Vlastnosti elektrického prúdu. ktorý preteká uzavretou smyčkou vodiča možno charakterizovať fyzikálnou veličinou — magnetickým momentom. Hodnota magnetického momentu M uzavretého vodiča, ktorý ohraničuje plochu S, a ktorým tečie elektrický prúd o intenzite i je:
M = S.i.
Jeho smer určuje Ampérovo pravidlo. Je prirodzené predpokladať, že magnetický moment bude mat aj obiehajúci elektrón v atóme. Tento magnetický moment budeme nazývať orbitálnym magnetickým momentom. Najmenší orbitálny moment bude mať obiehajúci elektrón v atóme vodíka s energiou, ktorá odpovedá najmenšej vzdialenosti od jadra. Túto najmenšiu hodnotou orbitálneho magnetického momentu možno zmerať a nazýva sa Bohrovým magnetónom. Jeho hodnota v porovnaní s hodnotou magnetického momentu obvyklých magnetov jé veľmi malá (1022 až 1023 krát menšia). Ďalšie štúdium štruktúry atómu ukázalo, že elektrón vytvára magnetický moment nielen pri svojom pohybe okolo jadra atómu, ale že aj sám je nositeľom istého magnetického momentu. Je to tzv. spinový magnetický moment, ktorý súvisí so spinom elektrónu. Jeho hodnota sa tiež rovná jednému Bohrovmu magnetónu. Spin elektrónu patri medzi vnútorné charakteristiky elementárnych častíc (teda aj elektrónov) akými sú napr. ich hmotnosť, alebo náboj. Magnetizmus všetkých obiehajúcich elektrónov okolo jadra je prejavom ich orbitálneho aj ich spinového magnetického momentu. Štúdium štruktúry atómových jadier ukázalo, že protóny a neutróny, ktoré ich tvoria,sa vyznačujú tiež orbitálnym a spinovým magnetickým momentom. Vidíme, že všetky mikroštruktuálne elementy látky — elektróny, protóny a teda aj ich ľubovoľné kombinácie, t. j. atómové jadrá,atómové obaly a kombinácie týchto kombinácii, t. j. atómy, molekuly a nakoniec makroskopické telesá môžu mat v princípe magnetické vlastnosti, pretože všetky bez výnimky môžu byt nositeľmi magnetických momentov, a teda vytvárať vo svojom okolí magnetické pole a reagovať na vonkajšie magnetické pole.
Preto by magnetické vlastnosti mali mat všetky látky, teda všetky látky by mali byť magnetmi. Pretože látky sú tvorené súborom atómov, t. j. atómovými jadrami a elektrónmi, ich magnetické vlastnosti sú dané súčtom magnetických momentov jednotlivých atómov. Môžu vzniknúť tri rôzne prípady:
- celkový orbitálny magnetický moment všetkých elektrónov, protónov a neutrónov v atóme je bud rovný nule, alebo je rôzny od nuly;
- celkový spinový magnetický moment všetkých elektrónov, protónov a neutrónov v atóme je bud rovný nule alebo je rôzny od nuly;
- súčet celkového orbitálneho a spinového magnetického momentu je bud rovný nule alebo rôzny od nuly.
Základnou makroskopickou charakteristikou magnetických vlastnosti látky je vektorová veličina — magnetizácia. Definujeme ju ako vektorový súčet magnetických momentov atómov tvoriacich danú látku, a ktorá sa nachádzajú v jednotkovom objeme tejto látky, napríklad v 1 m3 alebo 1 cm3 (uvedomujeme si, že magnetické momenty jednotlivých atómov sú vektorové veličiny, majú okrem svojej hodnoty aj smer). Magnetizácia teda môže byt nulová alebo nenulová. Látky však nekvalifikujeme podľa toho, aká je hodnota magnetizácie v neprítomnosti vonkajšieho magnetického poľa, ale klasifikujeme ich podľa toho, ako vplýva vonkajšie magnetické pole na elementárne magnetické momenty jednotlivých atómov, a teda aká je magnetizácia danej látky za pôsobenia vonkajšieho magnetického poľa. Inými slovami, vyšetrujeme reakciu (odozvu) danej látky na vonkajšie magnetické pole. Atómové nosiče magnetického momentu, ako už vieme, sú mikroskopické uzavreté prúdovodiče. Vonkajšie magnetické pole indukuje v nich mikroskopické indukčné prúdy, ktorých magnetické momenty podľa Lencovho pravidla budú mať smer opačný ako je smer vonkajšieho magnetického poľa. Takýto polarizovaný (indukčný) efekt sa nazýva diamagnetizmom. Diamagnetickymi látkami nazývame všetky tie magnetické látky, v ktorých prevláda diamagnetický efekt. Celkový magnetický moment jednotlivých atómov, ak nepôsobí vonkajšie magnetické pole, môže byť nulový. Diamagnetizmus je veľmi slabý efekt, často je potláčaný silnejšími efektami, spôsobenými vonkajším magnetickým poľom. Diamagnetickým efektom sa vyznačujú všetky látky. Ak látku tvoria atómy, ktoré sa vyznačujú nenulovým celkovým magnetickým momentom, potom vonkajšie magnetické pole spôsobí okrem diamagetického efektu, tzv. orientujúci efekt. Tento efekt spočíva v tom, že magnetické pole sa snaží otočiť magnetické momenty všetkých atómov do svojho smeru. Tento orientujúci efekt nazývame paramagnetizmus. Ak v látke prevláda diamagnetický efekt, látka je diamagnetická a ak prevláda paramagnetický efekt, potom je paramagnetická. Táto klasifikácia magnetických látok nie je zďaleka úplná. Doteraz predpokladali, že jednotlivé „nosiče" magnetického momentu sú navzájom nezávislé. V mnohých prípadoch však vplyv vzájomnej interakcie medzi magnetickým momentom je podstatný pre vytvorenie výslednej magnetizácie danej látky. Táto interakcia môže spôsobiť, že magnetizácia bude nenulová aj v prípade, keď magnetické pole na danú látku nepôsobí. K objasneniu fyzikálnej podstaty interakcie medzi atómami, ktorá závisí od orientácie ich magnetických momentov, nemožno použiť predstavy klasickej fyziky. Pochopenie tejto interakcie bolo možné len po vypracovaní kvantovej teórie. Kvantové efekty sú "zodpovedné" aj za jestvovanie feromagnetizmu a antiferomagnetizmu.
Zdroj: Časopis Elektrón
