Магнитостатическое поле в веществе. Сверхпроводники в магнитном поле, страница 5

В зависимости от ориентации по отношению к внешнему магнитному полю (спин внешнего электрона может быть ориентирован по полю или против него) возможно два значения добавочной энергии магнитного взаимодействия атома с полем (10.18). В соответствии со статистикой Больцмана концентрации  атомов с магнитным моментами электронов, ориентированными по и против поля различны (10.19). Входящая в выражение для концентрации (10.19) нормировочная константа C вычисляется стандартным образом (10.20). Средний магнитный момент, очевидно, вычисляется как отнесенная к полному числу атомов разность суммарных магнитных моментов атомов, ориентированных по и против исходного поля (10.21).

              Зависимость среднего магнитного момента от величины внешнего поля имеет характерный вид кривой с насыщением в области больших полей. На начальном участке эта зависимость может считаться линейной, тангенс угла наклона графика определяет значение константы магнитной поляризуемости атома (10.22).

10.4. Магнитное поле при наличии линейных магнетиков

              Макроскопическое описание магнитного поля в веществе сходно с аналогичным разделом магнитостатики. Однако, это сходство носит скорее идейный, чем математический характер. Не до конца ясное понимание этого аспекта в период становления классической теории магнетизма привело к тому, что при формулировке определений физических величин, используемых для описания полей в магнетиках были допущены досадные нелогичности, к сожалению сохранившиеся в теории по настоящий день. В связи с этим представляется целесообразной следующая схема изложения материала: первоначальная формулировка “логически стройной” теории магнетиков с последующим обсуждением причин и следствий отступлений от этой теории в ходе общепринятого изложения.

              Подобно тому, как источники электрического поля в веществе подразделялись на свободные и связанные заряды, среди источников магнитного поля выделяют свободные токи (протекают по проводам и обычно задаются в условии задачи) и молекулярные токи (обусловленные внутримолекулярным движением зарядов и потому трудно учитываемые токи) (10.23). Практическое использование уравнений (10.23) осложнено тем, что в подавляющем большинстве случаев априорная информация о характере распределений наведенных макроскопических зарядов и токов в веществе отсутствует.

              Линейный характер связи средних дипольных электрических и магнитных моментов с соответствующими наводящими их  полями (10.24) приводит к линейной зависимости от этих полей макросокпических характеристик отклика вещества на поле: векторов поляризации P и намагниченности M (10.25). Связь этих векторов с усредненными электрическим и магнитным полями в веществе так же оказывается линейной (10.26). Константы пропорциональности между векторами m и B (а так же M и B) по аналогии с электростатикой следовало бы назвать магнитной поляризуемостью молекулы (магнитной поляризуемостью вещества). Однако, в силу ряда исторических причин реально были даны другие определения (см. далее).