Теория Диа- и парамагнетизма (слабых магнитных веществ)

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) - свойство веществ намагничиваться напротив приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).

Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) - свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля.

Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент .

К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород , оксид азота NO, хлорное железо и др.

Намагни́ченность — векторная физическая величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. Обозначается обычно М или J. Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества:

Здесь, M — вектор намагниченности; m — вектор магнитного момента; V — объём.

Магнитная проницаемость (μ)— физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля в веществе. ( )

Ферромагнетики(сильные магнитные в-ва)- вещ-ва обладающие спонтанной намагниченностью, т.е намагничиваются даже при отсутствии внешнего магнитного поля(железо, кобальт, никель , гадоллиний)

35. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Токи при замыкании и размыкании цепи. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля.

в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток.

Появление индукционного тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает ЭДС индукции (Ԑ_i).

Закон Фарадея (ЭМИ): ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре зависит от скорости изменения пронизывающего его магнитного потока.

Знак минус в этом законе является математическим выражением правила Ленца:

индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

На рисунке: индукционный ток в замкнутом кольцевом контуре создает магнитное поле, направленное противоположно возрастающему внешнему полю.

Электрическое поле, вызывающее появление индукционного тока, не является кулоновским полем. Его силовые линии замкнуты сами на себя. Они не начинаются и не заканчиваются на зарядах.

Такое электрическое поле называют вихревым полем. Для этого поля

Возникновение ЭДС индукции(вихревого электрического поля) в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называетсясамоиндукцией.

Если не изменяется, то

 

Если в контуре течет изменяющийся во времени ток, то магнитная индукция этого тока также будет изменяться.

Это влечет за собой изменение магнитного потока через этот контур, а, следовательно, и появление ЭДС индукции.

L – коэффициент пропорциональности между силой тока в проводящем контуре и созданным им магнитным потоком называется индуктивностью контура.

Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн).

1 Гн – это индуктивность такого проводящего контура, в котором магнитный поток в 1 Вб создается силой тока 1 А.

 

Индуктивность контура зависит от формы и размеров контура и магнитной проницаемости среды, в которой он находится.

Индуктивность длинного соленоида:

где l – длина соленоида;

S – площадь его сечения (витка);

N – число витков;

– число витков на единицу длины соленоида;

– магнитная проницаемость сердечника.

При каждом включении и выключении тока в цепи наблюдаются так называемые экстратоки самоиндукции (экстратоки замыкания и размы­кания), которые возникают в цепи из-за явления самоиндукции и которые препятс­твуют, согласно правилу Ленца, нарастанию или убыванию тока в цепи.

Энергия магнитного поля, созданного током, проходящим по участку цепи с индуктивностью L, определяется по формуле

Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.

Плотность энергии магнитного поля —энергия единицы объема пространства, занятого полем:

w=WV,

где W — энергия магнитного поля, занимающего объем V.

В Международной системе единиц плотность энергии магнитного поля измеряется в джоулях, деленных на кубический метр (1 Дж/м³).