مغناطش

[parisa]

اطلاعات اوليه

مي‌‌دانيم كه همه مواد از اتمها ساخته شده‌اند و هر اتم شامل الكترونهاي در حال حركت است. بنابراين مسير حركت الكترونها را مي‌‌توان مدار الكتروني در نظر گرفت. اين مدارها كه هر كدام به يك تك اتم محدود است، جريان اتمي ‌نام دارند. جريان اتمي كه جريانهاي كامل دوراني هستند و منجر به انتقال بار نمي‌‌شوند، اما به هر حال اين جريان نيز مي‌‌تواند ميدان مغناطيسي توليد كند. جريان اتمي مدار كوچك بسته‌اي به ابعاد اتمي ‌است و لذا مي‌‌توان آن را به طرز مناسبي به صورت يك دوقطبي مغناطيسي توصيف كرد و چون ماده از تعداد زيادي اتم تشكيل شده است، لذا در حالت كلي براي هر ماده مي‌‌توان يك گشتاور دوقطبي كلي به نام مغناطش تعريف كرد كه نماينده گشتاور دوقطبي مغناطيسي كل ماده است.



در رابطه ارائه شده براي مغناطش ، فرايند حد همان فرايند حد ماكروسكوپي معمولي است و ΔV را از ديد ماكروسكوپي خيلي كوچك مي‌‌كنيم، اما نه آنقدر كوچك كه از لحاظ آماري تعداد زيادي اتم نداشته باشد. در اين صورت كميت M يك تابع برداري نقطه‌اي خواهد بود. اگر چنانچه ماده نامغناطيده باشد، چون جهت m_iها كاملا كاتوره‌اي است، بنابراين \sum m_i صفر مي‌‌شود و لذا مغناطش كل صفر خواهد بود.

ماده در ميدان مغناطيسي خارجي

اگر چنانچه ماده‌اي را در يك ميدان مغناطيسي خارجي قرار دهيم، صرف نظر از اينكه ماده مغناطيده باشد (M \ne 0) يا نامغناطيده (M = 0) باشد، در ميدان خارجي گشتاور دوقطبي‌هاي m_i در اثر ميدان مغناطيسي خارجي مي‌‌چرخند تا با ميدان همسو شوند. بنابراين M ديگر صفر نخواهد بود. اين فرايند شبيه فرايند قطبش در مواد دي الكتريك است. در آنجا ميدان الكتريكي خارجي سبب همسو شدن گشتاور دو قطبي‌هاي الكتريكي با ميدان مي‌‌شود.

جريان مغناطش

از ديدگاه ماكروسكوپي مي‌‌توان تمام اثرهاي مغناطيسي مربوط به ماده را بطور مناسبي برحسب M و مشتقات آن بيان كرد. يكي از اين مشتقات \nabla x M مي‌‌باشد. اين كميت با يك چگالي جريان انتقالي كه بتواند همان ميدان مغناطيسي ايجاد شده توسط M را بوجود آورد، معادل است. اين چگالي جريان را چگالي جريان مغناطش مي‌‌گويند.

اهميت مغناطش

براي محاسبه ميدان مغناطيسي حاصل از مواد مغناطيسي ، مغناطش نقش فوق‌العاده زيادي دارد، يعني در واقع مغناطش نماينده جسم مغناطيسي است. به عنوان مثال ، محاسبه ميدان مغناطيسي حاصل از يك ماده مغناطيده در فاصله r از اين ماده ، ابتدا كميتي به نام پتانسيل برداري محاسبه مي‌‌شود. پتانسيل برداري به صورت مجموع دو رابطه انتگرالي بيان مي‌‌شود. يك انتگرال حجمي ‌كه برحسب چگالي جريان مغناطش نوشته مي‌‌شود و يك انتگرال سطحي كه برحسب چگالي سطحي جريان مغناطش (جريان مغناطش در واحد طول كه در لايه سطحي ماده جاري مي‌‌شود) كه به صورت M x n تعريف شده، بيان مي‌‌گردد. در اين رابطه n بردار يكه عمود بر سطح است.

نكته ديگري كه براي اهميت مغناطش مي‌‌توان به آن اشاره كرد، در تعريف شدت ميدان مغناطيسي است. معمولا در مورد هر ماده مغناطيسي يك كميت نرده‌اي به نام پذيرفتاري مغناطيسي تعريف مي‌‌شود. اگر اين كميت را با χ_m نشان دهيم و شدت ميدان مغناطيسي را با H بيان كنيم، در اين صورت در بيشتر موارد يك رابطه خطي بين H و M برحسب χ_m بيان مي‌‌شود، يعني اگر ماده همسانگرد و درعين حال خطي باشد، در اين صورت

خواهد بود.