Действие внешнего МП на рамку с током.

Внесем рамку с постоянным током во внешнее поле . Пусть рамка является достаточно малой, чтобы в пределах рамки поле можно было считать однородным. На рамку будет действовать момент сил, стремящийся повернуть ее таким образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна вектору и внутри рамки направление совпадало с направлением ее собственного магнитного поля .

Магнитное поле в веществе. Величина вектора магнитной индукции зависит от свойств среды. Физически это объясняется след. образом. Под действием МП вещество намагничивается. В результате появляется дополнительное МП, которое налагается на первичное. При этом суммарное МП оказывается отличным от того, каким оно было бы в вакууме.

Явление намагничивания – сложный физич. процесс, непосредственно связ. с атомной структурой вещества. Упрощенно его можно представить след. образом. В связи с движением связанных электронов в атомах атомы и молекулы многих веществ могут быть уподоблены маленьким рамкам с током. Каждая рамка с током создает собственное магнитное поле. В отсутствие внешнего МП магнитные поля отдельных молекул, как правило, направлены хаотически и взаимно компенсируются. Под действием внешнего МП происходит ориентация микроскопических рамок с током, и суммарное МП молекул оказывается отличным от нуля. Образующееся в результате намагничивания дополнительное МП может как ослабить, так и усилить первичное поле. Среды, в кот. внешнее МП ослабляется, называют диамагнитными, среды, в кот. внешнее МП незначительно усиливается, называют парамагнитными, а среды, в кот. происходит существенное усиление внешнего МП, - ферромагнитными.

Намагниченность среды характеризуется вектором намагниченности , который измеряется в амперах на метр (А/м).

,

Здесь - физически бесконечно малый объем, содержащий точку наблюдения с радиус-вектором , - магнитный момент -й молекулы (атома) в объеме .

(Яворский, Детлаф, стр. 468)

При рассмотрении многих процессов удобно ввести вектор :

, (9)

где - постоянная величина, называемая магнитной постоянной, значение и размерность которой зависят от выбора системы единиц. В системе СИ

.

Так как

,

прямым расчетом можно убедиться, что

,

где м/с - константа, равная скорости света в вакууме.

Вектор принято называть вектором напряженности магнитного поля. Он измеряется в А/м.

При не очень сильном внешнем магнитном поле можно считать, что в-р пропорционален в-ру . В силу линейности уравнения (9) можно также считать пропорциональными векторы и :

(10)

Безразмерный коэфф-т называют магнитной восприимчивостью среды. У диамагнитных сред параметр отрицательный, у парамагнитных и ферромагнитных – положительный.

У диамагнитных и парамагнитных сред , у ферромагнитных .

Из (9), (10) получаем:

, (11)

где

.

Коэффициент пропорц-ти называют абсолютной магнитной проницаемостью среды. В системе СИ измеряется в генри на метр (Гн/м). Магнитная восприимчивость вакуума считается равной нулю, поэтому магнитную постоянную можно рассматривать как абсолютную магнитную проницаемость вакуума.

Наряду с вводят также относительную магнитную проницаемость среды , связанную с соотношением:

.

Очевидно, что .

Отметим важное св-во вектора . Для МП в однородном изотропном магнетике, заполняющем весьобъем поля, напряженность не зависит от и совпадает с напряженнстью в рассматриваемой точке для магнитного поля, создаваемого той же системой макроскопических токов в вакууме. Т.о., при указанных условиях не зависит от магнитных св-в среды и определяется макроскопическими токами.

Для большинства сред при не очень сильных полях ур-е (11) правильно передает взаимосвязь между в-рами и . При этом для диамагнитных и парамагнитных в-в можно считать скалярной величиной, а для намагниченных ферромагнитных в-в является тензором. Однако необходимо помнить, что ур-я (10) и (11), как и аналог. ур-я для эл. поля, явл-ся приближенными. Магнитная восприимчивость, а сл-но и магн. проницаемость ферромагнитных сред существенно зависят от величины МП. Кроме того, в ферромагнитных материалах намагниченность среды зависит не только от величины МП в данный момент, но и от того, как оно изменялось раньше (явление магнитного гистерезиса).