Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.
Шрифт:
В некоторых веществах это магнитное состояние, сходное с состоянием наэлектризованности проводника, исчезает при снятии индуцирующей силы; к ним относятся мягкое железо и магнитные вещества, которые не могут быть постоянно намагниченными. Другие вещества, такие, как, например, твёрдая сталь, переходят в магнитное состояние с трудом, однако после перехода сохраняют его даже при удалении индуцирующей силы. Принято говорить, что в последнем случае существует стремящаяся препятствовать изменению намагниченности Коэрцитивная Сила, которую необходимо преодолеть, прежде чем мощность магнита может быть увеличена или уменьшена. В случае электризованных
Эта теория магнетизма, как и соответствующая теория электричества, слишком просторна для фактов и, чтобы её ограничить, требуется введение каких-то искусственных условий; действительно, она не только не выдвигает никаких соображений, почему одно тело не может отличаться от другого за счёт большего содержания обеих жидкостей, но и не позволяет нам судить, каковы были бы свойства тела при наличии избытка в нём одной из этих магнитных жидкостей. Правда, приводится соображение, почему такое тело не может существовать вообще, но оно привнесено для объяснения этого частного факта лишь после его установления и не вытекает из самой теории.
381. Мы должны поэтому найти какой-то иной способ описания, который не вбирал бы в себя слишком многое, оставляя место для введения новых идей по мере их выявления из новых фактов. Я думаю, мы придём к этому, начав с высказывания о том, что частицы магнита Поляризованы.
Смысл термина «Поляризация»
Если частица какого-то тела обладает некоторыми свойствами, связанными с определённой линией или направлением внутри тела, а тело, сохраняющее эти свойства, поворачивается, обращая это направление на противоположное, то, если эти свойства частицы по отношению к другим телам тоже обращаются, про частицу говорят, что она поляризована относительно этих свойств, а про сами свойства - что они составляют определённый вид поляризации.
Так, мы можем сказать, что вращение тела вокруг оси относится к одному из видов поляризации, потому что, если, не прекращая вращения, повернуть ось так, что её концы поменяются местами, то направление вращения тела относительно пространства изменится на противоположное.
Можно назвать поляризованной и проводящую частицу, через которую протекает ток электричества, так как если бы частица повернулась вокруг себя, а ток относительно её сохранил своё направление, то его направление в пространстве оказалось бы обращённым.
Короче говоря, если любая математическая или физическая величина имеет векторную природу, как было определено в п. 11, то любое тело или частица, к которым относится эта направленная величина или вектор, может быть названа поляризованной 2, поскольку она имеет противоположные свойства в двух противоположных направлениях или на двух противоположных полюсах направленной величины.
2 Слово Поляризация употреблено здесь в таком значении, которое не согласуется с термином, используемым в Оптике. Там луч света называют поляризованным, если он обладает свойствами, связанными с его боковыми сторонами, и притом такими, которые на взаимно противоположных сторонах одинаковы. Этот вид поляризации относится к другому типу Направленной Величины, которая может быть названа
Когда диполярная величина поворачивается, меняя местами свои концы, она остаётся той же, как и до поворота. Натяжение и давление в твёрдых телах, растяжение, сжатие и изгиб, а также большинство оптических, электрических и магнитных свойств кристаллических тел являются диполярными величинами.
Эффект, производимый магнетизмом в прозрачных телах и состоящий в повороте плоскости поляризации падающего света, как и сам магнетизм, относится к униполярным свойствам. Вращательное свойство, отмеченное в п. 303. также является униполярным.
Полюса Земли, например, связаны с её вращением и носят соответственно разные названия.
Смысл термина «Магнитная Поляризация»
382. Когда мы говорим о состоянии, в котором пребывают частицы магнита, как о магнитной поляризации, то подразумеваем, что каждая из самых маленьких порций, на какие только можно разделить магнит, обладает определёнными свойствами по отношению к определённому направлению, проходящему через частицу и называемому Осью Намагниченности; причём эти свойства противоположны для разных концов оси.
Свойства, приписываемые нами частице, относятся к свойствам того же типа, что и наблюдаемые для всего цельного магнита; принимая, что частицы обладают этими свойствами, мы тем самым делаем лишь такие предположения, которые можем доказать, разламывая магнит на мелкие кусочки, ибо каждый из этих кусочков оказывается магнитом.
Свойства намагниченной частицы
383. Предположим, что элемент dxdydz является частицей магнита и обладает магнитными свойствами магнита, имеющего мощность положительного полюса m и длину ds. Тогда в произвольной точке пространства P, отстоящей на расстоянии r от положительного полюса и на расстоянии r' от отрицательного, магнитный потенциал V будет состоять из потенциала m/r, создаваемого положительным полюсом, и потенциала -m/r', создаваемого отрицательным полюсом, т.е.
V
=
m
rr'
(r'-r)
.
(1)
Если расстояние между полюсами ds очень мало, можно положить
r'-r
=
ds
cos
,
(2)
где - угол между вектором, направленным от магнита в точку P, и осью магнита. В пределе получим
V
=
mds
r^2
cos
.
(3)
Магнитный момент
384. Произведение длины стержневого магнита, однородно и продольно намагниченного, на мощность его положительного полюса называется Магнитным Моментом магнита.
Интенсивность намагниченности
Интенсивность намагниченности магнитной частицы определяется как отношение её магнитного момента к объёму. Мы будем обозначать её буквой I.
Намагниченность в любой точке магнита может быть определена по её интенсивности и направлению. Направление можно задать с помощью направляющих косинусов , , .