Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля. Потокосцепление

A=I ∆Ф

29.Магнитные моменты электронов и атомов. Ларморова прецессия. Гиромагнитное отношение. Диапарамагнетизм:

Гиромагни́тное отноше́ние (магнитомехани́ческое отноше́ние) — отношение дипольного магнитного момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к её механическому моменту.

В системе СИ единицей измерения гиромагнитного отношения является с·А·кг⁻¹ = с⁻¹·Тл⁻¹. Часто подразумевается, что гиромагнитное отношение измеряется в единицах q /2 mc, где с — скорость света, q и m — заряд и масса частицы, соответственно. В этом случае оно выражается безразмерной величиной.

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) - свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю. Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).

Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) - свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля. Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент .
Дополнительное вращение характеризуется скоростью изменения момента импульса, которая, как известно, определяется моментом действующих сил: . Рассматривая движение электрона, как виток с током, находящийся в магнитном поле, можно записать, что: . Как уже обсуждалось, в рамках этих моделей: .

Следовательно: .

Из этого выражения следует, что за малый единичный промежуток времени приращение момента импульса перпендикулярно плоскости проходящей через и (рис.179).

Из рисунка видно, что вектор момента импульса, а вместе с ним и ось орбиты описывают конус, ось которого направлена вдоль вектора магнитной индукции. Такое движение называется прецессией. Следовательно, под воздействием магнитного поля происходит прецессия электронной орбиты – прецессия Лармора (рис.180).

Сравним полученное выражение с уравнением движения точки тела, вращающегося с угловой скоростью : (рис.181). Это сравнение показывает, что выражение для скорости

РИС.178 РИС.179 РИС.180 РИС.181

изменения момента импульса, можно интерпретировать как вращение вектора момента импульса с угловой скоростью: , которая называется ларморовой частотой и характеризует дополнительную угловую скорость электрона.

30. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Закон полного тока для магнитного поля в ве-ве:

Под воздействием магнитного поля всякое вещество способно приобретать магнитный момент (намагничиваться), т.е. является магнетиком. Намагниченное вещество создает магнитное поле , которое накладывается на внешнее поле . Оба поля в сумме дают результирующее поле .

Степень намагничивания магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют намагниченность = *

мера намагнич. в-ва. I=ХH;X -хи восприимчивость [ X]=1; H -напряженность магн. поля; I-намагниченность [I]=A/м

где – магнитный момент отдельной молекулы (молекулярного тока). Суммирование производится по всем молекулам, заключенным в объеме – физически бесконечно малом объеме в окрестности данной точки (но много больше объема молекулы); - средний магнитный момент одного молекулярного тока, - их концентрация.

Намагниченность принято связывать не с магнитной индукцией, а с напряженностью магнитного поля . Ограничимся пока рассмотрением магнетиков, для которых зависимость между и имеет линейный характер:

= *

где - магнитная восприимчивость, безразмерная величина, характерная для каждого данного магнетика.

Обозначим где – напряженность магнитного поля. Эта величина не имеет особого физического смысла, но приносит пользу. С учетом введенного понятия напряженности получаем теорему о циркуляции вектора (закон полного тока для магнитного поля в веществе)

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме макротоков, охватываемых этим контуром.
таким образом, при переходе через границу раздела двух магнетиков нормальная составляющая вектора В (Вn) и тангенциальная составляющая вектора Н (Нt) изменя­ются непрерывно (не претерпевают скачка), а тангенциальная составляющая вектора В (Bt) и нормальная составляющая вектора Н (Hn) претерпевают скачок.

Из полученных условий для составляющих векторов В и Н следует, что линии этих векторов испытывают излом (преломляются). Как и в случае диэлект­риков, можно найти закон преломления линий В (а значит, и линий Н):

Из этой формулы следует, что, входя в магнетик с большей магнитной проница­емостью, линии В и Н удаляются от нормали.

31. Ферромагнетизм. Обменные силы. Магнитный гестерезис. Температура Кюри. Антиферромагнетики:

Ферромагнетики - вещества, характеризуются наличием областей спонтанной намагниченности. Ферромагнетик — такое вещество, которое, при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

Свойства:

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.

При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.

Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.

Ферромагнетики притягиваются магнитом.

-- Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряжённости магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках — Fe, Co, Ni и сплавах на их основе. Именно магнитным гистерезисом объясняется существование постоянных магнитов.

-- температу́ра Кюри́, — температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества (например, магнитной — в ферромагнетиках, электрической — в сегнетоэлектриках, кристаллохимической — в упорядоченных сплавах)

32 Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея:

Явле­ние электромагнитной индукции заключается в том, что в замкнутом проводя­щем контуре при изменении потока маг­нитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Закон Фарадея может быть выведен из закона сохранения энергии. Возьмем проводник с током I, помещенный в однородное магнитное поле, которое перпендикулярное плоскости контура, и может свободно двигаться. Под действием силы Ампера F, направление которой показано на рисунке, проводник передвигается на отрезок dx. Значит, сила Ампера производит работу dA=IdФ, где dФ — пересеченный проводником магнитный поток.

Используя закон сохранения энергии, работа источника тока за время dt (ξIdt) будет складываться из работы на теплоту Джоуля-Ленца (I²Rdt) и работы по перемещению проводника

в магнитном поле (IdФ):

где R — полное сопротивление контура. Значит

Закон Фарадея: Значение индукционного тока не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения.

33. Вихревые токи. Индуктивность контура. Самоиндукция

Под действием этих э. д. с. в массе металлической детали протекают вихревые токи (токи Фуко), которые замыкаются в массе, образуя вихревые контуры токов.

Вихревыми токами (также токами Фуко) называются электрические токи, возникающие вследствие электромагнитной индукции в проводящей среде (обычно в металле) при изменении пронизывающего ее магнитного потока.

Вихревые токи порождают свои собственные магнитные потоки, которые, по правилу Ленца, противодействуют магнитному потоку катушки и ослабляют его. Кроме того, они вызывают нагрев сердечника, что является бесполезной тратой энергии.

Поверхностный эффект, скин-эффект — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.

индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком, называемым также потокосцеплением, создаваемым этим током через поверхность^[1], краем которой является этот контур^[2][3][4].

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.
Поверхностный эффект, скин-эффект — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.