МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ПОВЕДЕНИЕ ТЕЛ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ, И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ЛЛ агнитное поле возникает при изменении электрического поля, в частности, в результате движения электрических зарядов. Движение электрона в атоме можно формально рассматривать как элементарный ток і, создающий магнитное поле, свойства которого однозначно характеризует магнитный момент тока:
№ = IS, (1)
Где 5—векторная величина площади, охватываемой током.
Результирующий магнитный момент М некоторого объема вещества равен геометрической сумме магнитных моментов элементарных токов, т. е.
Величина магнитного момента может быть непосредственно измерена магнетометром.
Для характеристики степени намагничивания тела пользуются понятием намашиченности (интенсивности намагничивания)
J. которая определяется как магнитный момент, отнесенный к единице объема V. В общем случае
TOC \o "1-3" \h \z 7= (3)
J dV v '
Для однородно намагниченного тела
Для характеристики внешнего поля в данной точке пространства вводится понятие напряженности магнитного поля Н. Напряженность поля представляет собой меру механических сил, проявляющихся в магнитном поле. В частности, напряженность поля характеризует силу, с которой притягиваются или отталкиваются проводники с протекающими по ним электрическими токами.
Единицами напряженности поля являются: в системе СИ — ампер на метр (а/м), в системе СГСМ —эрстед (э) [1].
Отметим, что здесь и в дальнейшем будем иметь в виду, что уравнения электромагнитного поля в системе СИ применяют в рационализованной форме, а в системе СГСМ — в нерационали - зованной.
Напряженность поля в кольцевом образце, имеющем средний радиус i? Cp, с равномерно наложенной на нем обмоткой с числом витков w, по которой протекает ток /, определяется по формулам
В системе СИ в системе СГСМ
Из уравнений (5) и (5') следует, что 1 э = 79,6 а! м [2].
Если поместить намагничиваемое тело во внешнее поле, та соотношение между Я и / можно представить
В системе СИ _
J = КН, (6)
В системе СГСМ _ _
У=хЯ. (6')
При этом справедливо следующее соотношение:
К = (7)
Гдех (&м) —магнитная восприимчивость.
В зависимости от величины у, и характера ее изменения от напряженности поля и температуры различают следующие виды веществ: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики (и фер - римагнетики). Для диамагнетиков —Ю-6, т. е. меньше нуля и мала; для парамагнетиков и>0 и величина ее, как правило, заключена в пределах от 10~3 до Ю-6; для ферромагнетиков и>0. При этом для диа - и парамагнетиков % для данной температуры практически не зависит от величины напряженности поля и является константой, а с изменением температуры меняется мало. Для ферромагнетиков характерна большая зависимость магнитной восприимчивости от магнитного поля и температуры.
В общем случае магнитное поле можно рассматривать как сумму двух составляющих «внешней» Ве=Н, обусловленной макроскопическими токами, и «внутренней» Вг = /, созданной намагниченной средой. Для удобства рассмотрения результирующего поля вводят понятие о векторе магнитной индукции В. В общем
Виде _ _ _ _
B=Be+Bt=H + J. (8)
В зависимости от выбранной системы единиц и формы написания уравнений выражение (8) конкретизируется. Для системы СИ _ __ _
В=М#+У), (9)
Где цо — магнитная постоянная, или проницаемость вакуума, а практически и воздуха (цо = 4я • Ю-7 гнім). Для системы СГСМ _ _ _
В = Н-\- 4тг7. (9')
В этом случае магнитная проницаемость вакуума равна единице и является безразмерной величиной.
Единица магнитной индукции в системе СИ — тесла (тл), в системе СГСМ — гаусс (гс); 1 тл = 104гс.
Из уравнений (6) и (9), а также (6') и (9') соответственно получим.. _ _
S = + (10)
И _ _ _
£ = ( 1 - j - 4тги) Я = Jiabs//, (10')
где ixabs — и — —абсолютные магнитные проницаемо - ajM\ SL 3 J
Сти соответственно в системах СИ и СГСМ.
Удобно пользоваться понятием относительной магнитной проницаемости (х [3], под которой понимают отношение абсолютной проницаемости к проницаемости вакуума. Относительная проницаемость является отвлеченной величиной и одинакова для систем СИ и СГСМ. В системе СГСМ абсолютная и относительная проницаемости совпадают.
Пользуясь понятием относительной проницаемости, уравнения (10) и (10') можно представить в следующем виде:
В = мН (її)
И __
В = ?н. (НО
При рассмотрении магнитного поля пользуются понятиями магнитного потока Ф и намагничивающей (магнитодвижущей) силы F.
Поток вектора магнитной индукции Ф равен интегралу вектора магнитной индукции по некоторой поверхности:
Ф = \BdS. (12)
Магнитный поток является скалярной величиной. В однородном поле для сечения S, перпендикулярного направлению вектора в, поток определяется по формуле
<& = BS. (13)
Единицами магнитного потока являются: в системе СИ — вебер (вб), в системе СГСМ — максвелл (мкс)\ 1 вб — 108 мкс.
Намагничивающая (магнитодвижущая) сила F определяется как линейный интеграл вектора напряженности поля Н по пути интегрирования:
F = \Hdl. (14)
Намагничивающая сила является скалярной величиной. В Од - Нородном поле для пути I, совпадающем по направлению с Н, имеем
F = Hl. (15)
В системе СИ единицей намагничивающей силы является ампер (а) [4], в системе СГСМ — гильберт (гб); 1 а = 0,4 л гб.
В дальнейшем там, где это не имеет принципиального значения, М, 7, В, Н будем писать без векторного обозначения.
