XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Магнитное поле – силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Магнитное поле создаётся током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах вещества, в этом случае их называют постоянными магнитами.

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В. С математической точки зрения В = В (x,y,z) – векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Характеристикой магнитного поля в вакууме при в отсутствие магнитной среды является не вектор магнитной индукции, а вектор напряжённости магнитного поля (H), что формально можно сделать, так как в вакууме эти два вектора сонаправлены. Магнитные поля являются необходимым (в контексте специальной теории относительности) следствием существования электрических полей. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности свет и все другие электромагнитные волны. Магнитное поле создаётся (порождается) током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц.

Магнитное поле можно назвать особым видом материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

Все вещества в природе являются магнетиками (гипотеза Ампера о микротоках электронов в атомах), поскольку, реагируют на появление внешнего магнитного поля, но по-разному. Поэтому различают следующие виды магнетиков:

- диамагнетики – это инертные газы, молекулярные азот и водород, висмут, цинк, медь, золото, серебро и др. Это вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению поля, при этом внешнее магнитное поле немного ослабляется. К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю;

- парамагнетики – вещества, которые намагничиваются во внешнем силовом поле в направлении поля. Атомы, молекулы или ионы парамагнетика обладают собственным магнитным моментом (щелочные и щелочноземельные металлы, кислород, оксид азота (II), оксид марганца (II), хлорное железо и др.);

- ферромагнетики имеют сильные магнитные свойства – внутренне магнитное поле в них может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее поле.

Ферромагнетики – твёрдые вещества, обладающие при не слишком больших температурах самопроизвольной намагниченностью. К ним относятся: железо, кобальт, никель, некоторые редкоземельные металлы, сплавы, металлические стекла.

Ферромагнетики имеют доменную структуру. Домены самопроизвольно намагничиваются во внешнем магнитном поле – это явление широко используется, так как в этот момент происходит запись информации (т.е. ориентация доменов в направлении внешнего поля) на магнитные ленты, диск, флэш-, банковские карты, электронные ключи и другие носители информации.

Намагниченность ферромагнетика сильно меняется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменении температуры, поэтому носители информации не рекомендуют ронять, встряхивать, нагревать.

Магнитная защита. Намагничивание ферромагнитных, парамагнитных и диамагнитных тел происходит не только тогда, когда мы помещаем их внутрь соленоида, но и вообще всегда, когда вещество помещается в магнитное поле. Во всех этих случаях к магнитному полю, которое существовало до внесения тела, добавляется магнитное поле, обусловленное намагничиванием вещества, в результате чего магнитное поле изменяется. Наиболее сильные изменения поля происходят при внесении в него ферромагнитных тел, например, железа. Поле перестает быть однородным и приобретает сложный характер: в одних местах оно усиливается, в других – ослабляется. В результате сложения внешнего магнитного поля с полем намагнитившегося железа поле во внутренней области шара поле почти исчезает. Этим пользуются для создания магнитной защиты или магнитной экранировки, т. е. для защиты тех или иных приборов от действия внешнего магнитного поля.

Список литературных и информационных источников

1 Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

2 Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твёрдого тела. – М.: Высшая школа, 2000.

3 Магнетизм // Википедия с видео Wiki2.org [интернет-ресурс]. Режим доступа: https://wiki2.org/ru/Магнетизм.

4 Френкель Е.Н. Концепции современного естествознания: физические, химические и биологические концепции: учеб. пособие [текст] / Е.Н. Френкель. – Ростов н/Д: Феникс, 2014. – 246 с. – С. 140–147.