Магнитное поле в веществе

Теория Ланжевена для парамагнетиков

Парамагнитные свойства вещества объясняют имеющимся у атомов магнитным моментом. Если внешнее магнитное поле отсутствует, то у парамагнетиков магнитные моменты атомов (p―m) ориентированы хаотично в результате теплового движения молекул. В результате магнитный момент тела в целом почти равен нулю.
При наличии внешнего магнитного поля на каждый атом оказывает действие пара сил, которая пытается установить магнитные моменты атомов параллельно полю. При этом в парамагнетике появляется упорядоченное расположение атомов, намагниченность тела в целом отличается от нуля. Направление вектора намагниченности параллельно вектору магнитной индукции поля (B―).
С повышением температуры парамагнетика его магнитная восприимчивость уменьшается.
Теория парамагнетизма была создана П. Ланжевеном в 1905 г. Эта теория хорошо применима к газам, у которых взаимодействие между молекулами мало.

Механизм намагничивания Рассмотрим теорию Ланжевена, если магнитные поля не очень сильные, а температуры и не очень низкие. Энергия атома во внешнем магнитном поле равна:W=−p―m⋅B―(1).

Минимум энергии получается, когда векторы иp―mи B― сонаправлены. Благодаря этому, когда парамагнетик вносят в магнитное поле, в соответствии с распределением Больцмана появляется преимущественная ориентация магнитных моментов атомов вещества в направлении вектора B― и возникает намагничивание. Индукция дополнительного магнитного поля, появляющаяся в результате намагничивания, совпадает с направлением внешнего поля, происходит усиление внешнего поля.
Угол между направлением магнитного момента атома и индукцией поля при намагничивании не изменяется, магнитный момент совершает прецессионное движение вокруг направления вектора B―. Изменение ориентации магнитных моментов в соответствии с распределением Больцмана происходит в результате столкновений и взаимодействия атомов друг с другом.
Механизм намагничивание парамагнетиков схож с явлением поляризации полярных диэлектриков.