Учебник - Электричество - Калашников С.Г. (1238776), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Вычисление хода линий индукции довольно сложно даже для тел простой формы, и поэтому мы ограничимся только качественным разбором. Рассмотрим, например, кусок магнетика в виде прямоугольного бруска в магнитном поле, которое до внесения магнетика было однородным (рис, !65). Магнитную проницаемость магнетика будем считать большей, чем у окружающей среды. Рассматриваемый брусок в магнитном поле намаг11итит- 1 1оэ ш»вломлвнив линий индукции млг нитного поля 235 рующее поле, изображенное утолщенными линиями индукции.
Из рис. 165 видно, что линии индукции стягиваются к бруску, испытывают на его поверхности преломление и располагаются внутри бруска гораздо гуще. На рис. 166 показаны линии индукции в теле шаровой формы, помещенном в первоначально однородное магнитное поле. В этом случае оказывается, что линии индукции внутри ша- Рис. 166. Магнитная проницаемость вещества шара больше (а) и меньше (6), чем у окружающей среды ра представляют собой параллельные прямые линии, а следовательно, и значение индукции во всех точках шара одинаково. При этом будут постоянны и напряженность поля Н, и намагниченность 1, т.е.
шар будет намагничен однородно. Если в однородное магнитное поле поместить полое тело, например цилиндр, из вещества с магнитной проницаемостью, большей чем у окружающей среды, то линии индукции будут сгущаться сти же цилиндра густота линий индукции уменьшится, а следовательно, и магнитное поле внутри цилиндра будет ослаблено (внутри воздушной полости магнитного поля практически нет).
Этим обстоятельством пользуются для устройства магнитной защиты. Чтобы предохранить чувствительные измерительные приборы от действия внешних магнитных полей, их заклю- рнс. 167. линии магнитной чают в замкнутые оболочки из веще- индукции внутри железноства с большой магнитной проницае- го цилиндра, помещенного мостью (железо). Однако, в отличие впервоначально однородное от электрост»этической защиты Я 27), магнитное поле таким приемом можно только ослабить внешнее поле (в сотни и тысячи раз)» но нельзя исключить его вовсе, так как в природе существуют проводники электричества, ио нет проводников магнетизма. ГЛ Х! МАГНЕТИКИ Из сказанного ясно, что если конфигурация первоначального поля и форма тела таковы, что ливии индукции не пересекают поверхность тела, то не будет и преломления линий индукции и магнитное поле вне тела не будет изменяться при внесении тела.
Так, например, если на прямой длинный провод с током надеть длинную железную трубу, коаксиально с проводом, то линии индукции, имеющие в этом случае вид концентрических окружностей, не будут пересекать ни внутреннюю, ни внешнюю поверхности трубы, и магнитное поле во всем пространстве, кроме толщи самой трубы, будет таким же, как и до надевания трубы.
В самом же теле трубы магнитная индукция увеличится в д Раз. 8 109. Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парам агнетизм Магнитные свойства различных веществ гораздо разнообразнее, нежели электрические свойства. В то время как диэлектрическая проницаемость а у всех веществ всегда больше единицы, магнитная проницаемость д может быть как больше, так и меньше единицы. Вещества, для которых д < 1, называются диамаг!пппныА!и или диамагнетиками, а вещества с д > 1 — парамаг!!ит!!МА!и или иарамагнегликаА!и. Так как магнитная восприимчивость х = д — 1, то для парамагнетиков м положительна, а для диамагнетиков — - отрицательна. Намагничен!юсть вещества 1 (магнитный момент единицы объема), как мы видели в 3 105, связана с напряженностью магнитного поля соотношением 1 = мН.
Отрицательное значение и в диамагнетаках обозначает, что в этих веществах намагниченность направлена противоположно намагничивающему полю. Объяснение такого, неожиданного на первый взгляд, характера намагничивания будет рассмотрено ниже. Наличие дна- и парамагнитных веществ качественно легко обнаружить, наблюдая поведение вещества в сильном магнитном поле. Атмосферный воздух является парамагнетиком, его магнитная восприимчивость м при 760 мм рт. ст. и комнатной температуре равна 0,38 10 в. Поэтому все парамагнетики, у которых м > 0,38. 10 е, ведут себя подобно диэлектрикам с диэлектрической проницаемостью е! большей, чем е2 окружающей среды, т.е.
втягиваются в область сильного поля. Напротив, на диамагнетики действуют силы того же знака, что и на диэлектрики с е! < ез, и они выталкиваются из магнитного поля. Примером парамагнетика может служить хлористое железо. Стеклянная ампула с водным раствором этой соли, подвешенная на тонкой нити в магнитном поле, втягивается полем и устанавливается параллельно направлению поля (рис.
168). 237 1 1оэ диАмАГнетизм и пАРАмАГнетизм Примером диамагнетика является висмут. Висмутовая палочка выталкивается из магнитного поля и устанавливается перпендикулярно к направлению поля (рис. 169). 43 Рис. 189. Диамагннтная палочка висмута в магнитном поле Рис. 188. Ампула с парамагнитнмм раствором хлористого железа в магнитном поле Тиблпца б Если тело находится в среде, которая сама способна намагничиваться, то силы, действующис на ного, зависят но только от намагничивания тела, но и от намагничивания окружающей среды.
В частности, парамагнетик, помещенный в парамагнитную же среду с большим и, ведет себя как диамагнетик. Так, например, если ампулу с парамагнитным раствором хлористого железа погрузить в кювету с более крепким раствором той же соли, то ампула будет выталкиваться из магнитного поля, В табл. 5 приведены значения магнитной восприимчивости для некоторых веществ. Данные для газов относятся к давлению 760 мм рт. ст. и комнатной температуре. Как видно из таблицы, значения и весьма малы, и поэтому магнитная проницаемость д = 1+ зс близка к единице: все диа- и парамагнетики суть вещества, намагничивающиеся весьма слабо. Отметим, что для данного вещества м приблизительно пропорциональна плотности вещества. Поэтому в различных таблицах часто приводят удельную магнитную восприимчивость м1 —— = зс/д, где И вЂ” плотность вещества.
В отличие от м, которая есть величина безразмерная, м1 имеет размерность, обратную размерности плотности. 238 МАГнитики гл х! 8 110. Ферромагнетизм Наряду с диа- и парамагнетиками имеются вещества, способные намагничиваться весьма сильно. Они получили название ферромагнепзцков. Магнитная проницаемость большинства ферромагнетиков при обычных температурах измеряется многими сотнями и тысячами единиц, а у некоторых специально приготовленных и обработанных ферромагнетиков она достигает миллиона. Ферромагнетики, помимо способности сильно намагничиваться, обладают рядом свойств, существенно отличающих нх от диа- и парамагнетиков. Кривая намагничивания. Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между индукцией В В.тл и напряженностью поля Н.
Эта зависимость была установлена в классических работах А.Г. Столетова на примере мягкого (отожженного) железа. Зависимость индукции В от напряженности магнитного 0 12 Н, клум поля Н в ферро- 1,5 0,5 0 2 4 б 8 магнетиках имеет Рис. 170. Зависимость магнитной индукции от вид показанный нз. Р напряженности магнитного поля 1 — злект1ю- рис 170 индукции литическое железо,  — малоуглеродистое же- сначала быстро увелилезо, 5 — литая сталь, 1 — чугун чивается, но по мере намагничивания магнетика ее нарастание замедляется. По значениям индукции В и поля Н можно определить намагниченность магнетика 1 = В/1зо — Н (магнитный момент еди- ницы объема).
Характер зависимости 1 1 от Н для ферромагнетиков изображен на рис. 171. Намагниченность 1, подобно индукции, сначала быстро возрастает, но затем наступает магнитное насыщение, при котором намагниченность достигает некоторого максимального значения 1, и практически перестает зависеть от напряженности поля. Рис. 171. Кривая намагни- Вследствие нелинейной зависимочиаании ферромагнетикое сти В от Н магнитная проницае- 239 ФЕРРОМАГНЕТИЗМ [по мость р, = В/]зоН зависит от напряженности магнитного поля. Кривая зависимости ]з от Н (рис.
172) возрастает с увеличением поля от начального значения до некоторой максимальной величины ]знак„но затем, после прохоякдения через максимум, д уменьшается и асимптотически стремится к значению, очень близкому к единице. Магнитная восприим- 2 чивость ферромагнетика 1[Н оказывается также непостоянной и зависяп1ей от напряженности поля. Она 1 имеет максимум и при больших полях асимптотически стремится к значению, близкому к нулю. 0 40 80 Н,Аlм Указанные особенности намагничивания ферромагнетиков показываРис, 172.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
