Ответы на вопросы к коллоквиуму №2 (магнетизм). 1. Взаимодействие токов

• Название: 1. Взаимодействие токов
• Анкор: Ответы на вопросы к коллоквиуму №2 (магнетизм).doc
• Дата: 17.01.2018
• Размер: 1.04 Mb.
• Имя файла: Ответы на вопросы к коллоквиуму №2 (магнетизм).doc
• Тип: Документы; #14423
• Категория: Физика
• страница: 3 из 7

Виды магнитных материалов

• 
  Магнитотвёрдые материалы:
  
• 
  Магнитомягкие материалы:
  
• 
  Магнитострикционные материалы:
  
• 
  Магнитооптические материалы:
  
• 
  Термомагнитные материалы:
  

Области применения магнитных материалов

Некоторые области применения полимерных магнитов:

1. 
   Акустические системы, реле и бесконтактные датчики
   
2. 
   Электромашины, магнитные сепараторы, холодильники
   
3. 
   Магнитные элементы кодовых замков и охранной сигнализации
   
4. 
   Тахогенераторы, датчики положения, электроизмерительные приборы
   
5. 
   Медицина (магнитотерапия, магнитные матрасы)
   
6. 
   Автоматизированное шоссе, где в США предусматривается разместить до полутонны ферритовых магнитопластов на одну милю шоссе для автоматического управления движением автомобиля, оснащенного специальным компьютером и системой слежения
   
7. 
   Магнитное покрытие для полов офисов и промышленных помещений
   
8. 
   Магнитная компонента для глушителей автомобилей (в Европе на эти цели уходит 23000 тонн магнитопластов)
   
9. 
   Периферийные устройства компьютеров, мобильные телефоны, фотоаппараты, кинокамеры
   
10. 
    Магнитные устройства для обработки воды, углеводородного топлива, масел; магнитные фильтры
    
11. 
    Магнитные устройства для использования в рекламе, торговле, при оснащении выставок, конференций, спортивных мероприятий и т. д.
    
12. 
    Неразрушающие методы контроля (Магнитопорошковый контроль)
    

14. Магнитное поле в веществе

При изучении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки.

      Макротокаминазываются токи проводимости и конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел.

      Микротоками (молекулярными токами) называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

      Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками.

      Характеризует магнитное поле в веществе вектор  , равный геометрической сумме  и  магнитных полей:

,

(6.3.1)

      Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина – намагниченность, равная отношению магнитного момента малого объема вещества к величине этого объема:

,

(6.3.2)

где   – магнитный момент i-го атома из числа n атомов, в объеме ΔV.

      Для того чтобы связать вектор намагниченности среды   с током  , рассмотрим равномерно намагниченный параллельно оси цилиндрический стержень длиной h и поперечным сечением S (рис. 6.3, а). Равномерная намагниченность означает, что плотность атомных циркулирующих токов внутри материала   повсюду постоянна.

            

                  а                             б                                              в

Рис. 6.3

      Каждый атомный ток в плоскости сечения стержня, перпендикулярной его оси, представляет микроскопический кружок, причем все микротоки текут в одном направлении – против часовой стрелки (рис. 6.3, б). В местах соприкосновения отдельных атомов и молекул (А, В) молекулярные токи противоположно направлены и компенсируют друг друга (рис.6.3, в). Нескомпенсированными остаются лишь токи, текущие вблизи поверхности материала, создавая на поверхности материала некоторый микроток  , возбуждающий во внешнем пространстве магнитное поле, равное полю, созданному всеми молекулярными токами.

      Закон полного тока для магнитного поля в вакууме можно обобщить на случай магнитного поля в веществе:

,

(6.3.3)

где  и   – алгебраическая сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L.

      Как видно из рисунка 6.4, вклад в   дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контур L.



Рис. 6.4

      Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением

,

(6.3.4)

тогда закон полного тока можно записать в виде

,

(6.3.5)

      Вектор

называется напряженностью магнитного поля.

      Таким образом, закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля   вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:

,

(6.3.6)

      Выражение (6.3.6) – это закон полного тока в интегральной форме. В дифференциальной форме его можно записать:

,

(6.3.7)

      Намагниченность изотропной среды с напряженностью связаны соотношением:

,

(6.3.8)

где   – коэффициент пропорциональности, характеризующий магнитные свойства вещества и называемый магнитной восприимчивостью среды. Он связан с магнитной проницаемостью соотношением  .