Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Общая физика
Посмотреть оригинал

Магнитное поле в магнетике

Наиболее простым способом описать поле, возникающее в изотропном магнетике при его внесении во внешнее магнитное поле, можно, введя определенную характеристику вещества — магнитную проницаемость ц. Она показывает, во сколько раз магнитная индукция В поля в веществе больше магнитной индукции Во внешнего поля (или поля в вакууме):

I

Это означает также, что магнитную проницаемость р необходимо ввести в закон Био — Савара — Лапласа (6.26) соответствующим образом, т.е.

что означает, что магнитное поле в магнетике возрастает в р раз по сравнению с полем в вакууме, где р = 1.

Рассмотрим теперь магнетик во внешнем магнитном поле с иной стороны. Допустим, что магнетик имеет форму цилиндра сечением S и длиной /, сориентированного так, что внешнее поле В0 параллельно оси цилиндра (рис. 6.23). Под действием поля все молекулярные токи будут течь так, что соответствующие им магнитные дипольные моменты будут стремиться ориентироваться по полю, т.е. упорядочиться. При большом их числе и усреднении внутри магнетика внутренние молекулярные токи взаимно компенсируются. Нескомпенсирован- ными останутся поверхностные микротоки Imi, которые совместно можно рассматривать как некий суммарный макроскопический ток (ток намагничивания /„), охватывающий магнетик. Введем линейную плотность поверхностного тока р/ как величину, определяемую отношением тока намагничивания кдлине образца (р, = 1т/[). Заметив, что магнитная индукция поля соленоида определяется формулой (6.37) и рассматривая намагниченный цилиндр как соленоид, по которому течет ток с поверхностной плотностью р/, напишем выражение для величины магнитной индукции В внутреннего поля в магнетике, индуцированного в результате наложения внешнего поля В0,

где /„ учитывает суммирование по N микротокам , а поэтому N в последнем выражении отсутствует.

Магнетик во внешнем магнитном поле. Приведены внутренние круговые молекулярные токи и поверхностный ток 1 охватывающий магнетик

Рис. 6.23. Магнетик во внешнем магнитном поле. Приведены внутренние круговые молекулярные токи и поверхностный ток 1т охватывающий магнетик

Найдем связь между намагниченностью магнетика (взятого в виде цилиндра, см. рис. 6.23) и плотностью поверхностного тока р/. Согласно (6.77) намагниченность представляет собой магнитный момент единицы объема магнетика. Поэтому для данного случая

здесь направление вектора плотности поверхностного тока р, принято совпадающим с направлением вектора намагниценности 1 магнетика. В соответствии с (6.88) намагниченнось выделенного объема магнетика численно равна линейной плотности поверхностного тока.

Полученные выражения позволят найти соотношения между магнитными полями вне и внутри магнетика и установить связь между магнитной восприимчивостью и магнитной проницаемостью.

Макроскопическое поле в веществе характеризуется магнитной индукцией В, которая является векторной суммой магнитных индукций внешнего В0 и внутреннего В{ полей, т.е.

Заменив в этом выражении В0 на «о Я (см. подраздел 6.1.2) при р = 1 вне вещества магнетика и Вх из (6.87) и (6.88), а также имея в виду сонаправленность всех трех векторов, получим:

С одной стороны, это выражение показывает, что напряженность магнитного поля внутри магнетика отличается от напряженности внешнего поля на величину намагниченности J. Выражая далее намагниченность согласно (6.81), можно получить

С другой стороны, согласно (6.85), В = хВ0. Следовательно, получаем (в СИ)1

и магнитная индукция внутри изотропного магнетика

Это соответствует определению магнитной проницаемости (6.85).

Из приведенных соотношений следует, что

Отметим здесь различие в магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Магнитная индукция согласно (6.85) зависит 1 При использовании справочных данных следует иметь в виду, что в системах СГСМ и СГС связь между ц и у иная: u = 1 + 4 л у, значит, хи> = 4лу_(СГСМ).

от свойств среды, но напряженность поля вне и внутри проводника одна и та же. Более того, напряженность вообще не зависит от вещества магнетика (т.е. от р) (Я = В/хоц = роЦ-Я/цоР = Я). В то же время магнитная индукция меняется при переходе из среды с одной магнитной проницаемостью в другую. Поэтому при расчетах магнитных цепей удобнее пользоваться именно напряженностью магнитного поля.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы