Закон полного тока в веществе. Магнитная восприимчивость вещества. Магнитная проницаемость среды. Напряженность магнитного поля

Ранее было показано, что для поля в вакууме ,

В случае поля в веществе, закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции В )запишется так  

где I и L -соответственно алгебраические суммы макротоков и микротоков, охватываемых контуром L. Можно показать, что .

С учетом этого (11)перепишется в виде ,

или, принимая во внимание (7),найдем и , где I= -алгебраическая сумма макротоков.

В итоге имеем.

Выражение представляет собой теорему о циркуляции вектора  или закон полного тока и гласит: Циркуляция вектора напряженности магнитного поля  по любому замкнутому контуру Lравна алгебраической сумме макротоков, охватываемых контуром. Вектора напряженности магнитного поля  являясь аналогом электрического смещения ,определяется только макротоками. Из следует, что Н измеряется в А/ м.

Ток, протекающий по проводнику, называют макротоком. Магнитное поле, создаваемое такими токами, называют полем макротоков и обозначают . Если вещество поместить в это поле , то магнитные моменты атомов вещества будут ориентированы против поля в диамагнетике и по полю в парамагнетике. Т.е. микротоки вещества создают внутреннее поле , противоположно направленное в диамагнетике и сонаправленное в парамагнетике. Тогда вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля в веществе равен векторной сумме магнитных индукций внешнего поля и поля микротоков 

,

где .

Если рассмотреть любое сечение вещества в виде цилиндра, перпендикулярного его оси, то внутри вещества молекулярные токи соседних атомов направлены навстречу друг другу и взаимно компенсируются. Не скомпенсированными будут лишь молекулярные токи на боковой поверхности цилиндра. Ток, текущий по боковой поверхности цилиндра, подобен току в соленоиде и создает внутри него поле

;             N = 1; µ = 1,

Как показывает опыт, в несильных магнитных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля , вызывающего намагниченность

= 1

где χ – безразмерная величина, называемая магнитной восприимчивостью, показывает, как вещество реагирует (намагничивается) на внешнее поле.

- связь магнитной проницаемости µ и магнитной проницаемости χ.

Магнитная проницаемость показывает во сколько раз результирующее магнитное поле в веществе больше внешнего намагничивающего поля макротоков .

Для диамагнетиков:

χ  < 0;  µ < 1; 

χ ~ 10-5 ÷ 10-7.

Для парамагнетиков:

χ > 0;  µ > 1; 

χ ~ 10-3 ÷ 10-5.

Напряженностью магнитного поля (а/м) называется физическая величина, определяемая соотношением

H =

Если макроскопические токи распределены в пространстве с плотностью j, формула  видоизменяется следующим образом:

(S — произвольная поверхность, ограниченная контуром, по которому берется циркуляция).

Формула выражают теорему о циркуляции вектора Н: циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме макроскопических токов, охватываемых этим контуром.

Из сказанного выше вытекает, что напряженность магнитного поля Н является аналогом электрического смещения (электрической индукции) D.