Магнітне поле в речовині
З електростатики відомо, що внесення діелектриків в електростатичне поле вільних зарядів призводить до зміни цього поля, так як діелектрики поляризуються. Внесення магнетиков в магнітне поле електричних струмів також викликає зміна цього поля, так як магнетики намагнічуються.
Магнетик називаються всі тіла при розгляді їхніх магнітних властивостей. Магнетики здатні порушувати чи видозмінювати магнітні поля.
Для того, щоб пояснити причину різних властивостей магнетиків, їх вплив на величину індукції магнітного поля, необхідно досліджувати дію магнітного поля на атоми і молекули речовини.
Будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле струмів, приходить в особливий стан намагніченості. Пояснити це явище можна на підставі гіпотези Ампера. в будь-якому тілі існують мікроскопічні струми, обумовлені рухом електронів в атомах і молекулах.Согласно уявленням класичної фізики електрони в атомі рухаються по замкнутих орбітах навколо позитивно зарядженого ядра (планетарна модель). Такий рух кожного електрона еквівалентно току, поточного по замкнутому контуру. Тому будь-який атом або молекулу з точки зору їх магнітних властивостей можна розглядати як деяку сукупність електронних мікрострумів, які створюють в просторі магнітні поля. Введемо деякі нові фізичні величини. Орбітальним магнітним моментом електрона називають магнітний момент електричного струму, викликаного рухом електрона по замкнутої орбіті. Орбітальний магнітний момент електрона дорівнює:, (4.9.1)
де - площа, обмежена орбітою електрона, I - сила струму. Так як сила струму I дорівнює заряду, переносимого в одиницю часу, то обертається по орбіті електрон еквівалентний струму силою
де n - частота обертання електрона по орбіті, - абсолютна величина заряду електрона.
Частота де - швидкість електрона, r - радіус орбіти. Тоді сила струму:
Магнітний момент електрона:
Формула справедлива для будь-якого електрона, що знаходиться в атомі. Магнітний момент - векторна величина, спрямована уздовж осі витка зі струмом в ту ж сторону, що і індукція його магнітного поля. Напрямок магнітного моменту визначається правилом правого гвинта. З кінця вектора ток в витку видно що йде проти годинникової стрілки (ріс.22.1). Вектором орбітального магнітного моменту молекули або атома називається векторна сума орбітальних магнітних моментів всіх електронів.
де z - загальне число електронів, що дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва. Рухається по орбіті електрон володіє також механічним
моментом імпульсу, модуль якого:
де = 2pn; r - швидкість, S = pr 2 - площа. Отже,
Напрямок вектора визначається також правилом правого гвинта. Вектор називають орбітальним механічним моментом електрона. Ставлення називають гіромагнітного відношення. Воно дорівнює:
де знак мінус вказує на те, що вектори і спрямовані в протилежні сторони. Для різних орбіт в атом швидкість і радіус орбіти r різні, отже, також різняться, але гідромагнітна відношення, яке визначається універсальними постійними, однаково для будь-якої орбіти.