5.1. Магнітний момент атома, класифікація магнетиків
Природа молекулярних струмів стала зрозуміла після того, як Резерфорд дослідно встановив, що атоми всіх речовин складаються з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Рух електронів підпорядковується квантовім законам і таке поняття як траєкторія для електронів не застосовується. Але для пояснення деяких явищ, таких як намагнічування магнетиків, можна використати одну з моделей атома, наприклад Борівську, згідно якої електрони в атомах рухаються по стаціонарним круговим орбітам.
За значенням величини магнітної проникності
всі магнетики поділяють на:
- діамагнетики (
<1);
- парамагнетики (
>1);
- феромагнетики (
>>1).
5.2. Діамагнетики
У більшості атомів діамагнетиків немає власних магнітних моментів і його магнітний момент індукується зовнішнім полем, подібно до того, як виникає електричний момент у неполярних діелектриках.
Якщо врахувати, що наведений магнітний момент пропорційний зовнішньому полю індукцією В0, можна записати
.
В даному випадку магнітна проникність
<1.
Розглянемо на прикладі Борівської моделі природу діамагнетизму. Нехай електрон рухається з деякою швидкістю V по орбіті радіуса R.
Через площину, яка розташована в будь-якому місці на шляху електрона за одиницю часу переноситься заряд
, де е – заряд електрона,
– число обертів за одиницю часу.
Рис. 5.1
Електрон утворює коловий струм I, направлений протилежно напрямку руху електрона (оскільки заряд електрона негативний) і даний струм чисельно дорівнює:
I=
.
Магнітний момент струму, який створює електрон – pm:

Величина
дасть нам швидкість V. Тоді
. (5.1)
Момент, обумовлений рухом електрона по орбіті називається орбітальним магнітним моментом електрона.
Напрямок вектора pm утворює з напрямом вектора намагнічування J правогвинтову систему (правило свердлика).
Електрон, що рухається по коловій орбіті має момент імпульсу М:
. (5.2)
Вектор М називається орбітальним механічним моментом електрона і утворює з напрямом руху електрона правогвинтову систему. Відношення магнітного моменту елементарної частинки до її механічного моменту називається магнітомеханічним, або гіромагнітним відношенням.
Для електрона гіромагнітне відношення
. (5.3)
Знак „мінус” вказує на те, що напрямок руху магнітного pm і орбітального М моментів різний. В результаті руху навколо ядра електрон стає подібним до дзиґи і дане явище лежить в основі магнітомеханічних явищ. Намагнічування магнетиків приводить до його обертання і навпаки – обертання магнетика викликає його намагнічування.
Діамагнітний ефект не залежить від температури, оскільки тепловий рух атомів не порушує орієнтації індукованих струмів всередині атомів. Діамагнітний ефект властивий будь-якій речовині.
До діамагнетиків відносяться: вода, деякі метали (золото, ртуть, мідь), інертні гази.