Магнетизм

Белорусский Государственный Университет

факультет радиофизики и компьютерных технологий

Реферат

“ Магнетизм”

Работу выполнила:

Гайко Екатерина Вячеславовна

3 курс, 3 группа

Преподаватель:

Кольчевский Николай Николаевич

Минск, 2022

Магнетизм

  В этой главе нас интересует магнитное поведение твердых тел. Мы можем разделить это на две категории. Сначала мы обсудим, как твердые тела реагируют на внешнее воздействие магнитного поля. Для большинства материалов ничего особенного не происходит: магнитные эффекты слабы и в значительной степени могут быть поняты по свойствам атомов, составляющих твердое тело. Затем мы рассмотрим более интересный случай самопроизвольного магнитного упорядочения в отсутствие приложенного магнитного поля. Очевидно, что это подлинный эффект твердого тела, который нельзя вывести из атомных свойств. Как оказалось, довольно сложно описать магнитное упорядочение с помощью простой модели.

  Часто уместно рассматривать магнитное упорядочение только между спиновыми магнитными моментами электронов. Затем мы могли бы выбрать модель, основанную на локальных спинах с некоторым взаимодействием между ними, или модель с полностью делокализованными электронами, но с возможностью преобладания одного направления вращения (намагничивания). Проблема в том, что точное описание находится где-то посередине между этими крайностями. Другая трудность заключается в том, что рассмотрение одного электрона в среднем потенциале всех остальных электронов уже не является хорошим приближением: при описании взаимодействия между спинами электроны, находящиеся в непосредственной близости от данного электрона, более важны, чем те, которые находятся дальше, и это не может быть учтено средним потенциалом. Мы в любом случае попытаемся описать магнитные взаимодействия, используя усредненное взаимодействие между электронами, и мы, по крайней мере, сможем объяснить основное явление упорядочения.

1.1 Макроскопическое описание

  Прежде чем мы начнем исследовать магнитные свойства твердых тел, весьма полезно ознакомьтесь с основами магнитостатики. В общем, мы предполагаем, что закон Гаусса для магнитостатики

   [pic 1],          [pic 2],                                                                                                       (1.1)

соблюдает: отсутствие магнитных полей. Источники магнитной индукции В – магнитные диполи. В вакууме магнитная индукция связана с магнитным полем H

   [pic 3] ,                                                                                                                       (1.2)

с проницаемостью вакуума ([pic 4]). Обратите внимание, что единицей СИ для B является [pic 5]1 и что один Тесла - это довольно сильное магнитное поле. Магнитное поле Земли обычно составляет порядка [pic 6]Тл, а сильные магнитные поля в медицинских магнитно-резонансных сканерах составляют всего несколько Тесл.

  В материи мы имеем

   [pic 7] ,                                                                                        (1.3)

где M - макроскопическая намагниченность твердого тела, и полезно учитывать что  [pic 8] как "внешнее поле". Единицей измерения этого поля является Tл, как и для B. Намагниченность M можно рассматривать как число N магнитных дипольных моментов µ на объем V

   [pic 9].                                                                                                                       (1.4)

Единицей измерения M является [pic 10]. Во многих случаях существует линейная зависимость между внешним полем и намагниченностью:

   [pic 11],                                                                                                                  (1.5)

где χm называется магнитной восприимчивостью. Если восприимчивость отрицательна, твердое тело называется диамагнитным, а если она положительна, твердое тело называется парамагнитным. Вместо того, чтобы использовать восприимчивость, можно описать магнитные свойства вещества относительной проницаемостью [pic 12]. Мы не используем относительный проницаемости в этой главе, но имейте в виду возможную путаницу, которая может возникнуть, поскольку относительная проницаемость и магнитные моменты обозначаются через µ. Обратите внимание, что линейное соотношение (1.5) выполняется не всегда. В некоторых случаях необходимо использовать нелинейное описание, или связь может даже зависеть от истории рассматриваемого материала. Мы столкнемся с этим в случае ферромагнетизма.