• Главная
• Справочник
• Физика

Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость

Если проводник с током находится не в вакууме, а другой среде, то магнитное поле изменяется. Разные вещества в магнитном поле сами способны стать источниками поля. Суммарное магнитное поле - это сумма полей, которые создаются проводниками с токами и намагниченной средой. Вещества способные к намагничиванию называют магнетиками. Причиной намагничивания являются имеющиеся во всех атомах молекулярные токи.

Магнитная восприимчивость вещества

Полная магнитная индукция в магнетике равна:

\[\overline{B}={\mu }_0\overline{H}+{\mu }_0\overline{J}\left(1\right),\]

где $\overline{J}$ - вектор намагниченности вещества; $\overline{H}$ - напряженность магнитного поля; ${\mu }_0$ - магнитная постоянная. Направления векторов $\overline{J}$ и $\overline{H}$ в общем случае могут быть не одинаковыми. Для изотропных магнетиков имеем:

\[\overline{J}=\varkappa \overline{H}\left(2\right),\]

где $\varkappa $ - безразмерна скалярная величина, зависящая от рода магнетика и его состояния, которую называют магнитной восприимчивостью вещества.

Магнитная проницаемость вещества

Допустим, что вещество однородно и им заполнено все пространство, где имеется магнитное поле. Обозначим, как $L_0\ $индуктивность контура в вакууме, $L$ - индуктивность того же контура в веществе, в котором присутствует магнитное поле. Тогда отношение:

\[\frac{L}{L_0}=\mu (3)\]

называется относительной магнитной проницаемостью (или просто магнитной проницаемостью) вещества.

Магнитная проницаемость - это физическая величина, зависящая от рода вещества и его состояния, характеризующая магнитные свойства вещества.

Вводится магнитная проницаемость аналогично диэлектрической проницаемости ($\varepsilon $). В таком случае параметр $\mu $, есть отношение абсолютных магнитных проницаемостей исследуемого вещества и вакуума (${\mu }_0$).

Параметр $\mu $ - это безразмерная величина. При этом абсолютная магнитная проницаемость (${\mu }_a$) равна:

\[{\mu }_a=\mu \cdot {\mu }_a\left(4\right).\]

Единицей измерения абсолютной магнитной проницаемости является:

\[\left[{\mu }_a\right]=\frac{Гн}{м}.\]

1 $\frac{Гн}{м}$ - это магнитная проницаемость вещества, в которой при напряженности магнитного поля равной 1 $\frac{А}{м}$ создается магнитная индукция 1 Тл.

Вещество оказывает влияние на индуктивность контура, это говорит, о том что при изменении среды изменяется магнитный поток, который пронизывает контур, следовательно, изменяется величина магнитной индукции поля. Если магнитная проницаемость вещества равна $\mu $, то при той же силе тока в контуре индукция в $\mu $ раз больше, чем в вакууме:

\[\overline{B}=\mu {\mu }_0\overline{H}\left(5\right).\]

Эмпирически получено, что магнитная проницаемость в большинстве случаев $\mu $ мало отличается от единицы. Эта величина может быть больше и меньше единицы. Вещества, которые имеют $\mu >1,$ называют парамагнетиками. При $\mu <1$ мы имеем диамагнетики. Для этих веществ магнитная проницаемость постоянная и не зависит от индукции внешнего поля. Парамагнитные вещества увеличивают магнитный поток, что означает ориентацию молекулярных токов вдоль внешнего поля.

У ферромагнитных веществ магнитная проницаемость достигает больших значений (много больших, чем у пара и диа - магнетиков). Кроме этого магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от напряженности внешнего магнитного поля.

Магнитная проницаемость вещества связана с магнитной восприимчивостью соотношением:

\[\mu =1+\varkappa \ \left(6\right).\]

Примеры задач с решением

Читать дальше: молекулярные токи.