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.