Magnetyzacja

Z Wikipedii

Zasugerowano, aby artykuł Namagnesowanie zintegrować z tym artykułem lub sekcją.

Magnetyzacja (namagnesowanie) jest właściwością materiałów (m. in. magnesów), która opisuje pole magnetyczne wytwarzane przez materiał. Przez magnetyzację rozumie się także wielkość fizyczną określającą wytwarzane przez materiał pole magnetyczne, definiuje się ją określenie momentów magnetycznych wytworzonych w jednostce objętości. Pochodzenie momentów magnetycznych tworzących magnetyzację może być albo mikroskopową odpowiedzią na prądy elektryczne odpowiadające ruchowi elektronów w atomach albo spinów elektronowych.

W niektórych materiałach (np.: ferromagnetykach) magnetyzacja istnieje nawet bez obecności zewnętrznego pola magnetycznego (magnetyzacja spontaniczna). W innych typach materiałów magnetyzacja jest indukowana tylko gdy obecne jest zewnętrzne pole magnetyczne. Magnetyzacja nie jest homogeniczna w całej objętości danego ciała. Jest funkcją położenia.

[edytuj] Magnetyzacja jako wielkość fizyczna

Magnetyzację definiuje równanie:

$\mathbf B = \mu_0 \left ( \mathbf M + \mathbf H \right )$

gdzie:

$\mathbf B$ - indukcja magnetyczna,
$\mathbf H$ - Natężenie pola magnetycznego
$μ 0$ - przenikalność magnetyczna próżni
$\mathbf M$ - magnetyzacja.

W materiałach diamagnetycznych i paramagnetycznych zależność między $\mathbf H$ jest liniowa, wówczas:

$\mathbf M = \chi_m \mathbf H$

gdzie

$χ m$ - podatność magnetyczna.

W przypadku ferromagnetyków nie ma jednoznacznej zależności między $\mathbf H$ i $\mathbf M$ , a zależność zależy od poprzednich natężenia pola magnetycznego, zjawisko to nazywa się histerezą.

[edytuj] Prąd magnetyzacji

Magnetyzacja $\mathbf M$ wnosi swój udział do gęstości prądu $\mathbf J$ . Udział ten znany jest jako prąd magnetyzacji:

$\mathbf J_m = \nabla \times \mathbf M$

tak, że całkowita gęstość prądu wchodząca do równań Maxwella ma postać:

$\mathbf J = \mathbf J_f + \nabla \times \mathbf M + {{\partial \mathbf P}\over{\partial t}}$

gdzie $\mathbf J_f$ jest gęstością prądu elektrycznego wolnych ładunków, drugi człon jest udziałem magnetyzacji, a ostatni jest związany z polaryzacją elektryczną $\mathbf P$ .

[edytuj] Magnetostatyki

Pod nieobecność wolnych prądów elektrycznych oraz efektów zależnych od czasu równania Maxwella opisujące wielkości magnetyczne można zredukować do formy:

$\nabla \cdot \mathbf H = -\mu_0 \nabla \cdot \mathbf M$

$\nabla \mathbf H = 0$

Równania te można rozwiązać analogicznie do problemu elektrostatycznego:

$\nabla \cdot \mathbf E = {{\rho}\over{\epsilon_0}}$

$\nabla \mathbf E = 0$

$-\epsilon_0 \mu_0 \nabla \cdot \mathbf M$ pełni rolę "gęstości ładunku magnetycznego" analogicznie do gęstości ładunku elektrycznego $\mathbf \rho$ .

Magnetyzacja jest objętościową gęstością momentu magnetycznego. Oznacza to, że jeśli pewna objętość posiada magnetyzację $\mathbf M$ to element objętości $d v$ posiada moment magnetyczny $d \mathbf m = \mathbf M dv$ .