Магнитное поле в веществе
 |
Атомы могут обладать магнитными моментами. Магнитные моменты атомов связаны с моментом импульса электронов. Уже была получена формула
, где 
– момент импульса частицы создающей ток. В атоме мы имеем
положительное ядро и электрон е, вращающийся по орбите, на самом деле, в своё
время мы увидим, что эта картина не имеет отношения к реальности, так нельзя представлять
электрон, который вращается, но остаётся то, что электрон в атоме обладает моментом
импульса, и этому моменту импульса будет отвечать такой магнитный момент: 
.
Наглядно, заряд, вращающийся по окружности, эквивалентен круговому току, то есть
это элементарный виток с током. Момент импульса электрона в атоме квантуется,
то есть может принимать только определённые значения, вот по такому рецепту: 
,
, где вот эта величина 
– это постоянная Планка. Момент импульса
электрона в атоме может принимать лишь определённые значения, мы сейчас не будем
обсуждать, как это получается. Ну, и вследствие этого магнитный момент атома может
принимать определённые значения. Эти детали нас сейчас не волнуют, но, по крайней
мере, будем представлять, что атом может обладать определённым магнитным моментом,
есть атомы, у которых нет магнитного момента. Тогда вещество, помещённое во внешнее
поле намагничивается, а это означает, что оно приобретает определённый магнитный
момент вследствие того, что магнитные моменты атомов ориентируются преимущественно
вдоль поля.
Элемент объёма dV
приобретает магнитный момент 
, при чём вектор 
имеет смысл плотности магнитного момента и называется
вектором намагничивания. Имеется класс веществ, называемых парамагнетики, для
которых 
, намагничивается так, что
магнитный момент совпадает с направлением магнитного поля. Имеются диамагнетики,
которые намагничиваются, так сказать, «против шерсти», то есть магнитный момент
антипараллелен вектору 
, значит,
. Это более тонкий термин. То, что
вектор 
параллелен вектору
понятно, магнитный момент атома ориентируется вдоль магнитного поля. Диамагнетизм
связан с другим: если атом не обладает магнитным моментом, то во внешнем магнитном
поле он приобретает магнитный момент, при чём магнитный момент антипараллелен
. Этот очень тонкий эффект связан с тем,
что магнитное поле влияет на плоскости орбит электронов, то есть оно влияет на
поведение момента импульса. Парамагнетик втягивается в магнитное поле, диамагнетик
выталкивается. Вот, чтобы это не было беспредметно, медь – это диамагнетик, и
алюминий – парамагнетик, если взять магнит то алюминиевая лепёшка будет притягиваться
магнитом, а тогда медная будет отталкиваться.
Имеется система зарядов 
и т.д. И тогда для некоторой точки 
мы напишем такую формулу: 
. Значит, вот такой рецепт для потенциала.
Напряжённость равна сумме напряжённостей, потенциал равен сумме потенциалов.
Замечание. Практически всегда удобнее вычислять потенциал,
а не напряжённость, по понятным причинам: напряжённость – это вектор, и векторы
надо складывать по правилу сложения векторов, ну, правилу параллелограмма, это
занятие, конечно, более скучное, чем складывать числа, потенциал – это скалярная
величина. Поэтому, практически всегда, когда мы имеем достаточно плотное распределение
заряда, ищем потенциал, напряжённость поля потом находим по формуле: 
.