Файл: Конспект лекций по общей физики (1-4 семестр).pdf

µБ – магнетон Бора, ħ – постоянная Планка. Модуль собственного момента импульса

L 3 67. (28.7)

3.11.6. Классификация магнетиков

Магнетики

Демонстрация: Ориентация парамагнитного и диамагнитного стержня в магнитном поле

3.11.7. Диамагнетизм

Рассмотрим атом (один электрон, обращающийся вокруг ядра), находящийся во

пульса L электрона направлены под углом α к вектору магнитной индукции

(РИС. 28.2). Магнитное поле действует на электрон с моментом сил M (см. 3.8.3), вследствие этого изменяется момент импульса электрона. Изменение момента импульса за время dt

dL Mdt ,

так как M = pmB sin α,

dL pmBsinα dt .

67 Формулы (28.5), (28.6), (28.7) – экспериментальные результаты, обоснованные квантовой реля-

тивистской теорией. Обратим внимание на то, что gs pms .

Ls

При ларморовой прецессии атом приобретает добавочный магнитный момент

Получается, что все электроны в атомах вещества, магнитные моменты которых ориентированы беспорядочно, если поместить это вещество в магнитное поле, приобретут дополнительные магнитные моменты, направленные одинаково – против поля. Соответственно вещество намагнитится против внешнего магнитного поля. Этот эффект называется диамагнитным и присущ все веществам без исключения.

где Z – число электронов в атоме, n – концентрация вещества; с учётом (28.8)

Найдём магнитную восприимчивость диамагнетика. Так как µ ≈ 1, B μ0 H ; для изотропных слабомагнитных веществ J χH ;

228

3.11.8. Парамагнетизм

Парамагнетиками являются вещества, для которых магнитные моменты атомов (т. е. суммарные магнитные моменты всех электронов, входящих в атом) в отсутствие внешнего магнитного поля отличны от нуля.

Парамагнитный эффект на несколько порядков сильнее диамагнитного и «перебивает» последний.

Зависимость магнитной восприимчивости парамагнетика от абсолютной температуры

χC T

– закон Кюри-Вейсса (опытный закон); C – константа – характеристика конкретного вещества. Качественное объяснение: с ростом температуры магнитная восприимчивость падает из-за усиления теплового движения молекул. Можно показать, что

3.11.9. Ферромагнетизм

3.Нелинейная зависимость μ H

4.Остаточное намагничивание: вещество сохраняет намагниченность при отключении внешнего магнитного поля.

5.Зависимость µ(T): при T > TК (точка Кюри) ферромагнетик теряет ферромагнитные свойства и превращается в парамагнетик.

2. Кривые гистерезиса

На РИС. 28.3А показана зависимость проекции намагниченности на какое-либо направление от проекции напряжённости магнитного поля на это направление. На РИС. 28.3Б показана зависимость проекции магнитной индукции внутри ферромагнетика на какое-либо направление от проекции напряжённости магнитного поля на это направление. На РИС. 28.3Б изображён полный цикл (максимальная петля гистерезиса) – зависимость Bz(Hz) в случае, если в ходе процесса намагничивания намагниченность образца достигает насыщения, а также один из бесконечного множества возможных частных циклов – зависимость Bz(Hz) в случае, если насыщение не достигается.

Кривая 0-1 на РИС. 28.3Б – кривая первичного намагничивания – зависимость B(H)

при увеличении напряжённости магнитного поля от нуля в случае, если образец до этого не был намагничен.

229

Определения обозначений на рис. 28.3 – характерных параметров ферромагнетика – даны в ТАБЛ. 28.1.

Рис. 28.3. Петли гистерезиса

Таблица 28.1

Параметры петель гистерезиса

3. Кривая первичного намагничивания

Объясним ход кривой первичного намагничивания B(H). По определению напряжённости магнитного поля

ля без учёта поля ферромагнетика. В процессе первичного намагничивания все силовые характеристики магнитного поля сонаправлены,