Магнитное поле в веществе. Намагниченность
Измерения магнитных параметров микро - и нанодисперсных сред Магнитное поле Введем физические параметры, представляющие магнитное поле и намагниченность вещества. Магнитное поле в вакууме характеризуется вектором H – напряженностью магнитного поля, [H]=А/м. Магнитное поле в веществе описывается вектором магнитной индукции B, [B] = Тл (Тесла). В случае слабомагнитных материалов, а также ферромагнетиков с малой коэрцитивной силой эти две величины связаны между собой линейной зависимостью , (3.1) где m0=4π×10-7 Гн/м; m — магнитная проницаемость вещества. Для вакуума (приближенно и для воздуха) m=1. Магнитный момент единицы объема вещества представляет собой намагниченность М, [М]=А/м. С учетом этого параметра можно записать: , (3.2) где c – магнитная восприимчивость вещества; М=cН – уравнение магнитного состояния. Параметр c изменяет свое численное значение в процессе намагничивания вещества. В слабых полях (в начале кривой намагничивания) c представляет собой так называемую начальную восприимчивость c0. Начальную магнитную восприимчивость c0 образцов МЖ можно найти по начальному наклону кривой намагничивания: . (3.3) При увеличении H ферромагнетик намагничивается до насыщения, т.е. М принимает для данного материала максимальное значение МS (намагниченность насыщения). Для характеристики вещества в различных по величине магнитных полях вводят понятие дифференциальной магнитной восприимчивости: . В полях, близких к насыщению cд®0. Степень намагничивания сильномагнитных веществ зависит не только от величины магнитной проницаемости, но и от их геометрической формы. При намагничивании внесенного во внешнее поле сильномагнитного тела, имеющего конечные размеры, на обеих его торцевых поверхностях возникают магнитные полюса («магнитные заряды» противоположного знака), что обусловливает появление поля в веществе противоположного направления (размагничивающее поле Н¢). Напряженность поля Н¢ пропорциональна намагниченности М, поэтому можно написать Н¢=N×М, (3.4) где N — коэффициент пропорциональности, который называют размагничивающим фактором. Результирующее поле в веществе Hi получим как: Hi=He - NM. (3.5) Строгий и точный расчет размагничивающего фактора возможен только для магнетиков в форме эллипсоидов. При поперечном намагничивании длинного круглого стержня размагничивающий фактор будет равен: . (3.6) В случае намагничивания стержня вдоль оси при многократном превышении длины стержня (цилиндра с МЖ) над его диаметром N=0. Полагая M(H)=cHi, получим Hi=He-NM=He-NcHi, откуда и . (3.7) Для столбика МЖ цилиндрической формы в поперечном к нему магнитном поле N=0,5, поэтому: и . (3.8) На начальном участке кривой намагничивания МЖ c=c0=const. В нелинейной области кривой намагничивания следует учитывать, что – отношение полных (конечных) значений М и Hi. При He>>NM получим Hi=He, следовательно, в достаточно больших магнитных полях размагничивающими полями можно пренебречь.
Магнитное поле в веществе. Намагниченность Известно, что помещенные в магнитное поле вещества за счет ориентации магнитных моментов частиц, из которых состоит вещество (рис. 3.5), намагничиваются. Геометрическая сумма магнитных моментов отдельных молекул pm представляет собой магнитный момент всего тела: . (3.15) Магнитный момент единицы объема носит название вектора намагничивания (нпмагниченность): . (3.16) В вакууме молекулярные токи отсутствуют, и вектор намагничивания тождественно равен нулю: Мвак = 0. (3.17) В отсутствие внешнего магнитного поля магнетик обычно не намагничен: М = 0 при H = 0. (3.18) При внесении магнетика во внешнее магнитное поле он приобретает магнитный момент J. В не слишком сильных полях и кроме так называемых ферромагнетиков зависимость М от H можно считать практически линейной: М = cmH, (3.19) где cm - магнитная восприимчивость вещества, характеризующая его магнитные свойства. В общем случае cm может зависит от напряженности магнитного поля H. Таким образом, характеристиками магнитного поля в веществе являются: вектор М –характеризует магнитное поле молекулярных токов (микротоков); векторH – характеризует магнитное поле макротоков; вектор B – характеризует результирующее поле макро - и микротоков. Между векторами B, H и М существует связь . (3.20) С учетом формулы (3.19) , (3.21) где m = (1 + cm) - относительная магнитная проницаемость среды. Следовательно, . (3.22) В зависимости от относительной магнитной проницаемости среды применяется следующая классификация магнетиков: а) диамагнетики ; б) парамагнетики ; в) ферромагнетики и являются функцией от .
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (835)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |