Материал: Электричество и магнетизм. Курс лекций. Стрелядкин

5.3. Типы магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики

Диамагнетики – вещества, у которых магнитные моменты атомов (молекул) в отсутствие магнитного поля равны нулю (векторная сумма орбитальных моментов всех электронов атома равна нулю),( Pm=0).

Но в магнитном поле у каждого атома появляется наведенный (дополнительный) магнитный момент ∆Pm~B следовательно J~∆Pm~−B откуда намагниченность можно выразить соотношением:

где - (хи) коэффициент пропорциональности.

Парамагнетики – вещества, у которых магнитные моменты атомов (молекул) в отсутствие внешнего магнитного поля отличны от нуля (Pm≠0).

В магнитном поле (внешнем) магнитные моменты атомов стремятся ориентироваться вдоль внешнего поля (тепловое движение этому препятствует). В результате степень ориентации и намагниченность тем сильнее, чем больше магнитное поле: J~B. Вводя коэффициент пропорциональности, получим:

Ферромагнетики – вещества, у которых внутреннее магнитное поле в сотни раз превышает вызвавшее его внешнее поле, но для них также справедливо уравнение:

Более подробно свойства магнетиков описаны в приложении 5

5.4. Напряженность магнитного поля. Закон полного тока (циркуляция вектора напряженности) для магнитного поля в веществе. Магнитная восприимчивость вещества. Магнитная проницаемость среды

Итак, поле в веществе B складывается из внешнего магнитного поля B0 и

Магнитной восприимчивостью вещества называется величина,

связанная с соотношением:

где χ − магнитная восприимчивость вещества.

Ниже приведем значения магнитной проницаемости, магнитной восприимчивости и коэффициентов пропорциональности для следующих

5.5 Явление электромагнитной индукции. Законы Фарадея и Ленца Ток создает магнитное поле

Может ли магнитное поле создать ток в проводнике? На этот вопрос ответил Фарадей. Он доказал, что магнитное поле может создать ток.

Явление электромагнитной индукции заключается в появлении ЭДС в контурах, магнитный поток, через которые меняется.

Если контур замкнуть – то по нему пойдет индукционный ток (см. рис.

5.2).

Закон Фарадея. ЭДС индукции инд , возникающая в замкнутом контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока В, сцепленного с этим контуром.

Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что стремится поддержать магнитный поток неизменным. Создаваемый им магнитный поток через контур

47

противодействует изменению магнитного потока, которое вызвало индукционный ток.

Рисунок 5.2 − Схема появления ЭДС индукции

5.6 Самоиндукция. Индуктивность. Токи замыкания и размыкания

Возникновение ЭДС индукции в контуре вследствие изменения магнитного потока, создаваемого током в этом же контуре называется самоиндукцией (см. рис. 5.3).

Рисунок 5.3 − Ток в контуре I создает собственное поле В и собственный поток ФB через

контур S

Ток в контуре I создает собственное поле В и собственный поток ФB через контур S, (рис. 5.3). Причем I B ФВ. Следовательно, можно записать:

dt

Экстратоки - это возникающие в проводнике токи самоиндукции.

48

При замыкании цепи и размыкании ток нарастает и убывает постепенно, если в цепи есть индуктивность L, (рис. 5.4).

1) Размыкание. Пусть при t=0 источник отключается, и цепь замыкается накоротко (ключ 1 2).

Рисунок 5.4 − При замыкании цепи и размыкании ток нарастает и убывает постепенно, если в цепи есть индуктивность L

График убывания тока в цепи представлен на рис. 5.5. Характерное время, за которое ток падает в e=2.7 раз, обозначается 0 RL .

Рисунок 5.5 − График изменения тока в цепи, представленной на рис. 5.4

2) При замыкании (ключ 2 1) ток нарастает также не мгновенно (см.

Экстратоки объясняются тем, что появление тока в катушке означает появление магнитного поля, которое имеет запас энергии. Появление энергии в катушке и её исчезновение не может происходить мгновенно.

49