. (10.7)
Здесь коэффициент пропорциональности 
– безразмерная величина, не зависящая от 
; она называемая магнитной восприимчивостью вещества. В отличие от диэлектрической восприимчивости, которая всегда положительна, величина 
положительна для парамагнетиков и отрицательна в случае диамагнетиков. С учетом (8.7) равенство (10.6) примет вид:
. (8.8)
Безразмерная величина 
называется магнитной проницаемостью вещества. В соответствии с этим равенство (10.8) можно представить так:
.
10.2. Магнитное поле на границе раздела магнетиков
Сформулируем условия, которым должны удовлетворять на границе раздела двух магнетиков векторы 
и 
. Будем полагать, что эта граница плоская, а векторы индукции и напряженности ей перпендикулярны. Если токов проводимости на границе раздела нет, циркуляция вектора 
по любому контуру вдоль границы равна нулю. Имеем для прямоугольного контура (рис. 10.2):
.
Рис. 10.2
При условии 
интегралами на участках 2-3 и 4-1 можно пренебречь. Поэтому при выбранном направлении обхода контура
.
Поскольку 
, имеем:
.
Если первая среда – вакуум (
), то 
. Следовательно, магнитная проницаемость среды численно равна отношению тангенциальных составляющих индукции поля в магнетике и в вакууме.
Для того чтобы найти граничные условия для нормальных составляющих векторов 
и 
, воспользуемся теоремой Гаусса, согласно которой 
. В качестве гауссовой поверхности возьмем цилиндр, основания которого параллельны границе раздела магнетиков (рис. 10.3).
Рис. 10.3
Поток вектора индукции через цилиндрическую поверхность
.
Если считать, что высота гауссова цилиндра значительно меньше радиуса основания, потоком через боковых поверхность можно пренебречь, и
.
Поскольку 
, 
, имеем:
.
Таким образом, при отсутствии на границе раздела токов проводимости не изменяется тангенциальная составляющая вектора 
и нормальная составляющая вектора 
.
10.3. Атом в магнитном поле
Как уже отмечалось, для объяснения магнитных свойств вещества Ампер высказал гипотезу о молекулярных токах. Природа этих токов стала понятной в рамках ядерной модели атома, сформулированной Резерфордом: атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого движутся электроны, образующие кольцевые токи.
Движение электронов в атомах подчиняется квантовым законам; такое понятие классической физики, как орбита, неприменимо к движению электронов. Вместе с тем основные магнитные свойства вещества можно объяснить в рамках полуклассической теории Бора, главным в которой является постулат о существовании стационарных круговых орбит. Полное описание магнитных свойств оказалось возможным лишь в рамках квантовой теории.
Итак, согласно полуклассическим представлениям, электрон в атоме движется по круговым орбитам, создавая т. н. орбитальный ток силой 
(здесь 
– частота вращения). Поскольку
, 
.
Орбитальному току соответствует орбитальный магнитный момент электрона:
.
Момент импульса электрона, движущегося вокруг ядра, называется орбитальным моментом импульса. В случае круговой орбиты
.
Поскольку заряд электрона отрицателен, направление орбитального тока противоположно направлению вращения электрона; соответственно векторы 
и 
направлены противоположно (рис. 10.4). Можно показать, что
Рис. 10.4
отношение их модулей
.
В векторной форме:
.
Величина 
называется орбитальным гиромагнитным (магнитомеханическим) отношением.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
