Магнитное поле в веществе. Намагниченность вещества. Напряженность магнитного поля
Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина – намагниченность (вектор намагниченности) .
Намагниченность вещества равна пределу отношения магнитного момента макроскопически малого объёма вещества к величине DV этого объёма (магнитному моменту единицы объема вещества).
,
где - сумма магнитных моментов атомов, находящихся в объеме DV.
Для однородных и изотропных магнетиков намагниченность пропорциональна индукции внешнего магнитного поля в данной точке:
, (1.9)
где c - магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина), характеризующая способность вещества намагничиваться.
При рассмотрении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротокии микротоки. Макротокаминазываются токи проводимостииконвекционные токи. Микротоками(молекулярными токами) называются токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.
Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками, и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками (магнитными моментами атомов и молекул).
Соответственно теорема о циркуляции магнитного поля в веществе может быть записана в следующем виде:
,
где соответственно алгебраические суммы макро - и микротоков, охватываемых контуром интегрирования.
Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности.
.
Используя это выражение, циркуляцию магнитного поля в веществе можно записать в виде
; , (1.10)
где , называется напряжённостью магнитного поля.
Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции): циркуляция вектора напряжённости магнитного поля по произвольному контуру равна алгебраической сумме макротоков (токов проводимости) сквозь поверхность, натянутую на этот контур.
В случае изотропной среды связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля имеет вид
= /[(1 + c)m0] = /(mmо),
где m – относительная магнитная проницаемость вещества, связанная с его магнитной восприимчивостью и показывающая, во сколько раз магнитное поле в веществе больше, чем в отсутствии вещества.
m=1 + c., m=В/Во,
где В - индукция поля в веществе, Во- индукция поля в отсутствии вещества.
На границе раздела магнетиков наблюдается преломление силовых линий, при этом
B2n=B1n и m2H 2n=m1H 1n, (1.11)
где В n и H n – проекции векторов и на единичный вектор , направленный по нормали к границе раздела сред, m1 и m2 - относительные магнитные проницаемости сред.
В случае отсутствия макротоков, идущих по поверхности раздела сред, из закона полного тока для магнитного поля в среде следует, что
H2t=H1t и В2t/m2=B1t/m1. (1.12)