Якщо провідник зі струмом знаходиться не в вакуумі, а іншому середовищі, то магнітне поле змінюється. Різні речовини в магнітному полі самі здатні стати джерелами поля. Сумарне магнітне поле - це сума полів, які створюються провідниками зі струмами і намагніченою середовищем. Речовини здатні до намагнічування називають Магнетика. Причиною намагнічування є наявні у всіх атомах молекулярні струми.
Магнітна сприйнятливість речовини
Повна магнітна індукція в магнетику дорівнює:
\ [\ Overline {B} = {\ mu} _0 \ overline {H} + {\ mu} _0 \ overline {J} \ left (1 \ right), \]
де $ \ overline {J} $ - вектор намагніченості речовини; $ \ Overline {H} $ - напруженість магнітного поля; $ {\ Mu} _0 $ - магнітна постійна. Напрями векторів $ \ overline {J} $ і $ \ overline {H} $ в загальному випадку можуть бути не однаковими. Для ізотропних магнетиків маємо:
\ [\ Overline {J} = \ varkappa \ overline {H} \ left (2 \ right), \]
де $ \ varkappa $ - безрозмірна скалярна величина, що залежить від роду магнетика і його стану, яку називають магнітною сприйнятливістю речовини.
Магнітна проникність речовини
Припустимо, що речовина є однорідним і їм заповнене весь простір, де є магнітне поле. Позначимо, як $ L_0 \ $ індуктивність контуру в вакуумі, $ L $ - індуктивність того ж контура в речовині, в якому присутній магнітне поле. Тоді відношення:
\ [\ Frac {L} {L_0} = \ mu (3) \]
називається відносної магнітної проникністю (або просто магнітною проникністю) речовини.
Магнітна проникність - це фізична величина, що залежить від роду речовини і його стану, що характеризує магнітні властивості речовини.
Вводиться магнітна проникність аналогічно діелектричної проникності ($ \ varepsilon $). В такому випадку параметр $ \ mu $, є ставлення абсолютних магнітних проникностей досліджуваної речовини і вакууму ($ {\ mu} _0 $).
Параметр $ \ mu $ - це безрозмірна величина. При цьому абсолютна магнітна проникність ($ {\ mu} _a $) дорівнює:
\ [{\ Mu} _a = \ mu \ cdot {\ mu} _a \ left (4 \ right). \]
Одиницею вимірювання абсолютної магнітної проникності є:
\ [\ Left [{\ mu} _a \ right] = \ frac {Гн} {м}. \]
1 $ \ frac {Гн} {м} $ - це магнітна проникність речовини, в якій при напруженості магнітного поля дорівнює 1 $ \ frac {А} {м} $ створюється магнітна індукція 1 Тл.
Речовина впливає на індуктивність контуру, це говорить, про те що при зміні середовища змінюється магнітний потік, який пронизує контур, отже, змінюється величина магнітної індукції поля. Якщо магнітна проникність речовини дорівнює $ \ mu $, то при тій же силі струму в контурі індукція в $ \ mu $ разів більше, ніж у вакуумі:
\ [\ Overline {B} = \ mu {\ mu} _0 \ overline {H} \ left (5 \ right). \]
Емпірично отримано, що магнітна проникність в більшості випадків $ \ mu $ мало відрізняється від одиниці. Ця величина може бути більше і менше одиниці. Речовини, які мають $ \ mu> 1, $ називають парамагнетиками. При $ \ mu
У феромагнітних речовин магнітна проникність досягає великих значень (багато великих, ніж у пари і діа - магнетиков). Крім цього магнітна проникність феромагнетиків залежить від напруженості зовнішнього магнітного поля.
Магнітна проникність речовини пов'язана з магнітною сприйнятливістю співвідношенням:
\ [\ Mu = 1 + \ varkappa \ \ left (6 \ right). \]
Приклади завдань з рішенням
приклад 1
Завдання. Досліджуючи магнітну рідину, її наливають в трубку, зображену на рис.1. Один з кінців трубки розміщують між полюсами електромагніту. Коли магніт включають, то рідина може підніматися в коліні A або опускатися. Від чого це залежить?
Рішення. Рідина в коліні A піднімається або опускається в залежності від того є вона парамагнетиком або вона діамагнетик. Так як парамагнітна рідина буде втягуватися в область з максимальною індукцією магнітного поля, тоді як діамагнітная рідина виштовхується в область слабкого поля. В парамагнітних речовинах орієнтація елементарних струмів відбувається так, що магнітний потік молекулярних струмів підсилює магнітний потік зовнішнього орієнтує поля. Парамагнетики притягаються до магніту (як і ферромагнетики). Діамагнітні тіла зменшують магнітний потік, так як в діамагнітному тілі при впливі зовнішнього поля з'являються елементарні струми, які мають такий напрямок, що їх магнітне поле протилежне направлено зовнішньому полю. Дія зовнішнього магнітного поля на Діамагнетик протилежна дії парамагнітні тіла, Діамагнетик відштовхуються від магніту.
приклад 2
Завдання. За круговому витку з струмом, що має радіус $ R $, що знаходиться в речовині, тече струм силою $ I $. Намагніченість в центрі цього контуру дорівнює $ J $. Яка магнітна сприйнятливість речовини? Речовина вважайте ізотропним магнетиком.
Рішення. Напруженість магнітного поля в центрі кругового витка зі струмом дорівнює:
\ [H = \ frac {I} {2R} \ left (2.1 \ right). \]
Для ізотропного магнетика можемо записати, що:
\ [J = \ varkappa H \ \ left (2.2 \ right). \]
Підставами праву частину (2.1) замість $ H $ в рівняння (2.2) висловимо магнітну сприйнятливість речовини:
\ [J = \ varkappa \ frac {I} {2R} \ to \ varkappa = \ frac {2JR} {I}. \]
Відповідь. $ \ Varkappa = \ frac {2JR} {I} $
Читати далі: молекулярні струми .
Від чого це залежить?Яка магнітна сприйнятливість речовини?
