Раздел VI

МАГНЕТОСТАТИКА МАГНЕТИКОВ

1. Теоретический материал

Магнетики в магнитном поле. Три способа описания макроскопических свойств магнетиков. Диполь-ное описание макроскопических свойств магнетиков. Вектор намагниченности. Индукция магнитного поля, созданного намагниченным магнетиком. Затруднения при описании магнитного поля внутри магнетика. Локальное поле. Представления о внутримолекулярных токах Ампера. Связь между плотностью токов Ампера и намагниченностью магнетика. Индукция и векторный потенциал магнитного поля внутри намагниченного магнетика.

Представления о фиктивных магнитных зарядах . Связь между плотностью фиктивных магнитных зарядов и намагниченностью магнетика. Скалярный потенциал и напряженность магнитного поля внутри намагниченного магнетика. Связь между векторами индукции и напряженности магнитного поля. Дифференциальные уравнения магнитостатического поля в присутствии магнетиков. Граничные условия для векторов индукции и напряженности магнитного поля. Магнитный эллипсоид во внешнем однородном поле. Напряженность и индукция магнитного поля внутри эллипсоида. Размагничиваюпдее поле. Поле внутри малой области магнетика. Локальное поле Лорентца. Связь между вектором намагниченности и напряженности магнитного поля. Восприимчивость и проницаемость магнетиков. Однородный изотропный магнетик. Связь между вектором намагниченности магнитного эллипсоида и индукцией внешнего однородного поля. Восприимчивость тела. Шар, бесконечно тонкий плоский слой и бесконечно длинный цилиндр из однородного изотропного магнетика во внешнем однородном поле. Векторы индукции и напряженности магнитного поля внутри этих магнетиков. Энергия магнитного поля в присутствии однородного магнетика и ее объемная плотность. Пондермоторные

сйлы, действующие на магнетик. Действие квазиод-йородного поля на магнитный шар. Действие однородного поля на эллипсоид из магнетика.

Микроскопические свойства магнетиков. Магнитные свойства атома. Собственный и орбитальный магнитные моменты электрона и их связь с орбитальным моментом количества движения и спином. Мо-нополь Дирака. Гиромагнитное отношение. Опыт Барнета и Эйнштейна - де Гааза. Уравнение дви-я<ения гиромагнитного момента во внешнем поле. Теория диамагнетизма как прецессия электронных орбит. Восприимчивость диамагнетиков. Парамагнетики. Теория намагничивания парамагнетиков. Восприимчивость парамагнетиков. Закон Кюри. Ферромагнетики. Спонтанная намагниченность ферромагнетиков. Температура Кюри. Доменная структура ферромагнетиков и причины ее возникновения. Процессы намагничивания и перемагничивания ферромагнетиков. Гистерезис. Магнитомягкие ферромагнетики. Линейная аппроксимация. Магнитные цепи. Магнитоста-тическая защита. Анизотропия ферромагнетиков и ее влияние на их макроскопические свойства. Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Антиферромагнетики и ферримагнетики. Температура компенсации. Применение ферромагнетиков в технике.

2. Вопросы по теоретическому материалу

2.1. Что следует понимать под термином намагниченный магнетик ? Что мы называем вектором намагниченности? Каков его физический смысл? Какими единицами измеряется вектор намагниченности в системе СИ и CGSM?

2.2. Какими представлениями пользуются при писании макроскопического поля внутри магнетика? Какая связь существует между вектором намагниченности и плотностью токов Ампера , а также плотностью фиктивных магнитных зарядов ?

2.3. Как определить индукцию и напряженность Магнитного поля, созданного только намагниченным магнетиком? Какая существует связь между векторами индукции, напряженности и намагниченности?

2.4. Какой вид имеют граничные условия для векторов индукции и напряженности магнитного поля на границе раздела магнетик - вакуум, если известна функция распределения намагниченности магнетика М(г), а токи проводимости на поверхности распределения отсутствуют?

2.5. Какой магнетик мы называем однородным и изотропным? Что можно сказать о функции распределения вектора намагниченности М(г) для однородного и изотропного магнетика?

2.6. Чему равна индукция и напряженность магнитного поля внутри однородного и изотропного магнетика, имеюпдего форму произвольного эллипсоида?

2.7. Какая существует связь между вектором намагниченности магнетика и вектором напряженности магнитного поля для однородного и изотропного магнетика? Что называется восприимчивостью магнетика и каков физический смысл этого понятия? Как различаются восприимчивости магнетика в системах единиц. СИ и CGSM? Какая связь между восприимчивостью и проницаемостью в этих системах единиц? Что понимают под восприимчивостью магнитного тела?

2.8. Каким условием удовлетворяют векторы индукции и напряженности магнитного поля на границе раздела двух однородных и изотропных магнетиков?

2.9. Чему равна энергия магнетика во внешнем магнитном поле? Напишите выражение для энергии взаимодействия магнитного эллипсоида с внешним однородным полем.

2.10. Чему равна собственная энергия магнетика (энергия магнетика в собственном магнитном поле)? Напишите выражение для собственной энергии однородно намагниченного эллипсоида.

2.11. Как определить силу и вращающий механический момент, действующие на магнетик во внешнем магнитном поле?

2.12. Какова микроскопическая природа диамагнетизма? Что Вы можете сказать о восприимчивости диамагйетиков?

2.13. Какова микроскопическая природа парамагнетизма? Что Вы можете сказать о восприимчивости парамагнетиков?