Учебник - Основы теории электричества (1238774), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Обусловливаются шн явления тем, что. согласно уравнению (71.5), магнитный н механический моменты каждого атома прапор циональны друг другу. Поэтому пачагпичение вещества, т. <. появлснн< результирующего магнитн<>го момента единицы объема, связано с появлением соответствующего момента количества движеш<н, н обратно.
Рассмотрим сначала лн)мент количества движения какого-либо атома относительно какой-.либо неподвижной (относительно ннсрпиальной системы) точки О. Как известно нз мсханики, момент колич< сгва движения системы материальных точек (в нашем случае атома) равен сумме того момента количества движении, которьв< обладала бы система, если бы нся ее масса была сосредоточена и ее центре инерции, и того момента количества движения, который соответствует двнжени<О точек системы опюсительно ее центра инерции.
Ц<нтр инерции атома можно с и<тать савпадзю<цим с его ядром. поэтому общий момент колнчесп<а движ<ння атома К будет равен сумме момента Ко, соответствующего дпн кепи<а центра инер. ции (т. е. ядра) атома, н момента Ко соотвстствукпцеп> двшкспню з><сктронов относительно ядра: к=к.+к<и Общий момент количества движения единицы об>ъема тела будет !швеи ХК=ХК.+ЕК.. где знак лч: означает сумл<ированне по всем атомам, находящимся в <диннце объема. Приняв во внимание связь между механическим и мап<нтныл< моментами электронной обоиочки атома, т.
е. уравнение (7!.5), получим Хк=Ек.+ч Х',й1=Хк.+9 1, ибо сумма ) М, по определению, равна намагннченнк> тела "). ) Мы иоасг ие каса<мои и этОЙ ьиюг иоирога о >оно и <арль<а<игпмк<г гаоволиь< элел<роиоа а металлах, тровукжи го гигииалмюп. Р,кглм<ргиии (ги, иаиримгр, ими<> Маакга, иитироиаииум и иримгчаиии «г. ЕЬП) ') Хо)и мм фгрромагж а<кои Ао < и< иор и <и" ра< гч <трииали.
<милы> мж формула <7! ! ) (7!.6), так и агг лальигйшг< гоагри.,<ииг к<о«~ иирагр,<фи ииго< ои<ри< аио оси<он< ларах«р и а рааиоя мере иримоиимм кил и иарл, та< и к ф<рромаои <иком а) дима<гиии <н<)ма и целом () К„) ие го)аист магон)мого <ими, голи атом иаятрааеи (ие иоки)олми) Е К.= — чм1. (71.8) Пред<к>лол.«л< л:.и>«, то намагничиванию подвергается твердый параилн фгрромагнетпк, Агом<. твердого тела нс могут двигаться порознь, и нали<п« л) 'м<'и<" иол:<гн'<'гви данн еныи атомов тела 7 К„означает В этОм случае вра<пснн< всчо >слз и целом.
у|давая скорость вращения <о, должна щ;нобр гти тело при возникновении намагничения 1, определнетсн нз раш ишка (71.9) где Г) — момент ннсрцин .гели относительно оси, параллельной направлению намз< нпч«нн и проходшцей через центр инерции тела. Стало быть, если намппш <пп,л<ь и<шрпмср, свободно подвеше<шый железный стерженек, то стержон<к <паг то>< кон приобрести вращение вокруг <>сн намагничивания с у<.>оной скоросп,ю <о <афф<ат Эйнп<г<гйнп — <)е Лппеи). Так как <о, () н! мог) г бы>ь непосредственно измерены, то уравнение (71.9) дает возможность и 2 определить отнопннне механического н магнитного моментов атома )! ).
Ле<ь< ши.з:шп, что и обратно, если принести стерженек в быстрое вращение, та в шм должно возникнуть намагннчсннс, которое зависит от скорости вра<цсннн и от Ч" (э<))<)>екг Бпрнетт). Не останавливаясь подробно на теории эт<по >фф<кта, заметим только, что Он вполне аналогичен следующему язве<я<ному механическому янленииг если укрепить на подставке гироскоп (ка>араму а нашем <лучае соответ<тпу<от электронные орбиты) и при- ) д.)и глу <ам и,<ма< ииип>ии тгьа ори<агина, огь которого иараллельиа виешигм> магма><им) и<мм Н, легко.
о и<)иьи аигь иа <оовраи,гоник симметрии и иа формуле (83.4) гл У), игиогрглгиигии< лоь:<за>ь иго и <мгит Н гил акимке<о <ими, ириложгиимк к иамагиииииагмом> телу, а«игпиаглми рааса иулк и иго. )аким обри)им, Е К Л<мжиа ари иамагиичеиии огтаиатьги иог<оиииоя ) )<Рлкгичггки .им< <гиии<та глг уижиим образо<с стерженек ж<лигвиааегси иа жаочиг так, <го .<о <мь г ииы мп г огьк1 ког)и<в<, оог<ка< мой иаргмеиимм током. Ток этот нерио. лик<ока и<р1 и ми<о<во г '< 'Р и< ага.
Со ~оп<ли < му ири э)ом кажлмй раз оирглелеиимй моиг<а ира~нгиии З К,, >чаи О,! и «р»<иги,и>и~ упруго<)ь ии)и, можио по амалитулг крути)ьимк кол<' баии<< га >гм, икки«<ар Лг.и«ь Ч" Расом прп <: еперь процесс намагничивании пара- н ферромагнетиков. Нспосредс вень< воздействие магнитного поля на электронную оболочку атома вызывае> лишь прецсссию этой оболочки; диамагнитным эффектом этой яр<не<сии, ввиду <го и;шостн, мы пренебрежем. Измсненые же направлений мигни<ни<к о<ей< агом<ш, являюшеесн причиной пара- п ферромагнитного нами нпчпшя, щишсходит, как мы виделн, лишь прн соударенни атомов нли, вообще говоря, нри наличии взаимодействии между атомами.
Лишь под влиянием этого взаимодействия н происходит поворот осей атомов по направлению поля !1, < е. изменение направления как магнитног< момента Щ, тал и <гепосред<.геенно связанного с ними механического люментз К,, ЭЛСКтрОНОН, ВькщюцНХ В СОС>ЗВ атОМОВ. ТаК КаК Прн ВЗЗНМОдейетаии атОМОВ должен и<полниться за>он <охранения момента количества движения, то сумма — К до.<.кна Оставаться постоянной ), и изменение К должно комУ пенснроватьгя соответствуюп<им изменением — К„.
Пр шгогкпьнм, что до намагничивания не только — К„, но и К„а зна- У. )" чнт, и ~ К равна;шгь н,по. В этом случае, согласно последнему уравнению, возннкнонени<: ропорпнопально -.. К нама<ничення $ сопровождается одновремсш>ым нозннкновсинсм момшпа — К„, равного ЯХГИЕТИКИ <НАМАГНИЧИВАЮ!цИЕСЯ СРЕДЫ> !ГЛ. Р 1 22! «>еРРОмкгнетизм. мОл>скэляРНОГ ПОлГ ВеяссА 261 вести подставку (кристаллический скелет твердого тела) во вращение, то ось вращения гироскопа будет стремиться установиться по направлению оси вращения подставки (чему в нашем случае соответствует намагннчение).
Ряд экспериментальных исследований подтвердил существование предсказанных электронной теорией гиромагнитных эффектов. При этом, в частность,- подтвердилось, что магнетизм обусловливается движением отрицательных электрических зарядов (электронов), нбо значения коэффициента >)" оказались отрицательными (псшожительное направление оси вращения тела оназалось совпадающим с направлением его намагничивании,— — ср.
уравнение (71.8) (. Что же касается отношения механического и магнитного моментов атома >!", то значения ц", как и следовало ожидать, оказались лежащими между значениями универсальных постоянных ц н ц', определяемых сравнениями (71.2) и (71.4) . Весьма суп>еств< нно, <то для всех исследованных ферр<сяагнетикон (железо. никель. Кобальт.
ряд сплавов) коэф>финне>и ц" оказался равным ц'. Это показывает, что >наенгаиз>я <)>еррояагне>иков обисловлш>а>пал о<)ни>х лишь спинам злектронон, н нс их орбитальным движением. З 72. Ферромагнетизм. Молекулярное поле Вейсса 1. Как и в случае парама>нс:изма, няма>нн книг фсрр> мам>стивов объясняешься упорядочением ориепташ>и мапппш.ж монс>моя атомов фсрромагнетнка. Чрезвычайная жс сложность фсррома<>ппнь>х ншн ний об)слов. ливается весьма значительными си>шмн взанмоденствпя чс жду смежным>и атомами фсрромагнетнка, зависящими от от>юситедьной ориентации их магнитных осей.
По сравненик> с этими силами, со<нветствуюшис силы взаимодействия в парамагнетике совершенно ннчпожны. Этими силами взаимодействия обьясняк>тся отсутствие пропорцпонадьногтн межд) намагниченнем ферромагнетика и внешним магнитным полсч, остаточное и спонтанное намагннченпе и т. д. Природа этих сил взаимодействия (так называемых «обменных гил» между электронами атомов ферромагнетнка) совершенно не поддается объяснению в рамках классической физики, и только квантовая механика принесла с соГ>ою выяснение истинной природы ферромагнетизма. Однако уже чисто формальное введение зависящих от ориентации сил взаимодействия между ато»амн позволило в рамках классической физики разобраться в целом ряде основных зак<>номерносгей ферромагнетизма.
Поэтому мы изложим сначала основы классической теории ферромагнетизма, разработанной Вейссом, и лишь в конце параграфа коснемся вопроса об истинной природе введенного нм в рассмотрение «молекулярного поля сил». 2, Согласно теории Вейс<а поле снл, действуя>щпх на магнитный момент атома ферромагнегика, может бь>ть сведено к сумме поля магнитного Н и некоторого «»>олекуяярноео палл», учить>яаюцего воздействие на данный атом смежных атомов ферромагнетика и пропорционального его намагничиванию 1.
Иными с;ц>вами, можно сказать, что «эффективное» магнитное поле Н„, в ферромагнетикс равно сумме истинного магнитного поля Н и молекулярного поля (>1; (72.1) Н, =Н+Ы, (72.8) Прн этом ддя дальнейшего совсрцн нно не гущепвенно, ян>и>ется лн эта энергия потенциальной нди кинетической, ипн жс частьп по>снпиальнон и частью кина> пчсской (см. $7!. с. 25?). Согласно (?ук3) энергия атома прн прочих равных условиях буде~ тем меньше, чем ближе совпадает напрандсние его магнитного момен>а с напраилением намагничения ! тела. Другими словами, наднчнс сильного молекулярного поля должно проявляться в тенденции всех а~омов ориентироваться в одном и том же направления, т. е. в пи.<енции к самопроизвольному спонтанному намагннченик> тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
