Введение

Магнетизм – это форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. Окружающий нас мир велик и разнообразен, наполнен самыми различными предметами и явлениями. Многовековая деятельность человека показала, что все предметы и явления существуют не независимо друг от друга, что между ними имеются вполне определенные связи. Роль науки сводится к выявлению этих связей и указанию путей их использования для практических целей.

Некоторые связи носят весьма общий характер. Так, например, весьма общий характер имеют связи, определяемые силами всемирного тяготения. Согласно закону всемирного тяготения, установленному еще в XVII столетии Ньютоном, между двумя любыми телами существуют силы притяжения, зависящие от масс этих тел, а также от расстояния между ними. Любые два тела на Земле притягиваются друг к другу. Притягиваются друг к другу Земля и Солнце, Луна и Земля. Каждый атом на Земле связан с каждым атомом на Солнце силами всемирного тяготения. Силы всемирного тяготения управляют законами движения небесных тел. Исходя из закона всемирного тяготения можно объяснить движение планет, определить их массу, указать местоположение любого небесного тела в любой момент времени. Рожденные на нашей советской земле новые небесные тела – искусственные спутники Земли – обращаются вокруг Земли и не улетают в мировое пространство также вследствие сил тяготения.

Но силы тяготения не являются единственными силами, обладающими характером общности.

Огромный круг явлений природы определяется магнитными силами. Магнитные силы являются источником многих явлений микромира, т. е. поведения атомов, молекул, атомных ядер и элементарных частиц – электронов, протонов, нейтронов и пр.; магнитные явления характерны и для огромных небесных тел. Солнце и Земля – это огромные магниты. Половина энергии электромагнитных волн (радиоволн, инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения, рентгеновых и гамма-лучей) является магнитной.

Немагнитных веществ не существует. Любое вещество всегда магнитно, т. е. изменяет свои свойства в магнитном поле. Иногда эти изменения невелики и обнаружить их можно только с помощью очень совершенной аппаратуры; иногда они весьма значительны и обнаруживаются без особого труда с помощью очень простых средств. К слабомагнитным веществам относятся медь, алюминий, вода, ртуть и пр., к сильномагнитным или просто магнитным (при обычных температурах) – железо, никель, кобальт, некоторые сплавы.

Изучение магнитных явлений чрезвычайно важно как с теоретической, так и с практической стороны. Современная электротехника весьма широко использует магнитные свойства вещества для получения электрической энергии, для ее превращения в различные другие виды энергии. В аппаратах проволочной и беспроволочной связи, в телевидении, автоматике и телемеханике употребляются материалы с определенными магнитными свойствами. Магнитные явления играют существенную роль также в живой природе.

Необычайная общность магнитных явлений, их огромная практическая значимость, естественно, приводят к тому, что учение о магнетизме является одним из важнейших разделов современной физики.

В жизни современного человека физика играет особую роль. Глубоко проникая в тайны строения материи, устанавливая закономерности, лежащие в основе различных форм ее движения, разрабатывая необычайно тонкие методы исследования и контроля различных процессов и явлений, физика является основой всех естественных наук и прочным фундаментом современной техники.

В теории магнетизма считается, что электрон обладает квантовым свойством, т.е. спином, в следствии чего ведет себя как стрелка компаса, которая вращается вокруг своей оси и соединяющая южный и северный полюса. Спины электронов могут быть ориентированы в направлениях, которые обычно называют «спин-вверх» (мажорные спины) и «спин-вниз» (минорные спины).

Электрон, участвующий в процессе прохождения электрического тока, совершает квантовые переходы за счёт энергии источника тока. Переход электрона с одного квантового уровня на другой на определенном участке цепи – потребителе тока сопровождается испусканием кванта энергии в виде гравитона. Электроны, не участвующие в процессе электрического тока, не изменяют своего энергетического состояния. Таким образом, в квантовой модели электрического тока гравитон является связывающим звеном между квантом электрического поля и квантом магнитного поля.

Довести до широких читательских кругов достижения современной физики – важная и почетная задача ученых, работающих в этой области знания.

Из всего сказанного ясна необходимость ознакомления массового читателя и с физикой магнитных явлений. Школьный курс физики освещает очень небольшой круг магнитных явлений. Незначительный объем знаний этого раздела физики предусматривает и программа старших классов средней школы. В курсе общей физики высших учебных заведений рассматривается также небольшое количество вопросов, связанных с физикой магнетизма.

Авторы ставят перед собой задачу: предоставить содержательный и достаточно обширный материал по физике магнетизма, выходящий за рамки курса физики высших технических учебных заведений; охватывала данные о некоторых последних исследованиях; была бы достаточно простой в изложении.

На сайте приводятся данные из истории развития учения о магнетизме, магнитном поле токов и постоянных магнитов, рассматривается вопрос о магнитных свойствах основных элементарных частиц, атомов и молекул. Рассказывается о веществах, обладающих различными магнитными свойствами. Большое внимание уделено выяснению природы ферромагнетизма, технической кривой намагничивания, магнитной структуре ферромагнетиков, четным эффектам и, в частности, магнитострикции. Рассматриваются нечетные эффекты в ферромагнетиках, влияние упругих деформаций на ферромагнитные свойства. Уделено внимание магнитной радиоспектроскопии – ферромагнитному, электронному парамагнитному и ядерному магнитному резонансам – новым мощным методам исследования вещества. Приводятся новые данные о магнетизме редкоземельных металлов.