เนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กเกิดขึ้น ช่วงเวลาแม่เหล็ก

สารใดๆ. แหล่งที่มาของการก่อตัวของแม่เหล็กตามที่ระบุไว้ในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิกคือกระแสไมโครที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในวงโคจร โมเมนต์แม่เหล็กเป็นคุณสมบัติที่ขาดไม่ได้ของนิวเคลียส เปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม และโมเลกุลทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น

แม่เหล็กซึ่งมีอยู่ในอนุภาคมูลฐานทั้งหมดนั้น เกิดจากการมีอยู่ของโมเมนต์เชิงกลในอนุภาคเหล่านั้น เรียกว่าสปิน (แรงกระตุ้นเชิงกลของพวกมันเองในธรรมชาติควอนตัม) คุณสมบัติทางแม่เหล็กของนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยแรงกระตุ้นการหมุนของส่วนที่เป็นองค์ประกอบของนิวเคลียส - โปรตอนและนิวตรอน เปลือกอิเล็กตรอน (วงโคจรภายในอะตอม) ก็มีโมเมนต์แม่เหล็กเช่นกัน ซึ่งเป็นผลรวมของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนที่อยู่บนเปลือกนั้น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานมีสาเหตุจากผลกระทบทางกลควอนตัมภายในอะตอมที่เรียกว่าโมเมนตัมการหมุน ผลกระทบนี้คล้ายกับโมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนรอบแกนกลางของมันเอง โมเมนตัมของการหมุนวัดจากค่าคงที่ของพลังค์ ซึ่งเป็นค่าคงที่พื้นฐานของทฤษฎีควอนตัม

นิวตรอน อิเล็กตรอน และโปรตอนทั้งหมด ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว อะตอมประกอบด้วยตามข้อมูลของพลังค์ มีการหมุนเท่ากับ 1/2 ในโครงสร้างของอะตอม อิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส นอกเหนือจากโมเมนตัมการหมุนแล้ว ยังมีโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรด้วย นิวเคลียสถึงแม้จะอยู่ในตำแหน่งคงที่ แต่ก็มีโมเมนตัมเชิงมุมซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยผลของการหมุนของนิวเคลียส

สนามแม่เหล็กที่สร้างโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมจะถูกกำหนดโดยโมเมนตัมเชิงมุมในรูปแบบต่างๆ การมีส่วนร่วมที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดในการสร้างสรรค์นั้นเกิดจากเอฟเฟกต์การหมุน ตามหลักการของเพาลี ซึ่งอิเล็กตรอนที่เหมือนกันสองตัวไม่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันพร้อมกันได้ อิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้จะรวมกัน และโมเมนตาการหมุนของพวกมันจะมีเส้นโครงที่ตรงกันข้ามกัน ในกรณีนี้ โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะลดลง ซึ่งจะลดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของโครงสร้างทั้งหมด ในบางองค์ประกอบที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเป็นเลขคู่ โมเมนต์นี้จะลดลงเหลือศูนย์ และสสารต่างๆ จะหยุดมีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ดังนั้น โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานแต่ละตัวจึงมีผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติแม่เหล็กของระบบอะตอมนิวเคลียร์ทั้งหมด

องค์ประกอบเฟอร์โรแมกเนติกที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเป็นคี่จะมีสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นศูนย์เสมอเนื่องจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ ในองค์ประกอบดังกล่าว ออร์บิทัลข้างเคียงจะทับซ้อนกัน และโมเมนต์การหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ทั้งหมดจะมีทิศทางเดียวกันในอวกาศ ซึ่งนำไปสู่ความสำเร็จของสถานะพลังงานต่ำสุด กระบวนการนี้เรียกว่าการแลกเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์

ด้วยการจัดตำแหน่งของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมเฟอร์โรแมกเนติก สนามแม่เหล็กจึงเกิดขึ้น และองค์ประกอบพาราแมกเนติกซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กที่สับสนไม่มีสนามแม่เหล็กของตัวเอง แต่ถ้าคุณมีอิทธิพลต่อพวกมันด้วยแหล่งกำเนิดแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมก็จะอยู่ในแนวเดียวกัน และองค์ประกอบเหล่านี้ก็จะได้คุณสมบัติทางแม่เหล็กด้วย

เมื่อวางไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอก สสารสามารถทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กและตัวมันเองกลายเป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็ก (แม่เหล็ก) สารดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า แม่เหล็ก(เปรียบเทียบกับพฤติกรรมของไดอิเล็กทริกในสนามไฟฟ้า) ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแม่เหล็ก แม่เหล็กจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: ไดอะแมกเนติก พาราแมกเนติก และเฟอร์โรแมกเนติก

สารต่างๆ จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในลักษณะที่แตกต่างกัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอิเล็กตรอนและอะตอม สารส่วนใหญ่มีแม่เหล็กอ่อน - เป็นวัสดุไดแม่เหล็กและพาราแมกเนติก สารบางชนิดภายใต้สภาวะปกติ (ที่อุณหภูมิปานกลาง) มีความสามารถในการดึงดูดแม่เหล็กอย่างแรงมาก - สารเหล่านี้คือเฟอร์โรแมกเนติก

สำหรับอะตอมจำนวนมาก โมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเป็นศูนย์ สารที่ประกอบด้วยอะตอมดังกล่าวได้แก่ ไดมาเจติกส์ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจน น้ำ ทองแดง เงิน เกลือแกง NaCl ซิลิคอนไดออกไซด์ Si0 2 สารที่โมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นของอะตอมแตกต่างจากศูนย์จะถูกจัดประเภทเป็น พาราแมกเนติกตัวอย่างของวัสดุพาราแมกเนติก ได้แก่ ออกซิเจน อลูมิเนียม แพลทินัม

ในอนาคต เมื่อพูดถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็ก เราจะหมายถึงวัสดุไดอะแมกเนติกและพาราแมกเนติกเป็นหลัก และบางครั้งเราจะพูดถึงคุณสมบัติของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกกลุ่มเล็กๆ โดยเฉพาะ

ก่อนอื่นให้เราพิจารณาพฤติกรรมของอิเล็กตรอนของสารในสนามแม่เหล็กก่อน เพื่อความง่าย เราถือว่าอิเล็กตรอนหมุนอะตอมรอบนิวเคลียสด้วยความเร็ว โวลต์ตามวงโคจรรัศมี r การเคลื่อนไหวดังกล่าวซึ่งมีลักษณะเป็นโมเมนตัมเชิงมุมของการโคจรนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นกระแสวงกลมซึ่งมีลักษณะเฉพาะตามโมเมนต์แม่เหล็กของการโคจร

ปริมาตร r ลูกโลก ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของการปฏิวัติรอบวงกลม ต= - เรามีสิ่งนั้น

อิเล็กตรอนข้ามจุดใดก็ได้ในวงโคจรของมันต่อหน่วยเวลา -

ครั้งหนึ่ง. ดังนั้นกระแสวงกลมเท่ากับประจุที่ผ่านจุดต่อหน่วยเวลาจึงถูกกำหนดโดยนิพจน์

ตามลำดับ โมเมนต์แม่เหล็กของวงโคจรของอิเล็กตรอนตามสูตร (22.3) เท่ากับ

นอกจากโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรแล้ว อิเล็กตรอนยังมีโมเมนตัมเชิงมุมของมันเองที่เรียกว่า หมุน. การหมุนอธิบายตามกฎของฟิสิกส์ควอนตัมและเป็นคุณสมบัติสำคัญของมวลและประจุที่มีลักษณะคล้ายอิเล็กตรอน (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อฟิสิกส์ควอนตัม) โมเมนตัมเชิงมุมภายในสอดคล้องกับโมเมนต์แม่เหล็กภายใน (หมุน) ของอิเล็กตรอน อาร์เอสพี

นิวเคลียสของอะตอมก็มีโมเมนต์แม่เหล็กเช่นกัน แต่โมเมนต์เหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าโมเมนต์ของอิเล็กตรอนหลายพันเท่า และมักจะถูกละเลยได้ เป็นผลให้โมเมนต์แม่เหล็กรวมของแม่เหล็ก ร.ตเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กการโคจรและการหมุนของอิเล็กตรอนของแม่เหล็ก:

สนามแม่เหล็กภายนอกทำหน้าที่ในการวางแนวของอนุภาคของสารที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก (และกระแสไมโคร) ซึ่งส่งผลให้สารถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ลักษณะของกระบวนการนี้คือ เวกเตอร์การดึงดูดเจเท่ากับอัตราส่วนของโมเมนต์แม่เหล็กรวมของอนุภาคของแม่เหล็กต่อปริมาตรของแม่เหล็ก เอวี:

การดึงดูดนั้นวัดเป็น A/m

หากวางแม่เหล็กไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอก B 0 ก็จะเป็นผล

สนามแม่เหล็กภายในของกระแสไมโคร B จะเกิดขึ้น ดังนั้นสนามผลลัพธ์จะเท่ากัน

ลองพิจารณาแม่เหล็กในรูปทรงกระบอกที่มีพื้นที่ฐาน สและความสูง / วางอยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอกสม่ำเสมอพร้อมการเหนี่ยวนำ เวลา 0.สามารถสร้างสนามดังกล่าวได้ เช่น โดยใช้โซลินอยด์ การวางแนวของกระแสไมโครในสนามภายนอกได้รับคำสั่ง ในกรณีนี้ สนามของกระแสไมโครไดอะแมกเนติกจะพุ่งตรงตรงข้ามกับศูนย์ภายนอก และสนามของกระแสไมโครพาราแมกเนติกจะเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางกับศูนย์ภายนอก

ในส่วนใดส่วนหนึ่งของกระบอกสูบ การเรียงลำดับไมโครกระแสจะทำให้เกิดผลดังต่อไปนี้ (รูปที่ 23.1) กระแสไฟระดับไมโครที่ได้รับคำสั่งภายในแม่เหล็กจะได้รับการชดเชยโดยกระแสไฟระดับไมโครที่อยู่ใกล้เคียง และกระแสไฟระดับไมโครบนพื้นผิวที่ไม่ได้รับการชดเชยจะไหลไปตามพื้นผิวด้านข้าง

ทิศทางของกระแสไฟขนาดเล็กที่ไม่ได้รับการชดเชยเหล่านี้จะขนาน (หรือตรงกันข้าม) กับกระแสที่ไหลในโซลินอยด์ ทำให้เกิดศูนย์ภายนอก โดยรวมแล้วพวกเขา ข้าว. 23.1ให้กระแสภายในรวมอันนี้ กระแสพื้นผิวสร้างสนามไมโครกระแสภายใน บีวีนอกจากนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและสนามสามารถอธิบายได้ด้วยสูตร (22.21) สำหรับศูนย์โซลินอยด์:

ที่นี่การซึมผ่านของแม่เหล็กจะเท่ากับความสามัคคี เนื่องจากบทบาทของตัวกลางถูกนำมาพิจารณาโดยการแนะนำกระแสพื้นผิว ความหนาแน่นของขดลวดของการหมุนโซลินอยด์สอดคล้องกับหนึ่งความยาวทั้งหมดของโซลินอยด์ /: น= 1 //. ในกรณีนี้ โมเมนต์แม่เหล็กของกระแสพื้นผิวถูกกำหนดโดยการดึงดูดของแม่เหล็กทั้งหมด:

จากสองสูตรสุดท้ายโดยคำนึงถึงคำจำกัดความของการดึงดูด (23.4) ดังต่อไปนี้

หรือในรูปแบบเวกเตอร์

จากสูตร (23.5) เราได้

ประสบการณ์ในการศึกษาการพึ่งพาการดึงดูดของสนามแม่เหล็กกับความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอกแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กมักจะถือว่าอ่อนแอและในการขยายอนุกรมของ Taylor ก็เพียงพอที่จะ จำกัด ตัวเราเองให้อยู่ในระยะเชิงเส้น:

โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนไร้มิติ x คือ ความไวต่อแม่เหล็กสาร โดยคำนึงถึงสิ่งนี้ที่เรามี

เมื่อเปรียบเทียบสูตรสุดท้ายสำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับสูตรที่รู้จักกันดี (22.1) เราได้ความสัมพันธ์ระหว่างการซึมผ่านของแม่เหล็กและความไวต่อแม่เหล็ก:

โปรดทราบว่าค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กสำหรับวัสดุไดอะแมกเนติกและพาราแมกเนติกมีขนาดเล็กและโดยปกติจะอยู่ที่ 10 "-10 4 (สำหรับวัสดุไดแม่เหล็ก) และ 10 -8 - 10 3 (สำหรับวัสดุพาราแมกเนติก) ยิ่งไปกว่านั้นสำหรับวัสดุไดแม่เหล็ก เอ็กซ์ x > 0 และ p > 1

เป็นที่ทราบกันดีว่าสนามแม่เหล็กมีผลต่อการวางแนวบนเฟรมที่มีกระแสไหลอยู่ และเฟรมจะหมุนรอบแกนของมัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะในสนามแม่เหล็ก แรงหนึ่งกระทำต่อเฟรมเท่ากับ:

โดยที่ B คือเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก คือกระแสในเฟรม S คือพื้นที่ของมัน และ a คือมุมระหว่างเส้นแรงกับแนวตั้งฉากกับระนาบของเฟรม นิพจน์นี้รวมถึงผลิตภัณฑ์ ซึ่งเรียกว่าโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กหรือเพียงแค่โมเมนต์แม่เหล็กของเฟรม ปรากฎว่าขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กแสดงลักษณะปฏิสัมพันธ์ของเฟรมกับสนามแม่เหล็กอย่างสมบูรณ์ เฟรมสองเฟรม โดยเฟรมหนึ่งมีกระแสขนาดใหญ่และพื้นที่เล็ก และอีกเฟรมหนึ่งมีพื้นที่ขนาดใหญ่และมีกระแสเล็ก จะทำงานในสนามแม่เหล็กในลักษณะเดียวกันหากโมเมนต์แม่เหล็กเท่ากัน หากเฟรมมีขนาดเล็ก ปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กจะไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของมัน

สะดวกในการพิจารณาโมเมนต์แม่เหล็กเป็นเวกเตอร์ที่อยู่บนเส้นตั้งฉากกับระนาบของเฟรม ทิศทางของเวกเตอร์ (ขึ้นหรือลงตามเส้นนี้) ถูกกำหนดโดย "กฎสว่าน": สว่านจะต้องอยู่ในตำแหน่งตั้งฉากกับระนาบของเฟรมและหมุนไปในทิศทางของกระแสเฟรม - ทิศทางการเคลื่อนที่ของ วงแหวนจะระบุทิศทางของเวกเตอร์โมเมนต์แม่เหล็ก

ดังนั้น โมเมนต์แม่เหล็กจึงเป็นเวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับระนาบของเฟรม

ตอนนี้เรามาดูพฤติกรรมของเฟรมในสนามแม่เหล็กกันดีกว่า เธอจะพยายามหันหลังกลับแบบนี้ เพื่อให้โมเมนต์แม่เหล็กของมันพุ่งไปตามเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก B กรอบเล็กๆ ที่มีกระแสสามารถใช้เป็น "อุปกรณ์ตรวจวัด" ง่ายๆ เพื่อกำหนดเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก

โมเมนต์แม่เหล็กเป็นแนวคิดที่สำคัญในวิชาฟิสิกส์ อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งมีอิเล็กตรอนหมุนรอบอยู่ อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่เคลื่อนที่ไปรอบนิวเคลียสเหมือนกับอนุภาคที่มีประจุจะสร้างกระแสซึ่งก่อตัวเป็นกรอบกล้องจุลทรรศน์ที่มีกระแส ให้เราคำนวณโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวที่เคลื่อนที่ในวงโคจรวงกลมรัศมี r

กระแสไฟฟ้า กล่าวคือ ปริมาณประจุที่อิเล็กตรอนถ่ายโอนในวงโคจรใน 1 วินาที เท่ากับประจุของอิเล็กตรอน e คูณด้วยจำนวนรอบการหมุนที่อิเล็กตรอนทำได้:

ดังนั้น ขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนจึงเท่ากับ:

สามารถแสดงในรูปของโมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอนได้ จากนั้นขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของมันไปตามวงโคจรหรือตามที่พวกเขากล่าวว่าขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กในวงโคจรนั้นเท่ากับ:

อะตอมเป็นวัตถุที่ไม่สามารถอธิบายได้โดยใช้ฟิสิกส์คลาสสิก สำหรับวัตถุขนาดเล็กดังกล่าว จะใช้กฎที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - กฎของกลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้สำหรับโมเมนต์แม่เหล็กในวงโคจรของอิเล็กตรอนกลับกลายเป็นเช่นเดียวกับในกลศาสตร์ควอนตัม

สถานการณ์แตกต่างไปตามโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอน - การหมุนซึ่งสัมพันธ์กับการหมุนรอบแกนของมัน สำหรับการหมุนของอิเล็กตรอน กลศาสตร์ควอนตัมให้โมเมนต์แม่เหล็กที่มากกว่าฟิสิกส์คลาสสิกถึง 2 เท่า:

และความแตกต่างระหว่างโมเมนต์การโคจรและโมเมนต์แม่เหล็กหมุนนี้ไม่สามารถอธิบายได้จากมุมมองแบบคลาสสิก โมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมดของอะตอมคือผลรวมของโมเมนต์แม่เหล็กในวงโคจรและการหมุนของอิเล็กตรอนทั้งหมด และเนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กต่างกันด้วย 2 ปัจจัยที่กำหนดลักษณะของอะตอมจึงปรากฏในนิพจน์สำหรับโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม : :

ดังนั้นอะตอมจึงมีโมเมนต์แม่เหล็กเช่นเดียวกับกรอบธรรมดาที่มีกระแส และพฤติกรรมของพวกมันก็คล้ายกันในหลาย ๆ ด้าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของกรอบคลาสสิก พฤติกรรมของอะตอมในสนามแม่เหล็กจะถูกกำหนดโดยขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กของมันโดยสิ้นเชิง ในเรื่องนี้ แนวคิดเรื่องโมเมนต์แม่เหล็กมีความสำคัญมากในการอธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับสสารในสนามแม่เหล็ก

ในย่อหน้าก่อนหน้านี้พบว่าผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อวงจรแบนที่มีกระแสถูกกำหนดโดยโมเมนต์แม่เหล็กของวงจรเท่ากับผลคูณของความแรงของกระแสในวงจรและพื้นที่ของวงจร (ดูสูตร (118.1))

หน่วยของโมเมนต์แม่เหล็กคือ แอมแปร์เมตรยกกำลังสอง () เพื่อให้เข้าใจถึงหน่วยนี้ เราชี้ให้เห็นว่าด้วยความแรงของกระแส 1 A รูปร่างวงกลมที่มีรัศมี 0.564 ม. () หรือวงจรสี่เหลี่ยมที่มีด้านของสี่เหลี่ยมจัตุรัสเท่ากับ 1 ม. มีแม่เหล็ก โมเมนต์เท่ากับ 1 ด้วยความแรงกระแส 10 A รูปร่างวงกลมมีโมเมนต์แม่เหล็ก 1 รัศมีรูปร่าง 0.178 m ( ) ฯลฯ

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในวงโคจรเป็นวงกลมนั้นเทียบเท่ากับกระแสวงกลมซึ่งมีความแข็งแรงเท่ากับผลคูณของประจุอิเล็กตรอนและความถี่ของการหมุนของอิเล็กตรอนในวงโคจร: . หากรัศมีวงโคจรเป็น และความเร็วของอิเล็กตรอนคือ ดังนั้น และ ดังนั้น โมเมนต์แม่เหล็กที่สอดคล้องกับกระแสนี้คือ

.

โมเมนต์แม่เหล็กคือปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศทางตั้งฉากกับเส้นขอบ จากสองทิศทางที่เป็นไปได้ของเส้นปกติจะมีการเลือกทิศทางที่เกี่ยวข้องกับทิศทางของกระแสในวงจรตามกฎของสกรูด้านขวา (รูปที่ 211) การหมุนสกรูด้วยเกลียวขวาในทิศทางที่สอดคล้องกับทิศทางของกระแสในวงจรทำให้เกิดการเคลื่อนของสกรูในทิศทางตามยาว ปกติที่เลือกในลักษณะนี้เรียกว่าบวก ทิศทางของเวกเตอร์จะถือว่าตรงกับทิศทางของเส้นปกติที่เป็นบวก

ข้าว. 211. การหมุนหัวสกรูในทิศทางของกระแสทำให้สกรูเคลื่อนที่ไปในทิศทางของเวกเตอร์

ตอนนี้เราสามารถอธิบายคำจำกัดความของทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กได้ ทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กถือเป็นทิศทางที่ภาวะปกติเชิงบวกของวงจรกระแสพาหะถูกสร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก กล่าวคือ ทิศทางที่เวกเตอร์ถูกสร้างขึ้น

หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเรียกว่าเทสลา (T) ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวเซอร์เบีย Nikola Tesla (1856-1943) หนึ่งเทสลาเท่ากับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ซึ่งแรงบิดสูงสุดหนึ่งนิวตันเมตรกระทำบนวงจรกระแสแบนที่นำพากระแสแบนซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็กเท่ากับหนึ่งแอมแปร์เมตรยกกำลังสอง

จากสูตร (118.2) เป็นไปตามนั้น

119.1. วงจรวงกลมรัศมี 5 ซม. ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 0.01 A พบกับแรงบิดสูงสุดเท่ากับ N×m ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามนี้คืออะไร?

119.2. แรงบิดใดที่กระทำบนเส้นขอบเดียวกัน ถ้าเส้นตั้งฉากกับเส้นขอบสร้างมุม 30° กับทิศทางของสนามแม่เหล็ก

119.3. ค้นหาโมเมนต์แม่เหล็กของกระแสที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมรัศมี m ด้วยความเร็ว m/s ประจุของอิเล็กตรอนคือ Cl

สื่อต่าง ๆ เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กเรียกว่า แม่เหล็ก .

สารทั้งหมดมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่น วัสดุบางชนิดยังคงคุณสมบัติทางแม่เหล็กไว้แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม การดึงดูดของวัสดุเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสที่ไหลเวียนภายในอะตอม - การหมุนของอิเล็กตรอนและการเคลื่อนที่ของพวกมันในอะตอม ดังนั้น ควรอธิบายการดึงดูดของสารโดยใช้กระแสอะตอมที่แท้จริง เรียกว่ากระแสแอมแปร์

ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมของสสารมักจะถูกวางตัวแบบสุ่ม เพื่อให้สนามแม่เหล็กที่พวกมันสร้างขึ้นหักล้างกัน เมื่อใช้สนามแม่เหล็กภายนอก อะตอมมีแนวโน้มที่จะปรับทิศทางตัวเองด้วยโมเมนต์แม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก จากนั้นการชดเชยโมเมนต์แม่เหล็กจะหยุดชะงัก ร่างกายจะได้รับคุณสมบัติทางแม่เหล็ก - มันจะกลายเป็นแม่เหล็ก วัตถุส่วนใหญ่ถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็กอย่างอ่อนมากและขนาดของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก บีในสารดังกล่าวมีความแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยจากขนาดของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ หากสนามแม่เหล็กถูกขยายอย่างอ่อนในสารก็จะเรียกว่าสารดังกล่าว พาราแมกเนติก :

( , , , , , , ลี, นา);

ถ้ามันอ่อนลงแสดงว่าเป็นเช่นนั้น แม่เหล็ก :

(บี, Cu, Ag, Au ฯลฯ) .

แต่มีสารที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กแรงสูง สารดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า แม่เหล็กเฟอร์ริก :

(เฟ โค นิ ฯลฯ)

สารเหล่านี้สามารถรักษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กได้แม้ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกซึ่งเป็นตัวแทนของแม่เหล็กถาวร

วัตถุทั้งหมดเมื่อนำเข้าสู่สนามแม่เหล็กภายนอก แม่เหล็กในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่นเช่น สร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองซึ่งซ้อนทับกับสนามแม่เหล็กภายนอก

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร กำหนดโดยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอิเล็กตรอนและอะตอม

แม่เหล็กประกอบด้วยอะตอม ซึ่งในทางกลับกันก็ประกอบด้วยนิวเคลียสบวก และอิเล็กตรอนที่หมุนรอบตัวพวกมัน

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในวงโคจรในอะตอมเทียบเท่ากับวงจรปิดด้วย กระแสวงโคจร :

ที่ไหน จ– ประจุอิเล็กตรอน ν – ความถี่ของการหมุนของวงโคจร:

กระแสออร์บิทัลสอดคล้องกับ โมเมนต์แม่เหล็กของวงโคจร อิเล็กตรอน

,

(6.1.1)

ที่ไหน ส คือพื้นที่วงโคจร คือเวกเตอร์ปกติของหน่วย ส, – ความเร็วของอิเล็กตรอน รูปที่ 6.1 แสดงทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กในวงโคจรของอิเล็กตรอน

มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในวงโคจร โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร ซึ่งมีทิศทางตรงกันข้ามด้วยความเคารพและสัมพันธ์กับมันด้วยความสัมพันธ์

ที่ไหน ม – มวลอิเล็กตรอน

นอกจากนี้อิเล็กตรอนยังได้ โมเมนตัมเชิงมุมของตัวเองซึ่งถูกเรียกว่า การหมุนของอิเล็กตรอน

,

(6.1.4)

ที่ไหน , – ค่าคงตัวของพลังค์

การหมุนของอิเล็กตรอนสอดคล้องกัน หมุนช่วงเวลาแม่เหล็ก อิเล็กตรอนมีทิศทางตรงกันข้าม:

,

(6.1.5)

ปริมาณเรียกว่า อัตราส่วนไจโรแมกเนติกของโมเมนต์การหมุน