Диа- и парамагнетики

Всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться).

На вращающийся по орбите электрон, как на замкнутый ток, в магнитном поле действует вращающий момент сил. В результате электрон получает дополнительное равномерное вращение, при котором вектор будет описывать конус вокруг направления индукции с некоторой угловой
скоростью . Такое движение называется прецессией.

Теорема Лармора: действие магнитного поля на электронную орбиту можно свести к сообщению этой орбите прецессии с угловой скоростью .

Прецессионное движение электронных орбит эквивалентно круговому микротоку. Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, то, согласно правилу Ленца, у атома появляется магнитный момент, направленный против внешнего поля.

Наведенные составляющие магнитных полей атомов складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Этот эффект получил название диамагнитного эффекта, а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками (например, Ag, Au, Сu...).

Так как диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свойствен всем веществам.

Наряду с диамагнитными веществами существуют и парамагнитные — вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля (пример: редкоземельные металлы, Pt, А1...).

У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и молекулы парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом (такие молекулы называются полярными).

Вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты
ориентированы беспорядочно, поэтому, в отсутствие магнитного поля,
парамагнитные вещества магнитными свойствами не обладают.

При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается
преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) по
полю (полной ориентации препятствует тепловое движение атомов).

Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающим его. Этот эффект называется парамагнитным Если магнитный
момент атомов (молекул) велик, то парамагнитные свойства преобладают над
диамагнитными и вещество является парамагнетиком.

Пара- и диамагнетики по-разному ведут себя в неоднородных магнитных полях.

Рассмотрим малый виток с током в неоднородном магнитном поле (см. рисунок). Силы , действующие на отдельные участки витка, перпендикулярны к току и к магнитному полю. Составляющие , параллельные витку, создают усилия, растягивающие (или сжимающие) виток. Составляющие , перпендикулярные к плоскости витка, складываясь, дадут некую силу , стремящуюся перемещать виток в магнитном поле. Если магнитный момент тока сонаправлен с вектором магнитной индукции (как изображено на рисунке), то виток будет
втягиваться в область более сильного поля. Если же вектор противонаправлен вектору , то виток будет выталкиваться и перемещаться в область более слабого поля.

Поэтому парамагнетики втягиваются в область сильного поля, в то время, как диамагнетики выталкиваются из этой области.