Магнитостатическая энергия

Шаблон:Проводится экспертиза РАН Магнитостати́ческая эне́ргия — вклад в энергию магнетика, обусловленная диполь-дипольным взаимодействием элементарных атомных моментов (диполей).

Физические основы

Магнитостатическую энергию $W_{m}$ можно определить как энергию взаимодействия намагниченности $M$ с магнитостатическим внешним полем $H^{m}$, интегрируя по всему объёму $V$ магнетика:

$W_{m}=-{\frac {1}{2}}\int \limits _{V}^{}MH^{m}dr$.

Напряжённость магнитного поля определяется из уравнений Максвелла:

$rotH^{m}=0$,

$divB=0$.

Используя граничные условия, описывающие непрерывность тангенциальной составляющей $H^{m}$ и нормальной составляющей $B$, можно записать:

$(B_{1}n)=(B_{2}n)$,

$H_{1\tau }^{m}=H_{2\tau }^{m}$,

где $B_{1}$, $B_{2}$, $H_{1\tau }^{m}$, $H_{2\tau }^{m}$ — индукции и напряжённости магнитостатических полей соседних сред на границе их раздела. Здесь индекс $\tau$ обозначает тангенциальную составляющую $H^{m}$, а $n$ — единичный вектор нормали на границе раздела.

Решением уравнений будет:

$H^{m}(r)=-grad{\Bigl \{}-\int \limits _{V}^{}dr'{\frac {divM(r')}{|r-r'|}}+\int \limits _{S}^{}{\frac {(M(r')n)}{|r-r'|}}{\Bigl \}}$,

где $S$ — поверхность, охватывающая весь объём магнетика.

Поскольку $H^{m}$ и $W_{m}$ объёмными и поверхностными плотностями магнитостатических «зарядов», вводимыми в теории сплошных сред наподобие электростатических зарядов, очевидно, что напряжённость магнитостатического поля $H^{m}(r)$ существует как в объёме магнетика, так и вне его, что означает:

$W_{m}={\frac {1}{8\pi }}\int (H^{m})^{2}dr$,

где интегрирование происходит по всему бесконечному пространству. Существование магнитостатической энергии является причиной возникновения магнитных доменов в магнитных веществах (ферромагнетиках, ферримагнетиках и др.) и определяет множество параметров магнитных материалов, таких как толщины доменных стенок, магнитных плёнок и других структур, присутствующих в магнитных материалах.

Литература

• Калашников Н. В., Стоцкий Л. Р., Добрынина Н. П., Любимов Н. Г., Смирнов В. И., Тарасов Д. А. Единицы измерения и обозначения физико-технических величин. Справочник. — Москва : Изд-во «Недра», 1966.
• Чечерников В. И. Магнитные измерения. — Москва : Издательство московского университета, 1969.
• Чернышёв Е. Т., Чернышёва Н. Г., Чечурина Е. Н. Магнитные измерения. — Москва : Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1972.
• Вонсовский С. В. Магнетизм. — Москва : Наука, 1984.
• Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы : учебник для вузов. — Москва : Высшая школа, 1986.
• Зайкова В. А., Старцева И. Е., Филиппов Б. Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва : Наука, 1992.

Ссылки

• Изучение процессов намагничивания и перемагничивания магнетиков

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Магнитостатическая энергия», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Магнитостатическая_энергия» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».