เมื่อวางในสนามภายนอก สสารสามารถทำปฏิกิริยากับสนามนี้และกลายเป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็ก (ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก) สารดังกล่าวเรียกว่า แม่เหล็ก(เปรียบเทียบกับพฤติกรรมของไดอิเล็กทริกใน สนามไฟฟ้า). ตามคุณสมบัติของแม่เหล็ก แม่เหล็กแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: ไดอะแมกเน็ต พาราแมกเนติก และเฟอโรแมกเนติก

สารต่าง ๆ จะถูกดึงดูดด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสารถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอิเล็กตรอนและอะตอม สารส่วนใหญ่มีสถานะเป็นแม่เหล็กอ่อนๆ ซึ่งได้แก่ ไดอะแมกเน็ตและพาราแมกเนติก สารบางชนิดภายใต้สภาวะปกติ (ที่อุณหภูมิปานกลาง) สามารถถูกแม่เหล็กอย่างแรงมาก - เหล่านี้คือเฟอโรแมกเนติก

อะตอมจำนวนมากมีโมเมนต์แม่เหล็กสุทธิเท่ากับศูนย์ สารที่ประกอบขึ้นจากอะตอมดังกล่าวได้แก่ ไดอะเมติกส์ซึ่งรวมถึงไนโตรเจน น้ำ ทองแดง เงิน เกลือทั่วไป NaCl ซิลิกอนไดออกไซด์ Si0 2 . สารซึ่งโมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นของอะตอมแตกต่างจากศูนย์เป็นของ พาราแมกเนติกตัวอย่างของพาราแมกเนติก ได้แก่ ออกซิเจน อะลูมิเนียม แพลทินัม

ต่อไปนี้ เมื่อพูดถึงคุณสมบัติของแม่เหล็ก เราจะนึกถึงไดอะแมกเน็ตและพาราแมกเนติกเป็นส่วนใหญ่ และคุณสมบัติของเฟอโรแมกเนต์กลุ่มเล็กๆ ในบางครั้งจะมีการกล่าวถึงเป็นพิเศษ

ให้เราพิจารณาพฤติกรรมของสสารอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กก่อน ให้เราสมมติง่ายๆ ว่าอิเล็กตรอนหมุนรอบอะตอมรอบนิวเคลียสด้วยความเร็ว วีตามวงโคจรของรัศมี r การเคลื่อนที่ดังกล่าวซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรนั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นกระแสวงกลมซึ่งมีลักษณะเฉพาะตามลำดับโดยโมเมนต์แม่เหล็กของวงโคจร

ปริมาณ r ลูกกลม ตามระยะเวลาของการปฏิวัติรอบเส้นรอบวง ตู่= - เรามีสิ่งนั้น

จุดโดยพลการของวงโคจรที่อิเล็กตรอนต่อหน่วยเวลาข้าม -

ครั้งหนึ่ง. ดังนั้น กระแสวงกลม เท่ากับประจุที่ผ่านจุดต่อหน่วยเวลา ถูกกำหนดโดยนิพจน์

ตามลำดับ โมเมนต์แม่เหล็กโคจรของอิเล็กตรอนตามสูตร (22.3) เท่ากับ

นอกจากโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรแล้ว อิเล็กตรอนยังมีโมเมนตัมเชิงมุมของตัวเองที่เรียกว่า กลับ. สปินอธิบายโดยกฎของฟิสิกส์ควอนตัมและเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของมวลและประจุเหมือนอิเล็กตรอน (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในส่วนฟิสิกส์ควอนตัม) โมเมนตัมเชิงมุมที่แท้จริงสอดคล้องกับโมเมนต์แม่เหล็ก (สปิน) ของอิเล็กตรอน อาร์เอสพี

นิวเคลียสของอะตอมก็มีโมเมนต์แม่เหล็กเช่นกัน แต่โมเมนต์เหล่านี้เล็กกว่าโมเมนต์ของอิเล็กตรอนหลายพันเท่า และมักจะถูกละเลยได้ ส่งผลให้โมเมนต์แม่เหล็กรวมของแม่เหล็ก R tเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กโคจรและสปินของอิเล็กตรอนของแม่เหล็ก:

สนามแม่เหล็กภายนอกทำหน้าที่ในการวางแนวของอนุภาคสสารที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก (และกระแสไมโคร) ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สสารถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ลักษณะของกระบวนการนี้คือ การทำให้เป็นแม่เหล็กเวกเตอร์Jเท่ากับอัตราส่วนของโมเมนต์แม่เหล็กรวมของอนุภาคของแม่เหล็กต่อปริมาตรของแม่เหล็ก AV:

การสะกดจิตถูกวัดใน A / m

หากวางแม่เหล็กไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอก В 0 แสดงว่าเป็นผล

การทำให้เป็นแม่เหล็ก สนามภายในของกระแสไมโคร B จะเกิดขึ้น ดังนั้นสนามผลลัพธ์จะเท่ากับ

พิจารณาแม่เหล็กในรูปทรงกระบอกที่มีพื้นที่ฐาน สและความสูง / วางในสนามแม่เหล็กภายนอกที่สม่ำเสมอด้วยการเหนี่ยวนำ ที่ 0 .ฟิลด์ดังกล่าวสามารถสร้างได้ ตัวอย่างเช่น โดยใช้โซลินอยด์ การวางแนวของกระแสไมโครในสนามนอกจะได้รับคำสั่ง ในกรณีนี้ สนาม microcurrents ของไดอะแมกเน็ตจะมุ่งตรงไปตรงข้ามกับสนามภายนอก และสนามของไมโครเคอร์เรนต์ของพาราแมกเนติกจะสอดคล้องกับทิศทางของสนามภายนอก

ในส่วนใด ๆ ของกระบอกสูบ ความเป็นระเบียบของกระแสไมโครจะทำให้เกิดผลดังต่อไปนี้ (รูปที่ 23.1) กระแสไฟขนาดเล็กที่สั่งภายในแม่เหล็กจะได้รับการชดเชยโดยกระแสขนาดเล็กที่อยู่ใกล้เคียง และกระแสขนาดเล็กที่พื้นผิวที่ไม่มีการชดเชยจะไหลไปตามพื้นผิวด้านข้าง

ทิศทางของกระแสขนาดเล็กที่ไม่ได้รับการชดเชยเหล่านี้ขนาน (หรือต้านขนาน) กับกระแสที่ไหลในโซลินอยด์ที่สร้างศูนย์ภายนอก โดยทั่วไปแล้วพวกเขา ข้าว. 23.1ให้กระแสภายในทั้งหมด This พื้นผิวปัจจุบันสร้างสนามไมโครกระแสภายใน บี วียิ่งไปกว่านั้น การเชื่อมต่อระหว่างกระแสกับสนามสามารถอธิบายได้ด้วยสูตร (22.21) สำหรับศูนย์ของโซลินอยด์:

ที่นี่การซึมผ่านของแม่เหล็กจะเท่ากับความสามัคคีเนื่องจากบทบาทของตัวกลางถูกนำมาพิจารณาด้วยการแนะนำกระแสพื้นผิว ความหนาแน่นของการหมุนขดลวดของโซลินอยด์จะเท่ากับหนึ่งสำหรับความยาวทั้งหมดของโซลินอยด์ /: น =หนึ่ง //. ในกรณีนี้ โมเมนต์แม่เหล็กของกระแสพื้นผิวถูกกำหนดโดยการทำให้เป็นแม่เหล็กของแม่เหล็กทั้งหมด:

จากสองสูตรหลัง โดยคำนึงถึงนิยามของการสะกดจิต (23.4) ดังนี้

หรือในรูปเวกเตอร์

จากสูตร (23.5) จะได้

ประสบการณ์จากการศึกษาการพึ่งพาสนามแม่เหล็กบนความแรงของสนามภายนอกแสดงให้เห็นว่าสนามโดยปกติถือว่าอ่อนแอ และในการขยายอนุกรมเทย์เลอร์ ก็เพียงพอแล้วที่จะจำกัดตัวเราให้อยู่ในระยะเชิงเส้น:

โดยที่สัมประสิทธิ์ไร้มิติของสัดส่วน x - ความไวต่อแม่เหล็กสาร ด้วยเหตุนี้เราจึงมี

การเปรียบเทียบสูตรสุดท้ายสำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับสูตรที่รู้จักกันดี (22.1) เราได้รับความสัมพันธ์ระหว่างการซึมผ่านของแม่เหล็กและความไวต่อแม่เหล็ก:

เราสังเกตว่าค่าความไวของแม่เหล็กสำหรับไดอะแมกเน็ตและพาราแมกเนติกมีค่าน้อยและมักจะเป็นโมดูโล 10 "-10 4 (สำหรับไดอะแมกเนติก) และ 10 -8 - 10 3 (สำหรับพาราแมกเนติก) ในกรณีนี้ สำหรับไดอะแมกเน็ต X x > 0 และ p > 1

แรงบิดแม่เหล็ก- ทางกายภาพ. ปริมาณที่กำหนดลักษณะของแม่เหล็ก คุณสมบัติระบบการชาร์จ อนุภาค (หรืออนุภาคแต่ละอนุภาค) และการกำหนด ร่วมกับโมเมนต์มัลติโพลอื่นๆ (โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า โมเมนต์ควอดรูโพล ฯลฯ ดู Multipoli) ปฏิสัมพันธ์ของระบบกับภายนอก เอล-แม็ก และระบบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน

ตามความคิดของความคลาสสิค อิเล็กโทรไดนามิกส์, แม่เหล็ก. สนามถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนไฟฟ้า ค่าใช้จ่าย แม้จะทันสมัย ทฤษฎีไม่ได้ปฏิเสธ (และแม้กระทั่งทำนาย) การมีอยู่ของอนุภาคที่มีแม่เหล็ก ค่าใช้จ่าย ( โมโนโพลแม่เหล็ก)อนุภาคดังกล่าวยังไม่ได้รับการสังเกตจากการทดลองและไม่มีอยู่ในสสารธรรมดา ดังนั้นคุณสมบัติเบื้องต้นของแม่เหล็ก คุณสมบัติกลายเป็นว่า M. m. ระบบที่มี M. m. (เวกเตอร์ตามแนวแกน) สร้างสนามแม่เหล็กที่ระยะห่างมากจากระบบ สนาม

(- เวกเตอร์รัศมีของจุดสังเกต) มุมมองที่คล้ายกันมีไฟฟ้า สนามไดโพลประกอบด้วยไฟฟ้าสองตัวที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิด ค่าใช้จ่ายของเครื่องหมายตรงข้าม อย่างไรก็ตามไม่เหมือนไฟฟ้า โมเมนต์ไดโพล M. m. ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยระบบของจุด "ประจุแม่เหล็ก" แต่เกิดจากไฟฟ้า กระแสน้ำไหลภายในระบบ ถ้าไฟฟ้าปิด กระแสความหนาแน่นไหลในปริมาณจำกัด วีดังนั้น ม. ที่สร้างโดยเขาจะถูกกำหนดโดย f-loy

ในกรณีที่ง่ายที่สุดของกระแสวงกลมปิด ฉัน, ไหลไปตามขดลวดแบนๆ ของพื้นที่ , และเวกเตอร์ของ M. m. มุ่งตรงไปยังขดลวดปกติทางด้านขวา

ถ้ากระแสเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่แบบคงที่ของจุดไฟฟ้า ประจุที่มีมวลมีความเร็ว ดังนั้น ผลลัพธ์ M. m. ดังต่อไปนี้จาก f-ly (1) จะมีรูปแบบ

โดยที่หมายถึงค่าเฉลี่ยด้วยกล้องจุลทรรศน์ ค่าเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากผลคูณทางด้านขวาเป็นสัดส่วนกับเวกเตอร์โมเมนตัมของโมเมนตัมของอนุภาค (สันนิษฐานว่าความเร็ว ) แล้วผลงานของอปท. อนุภาคในหน่วย M m และในขณะที่จำนวนการเคลื่อนไหวเป็นสัดส่วน:

ปัจจัยสัดส่วน e/2tsเรียกว่า อัตราส่วนไจโรแมกเนติก ค่านี้เป็นลักษณะการเชื่อมต่อสากลระหว่างแม่เหล็ก และเครื่องกล คุณสมบัติการชาร์จ อนุภาคในคลาสสิก ไฟฟ้ากระแส. อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่ของประจุพาหะในสสาร (อิเล็กตรอน) เบื้องต้นนั้นอยู่ภายใต้กฎของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งทำการปรับเปลี่ยนให้เป็นแบบคลาสสิก รูปภาพ. นอกจากกลไกการโคจรแล้ว ช่วงเวลาของการเคลื่อนไหว หลี่อิเล็กตรอนมีกลไกภายใน ช่วงเวลา - กลับ. เต็ม M. m อิเล็กตรอน เท่ากับผลรวม orbital M. m. (2) และหมุน M. m.

ดังจะเห็นได้จากสูตรนี้ (ตามมาจากสัมพัทธภาพ สมการไดแรคสำหรับอิเล็กตรอน) ไจโรแม่เหล็ก อัตราส่วนของการหมุนกลายเป็นสองเท่าของโมเมนตัมของวงโคจร คุณลักษณะของแนวคิดควอนตัมของแม่เหล็ก และเครื่องกล โมเมนต์ยังเป็นความจริงที่ว่าเวกเตอร์ไม่สามารถมีทิศทางที่แน่นอนในอวกาศได้เนื่องจากการไม่เปลี่ยนทิศทางของตัวดำเนินการฉายภาพของเวกเตอร์เหล่านี้บนแกนพิกัด

สปิน ม. ชาร์จ อนุภาคกำหนด f-loy (3) เรียกว่า ปกติสำหรับอิเล็กตรอนก็คือ แมกนีตอนโบรา อย่างไรก็ตาม ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่า M. m. ของอิเล็กตรอน แตกต่างจาก (3) ตามลำดับความสำคัญ ( คือค่าคงที่ของโครงสร้างแบบละเอียด) อาหารเสริมที่คล้ายกันเรียกว่า โมเมนต์แม่เหล็กผิดปกติเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับโฟตอน มันถูกอธิบายไว้ในกรอบของควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิก อนุภาคมูลฐานอื่นๆ ก็มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กผิดปกติเช่นกัน พวกมันมีขนาดใหญ่เป็นพิเศษสำหรับ Hadrons, to-rye ตามความทันสมัย การเป็นตัวแทนมี vnutr โครงสร้าง. ดังนั้น ความผิดปกติ M. m. ของโปรตอนจึงมากกว่า "ปกติ" 2.79 เท่า - แมกนีตอนนิวเคลียร์ ( เอ็ม- มวลของโปรตอน) และ M m ของนิวตรอนเท่ากับ -1.91 นั่นคือมันแตกต่างจากศูนย์อย่างมีนัยสำคัญแม้ว่านิวตรอนจะไม่มีพลังงานไฟฟ้าก็ตาม ค่าใช้จ่าย. ความผิดปกติขนาดใหญ่ดังกล่าว M. m. อันเนื่องมาจากภายใน การเคลื่อนไหวของค่าใช้จ่ายที่เป็นส่วนประกอบ ควาร์ก

Lit.: Landau L. D. , Lifshits E. M. , ทฤษฎีภาคสนาม, 7th ed., M. , 1988; Huang K., Quarks, leptons และ gauge field, transl. จากภาษาอังกฤษ, ม., 2528. D.V. Giltsov.

ในย่อหน้าก่อน พบว่าการกระทำของสนามแม่เหล็กบนวงจรแบนที่มีกระแสถูกกำหนดโดยโมเมนต์แม่เหล็กของวงจร เท่ากับผลคูณของความแรงกระแสในวงจรและพื้นที่ของ วงจร (ดูสูตร (118.1))

หน่วยของโมเมนต์แม่เหล็กคือแอมแปร์-เมตรกำลังสอง () เพื่อให้แนวคิดของหน่วยนี้ เราชี้ให้เห็นว่าด้วยกระแส 1 A โมเมนต์แม่เหล็กเท่ากับ 1 มีรูปทรงวงกลมที่มีรัศมี 0.564 ม. () หรือรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้านของ ตารางเท่ากับ 1 ม. ที่กระแส 10 A โมเมนต์แม่เหล็ก 1 มีรัศมีวงกลม 0.178 ม. ( ) เป็นต้น

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในวงโคจรเป็นวงกลมจะเทียบเท่ากับกระแสน้ำที่เป็นวงกลม ซึ่งความแข็งแรงจะเท่ากับผลคูณของประจุของอิเล็กตรอนและความถี่ของการหมุนของอิเล็กตรอนไปตามวงโคจร: . ถ้ารัศมีของวงโคจรเป็น , และความเร็วของอิเล็กตรอนเป็น ดังนั้น และ ดังนั้น . โมเมนต์แม่เหล็กที่สอดคล้องกับกระแสนี้คือ

โมเมนต์แม่เหล็กคือปริมาณเวกเตอร์ที่พุ่งไปตามเส้นตั้งฉากกับเส้นชั้นความสูง จากสองทิศทางที่เป็นไปได้ของสภาวะปกติ ทิศทางหนึ่งจะถูกเลือกซึ่งสัมพันธ์กับทิศทางของกระแสในวงจรโดยกฎของสกรูขวา (รูปที่ 211) การหมุนของสกรูเกลียวขวาไปในทิศทางเดียวกับกระแสในวงจรทำให้เกิดการเคลื่อนที่ตามยาวของสกรูไปในทิศทาง ปกติที่เลือกในลักษณะนี้เรียกว่าบวก ทิศทางของเวกเตอร์ถือว่าตรงกับทิศทางของเส้นตั้งฉากที่เป็นบวก

ข้าว. 211. การหมุนของหัวสกรูไปในทิศทางของกระแสทำให้สกรูเคลื่อนที่ไปในทิศทางของเวกเตอร์

ตอนนี้เราสามารถปรับแต่งคำจำกัดความของทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กได้ ทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะเป็นทิศทางที่สร้างค่าปกติบวกของวงจรที่มีกระแสภายใต้การกระทำของสนามนั่นคือ ทิศทางที่สร้างเวกเตอร์

หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเรียกว่าเทสลา (T) หลังจากนักวิทยาศาสตร์ชาวเซอร์เบีย Nikola Tesla (1856-1943) หนึ่งเทสลามีค่าเท่ากับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอ ซึ่งวงจรนำกระแสแบนที่มีโมเมนต์แม่เหล็กหนึ่งแอมแปร์-เมตรกำลังสอง อยู่ภายใต้แรงบิดสูงสุดหนึ่งนิวตัน-เมตร

จากสูตร (118.2) ได้ดังนี้

119.1. รูปร่างวงกลมที่มีรัศมี 5 ซม. ซึ่งกระแสไหลผ่าน 0.01 A พบกับแรงบิดสูงสุดเท่ากับ N × m ในสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามนี้คืออะไร?

119.2. แรงบิดใดที่กระทำต่อรูปร่างเดียวกันถ้าเส้นตั้งฉากกับเส้นชั้นความสูงสร้างมุม 30° กับทิศทางของสนาม

119.3. หาโมเมนต์แม่เหล็กของกระแสที่เกิดจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงกลมรัศมี m ด้วยความเร็ว m/s ประจุของอิเล็กตรอนคือ Cl

สารใดๆ แหล่งที่มาของการก่อตัวของสนามแม่เหล็กตามทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคลาสสิกคือกระแสไมโครที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในวงโคจร โมเมนต์แม่เหล็กเป็นคุณสมบัติที่ขาดไม่ได้ของนิวเคลียส เปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม และโมเลกุลทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น

แม่เหล็กซึ่งมีอยู่ในอนุภาคมูลฐานทั้งหมด เกิดจากการมีโมเมนต์เชิงกลอยู่ในนั้น เรียกว่าสปิน (โมเมนตัมเชิงกลของธรรมชาติควอนตัม) สมบัติทางแม่เหล็กของนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโมเมนต์สปิน ส่วนประกอบนิวเคลียส - โปรตอนและนิวตรอน เปลือกอิเล็กทรอนิกส์ (วงโคจรในอะตอม) ยังมีโมเมนต์แม่เหล็กซึ่งเป็นผลรวมของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนที่อยู่บนนั้น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานเกิดจากผลกระทบทางกลของควอนตัมภายในอะตอม หรือที่เรียกว่าโมเมนตัมสปิน เอฟเฟคนี้คล้ายกับโมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนรอบแกนกลางของมันเอง โมเมนตัมของการหมุนวัดในค่าคงที่ของพลังค์ ซึ่งเป็นค่าคงที่พื้นฐานของทฤษฎีควอนตัม

นิวตรอน อิเล็กตรอน และโปรตอนทั้งหมด ซึ่งตามจริงแล้วอะตอมประกอบด้วยอะตอมตามพลังค์ซึ่งมีสปินเท่ากับ ½ ในโครงสร้างของอะตอม อิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส นอกเหนือไปจากโมเมนตัมของการหมุนแล้ว ยังมีโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรอีกด้วย นิวเคลียสถึงแม้จะอยู่ในตำแหน่งคงที่ แต่ก็มีโมเมนตัมเชิงมุมซึ่งเกิดขึ้นจากผลของการหมุนของนิวเคลียร์

สนามแม่เหล็กที่สร้างโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมถูกกำหนดโดยรูปแบบต่างๆ ของโมเมนตัมเชิงมุมนี้ ผลงานที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดในการสร้างคือเอฟเฟกต์การหมุน ตามหลักการของ Pauli ซึ่งอิเล็กตรอนที่เหมือนกันสองตัวไม่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันพร้อมกันได้ อิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้จะผสานเข้าด้วยกัน ในขณะที่โมเมนต์การหมุนของพวกมันได้รับการคาดการณ์ที่ตรงกันข้ามแบบไดอะเมตริก ในกรณีนี้ โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะลดลง ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติทางแม่เหล็กของโครงสร้างทั้งหมดลดลง ในองค์ประกอบบางอย่างที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน ช่วงเวลานี้จะลดลงเหลือศูนย์ และสารต่างๆ จะหยุดมีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ดังนั้นโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานแต่ละตัวจึงมีผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของระบบปรมาณูนิวเคลียร์ทั้งหมด

ธาตุเฟอร์โรแมกเนติกที่มีอิเล็กตรอนเป็นจำนวนคี่มักจะมีสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นศูนย์เสมอเนื่องจากอิเลคตรอนที่ไม่มีคู่ ในองค์ประกอบดังกล่าว ออร์บิทัลใกล้เคียงจะทับซ้อนกัน และโมเมนต์การหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ทั้งหมดจะมีทิศทางเดียวกันในอวกาศ ซึ่งนำไปสู่การบรรลุสถานะพลังงานต่ำสุด กระบวนการนี้เรียกว่าปฏิสัมพันธ์แลกเปลี่ยน

ด้วยการจัดตำแหน่งโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมเฟอร์โรแมกเนติก สนามแม่เหล็กจึงเกิดขึ้น และองค์ประกอบพาราแมกเนติกซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กที่สับสนนั้นไม่มีสนามแม่เหล็กของตัวเอง แต่ถ้าคุณกระทำกับพวกมันด้วยแหล่งกำเนิดแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมก็จะเท่ากัน และองค์ประกอบเหล่านี้ก็จะได้รับสมบัติทางแม่เหล็กด้วย

โมเมนต์แม่เหล็ก

ปริมาณหลักที่กำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กตามทฤษฎีคลาสสิกของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าคือมาโครไฟฟ้าและกระแสไมโคร แหล่งกำเนิดแม่เหล็กเบื้องต้นถือเป็นกระแสปิด จากประสบการณ์และทฤษฎีคลาสสิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า การกระทำของแม่เหล็กของกระแสปิด (วงจรที่มีกระแส) จะถูกกำหนดหากทราบผลคูณ ( เอ็ม) ความแรงในปัจจุบัน ฉันไปยังพื้นที่รูปร่าง σ ( เอ็ม = ฉันσ /คในระบบ CGS ของหน่วย (ดูระบบ CGS ของหน่วย) กับ - ความเร็วของแสง). เวกเตอร์ เอ็มและตามคำจำกัดความ M. m. สามารถเขียนได้ในรูปแบบอื่น: เอ็ม = m l, ที่ไหน ม-ประจุแม่เหล็กที่เท่ากันของวงจร และ l- ระยะห่างระหว่าง "ประจุ" ของเครื่องหมายตรงข้าม (+ และ - ).

M. m. มีอนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอม เปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมและโมเลกุล มวลเชิงกลของอนุภาคมูลฐาน (อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน และอื่นๆ) ดังที่แสดงโดยกลศาสตร์ควอนตัม เกิดจากการมีอยู่ของโมเมนต์เชิงกลของพวกมันเอง - สปิน a มวลนิวเคลียร์ประกอบด้วยมวลภายใน (สปิน) ของโปรตอนและนิวตรอนที่สร้างนิวเคลียสเหล่านี้ เช่นเดียวกับมวลที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของวงโคจรภายในนิวเคลียส มวลโมเลกุลของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมและโมเลกุลประกอบด้วยมวลโมเลกุลหมุนและโคจรของอิเล็กตรอน โมเมนต์แม่เหล็กสปินของอิเล็กตรอน m cn สามารถมีการคาดการณ์สองทิศทางที่เท่ากันและตรงข้ามกับทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก น.ค่าสัมบูรณ์ของการฉายภาพ

โดยที่ μ in \u003d (9.274096 ± 0.000065) 10 -21 erg/gs -โบรอนแมกนีตัน h - ค่าคงที่พลังค์ , อีและ ม e - ประจุและมวลของอิเล็กตรอน กับ- ความเร็วของแสง เอส เอช-การฉายภาพโมเมนต์กลหมุนในทิศทางของสนาม ชม. ค่าสัมบูรณ์ของการหมุน M. m.

ที่ไหน ส= 1/2 - หมุนหมายเลขควอนตัม (ดูหมายเลขควอนตัม) อัตราส่วนของการหมุน M. m. ต่อโมเมนต์เชิงกล (ด้านหลัง)

ตั้งแต่ปั่น

การศึกษาสเปกตรัมของอะตอมได้แสดงให้เห็นว่า m H cn จริง ๆ แล้วไม่เท่ากับ m ใน แต่ m ใน (1 + 0.0116) นี่เป็นเพราะการกระทำกับอิเล็กตรอนของการสั่นที่เรียกว่าจุดศูนย์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ดู ควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ การแก้ไขการแผ่รังสี)

การโคจรของ M. m. ของอิเล็กตรอน m orb สัมพันธ์กับโมเมนต์การโคจรทางกลโดยความสัมพันธ์ g opb = |m ลูกกลม | / | ลูกกลม | = | อี|/2มอี คนั่นคืออัตราส่วนของกลไกทางแม่เหล็ก g opb น้อยกว่า .สองเท่า gซีเอ็น กลศาสตร์ควอนตัมอนุญาตเฉพาะชุดของการคาดการณ์ที่เป็นไปได้ m orb ไปยังทิศทางของสนามภายนอก (ที่เรียกว่า spatial quantization): m H orb = m l m in , ที่ไหน มล - เลขควอนตัมแม่เหล็กรับ2 l+ 1 ค่า (0, ±1, ±2,..., ± l, ที่ไหน l- เลขควอนตัมโคจร) ในอะตอมของอิเล็กตรอนแบบหลายอิเล็กตรอน สนามแม่เหล็กของวงโคจรและการหมุนจะถูกกำหนดโดยเลขควอนตัม หลี่และ สโมเมนต์โคจรและสปินทั้งหมด การเพิ่มช่วงเวลาเหล่านี้ดำเนินการตามกฎของการหาปริมาณเชิงพื้นที่ เนื่องจากความไม่เท่าเทียมกันของความสัมพันธ์ทางแม่เหล็กและกลไกสำหรับการหมุนของอิเล็กตรอนและการเคลื่อนที่ของวงโคจรของมัน ( gซีเอ็น ¹ g opb) ผลลัพธ์ M. m. ของเปลือกอะตอมจะไม่ขนานหรือต้านขนานกับโมเมนต์เชิงกลที่เกิดขึ้น เจ. ดังนั้น เรามักจะพิจารณาองค์ประกอบของผลรวม M. m. ในทิศทางของเวกเตอร์ เจเท่ากับ

ที่ไหน g J คืออัตราส่วนทางแม่เหล็กของเปลือกอิเล็กตรอน เจคือจำนวนควอนตัมเชิงมุมทั้งหมด

M. m. ของโปรตอนที่มีการหมุนเป็น

ที่ไหน Mpคือมวลของโปรตอน ซึ่งมากกว่า 1836.5 เท่า ม e , m พิษ - แมกนีตอนนิวเคลียร์ เท่ากับ 1/1836.5m c. ในทางกลับกัน นิวตรอนไม่ควรมี MM เนื่องจากไม่มีประจุ อย่างไรก็ตาม จากประสบการณ์พบว่า MM ของโปรตอน m p = 2.7927m เป็นพิษ และของนิวตรอน m n = -1.91315m เป็นพิษ นี่เป็นเพราะการมีสนามมีซอนอยู่ใกล้นิวคลีออน ซึ่งกำหนดปฏิกิริยานิวเคลียร์จำเพาะของพวกมัน (ดู แรงนิวเคลียร์ เมซอน) และส่งผลต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของพวกมัน รวม ม. คอมเพล็กซ์ นิวเคลียสของอะตอมไม่เป็นทวีคูณของ m พิษ หรือ m p และ m n ดังนั้น เอ็ม นิวเคลียสของโพแทสเซียม

ในการอธิบายลักษณะสถานะแม่เหล็กของวัตถุที่มีขนาดมหึมา ค่าเฉลี่ยของแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นของอนุภาคขนาดเล็กทั้งหมดที่ก่อตัวขึ้นในร่างกายจะถูกคำนวณ เรียกว่าปริมาตรหนึ่งหน่วยของร่างกาย สนามแม่เหล็กเรียกว่าการทำให้เป็นแม่เหล็ก สำหรับมาโครบอดี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของร่างกายที่มีการเรียงลำดับอะตอมมิกแม่เหล็ก (เฟอร์โร- เฟอร์รี- และแอนตีเฟอโรแม่เหล็ก) แนวคิดของอะตอมเฉลี่ย M. m. ถูกนำมาใช้เป็นค่าเฉลี่ยของ M. m. ต่อหนึ่งอะตอม (ไอออน) - พาหะของม.ในร่างกาย. ในสารที่มีลำดับแม่เหล็ก มวลโมเลกุลของอะตอมโดยเฉลี่ยเหล่านี้ได้มาจากผลหารของการแบ่งตัวเป็นแม่เหล็กโดยธรรมชาติของวัตถุที่เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรหรือโครงย่อยแม่เหล็กในเฟอร์ริ- และแอนติเฟอโรแม่เหล็ก (ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์) ด้วยจำนวนอะตอมที่นำพาโมเลกุล มวลต่อหน่วยปริมาตร โดยปกติน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของอะตอมเหล่านี้จะแตกต่างจากน้ำหนักโมเลกุลของอะตอมที่แยกได้ ค่าของมันในแมกนีตรอนบอร์ m กลายเป็นเศษส่วน (เช่น ในทรานซิชัน d-metals Fe, Co และ Ni ตามลำดับ 2.218 m in, 1.715 m in และ 0.604 m in) ความแตกต่างนี้เกิดจาก การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนดี (พาหะของ M. m.) ในผลึกเมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ในอะตอมที่แยกได้ ในกรณีของโลหะหายาก (แลนทาไนด์) เช่นเดียวกับสารประกอบเฟอร์โรหรือเฟอร์ริแมกเนติกที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น เฟอร์ไรต์) ชั้น d หรือ f ของเปลือกอิเล็กตรอนที่ยังไม่เสร็จ (พาหะอะตอมหลักของเอ็ม. ม.) ของไอออนที่อยู่ใกล้เคียงในผลึกทับซ้อนกันอย่างอ่อน ดังนั้นการรวมตัวของสิ่งเหล่านี้จึงไม่มีชั้น (เช่นเดียวกับในโลหะ d) และมวลโมเลกุลของวัตถุดังกล่าวเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมที่แยกได้ การกำหนดเชิงทดลองโดยตรงของ MM ต่ออะตอมในคริสตัลเกิดขึ้นได้อันเป็นผลมาจากการใช้การเลี้ยวเบนของนิวตรอนด้วยแม่เหล็ก สเปกโตรสโคปีของคลื่นวิทยุ (NMR, EPR, FMR เป็นต้น) และเอฟเฟกต์ Mössbauer สำหรับพาราแมกเนติก ยังเป็นไปได้ที่จะแนะนำแนวคิดเรื่องแม่เหล็กปรมาณูโดยเฉลี่ย ซึ่งกำหนดผ่านค่าคงที่กูรีที่พบในการทดลอง ซึ่งรวมอยู่ในนิพจน์ของกฎกูรี a หรือกฎกูรี-ไวส์ a (ดู ลัทธิพาราแมกเนติก)

ย่อ: Tamm I. E. , พื้นฐานของทฤษฎีไฟฟ้า, 8th ed., M. , 1966; Landau L. D. และ Lifshitz E. M. , Electrodynamics ของสื่อต่อเนื่อง, มอสโก, 2502; Dorfman Ya. G., สมบัติทางแม่เหล็กและโครงสร้างของสสาร, มอสโก, 1955; Vonsovsky S.V. , แม่เหล็กของอนุภาคขนาดเล็ก, M. , 1973

เอส.วี. วอนซอฟสกี

ใหญ่ สารานุกรมของสหภาพโซเวียต. - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

ดูว่า "โมเมนต์แม่เหล็ก" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

มิติ L2I หน่วย SI A⋅m2 ... Wikipedia

ปริมาณหลักที่แสดงคุณลักษณะของแม็ก คุณสมบัติในวา แหล่งกำเนิดแม่เหล็ก (ม.ม.) ตามความคลาสสิก ทฤษฎีอีเมล แม็กน. ปรากฏการณ์ yavl มาโครและไมโคร (อะตอม) ไฟฟ้า กระแสน้ำ เอเลม. กระแสปิดถือเป็นแหล่งกำเนิดแม่เหล็ก จากประสบการณ์และความคลาสสิค ... ... สารานุกรมทางกายภาพ

พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

โมเมนต์แม่เหล็ก การวัดแรง แม่เหล็กถาวรหรือคอยล์แบกกระแส นี่คือแรงหมุนสูงสุด (แรงบิด) ที่ใช้กับแม่เหล็ก ขดลวด หรือประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กที่หารด้วยความแรงของสนาม ถูกเรียกเก็บเงิน...... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

แรงบิดแม่เหล็ก- ทางกายภาพ. ค่าที่กำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุและอนุภาคของสสาร (อิเล็กตรอน นิวคลีออน อะตอม ฯลฯ ) ยิ่งช่วงเวลาแม่เหล็กยิ่งแข็งแกร่ง (ดู) ร่างกาย โมเมนต์แม่เหล็กกำหนดแม่เหล็ก (ดู) เนื่องจากไฟฟ้าใดๆ ...... สารานุกรมโปลีเทคนิคที่ยิ่งใหญ่

- (โมเมนต์แม่เหล็ก) ผลคูณของมวลแม่เหล็กของแม่เหล็กที่กำหนดและระยะห่างระหว่างขั้วของมัน Samoilov K.I. พจนานุกรมทางทะเล M. L.: สำนักพิมพ์กองทัพเรือแห่ง NKVMF แห่งสหภาพโซเวียต, 2484 ... พจนานุกรมทางทะเล

โมเมนต์แม่เหล็ก- ฮามาก sv ในร่างกาย, arb. ประสบการณ์ ผลิตภัณฑ์ แม็กน. ชาร์จที่แต่ละเสาสำหรับระยะห่างระหว่างเสา หัวข้อ โลหวิทยาโดยทั่วไป EN โมเมนต์แม่เหล็ก … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ปริมาณเวกเตอร์ที่กำหนดคุณลักษณะของสารในฐานะที่เป็นแหล่งของสนามแม่เหล็ก โมเมนต์แม่เหล็กขนาดมหึมาถูกสร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าปิดและโมเมนต์แม่เหล็กที่จัดวางอย่างเป็นระเบียบของอนุภาคอะตอม อนุภาคขนาดเล็กมีวงโคจร ... พจนานุกรมสารานุกรม

แรงบิดแม่เหล็ก- เป็นปริมาณหลักที่กำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร ถือว่าเป็นแหล่งกำเนิดแม่เหล็กเบื้องต้น ไฟฟ้า. เวกเตอร์ซึ่งถูกกำหนดโดยผลคูณของความแรงของกระแสและพื้นที่ของวงปิดปัจจุบันคือโมเมนต์แม่เหล็ก โดย… … บรรพชีวินวิทยา มาตรวิทยาและธรณีวิทยา การอ้างอิงพจนานุกรม

โมเมนต์แม่เหล็ก- แม่เหล็กไฟฟ้า โมเมนต์ สถานะ T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vektorinis dydis, kurio vektorinė sandauga su vienalyčio magnetinio srauto tankiu yra lygi sukimo โมเมนตัย: m B = T; čia m - magnetinio momento vectorius, B ... ... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos ปลายทาง žodynas