Cтраница 3
В этой главе перед нами стоят две задачи. Первая заключается в изучении макроскопических явлений в намагниченном веществе, свойства которого можно описать небольшим числом параметров и экспериментально полученными соотношениями между ними. [31]
Вектором намагниченности М называется магнитный момент единицы объема намагниченного вещества. Чтобы его вычислить, необходимо найти векторную сумму магнитных моментов всех атомов, заключенных в единице объема намагниченного вещества. [32]
Рассматривая характеристики магнитного поля ( см. § 109), мы вводили вектор магнитной индукции В, характеризующий результирующее магнитное поле, создаваемое всеми макро - и микротоками, и вектор напряженности Н, характеризующий магнитное поле макротоков. Следовательно, магнитное поле в веществе складывается их двух полей: внешнего поля, создаваемого током, и поля, создаваемого намагниченным веществом. [33]
Рассматривая характеристики магнитного поля ( см. § 109), мы вводили вектор магнитной индукции В, характеризующий результирующее магнитное поле, создаваемое всеми макро - и микротоками, и вектор напряженности Н, характеризующий магнитное поле макротоков. Следовательно, магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля, создаваемого током, и поля, создаваемого намагниченным веществом. [34]
Рассматривая характеристики магнитного поля ( см. § 109), мы вводили вектор магнитной индукции В, характеризующий результирующее магнитное поле, создаваемое всеми макро - и микротоками, и вектор напряженности Н, характеризующий магнитное поле макротоков. Следовательно, магнитное поле в веществе складывается их двух полей: внешнего поля, создаваемого током, и поля, создаваемого намагниченным веществом. [35]
Любое намагниченное вещество можно рассматривать как состоящее из очень большого числа очень малых элементарных магнитов. Если вещество не намагничено, эти элементарные магниты ориентированы беспорядочно, но когда вещество помещается во внешнее магнитное поле, то каждый элементарный магнит испытывает действие пары сил, стремящихся ориентировать его параллельно направлению магнитного поля. Степень ориентации этих элементарных магнитов определяет силу полюсов намагниченного вещества. Отсюда ясно, что для намагничивания вещества должна быть затрачена работа по ориентации элементарных магнитов. [36]
Первый состоит в том, что изменение интенсивности отраженного от поверхности ферромагнетика света ( по сравнению с интенсивностью падающего света) пропорционально намагниченности. Второй заключается во вращении плоскости поляризации света, прошедшего через намагниченное вещество. [37]
Предположим, что по виткам соленоида, расположенного в вакууме, протекает постоянный электрический ток. Заполним полость соленоида железным сердечником и по виткам соленоида пропустим тот же ток. При этом сердечник становится способным притягивать мелкие железные предметы. Магнитная индукция В поля в намагниченном веществе отличается от магнитной индукции В0 поля, созданного тем же током в вакууме. [38]
При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты ядер ориентированы в различных направлениях. При наложении магнитного поля с индукцией В происходит ориентация магнитных моментов ядер вдоль оси поля В и распределение ядер по различным энергетическим уровням. Чем ниже последний, тем больше ядер располагается на нем. Избыток числа ядер в нижнем уровне по сравнению с соседним верхним определяет значение вектора М намагниченного вещества. [39]
Это легко понять, если рассмотреть движение поляризованной пластинки под прямым углом к направлению поляризации. В этом случае имеется два тока: один, в направлении движения, обусловлен движением положительных поляризационных зарядов, другой, в противоположном направлении, обусловлен движением отрицательных поляризационных зарядов. Эти токи разделены пространственно и образуют замкнутый контур с током, обладающий магнитным моментом. Следовательно, движущийся поляризованный диэлектрик создает магнитное поле, которое нельзя отличить от поля в намагниченном веществе. [40]
Было показано, что для того чтобы сообщить телу заряд или намагнитить вещество, нужно затратить работу. Заряженное тело обладает большой энергией в соответствии с той работой, которая была затрачена для того, чтобы его зарядить. Существует точка зрения, согласно которой эту энергию считают сосредоточенной в электрическом поле вокруг заряженного тела. Аналогично работу, затрачиваемую на намагничение вещества, можно считать преобразованной в энергию магнитного поля, окружающего намагниченное вещество. Придерживаясь этой точки зрения, можно легко подсчитать энергию электрического поля, сосредоточенную в единице объема. [41]
Частицы парамагнитного вещества бывают магнитными даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля. Однако вследствие теплового движения эти элементарные магнитики ориентированы хаотично, и в целом парамагнетик не обнаруживает магнитных свойств. При внесении парамагнетика в магнитное поле происходит переориентация элементарных магнитных диполей в направлении поля и вещество намагничивается. При этом намагниченность пропорциональна намагничивающему полю и, поскольку ориентации магнитных диполей препятствует тепловое движение электронов, зависит от температуры намагниченного вещества. [42]
Различие в определении М практически не имеет значения, пока число XOT очень мало по сравнению с единицей. Значения %, для чисто диамагнитных веществ, твердых или жидких, лежат обычно в пределах от-0 5 - 10 в до - 1 0 - 10-в. Это означает, что магнитное поле, созданное дипольными моментами в веществе, по крайней мере как среднее макроскопическое, гораздо слабее приложенного поля В. Это дает нам некоторую уверенность в том, что в таких системах поле, ориентирующее атомные диполи, ничем не отличается от поля, которое имелось бы там в отсутствие образца. Однако нас интересуют и другие системы, в которых поле магнитных моментов не мало. Следовательно, мы должны изучить, так же как в случае электрической поляризации, внутренние и внешние магнитные поля, создаваемые самим намагниченным веществом. [43]