 |
|
Справочный материал к тестированию по теме
Всякое вещество, помещенное во внешнее магнитное поле и являющееся магнетиком определенного типа, намагничивается. Причиной намагничивания веществ является наличие у их атомов механических, а, следовательно, и магнитных моментов. Магнитный момент атома связан непосредственно с механическим, который связан с орбитальным и спиновым движением электронов в атоме и собственным моментом ядра. Электрон и ядро вследствие своего движения создают молекулярные токи. Выделяют три типа магнетиков: диамагнетики (ослабляют на малую величину внешнее поле); парамагнетики (усиливают на малую величину внешнее поле); ферромагнетики (значительно усиливают внешнее поле и способны сохранять остаточную намагниченность).
Диамагнетики подобны неполярным молекулам в электростатическом поле. В отсутствии магнитного поля их магнитный момент равен нулю, а при его наличии у атомов диамагнетика индуцируется такой магнитный момент, который направлен противоположно по отношению к вектору магнитной индукции внешнего поля. В результате суперпозиции результирующего поля, созданного вследствие ориентации магнитных моментов в веществе и внешнего поля, поле в веществе ослабевает.
Для парамагнетиков, как и для полярных диэлектриков характерна ориентационная намагниченность. Это означает, что у атомов изначально уже имеются хаотически ориентированные магнитные моменты. При этом в отсутствии внешнего магнитного поля их геометрическая сумма равна нулю. При внесении парамагнетика во внешнее поле магнитные моменты атомов ориентируются по полю. В результате внешнее поле усиливается в веществе.
У ферромагнетиков существует остаточная намагниченность, связанная с нелинейной зависимостью между такими характеристиками магнитного поля как: намагниченность 
, вектор магнитной индукции 
, напряженность магнитного поля 
. В этом отношении они похожи на сегнетоэлектрики, у которых существует остаточная поляризация, также вызванная нелинейной связью между характеристиками электрического поля. Ферромагнетик, как и сегнетоэлектрик, состоит из отдельных доменов с определенной ориентацией магнитных моментов.
Основной характеристикой намагничения магнетика является намагниченность . Намагниченность – это векторная физическая величина, сонаправленная с результирующим магнитным моментом вещества и соответствующая этому магнитному моменту в единице объема. Кроме намагниченности для характеристики используется магнитная проницаемость 
. Для каждого магнетика она имеет свое значение. Магнитная проницаемость диамагнетиков меньше единицы, парамагнетиков больше единицы, а у ферромагнетиков может достигать достаточно больших значений.
На границе раздела сред двух различных магнетиков происходит «преломление» векторов магнитного поля и аналогичное «преломлению» векторов электростатического поля. При этом в соответствии с теоремой Гаусса для вектора магнитной индукции сохраняются его нормальные компоненты. Сохранение тангенциальных компонент напряженности магнитного поля в отсутствии токов проводимости связано с законом полного тока (законом Эрстеда).
Основные соотношения:
Определение намагниченности: 
Результирующий вектор магнитной индукции в веществе: 
где 
- вектор магнитной индукции внешнего поля, 
- вектор магнитной индукции, созданный молекулярными токами 
.
Дивергенция в веществе: 
Данное соотношение означает, что магнитное поле в веществе, как и поле в вакууме не имеет источников, то есть его силовые линии замкнуты.
Ротор в веществе: 
Ротор : 
Определение для плотности молекулярных токов: 
Определение напряженности магнитного поля : 
Связь между намагниченностьюи напряженностью поля: 
Для изотропных сред вектора и совпадают по направлению, а для анизотропных зависимость является нелинейной.
Связь между магнитной проницаемостью и
магнитной восприимчивостью 
: 
Связь между вектором магнитной индукции
и напряженностью поля : 
Для изотропных сред вектора и совпадают по направлению, а для анизотропных зависимость является нелинейной.
Условия на границе сред двух различных магнетиков:
для нормальных компонент: 
, 
для тангенциальных компонент: 
, 
Варианты тестов промежуточного контроля по теме
ТЕСТ№1
1. Как реагирует вещество на наличие магнитного поля?
2. Какой магнетик способен сохранять остаточную намагниченность в отсутствие магнитного поля?
3. Формула для определения намагниченности имеет вид _________.
4. Чем вызваны в магнетике молекулярные токи?
5. Плотность молекулярных токов определяется соотношением _________.
6. Какова связь между магнитной проницаемостью и восприимчивостью? (привести формулу)
7. Совпадают ли по направлению вектор магнитной индукции и напряженность в случае, когда среда магнетика изотропна?
8. Чему равна дивергенция вектора магнитной индукции в веществе?
9. Из какого закона следует равенство тангенциальных компонент векторов напряженности магнитного поля на границе раздела сред?
10. Нормальные компоненты векторов напряженности магнитного поля на границе сред связаны соотношением вида ________.
ТЕСТ№2
1. В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов диамагнетика равны _______.
2. Вектор магнитной индукции в парамагнетике в присутствии внешнего поля всегда _____ соответствующей величины внешнего поля.
3. Дивергенция вектора магнитной индукции в веществе равна нулю, следовательно, силовые линии магнитного поля в нем _______.
4. Определение для напряженности магнитного поля имеет вид ______.
5. Что определяет ротор намагниченности?
6. Связь между вектором магнитной индукции и напряженности определяется соотношением _______.
7. Ротор вектора магнитной индукции, созданной молекулярными токами, имеет вид _____.
8. Сохранение нормальных компонент вектора магнитной индукции на границе раздела магнетиков следует из _______.
9. Если среда является анизотропной, то вектора намагниченности и напряженности ________ по направлению.
10. Какова магнитная проницаемость у диамагнетиков по сравнению с единицей?
ТЕСТ№3
1. В отсутствии внешнего поля магнитные моменты атомов парамагнетика ориентированы _______.
2. Анизотропия ферромагнетиков приводит к возникновению ____________ намагниченности.
3. Намагниченность магнетика определяется соотношением ________.
4. Причиной молекулярных токов является _________.
5. Чему равен ротор вектора магнитной индукции в веществе?
6. Результирующий вектор магнитной индукции в веществе определяется соотношением ________.
7. В каком типе магнетика происходит ослабление внешнего магнитного поля?
8. Напряженность магнитного поля определяется соотношением _______.
9. В случае, когда 
для нормальных компонент вектора напряженности имеет место неравенство вида ________.
10. Будут ли сохраняться тангенциальные компоненты вектора напряженности при наличии на границе раздела токов проводимости?
ТЕСТ№4
1. В каком типе магнетиков возникает ориентационная намагниченность?
2. У какого магнетика магнитная проницаемость может быть очень большой?
3. Связь между векторами намагниченности и напряженности определяется соотношением _______.
4. В отсутствии магнитного поля молекулярные токи диамагнетиков равны _____.
5. Вектора магнитной индукции и напряженности в изотропных средах _______ по направлению.
6. Связь между магнитной проницаемостью и восприимчивостью имеет вид _______.
7. В случае, когда нормальные компоненты вектора магнитной индукции связаны неравенством или равенством вида ______.
8. Тангенциальные компоненты векторов магнитной индукции связаны соотношением ________.
9. При каком дополнительном условии равны тангенциальные компоненты вектора напряженности магнитного поля?
10. В случае, когда тангенциальные компоненты вектора магнитной индукции связаны неравенством или равенством вида ______.