§21.Заттардағы магнит өрісі

 

          Заттардың магниттік қасиеттерін қарастырғанда оларды магнетиктер деп атайды. Барлық заттарды сыртқы магнит өрісіне енгізгенде олар азды-көпті магниттеледі, яғни заттар сыртқы магнит өрісінде өзінің меншікті магнит өрісін тудырады.

Заттар магниттік қасиеттеріне байланысты 3-ке бөлінеді:

1.      Диамагнетиктер. Диамагнетиктердің меншікті магнит өрісі сыртқы магнит өрісіне қарсы бағытталады. Нәтижесінде диамагнетиктердегі магнит өрісі сыртқы магнит өрісінен кем болады.

2.      Парамагнетиктер. Парамагнетиктердің меншікті магнит өрісі сыртқы магнит өрісімен бағыттас болады. Нәтижесінде парамагнетиктердегі магнит өрісі сыртқы магнит өрісінен үлкен болады.

3.      Ферромагнетиктер. Ферромагнетиктер сыртқы магнит өрісін көп есе күшейтеді.

 
Заттардағы магнит өрісі үшін толық ток заңы

          Заттардағы магнит өрісін макро және микро (молекулалық) токтар тудырады. Макротоктар деп өткізгіштік, конвекциялық және т.б. токтарды айтады. Француз ғалымы Ампер затттардың магниттік қасиеттерін олардың молекулаларындағы (атомдарындағы) микротоктар арқылы түсіндірді. Затттардың молекулаларындағы (атомдарындағы) ядроларды айнала қозғалатын электрондарды микроток (молекулалық) деп қарастыруға болады және бұл микротоктар өзінің магнит өрісін тудырады.

Ядроны айнала қозғалатын электрондарда магниттік моментімен  қатар, олардың импульс моменті  болады.

Сонда микротоктың күші

 

 

 

магниттік момент 

Орбита бойымен қозғалатын электронның импульс (орбитальдық) моменті  формуласымен анықталады. Бұл импульс моментін кейде электронның орбитальдық механикалық моменті деп те атайды.

Электронның орбитальдық механикалық моменті мен магниттік моментінің бағыттары қарама-қарсы болады.

Элементар бөлшектердің магниттік моментінің орбитальдық механикалық моментіне қатынасы гиромагниттік (магнитомеханикалық) қатынас деп аталады. Ол электрон үшін келесі формуламен анықталады:

 немесе

          Электронның орбиталық қозғалысынан пайда болатын магнит моментін орбитальдық магнит моменті деп атайды. Егер атомның құрамында  электрон болатын болса, онда атомның магниттік моменті мен импульс моменті

Заттардағы магнит өрісінің индукция векторының циркуляциясы

          Заттардың магниттелу дәрежесін сипаттау үшін физикалық векторлық шама магниттелу векторы енгізілген. Магниттелу векторы деп бірлік көлемдегі магнит моменттерінің қосындысын айтады. Өлшем бірлігі

 

Кез келген тұйық контур бойымен микротоктардың қосындысы осы контур бойымен магниттелу векторының циркуляциясына тең болады:

          Изотропты диамагнетиктер мен парамагнетиктер үшін магниттелу векторы сыртқы магнит өрісінің кернеулігіне тура пропорционал болады.

мұндағы:- заттардың магниттік қасиетін сипаттайтын шама және ол алғырлық деп аталады. Алғырлығы заттардың тегіне және олардың температурасына тәуелді болады.

                       1) Диамагнетиктер үшін ,

2)     Парамагнетиктер үшін ,

3)     Ферромагнетиктер үшін .

Магниттелу векторын ескерсек, магнит өрісінің индукция векторының циркуляциясы

     немесе          

мұндағы: магнит өрісінің кернеулік векторы болып табылады.

Заттардағы магнит өрісі үшін толық ток заңы
.

          Тұйық контур бойымен кернеулік векторының циркуляциясы осы бетті қамтитын ток күшіне тең болады.

Кез келген тұйық бет бірнеше токты қамтитын болса, заттардағы магнит өрісі үшін толық ток заңы келесі түрде жазылады:

 

өрнегінен    екені алынады,

мұндағы:- заттардың магнит өтімділігі деп аталады.

          Магнит өтімділігі магнит өрісінің вакуумнен сол ортаға көшкенде қанша есе өзгеретінін көрсетеді.

1)     Диамагнетиктер үшін ,

2)     Парамагнетиктер үшін ,

3)     Ферромагнетик үшін .

Заттардағы магнит өрісінің индукциясы мен кернеулігі арасындағы байланыс:

Вакуум үшін

Заттардағы магнит өрісі үшін Био-Савар-Лаплас заңы келесі түрде жазылады:

векторлық түрде ,   скаляр түрінде  .

 

Бақылау сұрақтары

1.  Заттар магниттік қасиеттеріне байланысты неше түрге бөлінеді?

2.  Гиромагниттік (магнитомеханикалық) қатынасты беріңіз.

3.  Заттардың магниттелу дәрежесін сипаттау үшін қандай шама енгізілген?

4.  Магнит өтімділігінің физикалық мағынасын беріңіз.

5.  Заттардағы магнит өрісі үшін Био-Савар-Лаплас заңы қалай жазылады?

6.  Магнит өрісінің индукциясы мен кернеулігі қалай байланысқан?

7.  Қандай шаманың өлшем бірлігі Тесла болып табылады?