетике отличается от поля в вакууме. B₀ – индукция поля, создаваемое внешним источником, который называется макроток. B’ – индукция, создаваемая магнетиком, т.е. его внутримолекулярным током. Полная индукция B=B₀+B'. Состояние магнетика характеризуется его намагниченностью, т.е. суммарным магнитным моментом всех молекул в единице объема. J=1/VΣpm_i. Запишем выражение для ротора: rotB=rotB₀+rotB'=j_m. Поскольку rotB₀=μ₀j, то и rotB' должен определяться плотностью тока. Эти токи и являются молекулярными. Вектор намагниченности J линейно связан с H при не слишком сильной намагниченности магнетиков. J=χH, χ – магнитная восприимчивость. B=μ₀(1+ χ)Н=μμ₀Н, где μ=1+ χ – магнитная проницаемость среды.

В зависимости от структуры и свойств атомов или молекул магнетиков, а также величины магнитной проницаемости все они делятся на: диомагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диомагнетики – вещества, атомы которых в отсутствии поля не обладают собственным магнитным моментом; это означает, что суммарный магнитный момент всех элементов, движущихся вокруг ядра равен 0. Выражение для намагниченности в векторном виде:

J=-(e²nzS_┴B)/4πm. Отличие индукции поля в диомагнетике от индукции поля в вакууме мала. По-этому под индукцией можно понимать индукцию внешнего поля. χ=-μ₀e²nzS_┴/4πm. Намагниченность направлена в противоположную сторону по отношению к внешней магнитной индукции, что говорит о том, что магнитная восприимчивость меньше 0, а μ<1. Отрицательное значение χ приводит к тому, что диамагнетик выталкивается из неоднородного магнитного поля в область с меньшим значением индукции.

В отличие от диомагнетиков парамагнетики состоят из атомов или молекул, обладающих в отсутствии внешнего магнитно поля собственным магнитным моментом. При нулевой индукции внешнего поля все такие элементарные моменты ориентированы в пространстве хаотически вследствие наличия теплового движения и поэтому результирующее значение намагниченности равно 0. В молекулах парамагнетика имеется диамагнетический эффект, при котором возникает наведенный момент направленный против поля. При больших и малых значениях индукции можно получить соответствующее значение для намагниченности. Малые поля: p_mB/kT<<1, χ<<1. J=np_m²B/3kT. Большие поля: p_mB/kT>>1, χ>>1. J=np_m. Т.е. для случая больших полей намагниченность не зависит от B, а значит насыщается.

Дата добавления: 2014-01-05