Otwórz menu główne

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 przez określenie momentów magnetycznych wytworzonych w jednostce objętości. Głównymi składnikami magnetyzacji są orbitalne i spinowe momenty magnetyczne elektronów.

W niektórych materiałach (np.: ferromagnetykach) magnetyzacja istnieje bez obecności zewnętrznego pola magnetycznego (magnetyzacja spontaniczna). W innych typach materiałów magnetyzacja jest indukowana przez zewnętrzne pole magnetyczne. Magnetyzacja zwykle nie jest homogeniczna w całej objętości danego ciała.

Definicja magnetyzacjiEdytuj

Każda cząstka substancji magnetycznej posiada pewien magnetyczny moment dipolowy o wartości Δm. Magnetyzację definiujemy jako

 

lub za pomocą pochodnej

 

Magnetyzacja jest dipolowym momentem magnetycznym na jednostkę objętości ośrodka magnetycznego.

Związek między magnetyzacją, indukcją i natężeniem pola magnetycznegoEdytuj

Związek natężenia, indukcji i magnetyzacji pola magnetycznego ma następującą postać

 

co jest równoważne:

 

gdzie:

 indukcja magnetyczna,
 natężenie pola magnetycznego,
 przenikalność magnetyczna próżni,
  – magnetyzacja.

Magnetyzacja w ośrodkach liniowych i nieliniowychEdytuj

W materiałach diamagnetycznych i paramagnetycznych zależność między   jest liniowa, wówczas

 

gdzie

 podatność magnetyczna.

Zatem wektor indukcji magnetycznej dla ośrodków linowych wyraża się wzorem

 

Wielkość   definiuje się jako względną przenikalność magnetyczną, a   – przenikalność magnetyczna w ośrodku liniowym, zatem otrzymujemy:

 

Dla ośrodków linowych wektor indukcji magnetycznej ma taki sam zwrot i kierunek co wektor natężenia pola magnetycznego.

W ogólności między magnetyzacją a natężeniem pola magnetycznego występuje związek:

 

gdzie:  jest tensorem magnetyzacji ośrodka.

Rozpisując powyższe równanie na składowe, otrzymuje się

 

Można znaleźć taki układ współrzędnych, dla którego elementy pozadiagonalne znikają i pozostają tylko elementy diagonalne, przy czym składowe te mogą mieć różne wartości.

Wynika stąd, że w ogólnym przypadku wektor magnetyzacji i natężenia pola mogą mieć różne kierunki.

Dla ośrodków liniowych występują tylko elementy diagonalne, które są wszystkie sobie równe (wektory magnetyzacji i natężenia są równoległe).

W przypadku ferromagnetyków nie ma jednoznacznej zależności między   i   a magnetyzacja zależy od historii zmian natężenia pola magnetycznego. Zjawisko to nazywa się histerezą magnetyczną.

Prąd magnetyzacjiEdytuj

Magnetyzacja   wnosi swój udział do gęstości prądu   Prąd magnetyzacji nazywamy wielkość zdefiniowaną:

 

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

 

gdzie   jest gęstością prądu elektrycznego ładunków swobodnych, drugi człon jest wkładem magnetyzacji, a ostatni jest związany z polaryzacją elektryczną  

Prawo Gaussa dla magnetostatykiEdytuj

Korzystając z prawa Gaussa dla magnetostatyki i definicji indukcji magnetycznej poprzez natężenie pola magnetycznego i magnetyzację ośrodka, mamy

 

Z ostatniego równania otrzymujemy: