Магнетики у фізиці

Теорія магнетизму була покликана пояснити магнітні властивості матерії. Коефіцієнт μ, що показує, у скільки разів середу підсилює магнітне поле, назвали магнітною проникністю. Якщо μ менше одиниці, значить, дана речовина послаблює поле. Такі матеріали називають діамагнетиками (аналогічно діелектриків, які послаблюють електричне поле). Приклад діамагнетиками – вісмут. Речовина, яка незначно посилює магнітне поле, називають парамагнетиків. Приклад – платина. Матеріали, які в рази (деякі – в десятки разів) підсилюють магнітне поле, називають феромагнетиками. Приклад, природно, залізо.
Природну намагніченість феромагнетиків можна пояснити тим, що в розплавленому стані атоми феромагнетика зчіплюються в кільця з десятків і навіть сотень атомів. При застиганні розплаву кільця з’єднуються в трубки довжиною в тисячі атомів. Такі трубки складаються з мільйонів атомів, у яких зовнішні електрони є загальними. Ці електрони легко циркулюють по поверхні трубок, створюючи всередині потоки електричних полів Ф (в теорії магнітного – магнітні потоки Ψ). Зовнішнє поле упорядковує циркуляцію електронів по «стінок» трубок, орієнтуючи потоки внутрішніх полів уздовж напрямку зовнішнього поля. При цьому поля трубок складаються із зовнішнім полем, посилюючи його. Якщо феромагнетик нагріти вище певної температури, зв’язок між атомними кільцями руйнується і феромагнетик перетворюється на звичайний парамагнетик.
За часів Ерстеда вважали, що магнітне поле створюється двома типами магнітних «зарядів»: північним (n) і південним (s). Колеги Ерстеда брали закон Кулона, замінювали в ньому змінні q1, q2 на n, s і формально отримували силу магнітного взаємодії Fm. Розділивши Fm на s, вони отримували напруженість магнітного поля у вигляді: Н = Km n / r2 (38.1), де n – величина «північного» магнітного заряду. Фарадей першим став характеризувати магнітне поле не формально, напруженістю Н, а індукцією поля B, яку він визначав за величиною максимального крутного моменту, коли рамка зі струмом паралельна лініям поля: B = Mmax / IS (38.2), де I – сила струму, S – площа рамки. Було б справедливіше, якщо одиниця магнітної індукції називалася Фарада, а не тесла (Тл), як це прийнято зараз. Індукція зовнішнього поля дорівнює 1 Тл, якщо воно створює для рамки площею 1 м2 і струмом 1 А момент Мmax = 1 Н * м.
Пізніше було доведено, що роздільних магнітних зарядів не існує, а магнітну стрілку завжди повертає пара сил (від південного і північного полюса), створюючи крутний момент. Таким чином, прав виявився Фарадей.

Посилання на основну публікацію