Что такое молекулярные токи, природа их появления
Как известно, ток представляет собой перемещение зарядов. Обычно принято рассматривать его в качестве одного из важнейших параметров работающих схем. Однако нужно учитывать, что ток существует не только в макро масштабах, но и на микроуровнях. Молекулярные электрические токи оказывают существенное влияние на процессы, протекающие в различных материалах или радиодеталях.
Что представляют собой молекулярные токи
Речь идёт о перемещении зарядов на расстояния, которые сравнимы с размерами атомов и молекул. Такие токи существуют во всех веществах. Гипотезу об их существовании выдвинул французский учёный Жан-Мари Ампер. Он предположил, что молекулярный ток позволяет объяснить явление намагничивания.
Как известно, в атоме электроны вращаются вокруг ядра. Они имеют отрицательный заряд и движутся по круговым орбитам. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Первые имеют положительный заряд, вторые являются электрически нейтральными. Вращение электронов вокруг ядра представляет собой электрический ток на микроуровне.
Если вещество не намагничено, то имеет место хаотическое движение огромного количества электронов по их орбитам внутри атомов. Под воздействием намагничивания образуются области, перемещение зарядов в которых происходит более упорядоченно, в результате чего молекулярные токи Ампера изменяют магнитные свойства материала.
Влияние на магнитное поле
Под действием внешнего магнитного поля траектории движения электронов становятся частично ориентированными в определённом направлении. Чем выше напряжённость поля, тем большая их часть будет двигаться однонаправлено.
Если внешнее поле убрать, то нужным образом ориентированные атомы обеспечат намагниченность вещества на протяжении определённого времени. Нужно учитывать, что у веществ имеется разная способность к намагничиванию. Те, у которых она сильнее, называют магнетиками.
Если вещество помещено во внешнее магнитное поле, то оно образует собственное, которое является результатом намагниченности. Таким образом, в этой части пространства вектор напряжённости будет представлять собой сумму напряжённости внешнего поля и созданного в результате действия молекулярных токов.
В представленном выражении слева указана суммарная напряжённость, справа — сумма двух слагаемых. Первое из них показывает напряжённость внешнего поля, второе — ту, которая создана намагниченным под его воздействием веществом.
Для характеристики воздействия на вещество в рассматриваемой ситуации принято использовать величину намагниченности. Её можно выразить с помощью следующей формулы:
В системе СИ единицей измерения намагниченности является ампер/метр. В формуле рассматривается сумма магнитных моментов всех молекул в заданном объёме. Эта характеристика является локальной. Она определяется для каждой точки рассматриваемого объёма.
Если проанализировать формулу, то становится понятно, что у не намагниченного вещества вектора для отдельных молекул будут направлены хаотично. Однако в тех случаях, когда часть из них имеет общее направление, вектор намагниченности будет по абсолютной величине больше нуля.
Загрузка...
