Магнитные свойства вещества

Рассматривая действие магнитного поля на проводник с током, мы не интересовались процессами, происходящими в веществе. Свойства среды учитывались формально, посредством введения относительной магнитной проницаемости среды (см. (1) п. 11.3).

Опыт показывает, что вещества, помещенные в магнитное поле, ведут себя различно. Их называют магнетиками при рассмотрении магнитных свойств. Рассмотрим причину намагничивания с точки зрения строения атомов и молекул, положив в основу гипотезу Ампера, согласно которой в любом теле существуют молекулярные токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах.

Электрон, движущийся вокруг ядра атома по замкнутой орбите, подобен «элементарному» круговому току, текущему в направлении, противоположном движению электрона (рис. 284). Каждый такой круговой ток создает собственное магнитное поле. Эти собственные магнитные поля и определяют магнитные свойства атомов. Результирующее магнитное поле всех входящих в вещество атомов определяет, в свою очередь, магнитные свойства вещества. В зависимости от магнитных свойств вещества делятся на парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики.

Парамагнетики

Парамагнетики — вещества, которые во внешнем магнитном поле создают собственное магнитное поле, слабо усиливающее внешнее магнитное поле. К парамагнетикам относятся платина, алюминий, редкоземельные и щелочно-земельные металлы и ряд других веществ. Например, платина усиливает магнитное поле от своего значения в вакууме в 1,00036 раза.

В атомах парамагнетиков результирующий орбитальный ток, обусловленный движением всех электронов, отличен от нуля. Такие атомы даже в отсутствие внешнего магнитного поля создают собственное магнитное поле, однако вследствие теплового движения атомов круговые токи, а следовательно, и создаваемые ими магнитные поля, ориентированы беспорядочно. Поэтому в парамагнитном веществе в отсутствие внешнего магнитного поля молекулярные токи не создают результирующего магнитного поля, т.е. вещество не намагничивается.

Если парамагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то каждый молекулярный ток стремится расположиться так, чтобы собственные магнитные поля атомов были ориентированы в направлении внешнего магнитного поля. Правда, полной ориентации препятствует хаотическое движение атомов и взаимодействие между ними. Таким образом, при помещении парамагнитного вещества во внешнее магнитное поле создается результирующее собственное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого сонаправ- лен с вектором магнитной индукции внешнего поля, т. е. вещество намагничивается, усиливая внешнее магнитное поле.

На капроновой нити между полюсами мощного электромагнита подвешен стержень из парамагнетика — алюминия — так, что он располагается перпендикулярно линиям магнитной индукции (его первоначальное положение показано на рис. 285 пунктиром). При включении электромагнита стержень намагничивается в направлении внешнего магнитного поля. Поэтому парамагнетик в неоднородном магнитном поле втягивается в область более сильного поля и устанавливается вдоль линий магнитной индукции.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >