Starea de magnetizare. Campul magnetic in vid

Starea de magnetizare. Campul magnetic in vid

Experimental se constata ca exista in natura substante, ca de exemplu magnetitul (Fe₃O₄), care au proprietatea ca intre ele sau intre ele si corpuri din fier apar forte sau cupluri care nu sunt de origine mecanica, termodinamica sau electrica. De asemenea intre conductoare parcurse de curenti sau intre magnetit si conductoare parcurse de curenti apar actiuni ponderomotoare (forte, cupluri).

Se spune despre magnetit ca este in stare de magnetizare. Si alte substante se pot afla in stare de magnetizare, unele se afla in aceasta stare in mod permanent iar altele numai cand se afla in apropierea altor corpuri magnetizate sau in apropierea unor conductoare parcurse de curenti. Se vorbeste astfel despre o stare de magnetizare permanenta caractersitica magnetitului, otelului dur sau altor substante si despre o stare de magnetizare temporara caractersitica de exemplu fierului moale. Starea fizica din jurul corpurilor magnetizate prin intermediul careia se manifesta actiunile ponderomotoare caracteristice se numeste camp magnetic.

Starea de magnetizare a unui mic corp magnetizat se caracterizeaza prin marime vectoriala numita moment magnetic m, marime fizica primitiva. Campul magnetic se caracterizeaza in vid prin marimea fizica vectoriala numita inductie magnetica O posibila relatie de definire a celor doua marimi fizice este data de expresia cuplului care se exercita asupra unui corp magnetizat de moment magnetic cand se afla situat intr-un camp magnetic de inductie

(2.1)

Curbele tangente in orice punct la vectorul inductie se numesc linii de camp magnetic. Daca un mic corp magnetizat de moment magnetic se afla intr-un camp magnetic ca in fig. 2.1, atunci cuplul tinde sa roteasca micul corp astfel incat o directie caracteristica a corpului magnetizat (directia lui ) sa se suprapuna peste aceea a inductiei magnetice. Un exemplu practic este acul magnetic (micul corp magnetizat) care, daca este lasat liber, se roteste pana cand axa lui se suprapune peste linia campului magnetic terestru. Axa _m a corpului magnetizat poarta numele de directie de magnetizare.

Unitatea de masura a inductiei magnetice in vid este tesla [T] sau weber pe metru patrat Wb/m²: 1 T = 1 Wb/m² = 1 N/Am. Unitatea de masura a momentului magnetic este amper x metru patrat A m². In camp magnetic uniform de inductie asupra unui corp magnetizat se exercita numai un cuplu. Valoarea acestui cuplu este:

(2.5)

In studiul campului magnetic in vid se mai defineste si o alta marime fizica vectoriala numita intensitatea campului magnetic in vid

(2.8)

unde m₀ este permeabilitatea magnetica a vidului, o constanta fizica ce se masoara in henry pe metru [H/m] in sistemul de unitati SI. Este evident ca in vid este suficienta una din marimile si pentru a caracteriza campul magnetic, deoarece cele doua difera doar printr-o constanta cu dimensiuni. Unitatea de masura in SI a intensitatii campului magnetic este amper pe metru [A/m].

Pentru a caracteriza starea de magnetizare a unor corpuri masive se introduce marimea vectoriala numita magnetizatie Astfel, daca ne intereseaza starea de magnetizare dintr-un punct P din corpul magnetizat (fig. 2.2), atunci putem nota cu momentul magnetic al unui mic domeniu de volum ce contine in interior punctul P. Se defineste magnetizatia in punctul P din corp prin relatia:

(2.9)

Momentul magnetic rezultant al corpului se poate scrie:

(2.10)