Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




13.01.2022


29.12.2021


09.12.2021


09.12.2021


08.11.2021





Яндекс.Метрика





Намагниченность

13.01.2022

Намагниченность (также: вектор намагничивания) — векторная физическая величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. Обозначается обычно буквой M {displaystyle mathbf {M} } , реже J {displaystyle mathbf {J} } . Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества:

M = p m V = 1 V ∑ i N p i , m {displaystyle mathbf {M} ={frac {mathbf {p_{m}} }{V}}={frac {1}{V}}sum _{i}^{N}mathbf {p_{i,m}} } ,

где p m {displaystyle mathbf {p_{m}} } — вектор магнитного момента всей совокупности N {displaystyle N} атомов в объёме V {displaystyle V} , а p i , m {displaystyle mathbf {p_{i,m}} } — магнитный дипольный момент i {displaystyle i} -го отдельного атома. В системе СИ измеряется в А/м (амперах на метр).

В общем случае (случае неоднородной, по тем или иным причинам, среды) намагниченность является функцией координат и выражается как:

M = d p m d V , {displaystyle mathbf {M} ={frac {dmathbf {p_{m}} }{dV}},}

где d p m {displaystyle dmathbf {p_{m}} } — суммарный магнитный момент молекул в объёме d V {displaystyle dV} .

Намагниченность M {displaystyle mathbf {M} } выступает количественной характеристикой намагничивания — эффекта частичного упорядочения направлений магнитных моментов отдельных атомов и/или магнитных доменов вещества при наложении магнитного поля. Смысловое соотношение между понятиями «намагничивание» и «намагниченность» аналогично соотношению между «эффектом поляризации» и «вектором поляризации» P {displaystyle mathbf {P} } в физике диэлектриков. В англоязычной литературе и для эффекта, и для его численной характеристики используется одно слово англ. magnetization. Эффект намагничивания наиболее заметен в ферромагнитных средах.

Магнитные моменты, на микроскопическом уровне, создаются так называемыми молекулярными токами, обусловленными локальным движением зарядов (например, электронов) в пределах молекулы. Они появляются в магнетиках там, где текут токи проводимости, и в местах неоднородности среды.

Намагниченность математически связана с объёмной плотностью молекулярных токов через соотношение:

r o t M = j m o l . {displaystyle { m {{rot},mathbf {M} =mathbf {j} _{mol}.}}}

Связь между M {displaystyle mathbf {M} } и напряженностью магнитного поля H {displaystyle mathbf {H} } в диамагнитных и парамагнитных материалах обычно линейна (по крайней мере, при не слишком больших величинах намагничивающего поля):

M = χ m H , {displaystyle mathbf {M} =chi _{m}mathbf {H} ,}

величину χ m {displaystyle chi _{m}} называют магнитной восприимчивостью, а μ = 1 + χ m {displaystyle mu =1+chi _{m}} (система СИ) или μ = 1 + 4 π χ m {displaystyle mu =1+4pi chi _{m}} (СГС) — магнитной проницаемостью.

В ферромагнитных материалах нет однозначной связи между M {displaystyle mathbf {M} } и H {displaystyle mathbf {H} } из-за магнитного гистерезиса, эта связь зависит от предыстории намагничивания тела.

Магнитная индукция определяется через намагниченность как:

B = μ 0 ( H + M ) {displaystyle mathbf {B} =mu _{0}mathbf {(H+M)} } (в системе СИ); B = ( H + 4 π M ) {displaystyle mathbf {B} =(mathbf {H} +4pi mathbf {M} )} (в системе СГС).

Применительно к анизотропным средам различают продольную и поперечную намагниченность по отношению к направлению вектора H {displaystyle mathbf {H} } . В таких случаях вводится тензор магнитной восприимчивости.