МАГНИТОСТАТИ́ЧЕСКАЯ ЭНЕ́РГИЯ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАГНИТОСТАТИ́ЧЕСКАЯ ЭНЕ́РГИЯ, часть энергии $W_м$ магнетика, обусловленная диполь-дипольным взаимодействием элементарных атомных магнитных моментов (диполей). В приближении сплошной среды М. э. можно представить в виде энергии взаимодействия намагниченности $\boldsymbol M(\boldsymbol r)$ c магнитостатич. полем $\boldsymbol H^{(м)}(\boldsymbol r)$, порождаемым $\boldsymbol M(\boldsymbol r)$: $$W_m=-\frac{1}{2}\int\limits_V\boldsymbol M\boldsymbol H^{(M)}d\boldsymbol r,\tag1$$ где интегрирование производится по объёму $V$ магнетика. Напряжённость поля $\boldsymbol H^{(м)}(\boldsymbol r)$ определяется из уравнений магнитостатики: $$\textrm{rot}\,\boldsymbol H^{(м)}=0,\quad \textrm{div}\,\boldsymbol H^{(м)}=4πρ_м,\quad ρ_м=-\textrm{div}\,\boldsymbol M,\tag2$$ и условий на границах раздела сред магнетик – вакуум:$$H_{1n}^{(M)}-H_{2n}^{(M)}=4\pi\sigma_M,\quad H_{1\tau}^{(M)}=H_{2\tau}^{(M)},\quad σ_м=–M_{1n}.\tag3$$ Индексы 1 и 2 указывают на принадлежность $\boldsymbol M$ и $\boldsymbol H^{(м)}$ к соседним средам. Индексы $n$ и $τ$ обозначают нормальные и тангенциальные составляющие величин на границе раздела сред.
Условия (3) представляют непрерывность нормальных компонент магнитной индукции $\boldsymbol B=\boldsymbol H^{(м)}+4π\boldsymbol M$ (первое условие) и тангенциальной составляющей поля $\boldsymbol H^{(м)}(\boldsymbol r)$ (второе условие). Из уравнений (2) и (3) видно, что поле $\boldsymbol H^{(м)}(\boldsymbol r)$ и, следовательно, энергия $W_м$ связаны с существованием в магнетиках объёмной ($ρ_м$) и поверхностной ($σ_м$) плотностей магнитостатич. «зарядов». Поле $\boldsymbol H^{(м)}(\boldsymbol r)$ существует и вне магнетика, что позволяет представить $W_м$ в виде:$$W_M=-\frac{1}{8\pi}\int\limits_V(\boldsymbol H^{(M)})^2d\boldsymbol r,$$где интегрирование осуществляется по всему безграничному пространству.
М. э. играет определяющую роль в образовании доменных структур (см. Магнитная доменная структура), а также в формировании дисперсионных свойств магнитостатических волн в магнетиках.