Учебник - Основы теории электричества (1238774), страница 57
Текст из файла (страница 57)
(ВД(ййв) + (ай)()й ) =-) [гга[Г((аййййо)) =б(тг О(аййййо)) (аййййо)б<з[)( >д<- ври лиф<(>е!и-ннировании в(ктор йо считается настошшым. Т »к как иы рассматриваем настоянные таки, то, согласно (37.11, (!.т ) . (). и (:пдовазсл»ян>, на Основании по)кмы Г»»усев !!?и[ ЕК вЂ” — ~ д(»[ Ц (ай) (ййо)) (((7 = — $ 1'„(ай) (ййо) <(з, У 3 где ц щрю Осгиын и»пс! рал бк [итси по Поверхности .5 оаъема нито>рнрын(! япя 1, Так кцк зто равенства выполняется при любом вьн>оре посто>ниии «>. р >(ю к кнс сютнсгс>н>( ( рзш писан(о ппза[ш [(>.=(>7> пя (>мм) симы >р >чпа ( ((и( ни(и(' рич>нка пн( >ран ь.; (7> [йг(> — 1[<)» '/ [([г(-~1«й») «581 ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТ>сВЛЕНИЙ О ПРИРОДЕ МХГНЕТИЗМХ 215 1гл.
>м гюндегамОтОРИОе В3АимОдейстВиЕ ПОстОЯННЫХ ТОКОВ Покажем, что эти выражения отличаются друг от друга лищь по внешне- му виду. Из (57.12) и (431) следует: Н =та( — =--т-го1 [М٠— [[МЩ ° 17 М1. Так как 31( — [[)лэщ ° 7(1)1= 3 [[М = 3 [Н вЂ” 3 = 3(Млс)Гс ЗМ Далее, га(„[Мщ = — (М,у — М,х) — — (А(. А(. ) ибо М от координат точки наблюдения х, ГА з не зависит; поэтому га1 [МЙ] =2М. Окончательно получаем Н Го(~ л [М6(1 3(М1с)1с М (57.133) что, как и требовалась доказать, совпадает с (57.13). Наконец, что касается сил, испытываемых током во Внешнем псле. то, кяк уже указывалось, соответственные формулы этого и предшсствуюгцсто параграфов даже по внешнему виду не отличаются друг от гц>уга» 3 58.
Эволюция представлений о природе магнетизма. Спин электронов 1. 11одгзедем теперь итоги полученным результатам. Мы определили магнитное иоле как паче сил взаимодействия токов, подобно тому кзк Влек трнческое поле было определено как поле сил взаимодействия электрических зарядов. Далее мы убелились, что если исключить пз рассмотрения вихревое пространство и внести в поле надлежащие условные перегородки, то поле токов можно свести к кулонову полю фиктивных магнитных зарядов, снязаннь х попарно в диполи и расположенных двойнымн слоя ми или листками.
Однако историческое развитие происходило, как известно, как раз в обратном направлении. Магнитные явления обнаружены были впервые прп изучении так называемых «постоянных» магнитов. Для объясшнгя этих явлений было создайо представление о магнитных зарядах, взаимо»ийстВукнцих па закону Кулона, которым приписывалось столь же реальное существование, как и зарядам электрическим. Однако опыт показал. Йа в отличие от электрических лгагннтггые заряды противоположных знаков не могут быть отделены друг от друга. Из этого факта был сделан вывод (Кулан, 1789), чта в каждой молекуле магнетиков (т. е.
способных намагничиваться тел) Всегда содержится равное количество магнетизма противоположных знаков н что намагничивание состоит либо в магнитной поляризв- ции молекул, т. е. в раздвигании разноименных зарядов молекул магнетика в противоположные стороны, либо же в повороте магнитных осей молекул, если эти молекулы обладают постоянным магнитным моментом. Г1ри этом магнитный момент молекул считался обусловленным несимметричным расположением входящих в их состав магнитных зарядов и определялся выражением, совершенно аналогичным выражению электрического момента молекслы [см. уравнение (20.1)]: М= Х псам где пг, — отдельные магнитные заряды или полюсы, ьходящне в состав лнигекул, а (сг — их радиусы-векторы.
С этой точки зрения, простсйшей моделью молекулы магнетика является магнитный диполь. 2. Лишь впоследствии были открыты магнитные свойства токов (Эрстед, 1818; Ампер, ! 820), а именно пондеромоторное взаимодействие токов, с одной стороны, и взаимодействие токов с магнитами — с другой. Таким образом, оказалось, что существуют два рода источников мапштнаго поля — — постоянные магниты с магнитными диполями и электрические токи, т.
с. движущиеся электрические заряды, причем как магниты, тзк н .гаки сами испытываюз во внешнем магнитном поле пондеромоторные силы. Естественно, возникло стремление устранить этот дуализм и свестн все источники магнитного поля к одной категории. Уже Ампер, доказавший эквивален г ность токов и магнигных листков (т. е. совокупности магнитных днполей), высказал предпсложение, что кажущееся существование магнитных днпалей г, молекулах магнетиков может В действительности обусловливаться наличием н ннх эквивалснг- НЫХ ДИПОЛЯМ ЗВМКНУтЫХ ТОКОВ.
В Этая СЛУЧаЕ НСЕ Рета«ННКК Масиитната Па.щ свелись бы к одной категории, т. е. к токам. а тсчещге пач>пг пелота ш платья гипотеза Ампера, в дальнсйшели раз>>итая Веберс>лг, оставалась гипотезой и встречала ряд более плн менее веских возрах сний Лишь с того момента, как возникло и укрепилось совремепнае предсгаплс нпс аб атоме как о палс>.
жнтельном ядре, окруженном роем обращающихся около него электронов, гипотеза амперовых токов стала на твердуго па»гву. Дейстннтельна. электрон, обрагцагащийся около ядра, В магнитном отншпенпи соотвстсг вует круговому элементарному току некоторой определенной силь> Л магнитный мамшгг которого определяется формулой (56.2) где 5 — площадь орбиты электрона; результирующий же магнитный мамонт молекулы равен векторной сумме моментов орбитальных движений отдельных электронов, Входящих В ее состав.
Эта «классическая» электронная теория имеет в своем активе целий ряд крупнейших достижений: рациональное об.ьяснение нвленнй диамагнгтизма, предсказание гирамагнитиых явлений. качественно подтвердпвшссся на опыте, и т. д. 3. Однако примерно в 1925 г, ггынснгг>гс>сггч что элекз.роны (и протопи) обладают более сложными снойствамн, чем зта представлялось рнньнкч В именно -- каждый элекгрон обладает не только определенным зарядом г' и определенной массой пг, но и вполне определенным и неизменным па вслпчияе механическим момснпв» вращения, или, иначе. моментом количества !<л. 1У 4 гж) юидггомогорное вздимодгиствие по<:тоянных токов 217 ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРИ!'ОДЕ МАГНЕТИЗМА движения К и магнитным моментом М (в ед.
СГС), причем К=='/э й/2з. М = — 9е/1/(4п<нс), (58. 1) где й есть универсальная постоянная Планка ). Другими словами, дело обстоит так, как если бы каждый электрон (вне зависимости от характера движения его центра и вне зависимости от того, обращается лн ои по определенной орбите вокруг ядра атома или же свой>одно движется вие его) непрерывно вращался около проходящей через его центр оси с некоторой постоянной у<.лозой скоростью <о, соответствующей механическом у моме <пу вра щс ни я К ) .
С этой гочки зрения магнитный момент электрона М создается тем же круговым движением эдеме>гров заряда электрона около его оси, т. е, совокупностью замкнутых круговых токов, эквивалентных этому движению зарядов. Однако зто наглядное представление о так называемом «собственном вращении» электрона действительности не соответствует. Даже в рамках классического представления об электроне как о маленьком шарике это явствует из того, чп> числовые значения величин е, т, К и М не могут быть согласованы с какими бы то ии было допустимыми значениями радиуса и угловой скорости врщцения электрона. Магнитный момент электрона имеет ЧИСТО Кна>ПОВОЕ ПРОИСХОжД< НИЕ з), И ТОЛЬКО КааитОВОй МЕХаинКЕ УДаЛОСЬ вполне удовл<творительно обьяснить магнитные свойства электрона.
Впрочем весьма удобным наглядным представлением о собственном вращении эл< ктрона можно, конечно, нол>*зоваться в извеепиах пределах, поскольку Оно не приводит к противоречиям с фактамн, не забывая, однако, что это црсзчставлеине по< иг лишь ясном< ппельшпй характер и действительности пс гоотист<твует В настояще< время совокупность свойств электрона, характеричу<9мых его м<ханнчегкими и магнитными моментами К и М, принято обозначагн термниамп «сниц», гн> озивча<п вращение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
