Намагниченность

Шаблон:Физическая величина Намагни́ченность (также: ве́ктор намагни́чивания) — векторная физическая величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. Обозначается обычно буквой $𝐌$ , реже $𝐉$ . Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества:

𝐌 = \frac{𝐩_{𝐦}}{V} = \frac{1}{V} \sum_{i}^{N} 𝐩_{𝐢, 𝐦}

,

где $𝐩_{𝐦}$ — вектор магнитного момента всей совокупности $N$ атомов в объёме $V$ , а $𝐩_{𝐢, 𝐦}$ — магнитный дипольный момент $i$ -го отдельного атома. В системе СИ измеряется в А/м (амперах на метр).

В общем случае (случае неоднородной, по тем или иным причинам, среды) намагниченность является функцией координат и выражается как:

𝐌 = \frac{d 𝐩_{𝐦}}{d V},

где $d 𝐩_{𝐦}$ — суммарный магнитный момент молекул в объёме $d V$ .

Шаблон:ЯкорьНамагниченность $𝐌$ выступает количественной характеристикой намагничивания — явления частичного упорядочения направлений магнитных моментов отдельных атомов и/или магнитных доменов вещества при наложении магнитного поля. Смысловое соотношение между понятиями «намагничивание» и «намагниченность» аналогично соотношению между «явлением поляризации» и «поляризованностью» $𝐏$ в физике диэлектриков. В англоязычной литературе и для явления, и для его численной характеристики используется одно слово Шаблон:Lang-en. Эффект намагничивания наиболее заметен в ферромагнитных средах.

Магнитные моменты, на микроскопическом уровне, создаются так называемыми молекулярными токами, обусловленными локальным движением зарядов (например, электронов) в пределах молекулы. Они появляются в магнетиках там, где текут токи проводимости, и в местах неоднородности среды.

Намагниченность математически связана с объёмной плотностью молекулярных токов через соотношение^[1]:

r o t 𝐌 = 𝐣_{m o l} .

Связь между $𝐌$ и напряженностью магнитного поля $𝐇$ в диамагнитных и парамагнитных материалах обычно линейна (по крайней мере, при не слишком больших величинах намагничивающего поля):

𝐌 = χ_{m} 𝐇,

величину $χ_{m}$ называют магнитной восприимчивостью, а $μ = 1 + χ_{m}$ (система СИ) или $μ = 1 + 4 π χ_{m}$ (СГС) — магнитной проницаемостью.

В ферромагнитных материалах нет однозначной связи между $𝐌$ и $𝐇$ из-за магнитного гистерезиса, эта связь зависит от предыстории намагничивания тела.

Магнитная индукция определяется через намагниченность как:

𝐁 = μ_{0} (𝐇 + 𝐌)

(в системе СИ);

𝐁 = (𝐇 + 4 π 𝐌)

(в системе СГС).

Применительно к анизотропным средам различают продольную и поперечную намагниченность по отношению к направлению вектора $𝐇$ . В таких случаях вводится тензор магнитной восприимчивости.