Намагниченность. Магнитное поле в веществе.
Степень намагничения магнетика характерезуют векторной величиной, называемой намагниченностью. Намагниченность – магнитный момент единицы объема магнетика.
, (4.9.9)
где 
- магнитный момент магнетика, численно равный сумме магнитных моментов отдельных молекул
. Магнетик в магнитном поле токов намагничивается и создает собственное магнитное поле. В результате вектор магнитной индукции поля:
, (4.9.10)
где 
0 – вектор магнитной индукции поля, созданного в вакууме, 
- вектор магнитной индукции поля, созданного молекулярными токами. Индукция магнитного поля, созданного током в вакууме, связана с напряженностью 
, характеризующей магнитное поле макротоков, соотношением:
где m0 – магнитная постоянная. Опыт показывает, что в однородных магнетиках целиком заполняющих пространство, где поле отлично от нуля, индукция может быть направлена как в ту же сторону, что и 
(парамагнетики), так и в противоположную (диамагнетики). Свяжем вектор с намагниченностью J. Установим эту связь для простого частного случая. Рассмотрим однородный магнетик в виде кругового цилиндра сечением S и длинной 
, находящегося в однородном магнитном поле с индукцией 0. Магнетик намагнитится, что обусловлено наличием упорядоченных молекулярных токов. Плоскости молекулярных токов перпендикулярны вектору 
. В любом сечении цилиндра, перпендикулярном его оси, молекулярные токи соседних атомов во внутренних участках сечения направлены навстречу друг другу и созданные ими магнитные поля взаимно компенсируются (рис.22.2)
 |
Рис.22.2
Нескомпенсированными остаются лишь поля, созданные токами текущими по боковой поверхности цилиндра. Эти токи аналогичны току в соленоиде, а потому внутри цилиндра они создают магнитное поле индукция которого 
равна :
, (4.9.11)
где 
- сила молекулярного тока, - длинна цилиндра. Формула записана для одного витка.
С другой стороны,
- линейная плотность тока. Магнитный момент этого тока:
, (4.9.12)
где V – объем магнетика. Намагниченность магнетика:
J 
. (4.9.13)
Сравнение (4.9.11) с (4.9.13) дает связь 
с J:
J
или в векторной форме
J . (4.9.14)
Найдем магнитную индукцию результирующего поля
(4.9.15)
или
.
Из опыта известно, что в несильных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля заданных внешних токов (намагничивающего поля.):
= æ , (4.9.16)
где æ - безразмерная величина, характеризующая данный магнетик, называемая магнитной восприимчивостью вещества. Итак,
æ ), (4.9.17)
откуда: = /m0(1+ æ) . (4.9.18)
Безразмерную величину (1 + æ ) принято обозначать одной буквой m.
1 + æ = m (4.9.19)
и называть магнитной проницаемостью среды . С учетом всего сказанного:
. (4.9.20)
Полученные формулы справедливы лишь для однородных магнетиков. Магнитная восприимчивость æ - физическая величина, характеризующая способность вещества изменять свой магнитный момент под действием магнитного поля. Если в магнитном поле нет вещества, то J = 0, т.е. для вакуума æ = 0. В вакууме m = m0, поэтому магнитная постоянная m0 называется магнитной проницаемостью вакуума.
Магнетики, у которых æ < 0 и мала по обсалютной величине называются диамагнетиками. Для них m <1.
Магнетики, у которых æ >0 (m > 1) и также мала по величине, называются парамагнетиками. И еще один класс магнетиков – ферромагнетики, для которых æ > 0 и достигает очень больших значений. Если для диа- и парамагнетиков æ =const, то у ферромагнетиков магнитная воспиримчивость является функцией напряженности поля æ =¦(Н). Вектор намагничения J у пара- и ферромагнетиков совпадает по направлению с напряженностью магнитного поля, у диамгнетиков он направлен в противоположную сторону.