Учите наизусть уравнения Максвелла! Они так или иначе много раз вам ещё попадутся на тестах и экзаменах Они так или иначе много раз вам ещё попадутся на тестах и экзаменах Они – про электромагнитное взаимодействие – самое важное в земной природе и технике Они – про электромагнитное взаимодействие – самое важное в земной природе и технике Они повышают вашу математическую и физическую культуру Они повышают вашу математическую и физическую культуру

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Определение намагниченности Диамагнетик: поле в нём слабее, чем в вакууме; Он выталкивается из поля; инертные газы Парамагнетик: поле в нём сильнее, чем в вакууме; Он втягивается в поле; щелочные металлы

1 Л.25 Взаимодействие магнитного поля с веществом: диамагнетики и парамагнетики Электромагнитные явления и физика вообще Уравнение Максвелла для НМП в веществе То же уравнение Максвелла в вакууме, через который течёт ток

Эксперимент показывает, что один и тот же ток создаёт в веществе не такое магнитное поле, как в вакууме 4 Это означает, что во внешнем МП у вещества появляется МДМ: вещество намагничивается Определение намагниченности Намагничиваясь, вещество само создаёт дополнительное магнитное поле

Большинство веществ создают слабое дополнительное поле, которое исчезает при выключении внешнего 6 Если поле в веществе слабее, чем в вакууме – вещество диамагнетик Если поле в веществе сильнее, чем в вакууме – вещество парамагнетик

8 Это ферромагнетики: железо, кобальт, никель, «редкие земли» - следующая лекция. Они сохраняют намагниченность после выключения внешнего МП – эффект памяти. Небольшое количество химических элементов очень сильно и неоднозначно реагирует на внешнее МП.

Почему намагничиваются вещества? Каков механизм намагничивания? 11 1) Частицы вещества обладают МДМ без поля? Да, бывает! Парамагнетизм… 2) Частицы вещества не имеют МДМ без поля, они приобретают его во внешнем поле? Да, бывает! Диамагнетизм… 3) Частицы-диполи сильно взаимодействуют между собой? Да, бывает! Ферромагнетизм…

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Определение намагниченности Диамагнетик: поле в нём слабее, чем в вакууме; Он выталкивается из поля; инертные газы Парамагнетик: поле в нём сильнее, чем в вакууме; Он втягивается в поле; щелочные металлы

Намагничивание парамагнетика во внешнем поле (ориентационный эффект) 14 Проявляется, если у частиц есть МДМ в отсутствии поля. Пример – атомы щелочных металлов, водорода, некоторые металлы.

Намагничивание диамагнетика во внешнем поле (ЭМИ) 18 Проявляется, если у частиц нет МДМ в отсутствии поля. Пример – атомы инертных газов, азот, кремний, медь, висмут…

Поле вещества не поддаётся измерению и вычислению. Поэтому вводят вспомогательную величину – напряжённость магнитного поля (НМП) 21 Определение НМП

24 Для диа- и парамагнетиков в слабых полях после релаксации намагниченность пропорциональна НМП Определение магнитной восприимчивости (для изотропных веществ это алгебраическая величина) Определение магнитной проницаемости (для изотропных веществ это алгебраическая величина) парамагнетик диамагнетик

26 Магнитные восприимчивости некоторых веществ Вещество, Вещество, Bi-18Pt+26 Ge-0,8FeCl Si-(0,3-0,4)CaO+580 Cu-(0,9-0,95)NiSO Hg-2,9Al+2,2 Ga-2,3Cr+27 Азот (н.у.)-0,00050Nb+26 Li+2,1 Кислород (н.у)+0,19

Магнитная индукция в веществе 31 Удобная рабочая формула. Справедлива тогда же, когда и определение магнитной восприимчивости (25.6) Вычисление МИ и НМП в веществе свелось к вычислению магнитной восприимчивости. Модель – идеальный газ. Магнитная восприимчивость любого вещества должна быть пропорциональна концентрации частиц

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Определение намагниченности Диамагнетик: поле в нём слабее, чем в вакууме; Он выталкивается из поля; инертные газы Парамагнетик: поле в нём сильнее, чем в вакууме; Он втягивается в поле; щелочные металлы

34 Удобная приближённая рабочая формула (закон Кюри) Плотность вероятности для распределения направлений атомных магнитных моментов во внешнем поле Нормальные парамагнетики: частицы – классический идеальный газ, хаотическое движение - тепловое. Примеры – О 2, NO, Pt

Парамагнитные металлы с магнитной восприимчивостью, которая не зависит от температуры. Все щелочные металлы. Частицы – идеальный ферми-газ (электроны проводимости), хаотическое движение – квантовое. 36 Удобная приближённая рабочая формула (парамагнетизм Паули) Вероятность того или иного значения проекции МДМ определяется распределением Ферми

Диамагнетики. Восприимчивость не зависит от температуры. Частицы – классический идеальный газ, механизм – ЭМИ, простейшая модель – два одинаковых по модулю кольцевых тока. Этот механизм присутствует в природе всегда, но он часто замаскирован более сильными парамагнитными эффектами. 38 Удобная приближённая рабочая формула

42 А ещё у свободных электронов возникает диамагнетизм Ландау. Вот так металл (например, висмут) оказывается диамагнетиком. Механизм – квантование орбитального момента импульса электронов в магнитном поле. Удобная приближённая рабочая формула (диамагнетизм Ландау)

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Определение намагниченности Диамагнетик: поле в нём слабее, чем в вакууме; Он выталкивается из поля; инертные газы Парамагнетик: поле в нём сильнее, чем в вакууме; Он втягивается в поле; щелочные металлы