29)Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

Проводники, по которым текут токи, создающие магнитное поле, находятся в вакууме. Если несущие ток проводники находятся в какой–либо среде, магнитное поле существенным образом изменяется. Это объясняется тем, что всякое вещество является магнетиком, т. е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). Намагниченное вещество создает магнитное поле В', которое накладывается на обусловленное токами поле В0. Оба поля в сумме дают результирующее поле:

В = В0+В’                                                         (43.1)

Истинное (микроскопическое) поле в магнетике сильно изменяется в пределах межмолекулярных расстояний. Под В подразумевается усредненное (макроскопическое) поле.

Для объяснения намагничения тел Ампер предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи. Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле.

В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю. В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается – его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле В'.

Намагничение магнетика естественно характеризовать магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют вектором намагничивания и обозначают J. Если магнетик намагничен неоднородно, вектор намагничения в данной точке определяется следующим выражением:

                                                                 (43.2)

где ΔV–физически бесконечно малый объем, взятый в окрестности рассматриваемой точки, рm – магнитный момент отдельной молекулы. Суммирование производится по всем молекулам, заключенным в объеме ΔV.

НАМАГНИЧЕННОСТЬ. НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ И ПРОНИЦАЕМОСТЬ.

Для количественного описания намагниченного вещества введем векторную величину j (в) – намагниченность магнитных молекул единицы объема веществаl I (в)=Pm(в) / V=(1/V) *(ΣPm(в)). Вектор B характеризует результирующее поле, обусловленное как внешними макротоками, так и внутренними микротоками. B(в)=B0 (в) + В’ (в); B0 (в)=μ0 (в) μ (в); B’(в) – магнетик  обусловленный микротоками. Рассмотрим магнетик в виде цилиндра. Пусть этот магнетик помещен во внешнее магнитное поле, индукция которого направлена вдоль оси этого цилиндра. 

Из этого рисунка видно, что внутри магнетика в каждой его

точке микротоки направлены в различных направлениях и

слудовательно их поля компенсируют друг друга.

Нескомпенсированными остаются только те токи, которые

выходят на поверхность. Эти токи можно представить как макроток, текущий по поверхности магнетика.

B’ (микроток) = μ0 I’/ l ; Pm=IS; I’/ l – ток, приходящийся на единицу длинны магнетика. I=I’ l / l; Pm=I’ l S / l; V=l S;

j = Pm(в)/V=I’/ l; B’(в)=μ0 I (в). В не очень сильных магнитных полях намагниченность пропорциональна напряженности магнитного поля J(в)=ХH(в); X – магнитная восприимчивость. В(в)=B0 (в) + +B’(в)=μ0 H(в) + μ0 Х H(в)=μ0 (1 + X) H(в); 1+X=μ – магнитная проницаемость магнетика. H(в)=B(в)/μ0(1+Х); Для диамагнетика Х<0, μ<1; Для парамагнетика Х>0, μ>1; Для феромагнетика X>>0, μ>>1.