Для начала приведем стандартное на сегодня определение. Из физ. Энциклопедии.
МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ, основная величина, характеризующая магн.
свойства в-ва. Источником магнетизма (М. м.),
согласно классич. теории эл.-магн. явлений, явл.
макро- и микро(атомные)- электрич. токи. Элем. источником магнетизма считают
замкнутый ток. Из опыта и классич. теории эл.-магн. поля следует, что магн. действия замкнутого тока (контура с током)
определены, если известно произведение силы тока i на площадь контура s (M=is/с в
СГС системе единиц). Вектор М и есть, по определению, М. м. Его
можно записать по аналогии с электрическим дипольным моментом в форме: M=ml, где т — эквивалентный
магнитный заряд контура, а l — расстояние между «магн. зарядами»
противоположных знаков.
М. м. обладают элем. ч-цы, ат. ядра, электронные оболочки атомов и молекул. М. м.
отдельных элем. ч-ц
(эл-нов, протонов, нейтронов и др.), как показала
квант. механика, обусловлен существованием у них собств. механич.
момента — спина. М. м. ядер
складываются из спиновых М. м. протонов и нейтронов, образующих эти ядра, а
также из М. м., связанных с их орбит. движением внутри ядра. М. м. ат. ядер на три порядка меньше М. м. эл-нов в атомах, поэтому М. м. атомов и молекул определяется
в осн. спиновыми и орбитальными М. м. эл-нов. Спиновый
М. м. эл-на mсп может ориентироваться во внеш. магн.
поле так, что возможны только две равные и противоположно направленные проекции
mсп на направление вектора напряжённости
Н внеш. поля:
где │е│ — абс. значение элем.
электрич. заряда, me — масса покоя эл-на, mБ — магнетон Бора,
SH —
проекция на H спинового механич.
момента. Исследования ат. спектров показали, что mcn фактически равен не mб, а mб(1+0,0116). Это обусловлено действием на эл-н
т. н. нулевых колебаний эл.-магн.
поля (см. Квантовая электродинамика).
Орбитальный М. м. эл-на mорб связан с его орбит. механич. моментом
где gорб — магнитомеханическое отношение для орбит. движения эл-на. Квант. механика допускает лишь дискр. ряд возможных проекций mорб на направление внеш. поля (см. Квантование пространственное): mop6=ml•mБ, где ml — магнитное квантовое
число, принимающее 2l+1 значений (0, ±1, ±2, ..., ±l, где l — орбит.
квант. число). В атомах суммарные орбитальный и спиновый
М. м. эл-нов определяются отдельно квант. числами L и S. Сложение этих моментов проводится по правилам пространств. квантования. В силу неравенства магнитомеханич. отношения для спина эл-на
и его орбит. движения
результирующий М. м. электронной оболочки атома не будет параллелен или антипараллелен её результирующему механич.
моменту.
Для хар-ки
магн. состояния макроскопич.
тел вычисляется ср. значение результирующего М. м. всех образующих тело
микрочастиц. Отнесённый к ед. объёма тела М. м. наз. намагниченностыо. Для макроскопич.
тел, особенно для тел с магнитной
структурой атомной (ферро-, ферри-
и антиферромагнетиков), вводят понятие средних атомных М. м. как ср.
значениям, м., приходящегося на один атом (ион) — носитель М. м. Обычно средние
атомные М. м. отличаются от М. м. изолированных атомов; их значения в mБ оказываются дробными (напр., у Fe, Co и Ni они равны соответственно 2,218; 1,715
и 0,604 mб).
Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9
изд., М., 1976;
Вонсовский С. В., Магнетизм
микрочастиц, М., 1973.
Комментарий.
Во-первых, магнетизм не вызывается
просто круговым током в замкнутом проводнике. Например, от канала молнии, или любого
электрического разряда…
Наконец, от участка проводника с током.
Считается, что в разомкнутом контуре тока нет,
хотя это и ошибочно. Ток есть и это доказывается множеством опытов.
Например, в проводнике, помещенном между
обкладками заряженного конденсатора, при большом напряжении, появляется
разность потенциалов. Например, в антенной технике существует разность
потенциалов на искровом промежутке между антенной и землей и т.д. Правда, для
того чтобы измерять эту разность потенциалов действительно надо цепь замкнуть
через прибор, хотя бы магнитно. Но факт замыкания цепи в контур не является
необходимым и достаточным условием для заявления об отсутствии разности
потенциалов на концах разомкнутого проводника, если мы не занимаемся в этот
момент ее измерением. Достаточно примеров из электростатики. Разницу потенциалов определяет сопротивление
проводника и наличие потенциала на одном из концов. http://fatyf.narod.ru/electrostatics.htm
То есть независимо от нас ток и,
следовательно, разность потенциалов существует в той или иной степени в любом
незамкнутом проводнике с любым сопротивлением. А то, что измерить не хотим, или
приборы не позволяют, так это проблемы экспериментаторов.
Таким образом, строго замкнутый ток
не является единственным током.
Во вторых.
Видов Магнитных взаимодействий в
принципе несколько. Различаются по силовому воздействию.
Первое описывается законом Кулона
для раздельных полюсов постоянных магнитов. По типу закона для электрических
зарядов. С обратно квадратичной зависимостью силы от расстояния.
Второе как разновидность первого –
взаимодействие магнитов одновременно парами полюсов. В силовом плане не
исследовано. Правда взаимодействие это по крайней мере
вдвое сильнее чем между отдельными полюсами.
Третье это взаимодействие пары
замкнутых контуров с токами. С обратно квадратичной зависимостью силы от
расстояния.
Четвертое это взаимодействие отрезков
проводников с токами. Закон Ампера. С
обратной линейной зависимостью от расстояния.
Пятое это взаимодействие отрезка
проводника с магнитом. Опыты Эрстеда. Силовой интерпретации не сделано.
Обнаружены элементы вращения, а в опытах Фарадея и само вращение тока вокруг
полюса магнита и магнита вокруг тока. В
опытах с железными опилками наблюдается их притяжение к проводу в результате
намагничивания. Еще вопрос
какого, в смысле направления намагничивания.
В учебной литературе этой «элементарщины» не
объясняют, мол, сам доходи.
Шестое это взаимодействие отрезка проводника с током находящегося в
зазоре полюсов магнита. Закон Ампера. С
обратной линейной зависимостью силы от расстояния. И выталкиванием проводника
из зазора.
Кое-что заставляет задуматься. Если
отрезок проводника с током является частью контура, значит, и взаимодействие отрезка проводника с другим
контуром входит в это перечисление. В учебной литературе в силовом, да и в
качественном плане не рассматривается.
Данные сведения заставляют
задуматься вообще о корректности
введения такого понятия на базе элементарного кругового тока при таком
разнообразии видов.
Самым элементарным на сегодняшний
день считается замкнутый ток, получаемый вращением элементарного отрицательного
электрического заряда – электрона на орбите вокруг атома.
О замкнутом токе положительного
заряда как-то не упоминается. Хотя возможны варианты ответов почему.
Не смотря на это, квантовая механика
ввела понятие спина, и на основании спина и механического момента ввела
магнитные моменты для всех ядер элементов и элементарных частиц, что уже
противоречит первоначальной элементарности кругового тока на примере электрона.
В результате появляются гипотетические микроатомные
токи.
Квантовая механика не утруждает себя
объяснением этих токов и говорит об априорном магнетизме элементарных частиц.
В-третьих.
Вообще момент силы в механике, это
понятно. Произведение силы на расстояние (замечу, понятие работы в механике
имеет точно такое же определение). А ля рычаг, если упрощенно. И разность
моментов сил характеризует: во сколько раз и в чем мы выигрываем, а в чем
проигрываем, когда что-либо поднимаем. Нужна только точка опоры. Магнитный
момент по сегодняшней электродинамике - вещь абстрактная, безопорная
и безотносительная прежде всего к силе; и физического
толку от нее никакого. А применяется везде и вся чуть ли не в каждой фразе.
Докатились до полнейшей абстракции –
магнитный момент поля, и еще более абстрактного - Магнитный момент сам создаёт
поле. Это результат не только качества объяснения от квантовой механики,
которое никто кроме специалистов не читает и не понимает. Это результат
вольности которую она культивирует и порождает таких горе толкователей. http://dihelp.ru/kls/tom43.htm.
И получается, по отношению к чему
сам момент, один бог знает.
И
мы не сталкиваемся с необходимостью
применения магнитного момента в инженерных расчетах, поскольку там его и не
бывает.
То есть: нужен момент сил при
взаимодействии магнитов, а этой теории как раз и нет. Нет как ни странно и
опытных данных. Даже намека на научное исследование этой животрепещущей
проблемы.
Куда не полезь, нормального
определения магнитного момента через силовое воздействие нет и в помине. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8B
Иначе выглядит определение
дипольного электрического момента, хоть косвенно, но опирающегося на закон
Кулона.
Есть статья
посвященная понятию момента и я полностью с ней согласен в части ненормальности
определений. Но не согласен с предложениями.
http://physicalsystems.narod.ru/index07.02.9.html
Надо вернуть моменту его
первоначальное значение как вращающего или момента силы.
И не использовать явно физически
ничего не означающие определения. Честно и физически произведение силы тока на
площадь контура вещь совершенно непонятная. По крайней мере
надо два контура. Было бы о чем говорить.
В четвертых.
Измерение магнитного момента.
Действительно ли мы измеряем то, чего нам хочется. Для этого надо обратиться к методике
молекулярных и атомных пучков, разработанной в опытах Штерна-Герлаха
и Раби.
Видно, что методика определения, пусть даже хоть в
газообразном виде, магнитных свойств атомов и молекул страдает не только
несовершенством, а даже не пониманием происходящего и как результат неопределенностью измеряемого.
Почему все так?
Ответ кроется в принципиальном
отличии электродинамики в части электрического тока, которая хоть в малой
степени описывает магнитные явления в проводниках от части теории в отношении
магнетизма в целом, которая не в состоянии даже
на пальцах объяснить, как функционирует обычный постоянный магнит.
Например: нет не только объяснения краевому эффекту, о
нем даже почти и не упоминается.
Налипание опилок по острым
кромкам любого магнита.
Нет и никакой теории по поводу
сердечника, ярма как усилителей магнитного взаимодействия. В инженерной
практике пользуются железным правилом научного тыка.
Вывод: магнитный момент необходим
только самой теоретической физике от квантовой механики, желающей как фиговым
листочком прикрыть прорехи в своем собственном непонимании происходящего,.именно
для этого нужен магнитный момент, спин, гиромагнитное отношение и прочие навороты и математические
ухищрения.
А посему, надо изобретать для
понятия намагниченности нечто иное, либо вовсе отказываться от этого понятия.
Скорее второе, поскольку для измерения силы на поверхности постоянного магнита,
и между двумя любыми точками пространства достаточно понятия магнитного
потенциала. И эталонного электромагнита. На крайний случай можно просто
воспользоваться привычным динамометром или совсем просто куском железа.
МАГНИТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛОМЕТР, устройство для измерения разности
значений потенциала (Uмагн) магн.
поля между двумя его точками и напряженности магн.
поля на поверхности намагнич. образца. В кач-ве М. п. применяют феррозонды,
преобразователи, действующие на основе Холла
эффекта; магниторезисторные преобразователи (см. Магнетосопротивленив) и др. устройства. Широкое применение в
кач-ве М. п. нашли индукц.
катушки пост. сечения по
длине с бифилярной обмоткой. Концы обмотки присоединяют к измерителю, в кач-ве к-рого при измерениях в
пост. магн.
полях обычно применяют баллистический
гальванометр или микровеберметр, в перем. магн. полях — вольтметр
или электронно-лучевой осциллограф. Если такой М. п. находится в постоянном
неоднородном магн. поле, причём его концы располагаются
в точках с разными магн. потенциалами, то магн. поток, пронизывающий М. п. (потокосцепление
потенциометра), пропорц. разности Uмагн между его концами. При удалении М. п.
из поля, смыкании его концов или выключении поля происходит отброс стрелки баллистич. гальванометра, пропорциональный изменению
потокосцепления DФ.
Измеряемое значение DФ=kUмагн, где k — постоянная М. п. По величине Uмагн рассчитывают ср. напряжённость магн. поля (Hcp) между концами М. п.: Hср=Uмагн/l, где l — расстояние между фиксиров. точками поля.
М. п. на основе индукц. катушек можно измерять разности магн.
потенциалов, начиная с 10-3—10-2 А.
Ещё большей чувствительностью обладают феррозондовые М. п., позволяющие
измерять
Uмагн~10-5—10-6
А.
• Чечерников
В. И., Магнитные измерения, 2 изд., М., 1969.
Хотя единица измерения потенциала не
в вольтах, явно не нормальна - ампер, получаем силу, как в электричестве. А измеряем разность потенциалов. Но не в том суть. Вольтметр и в
электротехнике в принципе тот же амперметр. Цель одна, надо связывать закон
Кулона с законом Ома и в магнитном и в электрическом смысле. Я уже и не говорю
о связи электрической и магнитной силы с Ньютоновой.
Но ведь уже все «»»связали»»»»»????
«Великое объединение»
Сегодня считается, что « на безрыбье и рак рыба!»
Пока и так сойдет. А кому не лениво,
пусть поизобретает…
Вот и доизобретались
до моментов моря.
Короче, нужен закон Ома для
магнитного взаимодействия…
P.S. В данной статье даже не рассматривается принципиально новый подход к электрическим и магнитным взаимодействиям.
Просто констатируется, что необходима разработка теории в части момента силы по отношению к замкнутым контурам, отрезкам проводников и постоянным магнитам.
Фатьянов А.В. Спб 21.10.2008 Fatyalink@mail.ru