Вступ. Основні явища у матеріалах при дії електричного та магнітного полів

1. При дії не дуже сильного електричного поля у матеріалах можуть протікати два основних процеси: електропровідність і поляризація.

Електропровідність – це процес переміщення на значну відстань вільних заряджених частинок – носіїв заряду. Електропровідність проявляється у наскрізному протіканні електричного струму.

Переміщення заряджених частинок при електропровідності відбувається на відстань значно більшу відстані між сусідніми атомами (у 10…1000 разів). Характеристикою матеріалу є питома електрична провідність (або просто – електропровідність) речовини s [ См/м ], або еквівалентний їй параметр – питомий опір r [ Ом∙м ]: r = 1/s.

Питома електропровідність – це параметр, що характеризує здатність речовини проводити незмінний у часі постійний електричний струм при незмінній постійній напрузі.

Питома електропровідність визначається як електропровідність одиниці об’єму речовини через густину струму J та напруженість електричного поля E: s = J/ E [ См/м або Ом^–1∙м^–1 ].

Поляризація – це процес упорядкованого зміщення на обмежену відстань зв'язаних електричних зарядів (чи поворот диполів), що призводить до появи електричного моменту в будь-якої частини об'єму матеріалу.

В результаті поляризації тіло в цілому набуває електричного моменту M_E. Ступінь поляризації характеризується величиною поляризованості.

Поляризованість – це електричний момент одиниці об'єму речовини.

P_E = M_E /V [Кл/м²].

Поляризованість речовини, яка виникає під дією електричного поля зв’язана з напруженістю електричного поля E:

P_E = χ_E∙ε₀∙E

де χ_E – діелектрична сприйнятливість; ε₀= 8,854∙10^-12 Ф/м².

2. При дії магнітного поля у матеріалах може відбуватись намагнічування характерного виду і різної величини.

Намагнічування – процес зміни магнітного стану частинок речовини під дією магнітного поля, який призводить до появи магнітного моменту в усьому об'ємі речовини.

У результаті намагнічування тіло в цілому набуває магнітного моменту M_M. Ступінь намагнічування речовини характеризується такою величиною як намагніченість.

Намагніченість – це магнітний момент одиниці об'єму речовини.

Намагніченість речовини формується як векторна сума магнітних моментів атомів в одиниці об’єму. Магнітні моменти атомів творяться елементарними круговими струмами в атомах – орбітальним і спіновим.

Для ізотропного матеріалу –

Величина намагніченості зв’язана з напруженістю магнітного поля:

J_M = χ_M H;

де χ_M - магнітна сприйнятливість; H - напруженість магнітного поля, А/м.

Магнітна сприйнятливість характеризує здатність речовини до намагнічування під дією магнітного поля, та показує у скільки раз магнітне поле речовини більше зовнішнього поля намагнічування.