Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
Для парамагнитных веществ р зависит от температуры и убывает с повышением ее по закону р=1-ЬС/Г, где T — термодинамическая температура, С ¦— постоянная Кюри, характерная для данного вещества.
3°. Диамагнетиками являются инертные газы (гелий, аргон и др.), многие металлы (золото, цинк, медь, ртуть, серебро), вода, стекло, мрамор, многие органические соединения. Для этих веществ относительная магнитная проницаемость не зависит от температуры.
4°. К ферромагнетикам относится сравнительно небольшая группа твердых кристаллических тел — так называемых переходных металлов (железо, никель, кобальт), а также ряд сплавов. О магнитных свойствах ферромагнетиков см. 111.6.5.1° — 7°.
6.3. Диамагнетизм
1°. Диамагнетиками называются вещества, у которых атомы или молекулы в отсутствие внешнего магнитного поля не имеют магнитных моментов (111.6.1.3°). Атомы таких .„ веществ называются Фиа-
там (VI.2.2.Г), но в противоположных направлениях (рис. III.6.3). Тогда их орбитальные магнитные моменты (111.6.1.2°) будут равны по модулю, но противоположны
*) Для ферромагнетиков относительная магнитная проницаемость определяется иначе, чем в 111.4.3.2°. Определение р. для ферромагнетиков выходит за рамки элементарного курса физики.
магнитными атомами. Примером является атом гелия. Ядро этого атома имеет заряд <7=+2е (VI.2.1.Г), где е— абсо-
лютное значение заряда электрона. Предположим, что оба электрона атома гелия обращаются вокруг ядра с одинаковой скоростью по одинаковым орби-
Рис. III.6.3
6.4. ПАРАМАГНЕТИЗМ
279
по знаку и суммарный магнитный момент атома Рт=
= Рт+Р/п буДЄТ равен НуЛЮ.
2 . При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле в каждом его атоме (или молекуле) индуцируется некоторый дополнительный атомный (или молекулярный) индукционный ток I1 (111.6.1.4°) с магнитным моментом АРШ-. Вектор APm(. направлен противоположно вектору B0 магнитной индукции внешнего магнитного поля (рис. III.6.4). Вектор APmf и индук-ционный ток I1 по правилу Ленца /f\ (111.5.1.3°) должны иметь такое нап- < f 0 | равление, чтобы магнитное поле, соз- АРтЛ ' J %
данное наведенными токами, было \_/ противоположно намагничивающему рис и1б4 внешнему полю. Суммарное магнитное поле, созданное наведенными во всех атомах (молекулах) индукционными токами, является собственным (внутренним) магнитным полем. Вектор магнитной индукции внутреннего поля направлен противоположно вектору индукции внешнего, намагничивающего поля. В этом и заключается намагничивание диамагнитного вещества.
Если воздействие намагничивающего поля прекращается, то исчезают индукционные токи в атомах (молекулах) и диамагнитные свойства исчезают (размагничивание диа-магнетика). На возникновение индукционных токов в атомах (молекулах) не влияет тепловое, хаотическое движение атомов (молекул). Поэтому диамагнитные свойства вещества не зависят от температуры.
3°. Диамагнетизм является универсальным свойством всех веществ, так как в атомах (молекулах) любых веществ, помещенных в магнитное поле, наводятся индукционные токи. Однако диамагнетизм является очень слабым эффектом. Поэтому диамагнитные свойства наблюдаются только у тех веществ, у которых эти свойства являются единственными и не маскируются другими, более сильными магнитными свойствами.
6.4. Парамагнетизм
1°. Атомы (или молекулы), обладающие некоторым магнитным моментом P7n (111.6.1.3°), называются парамагнитными, а состоящие из них вещества — парамагнетиками. Магнитные моменты атомов (молекул) парамагне-
280 ОТДЕЛ Ш. ГЛ. 6. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
тика зависят от строения атомов (молекул), постоянны для данного вещества и не зависят от внешнего магнитного поля.
2°. В отсутствие магнитного поля тепловое движение атомов (молекул) парамагнетика и их соударения препятствуют возникновению упорядоченного расположения векторов Рт магнитных моментов отдельных атомов (молекул). Поэтому в парамагнитном веществе в отсутствие внешнего магнитного поля атомные (молекулярные) токи не создают Атвшйток результирующего магнитного поля.
Вещество не намагничивается — в нем не возникает собственного (внутреннего) магнитного поля.
3°. При внесении парамагнетика во внешнее однородное магнитное поле каждый атомный (молекулярный) Рис. 11.6.5 ток стремится расположиться так, чтобы вектор его магнитного момента был ориентирован параллельно вектору B0 индукции внешнего поля. Этому препятствует тепловое движение атомов (молекул). Совместное действие магнитного поля и теплового движения приводит к тому, что возникает преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) по направлению внешнего магнитного поля (рис. 111.6.5). В парамагнитном веществе создается результирующее магнитное поле всех атомных (молекулярных) токов, и вещество намагничивается — в нем возникает собственное (внутреннее) магнитное поле. Вектор индукции этого поля направлен одинаково с вектором индукции внешнего намагничивающего поля.
4°. При повышении температуры парамагнетика в нем усиливается хаотическое, тепловое движение атомов (молекул). Оно препятствует ориентации магнитных моментов атомов (молекул) и уменьшает намагничивание вещества. Поэтому относительная магнитная проницаемость парамагнетиков уменьшается при нагревании (III.6.2.2е).
