Магнетизм что это такое

Магнетизм

Полезное

Смотреть что такое «Магнетизм» в других словарях:

МАГНЕТИЗМ — 1) особая форма вз ствия между электрич. токами, между токами и магнитами (т. е. телами с магнитным моментом) и между магнитами; 2) раздел физики, изучающий это взаимодействие и св ва в в (магнетиков), в к рых оно проявляется. Основные проявления … Физическая энциклопедия

магнетизм — а, м. magnétisme m. 1. Свойство некоторых тел (магнитов) притягивать к себе или отталкивать от себя другие тела. БАС 1.Магнетизм есть всеобще имя различным свойствам магнита. Карамзин ДВ 11 118. 2. устар. Гипнотическое внушение; гипноз. БАС 1.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

МАГНЕТИЗМ — новолатинск. magnetismus, от лат. magnes, магнит, а) Способность магнита притягивать железо, b) Животный магнетизм, или месмеризм существует в каждом человеке и при известных условиях действует на другого человека, который становится тогда вялым … Словарь иностранных слов русского языка

МАГНЕТИЗМ — МАГНЕТИЗМ, магнетизма, мн. нет, муж. (от греч. magnetis магнит). 1. Свойство магнита (в 1 знач.; физ.). 2. Учение о магнитных явлениях (физ.). 3. То же, что животный магнетизм (устар.; см. ниже). «Силой магнетизма стихов российских механизма едва … Толковый словарь Ушакова

магнетизм — внушение, сила, гипноз, аппетитность, гипнотизация, гипнотизирование, гипнотизм, приманчивость Словарь русских синонимов. магнетизм 1. см. гипноз. 2. см … Словарь синонимов

МАГНЕТИЗМ — (от греч. magnetis магнит) 1) раздел физики, изучающий взаимодействие движущихся электрически заряженных частиц (тел) или частиц (тел) с магнитным моментом, осуществляемое магнитным полем.2) Общее наименование проявлений этого взаимодействия. В… … Большой Энциклопедический словарь

МАГНЕТИЗМ — (Magnetism) сила, действующая между телами, приведенными в особое намагниченное состояние, выражающаяся в их взаимном притяжении или отталкивании, а также учение о магнитных явлениях. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно… … Морской словарь

МАГНЕТИЗМ — МАГНЕТИЗМ, свойство некоторых минералов и металлов притягивать к себе кусочки железа или стали. Пространство, где проявляются магнитные силы притяжения или отталкивания, называется магнитным полем. Фарадей (Faraday) показал, что магнитные… … Большая медицинская энциклопедия

МАГНЕТИЗМ — (от греческого magnetis магнит, от Magnetis lithos, буквально камень из Магнесии, древнего города в Малой Азии), раздел физики, изучающий взаимодействие микрочастиц (или тел), обладающих магнитным моментом, друг с другом или с внешним магнитным… … Современная энциклопедия

МАГНЕТИЗМ — МАГНЕТИЗМ, свойства вещества или электрических токов, связанные с силовым полем (МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ) и с полярностью север юг (магнитными полюсами). Все вещества обладают такими свойствами в той или иной степени, потому что вращающиеся по орбите… … Научно-технический энциклопедический словарь

МАГНЕТИЗМ — МАГНЕТИЗМ, а, муж. 1. Совокупность явлений, связанных с действием свойств магнита (спец.). Земной м. 2. перен. Притягательная сила (устар.). М. чьих н. слов, взгляда. | прил. магнетический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю.… … Толковый словарь Ожегова

Источник

Магнетизм личности

Женский магнетизм является природным даром каждой представительницы прекрасного пола. Этот магический поток представляет собой частичку океана возможностей, которые даются женщинам. При этом они могут пользоваться этим даром, не прилагая особых усилий. Это любящие жены, заботливые мамы и самодостаточные люди внутри с «магнитом» для мужчин.

Умело пользуясь таким даром, можно быть теми, на которых будут прикованы все взгляды других людей. Поскольку эти дамы не ходят, а парят над землей, оставляя за собой невидимый шлейф обаяния. И они просто не могут оставаться без внимания окружающих. Однако не так просто летать, когда нужно помнить о проблемах на работе и обязательствах перед семьей.

Что дает внутренний «магнит»?

На жизненные успехи и достижения в карьере, амурных делах во многом оказывает влияние наша способность привлекать к своим персонам окружающих людей, склонять их на свою сторону, управлять ими. А это и есть магнетизм личностей. На самом деле наличие такой силы открывает дверь в мир безграничных возможностей в своей жизни. Только нужно подчинить и управлять ею в своих интересах.

Каждый из нас уникален. Человек с магнетизмом зачастую имеет обычную внешность. Но он просто никогда не предает себя, не пытается копировать кого-то, прост и приятен в общении с другими. И это притягивает окружающих, он интересен другим. Никто не запрещает всем, кто хочет, иметь кумиров. Но не стоит их целиком и полностью копировать, наследовать. Можно вдохновиться идеей и создать свой новый уникальный образ.

Магнетический человек жизнерадостен, открыт и дружелюбен. Он всегда улыбчив, и его искренняя улыбка не остается без внимания. Ведь на фоне хмурых лиц, которых так много вокруг, это приковывающий к себе не один взгляд позитив.

Холодность и надменность могут выделиться из толпы. Однако к личному магнетизму такие черты не имеют никакого отношения. Лучше быть добрым, отзывчивым и бескорыстным. Это больше приветствуется и способно влиять на других, вызывать позитивные эмоции.

Чтобы вызывать к себе интерес, вы должны быть увлечены каким-либо любимым занятием, иметь хобби. На самом деле не важно, чем увлечен человек. У других это обязательно вызовет любопытство.

А непредсказуемость ставит еще один плюс в зачет, ведь окружающие любят, когда их удивляют.

Также оптимисты всегда в почете, и за такой взгляд человека на жизнь мир платит им той же монетой. Ведь мир «желает», чтобы его украшали, любили и ценили каждое мгновение своей жизни. И все, кто так мыслят, становятся центром внимания людей, которые их окружают.

Развитие магнетического дара

Если вы считаете, что вашему внутреннему магниту не хватает силы, его можно развить. И существует своеобразная последовательность действий, способствующая повышению работоспособности внутреннего «магнита»:

Если терпеливо пройдете все эти шаги, то внутренний магнит позволит вам ощутить себя настоящей «королевой».

Качества, делающие женский пол привлекательным и притягательным.

Рассмотрим основные элементы, характеризующие магнетизм женщины:

Сила женского внутреннего магнита

На самом деле наш магнит притягивает то, что соответствует внутренним вибрациям. Только к активному магниту притягивается позитив в виде любви, изобилия, идей, верных друзей и т.д. Пассивным магнитом ничего не притянешь.

Женским магнетизмом, силой этого свойства, можно воспользоваться для создания собственного идеального мира. И там никто не сможет диктовать условия и устанавливать правила.

Мужская притягательность

И в завершении пару слов о мужском магнетизме. Существуют факторы, его определяющие. Прекрасная половина человечества обращает внимание:

Если хотите развить свой магнетический дар, но не знаете как, обращайтесь в Центр развития личности «Арканум».

Источник

Магнитное поле

Магнитное поле играет очень большую роль в электротехнике и электронике. Без магнитного поля не функционировали бы герконы, электромагнитные реле, соленоиды, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, двигатели, динамики, генераторы электрической энергии да и вообще много чего.

Природа магнетизма

Согласно одной из легенд, когда-то давным-давно жил в Греции пастух по имени Магнес. И вот шел он как-то со своим стадом овец, присел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, стал притягиваться к этому камню. С тех пор стали называть этот камень магнетит в честь Магнеса. Этот камень представляет из себя оксид железа.

Если такой камень положить на деревянную доску на воду или подвесить на нитке, то он всегда выстраивался в определенном положении. Один его конец всегда показывал на СЕВЕР, а другой — на ЮГ.

Этим свойством камня пользовались древние цивилизации. Поэтому, это был своего рода первый компас. Потом уже стали обтачивать такой камень и делать из разные фигурки. Например, так выглядел китайский древний компас, ложка которого была сделана из того самого магнетита. Ручка у этой ложки всегда показывала на ЮГ.

Ну а далее дело шло за практичностью и маленькими габаритами. Из магнетита вытачивали маленькие стрелки, которые подвешивали на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые малогабаритные компасы.

Древние цивилизации, конечно, не знали еще что такое север и юг. Поэтому, одну сторону магнетита они назвали северным полюсом (North), а противоположный конец — южным (South). Названия на английском очень легко запомнить, если кто смотрел американский мультфильм «Южный парк», он же Сауз (South) парк).

Магнитные линии и магнитный поток

Вокруг магнита экспериментальным путем были обнаружены магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.

Как вы могли заметить на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на самых краях магнита намного больше, чем в его середине. Это говорит о том, что магнитное поле является более сильным именно на краях магнита, а в его середине практически равна нулю. Направлением магнитных силовых линий считается направление от севера к югу.

Ошибочно считать, что магнитные силовые линии начинают свое движение от северного полюса и заканчивают свой век на южном. Это не так. Магнитные линии — они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть примерно так.

Если приблизить два разноименных полюса, то произойдет притягивание магнитов

Если же приблизить одноименными полюсами, то произойдет их отталкивание

Итак, ниже важные свойства магнитных силовых линий.

Магнитные силовые линии, которые образуют магнитное поле, называют также магнитным потоком.

Итак, давайте рассмотрим два рисунка и ответим себе на вопрос, где плотность магнитного потока будет больше? На рисунке «а» или на рисунке «б»?

Видим, что на рисунке «а» мало силовых магнитных линий, а на рисунке «б» их концентрация намного больше. Отсюда можно сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке «б» больше, чем на рисунке «а».

В физике формула магнитного потока записывается как

Ф — магнитный поток, Вебер

В — плотность магнитного потока, Тесла

а — угол между перпендикуляром n (чаще его зовут нормалью) и плоскостью S, в градусах

S — площадь, через которую проходит магнитный поток, м 2

Что же такое 1 Вебер? Один вебер — это магнитный поток, который создается полем индукцией 1 Тесла через площадку 1м 2 расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.

Напряженность магнитного поля

Формула напряженности

Слышали ли вы когда-нибудь такое выражение: «напряженность между ними все росла и росла». То есть по сути напряженность — это что-то невидимое, какая-то сдерживающая сила, энергия. Здесь почти все то же самое. Напряженностью магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля напрямую зависит от плотности магнитного потока и выражается формулой

H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр

B — плотность магнитного потока, Тесла

Эта формула работает только тогда, когда между витками катушки находится воздух, либо вакуум. Более крутая формула выглядит вот так.

μ — это относительная магнитная проницаемость.

У разных веществ она разная

Напряженность магнитного поля проводника с током

Итак, имеем какой-либо проводник, по которому течет электрический ток.

Для того, чтобы вычислить напряженность магнитного поля на каком-то расстоянии от проводника при условии, что проводник находится в воздушном пространстве либо в вакууме, достаточно воспользоваться формулой

H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр

I — сила тока, текущая через проводник, Ампер

r — расстояние до точки, в которой измеряется напряженность, метр

Магнитное поле проводника с током

Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.

Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.

Ввинчиваем по часовой стрелке — саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.

Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам — кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.

Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?

Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.

Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.

Соленоид

А что если сделать много-много таких петелек? Взять какую-нибудь круглую бобину, намотать на нее провод и потом убрать бобину. У нас должно получится что-то типа этого.

Если подать постоянное напряжение на такую катушку, магнитные силовые линии будут выглядеть вот так.

Вы только посмотрите, какая бешеная плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что от каждой петельки магнитное поле суммируется, что в итоге дает такую плотность магнитного потока. Такую катушку также называют катушкой индуктивности или соленоидом.

Вот также схема, показывающая как магнитные силовые линии складываются в соленоиде.

Плотность магнитного потока зависит от того, какая сила тока проходит через соленоид. Чтобы увеличить плотность магнитного потока, достаточно поверх витков намотать еще больше витков и вставить сердечник из специального материала — феррита.

Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС — электродвижущая сила, то и в магнитных цепях есть свой аналог — МДС — магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается в виде тока, протекающего через катушку из N витков и выражается в Амперах-витках.

I — это сила тока в катушке, Амперы

N — количество витков катушки, штуки)

Также советую посмотреть очень простое и интересное видео про магнитное поле.

Похожие статьи по теме «магнитное поле»

Источник

Магнетизм

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм

Электростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал Магнитостатика Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Электродинамика Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле Электрическая цепь Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток Известные учёные Генри Кавендиш Майкл Фарадей Никола Тесла Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл Генри Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен

См. также: Портал:Физика

Магнети́зм — форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. Наряду с электричеством, магнетизм — одно из проявлений электромагнитного взаимодействия. С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля).

Содержание

История

Древнее время

Китай

Если ты думаешь, что как магнитный железняк может притягивать железо, ты так же можешь заставить его притянуть куски керамики, то ты заблуждаешься… Магнитный железняк может притягивать железо, но не взаимодействует с медью. Таково движение Дао.

If you think that because the lodestone can attract iron you can also make it attract pieces of pottery, you will find yourself mistaken… The lodestone can attract iron but has no effect on copper. Such is the motion of the Tao [Dao].

Яков Перельман в «Занимательной физике» отмечал, что китайское название магнита тшу-ши (кит. 天然磁石 [12] ) переводится как любящий камень за притяжение железа, подобное отношениям между матерью и ребенком. [13] Однако подобные аналогии воздействия магнита на железо имеются и в других языках. [3]

Индия

Плиний Старший в своем труде Naturalis Historia упоминал о горе возле реки Инд (лат. Indus ), которая притягивала железо. Индийский врач Сушрута, живший в VI веке до н. э., применял магниты в хирургических целях. [14] Происхождение индийского компаса доподлинно неизвестно, но он упоминался уже в VI веке нашей эры в некоторых тамильских книгах по морской навигации под названием «рыбья машина» (санскр. maccha-yantra ). В военном руководстве, датируемом 1044 годом был описан подобный компас в виде рыбы с головой из намагниченного железа, помещенной плавать в чашу. [1] [15]

Греция

гвозди из обуви которого и наконечник его посоха были притянуты магнитным полем, когда он вывел на пастбище своё стадо.

the nails of whose shoes and the tip of whose staff stuck fast in a magnetick field while he pastured his flocks.

Другое греческое название магнита — «Геркулесов камень». [17]

Первые греческие письменные упоминания магнетита относятся к VIII веку до н. э. [18] Фалес Милетский (VII—VI вв. до н. э.) первым обратил внимание, что он притягивает железо. [19] Различные философские школы объясняли его необычные свойства по-своему. Фалес и Анаксагор считали, что магнетит обладает душой, тянущейся к железу. [20] [21] Современник Анаксагора, Диоген из Аполлонии считал, что железо имеет некую «влажность» и магнит поглощает её. [21] По иным теориям, магниты выделяли некоторые испарения, приводившие к наблюдавшимся результатам. Эмпедокл Акрагантский полагал, что магнитное взаимодействие имеет механическую природу, и для его проявления необходим прямой контакт между магнитом и железом. [22] Эффект появления силы притяжения у железных колец, притянутых к магниту, был отмечен Сократом. [23] Четыре века спустя, Лукреций Кар первым отметил, что магнитные материалы могут отталкиваться. [21]

Средние века и эпоха Великих географических открытий

Во времена средневековья накопление новых знаний и теорий о природе магнетизма практически отсутствовало. Лишь монахами высказывались некоторые теологические предположения. [24] Но в народном творчестве различных стран (не только европейских, но и арабских: см. «Тысяча и одна ночь») иногда упоминались магнитные горы или острова, способные притягивать все металлические предметы вокруг. [20] [3]

Согласно одной из европейских легенд, магнитный компас изобрел бедный ювелир Флавио Джойя, чтобы жениться на дочери богатого рыбака Доменико. Отец не желал себе такого зятя и поставил условие научиться плавать по прямой линии в тумане ночью. Находчивый ювелир заметил, что пробка с лежащим на ней магнитным камнем, помещенная в чашку с водой всегда ориентируется в одну сторону, и сумел выполнить сложное задание. В действительности же, «ювелиром» был папский секретарь Флавио Бьондо, в 1450 году описавший знание жителей Амальфи о компасе. [3]

Развитие магнетизма как науки

Угол, на который отклоняется магнитная стрелка от направления север — юг, называют магнитным склонением. Христофор Колумб установил, что магнитное склонение зависит от географических координат, что послужило толчком к исследованию этого нового свойства магнитного поля Земли.

Практически все накопленные к началу XVII века сведения о магнитах подытожили в 1589 году книгой «Естественная магия» Ион Баптиста Порта и в 1600 году Уильям Гильберт своим трудом «лат. De Magnete ». Магнитным силам эти учёные приписывали духовное происхождение. Русский ученый М. В. Ломоносов в 1759 г. в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма М. В. Ломоносов рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий), в которых производить систематические магнитные наблюдения; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России. Первую подробную материалистическую теорию магнетизма составил Р. Декарт. Теорию магнетизма разрабатывали также Ф. У. Т. Эпинус, Ш. Кулон, в 1788 году обобщивший закон Кулона на случай взаимодействия точечных полюсов магнита, А. Бургманс, которому принадлежит открытие притяжения и отталкивания слабомагнитных веществ (названных М. Фарадеем в 1845 году диа- и парамагнетиками), и другие учёные.

Одной из важнейших вех в истории физики магнитных явлений стало осуществление в 1820 году опыта Эрстеда с магнитной стрелкой, фактически подтолкнувшего учёных к созданию единой теории электромагнитных взаимодействий. В том же году А. М. Ампер высказал гипотезу молекулярных токов, которая конкурировала с гипотезой элементарных магнитиков — магнитных диполей, детально разработанной В. Э. Вебером и развитой позднее Дж. А. Юингом. В 1831 г. английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. В 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде.

В 1831 году М. Фарадей открыл закон электромагнитной индукции и впервые ввёл в обращение термин «магнитное поле». В 1834 году русский академик Э. Х. Ленц установил правило о направлении индукционного тока и связанного с ним магнитного поля. В 1873 году начало современной электродинамике положило опубликование «Трактата об электричестве и магнетизме» Дж. К. Максвелла и экспериментальное обнаружение в 1888 году Г. Р. Герцем предсказанных в этом трактате электромагнитных волн. Взаимодействия электромагнитного поля с веществом рассматривал Х. А. Лорентц, создавший электронную теорию магнитных свойств и объяснивший в её рамках открытый в 1896 году эффект Зеемана.

В 1905 году П. Ланжевен на основе теоремы Лармора и электронной теории Лорентца развил классическую трактовку теории диа- и парамагнетизма.

Количественные характеристики

В таблице ниже приведены размерности и единицы измерения магнитных величин, отнесённых к системе СИ. [25] [26] Колонка с обозначениями может содержать несколько вариантов, если они достаточно распространены в литературе. Используются следующие обозначения:

Основные уравнения и законы

Современная теория магнетизма базируется на следующих основных уравнениях и законах:

Магнитные явления в материальных средах

Постоянное магнитное поле в веществах

Микроскопические уравнения

На микроскопическом уровне электромагнитные поля задаются уравнениями Лоренца — Максвелла (так называемые, микроскопические уравнения). Магнитное поле с микроскопической напряженностью h описывается системой из двух уравнений (СГС):

где e — микроскопическая напряжённость электрического поля, а произведение плотности электрических зарядов на их скорость соответствует плотности тока. Микроскопические поля являются истинными, то есть возбуждаемыми движением элементарных зарядов в атомах и оно сильно зависит от координат. Здесь ток ассоциируется с орбитальным и спиновым движением внутри атомов (молекулярные токи, концепцию которых предложил Ампер [27] ). Переход к макроскопическим уравнениям происходит путём усреднения уравнений Лоренца — Максвелла. При этом среднюю напряжённость микроскопического магнитного поля называют магнитной индукцией [28] [29] [Комм 3] :

Токи намагничивания и элементарные магнитные моменты

Усреднённые по объему молекулярные токи называют токами намагничивания. Когда внешнего поля нет, токи намагничивания в среднем равны нулю, а воздействие внешнего магнитного поля на вещество связано с их появлением. Если бы они были известны, то для вычисления полей было бы достаточно уравнений Максвелла для вакуума. Молекулярные токи можно интерпретировать как круговые токи, циркулирующие в атомах или молекулах вещества. [30]

С каждым контуром молекулярного тока плотностью j_m можно связать магнитный момент p. Это позволяет рассматривать ненамагниченное вещество как такое, где все магнитные моменты отдельных атомов направлены хаотически, а во внешнем магнитном поле они ориентируются определённым образом, тем самым вызывая изменение магнитного поля. [31]

В действительности, верную интерпретацию магнетизма может дать только квантовомеханическое рассмотрение, так как существование элементарных магнитных диполей связано с квантованным орбитальным моментом и спином электронов, а не с классическими токами, которые быстро исчезли бы, например, в магнитных диэлектриках. Электрон со спином , может быть охарактеризован магнитным моментом с амплитудой

где g — множитель Ланде, [Комм 4] а — магнетон Бора. На практике можно измерить лишь одну из трёх компонент вектора магнитного момента (например, проекцию на ось z). Если S — суммарный спин орбитали изолированного атома, то проекция магнитного момента принимает значения [32]

Атом с полным механическим моментом J обладает магнитным моментом с амплитудой

где множитель Ланде может быть сложной функцией от орбитальных квантовых чисел электронов атома. [33] Упорядочивание спиновых и орбитальных моментов атомов позволяет наблюдать пара- и ферромагнетизм. Вклад в магнитные свойства веществ дают электроны частично заполненных атомных оболочек. Кроме того, в металлах может быть важным учёт электронов проводимости s-оболочек, магнитный момент которых является делокализированным. [34]

Применимость макроскопического описания

Являясь квантовыми характеристиками, компоненты оператора спина не коммутируют друг с другом. Однако если ввести оператор среднего спина

где N — количество спинов в системе, то его компоненты будут коммутировать при :

где индексы α, β и γ пробегают по компонентам оператора среднего спина, i — мнимая единица, а — символ Леви-Чивиты. Это означает, что систему с достаточно большим количеством спинов можно рассматривать как классическую. Феноменологическое описание возможно применять к системам, где возбуждения имеют многочастичный характер (то есть, обменное взаимодействие должно существенно превышать релятивистские взаимодействия, такие как, например, диполь-дипольное). [35]

Напряжённость магнитного поля. Магнитные параметры вещества

В теореме циркуляции магнитного поля необходимо учесть кроме токов проводимости j молекулярные токи j_m (индукция электрического поля для простоты считается нулевой):

СГС	СИ

где — магнитная постоянная.

Величину , характеризующую магнитный момент единицы объема вещества, называют намагниченностью (иногда её обозначают буквой J). Плотность молекулярных токов можно связать с намагниченностью просуммировав их по некоторой площади. Молекулярный ток равен циркуляции магнитного момента по контуру, охватывающему эту площадь. Тогда по теореме Стокса

СГС	СИ
.	.

Ротор намагниченности равен нулю, когда молекулярные токи в отдельных атомах или молекулах вещества ориентированны таким образом, что компенсируют друг друга.

Обычно вводят вспомогательное векторное поле

СГС	СИ
,	,

называемое напряжённостью магнитного поля. Тогда формула для циркуляции магнитного поля записывается как

СГС	СИ
.	.

В слабых полях намагниченность вещества пропорциональна напряжённости поля, что записывают как

СГС	СИ
,	,

где величину называют магнитной проницаемостью. В общем случае она является тензорной величиной. [38]

Классы магнитной симметрии

Отличие между электрическими и магнитными свойствами кристаллов связано с различным поведением токов и зарядов по отношению к изменению знака времени. Обозначим через микроскопическую плотность зарядов в кристалле, а через — микроскопическую плотность токов в нём, усреднённые по времени. Преобразование временной координаты не меняет знака функции в отличие от функции . Но если состояние кристалла при этом не меняется, то должно выполняться условие , откуда следует, что . Кристаллы, для которых выполняется это условие не обладают магнитной структурой. Электрическая структура при этом существует всегда, так как нет причин, по которым плотность зарядов обращается в нуль при изменении знака времени. [39] Магнитная структура является малым искажением по отношению к структуре немагнитной фазы и обычно возникает при понижении температуры, поскольку она связана со сравнительно слабыми взаимодействиями глубоко расположенных d- и f-электронов. [40]

Удобней рассматривать симметрию не функции , а распределения намагниченности . [Комм 5] Она соответствует симметрии расположения усреднённых по времени магнитных моментов в кристаллической решётке. Обозначим операцию преобразования направлений всех токов на противоположное символом R. Классы магнитной симметрии делятся на три типа. К первым двум относятся 32 обычных кристаллических класса и они же, дополненные операцией R. Третий тип составляют 58 классов, в которые R входит только с операциями поворота или отражения. Существует три типа пространственных магнитных групп, объединяющих 1651 группу. Первые два из них, как и в случае магнитных классов, содержат по 230 групп, совпадающих с кристаллографическими без операции R и дополненных ею. Третий класс содержит 1191 группу, в которой R комбинируется с поворотами, отражениями или трансляциями. [41]

Магнитные кристаллического классы полностью определяют макроскопические магнитные свойства тела. Так спонтанная намагниченность кристалла будет присутствовать, если вектор намагниченности, являясь аксиальным вектором, не будет изменяться при преобразовании данного магнитного кристаллического класса. [42]

Классификация по характеру взаимодействия с магнитным полем

Магнитными свойствами, выраженными в той или иной степени, обладают все вещества. [43] Причиной взаимодействия с внешним магнитным полем являются собственные или наведённые магнитные моменты, которые ориентируясь определённым образом изменяют поле внутри вещества. Наиболее слабо магнитные эффекты проявляются в диа- и парамагнетиках. Атомы диамагнетиков не обладают собственным магнитным моментом и в соответствии с законом Ленца во внешнем поле внутри них появляются слабые круговые токи, стремящиеся компенсировать его. Атомы парамагнетиков обладают собственными слабыми магнитными моментами, которые при включении внешнего поля ориентируются вдоль него.

Существует несколько классов веществ, в которых взаимодействие между собственными магнитными моментами атомов особо сильное и имея квантовомеханическую природу принципиально не может быть объяснено с помощью аналогий классической физики. Магнитную структуру в них создает обменное взаимодействие. [44] Вещества, в которых ближайшие магнитные моменты выстраиваются параллельно, называются ферромагнетиками. Антиферромагнетики и ферримагнетики обладают двумя ферромагнитными решётками с противоположными направлениями магнитных моментов, вложенными одна в другую. Различие между ними состоит в том, что решётки в антиферромагнетиках компенсируют друг друга, а в ферримагнетиках магнитные моменты различных решёток различны и суммарный магнитный момент не равен нулю. Говорят, что такие материалы (магнетики) имеют дальний магнитный порядок. Математическое описание магнитных подрешёток [Комм 6] этих трёх классов веществ во многом подобно.

Источник