12.1: Вступ

Ця глава, ймовірно, буде короткою, не в останню чергу тому, що це тема, в якій мої власні знання, кажучи благодійно, трохи обмежені. Ретельне розуміння того, чому деякі матеріали магнітні, вимагає повного курсу фізики твердого тіла, курс, який я не міг дати. Тим не менш, є кілька основних понять та ідей, пов'язаних з магнітними матеріалами, які повинен знати кожен, хто цікавиться електромагнетизмом, і мета цієї глави полягає в тому, щоб описати їх дуже вступним способом.

Можливо, варто нагадати собі про способи, якими ми визначили магнітні вогневі кришки\(B\) і\(H\). Щоб визначити\(B\), ми не ред, що електричний струм, розташований в магнітному полі, відчуває силу під прямим кутом до струму, величину і напрямок цієї сили в залежності від напрямку струму. Відповідно визначаємо d\(B\) як рівну максимальній силі на одиницю довжини, що переживається на одиницю струму, визначальним рівнянням є g\(\textbf{F}^\prime = \textbf{I} \times \textbf{B}\).

Пізніше ми запитали себе про напруженість магнітного поля в районі електричного струму. Ми ввели закон Біот-Саварта, який говорить про те, що внесок у магнітне поле від\(ds\) елемента до ланцюга, що несе струм, пропорційний тому,\((I\,ds\, \sin \theta )/r^2\) and we called the constant of proportionality \(\mu/(4\pi)\) де\(\mu\) знаходиться\(I\) проникність матеріалу, що оточує струм. Ми могли б однаково підійти до нього з іншого кута. Наприклад, ми могли б відзначити, що магнітне поле всередині соленоїда пропорційно l to\(nI\), і d ми могли б позначити постійну пропорційності\(\mu\) , проникність матеріалу всередині соленоїда.

Потім ми визначаємо d\(H\) як бути ing альтернативну міру магнітного поля, задану\(H = B/\mu\).

В ізотропному середовищі вектора rs\(\textbf{B}\) і\(\textbf{H}\) є p паралельно, а проникність - скалярна величина. У анізотропних кристалів l\(\textbf{B}\) і\(\textbf{H}\) не обов'язково паралельні, а проникність є тензором.

Деякі люди бачать аналогію між рівнянням між рівнянням\(B = \mu H\) і рівнянням\(D=\epsilon E\) електричних полів. З нашим підходом, однак, я думаю, що більшість читачів побачать, що в тій мірі, в якій може бути аналогія, аналогія є між\(D = \epsilon E\) і\(H = B/\mu \).

Наприклад, розглянемо довгий соленоїд, всередині якого послідовно знаходяться два різних магнітних матеріалу, перший з pemeb ility\(\mu_1\) і другий більшої проникності\(\mu_2\). \(H\)-fie ld скрізь всередині соленоїда просто\(nI\), незалежно від того, що знаходиться всередині нього. Як\(\textbf{D}\) , компонент\(\textbf{H}\) перпендикулярно до кордону між двома середовищами є безперервним, тоді як перпендикулярна складова\(\textbf{B}\) більша всередині матеріалу з більшою проникністю. Так само, якщо ви розглядаєте, наприклад, два різних середовища, що лежать пліч-о-пліч паралельно, між полюсами, наприклад, підковоподібного магніту, компонент\(\textbf{B}\) паралельно кордону між носіями є безперервним, а паралельна складова \(\textbf{H}\)менше в середовищі більшої проникності.

У цьому розділі ми введемо кілька нових слів, таких як пермеанс і намагніченість. Опишемо досить простим і вступним способом п'ять типів магнетизму, виявлених різними матеріалами: діамагнетизм, парамагнетизм, феромагнетизм, антиферомагнетизм і феррімагнетизм. І обговоримо явище гістерезису.