Vlastnosti elektrického proudu. který protéká uzavřenou smyčkou řidiče lze charakterizovat fyzikální veličinou - magnetickým momentem. Hodnota magnetického momentu M uzavřeného vodiče, který ohraničuje plochu S, a kterým teče elektrický proud o intenzitě i je:
M = S.i.
Jeho směr určuje Ampérovo pravidlo. Je přirozené předpokládat, že magnetický moment bude mít i obíhající elektron v atomu. Tento magnetický moment budeme nazývat orbitálním magnetickým momentem. Nejmenší orbitální moment bude mít obíhající elektron v atomu vodíku s energií, která odpovídá nejmenší vzdálenosti od jádra. Tuto nejmenší hodnotou orbitálního magnetického momentu lze změřit a nazývá se Bohrovým magnetonem. Jeho hodnota v porovnání s hodnotou magnetického momentu obvyklých magnetů je velmi malá (1022 až 1023 krát menší). Další studium struktury atomu ukázalo, že elektron vytváří magnetický moment nejen při svém pohybu kolem jádra atomu, ale že i sám je nositelem jistého magnetického momentu. Je to tzv. spinový magnetický moment, který souvisí se spinem elektronu. Jeho hodnota se rovná také jednomu Bohrovu magnetonu. Spin elektronu patří mezi vnitřní charakteristiky elementárních částic (tedy i elektronů) jakými jsou například jejich hmotnost, nebo náboj. Magnetismus všech obíhajících elektronů kolem jádra je projevem jejich orbitálního i jejich spinového magnetického momentu. Studium struktury atomových jader ukázalo, že protony a neutrony, které je tvoří, se vyznačují také orbitálním a spinovým magnetickým momentem. Vidíme, že všechny mikrostrukturální elementy látky – elektrony, protony a tedy i jejich libovolné kombinace, tzn. j. atomová jádra,atomové obaly a kombinace těchto kombinací, tzn. j. atomy, molekuly a nakonec makroskopická tělesa mohou mít v principu magnetické vlastnosti, protože všechny bez výjimky mohou být nositeli magnetických momentů, a tedy vytvářet ve svém okolí magnetické pole a reagovat na vnější magnetické pole.
Proto by magnetické vlastnosti měly mít všechny látky, tedy všechny látky by měly být magnety. Protože látky jsou tvořeny souborem atomů, tzn. j. atomovými jádry a elektrony, jejich magnetické vlastnosti jsou dány součtem magnetických momentů jednotlivých atomů. Mohou vzniknout tři různé případy:
- celkový orbitální magnetický moment všech elektronů, protonů a neutronů v atomu je buď rovný nule, nebo je různý od nuly;
- celkový spinový magnetický moment všech elektronů, protonů a neutronů v atomu je bud roven nule nebo je různý od nuly;
- součet celkového orbitálního a spinového magnetického momentu je bud roven nule nebo různý od nuly.
Základní makroskopickou charakteristikou magnetických vlastností látky je vektorová veličina – magnetizace. Definujeme ji jako vektorový součet magnetických momentů atomů tvořících danou látku, a která se nacházejí v jednotkovém objemu této látky, například v 1 m3 nebo 1 cm3 (uvědomujeme si, že magnetické momenty jednotlivých atomů jsou kromě vektorové veličiny, mají). Magnetizace tedy může být nulová nebo nenulová. Látky však nekvalifikujeme podle toho, jaká je hodnota magnetizace v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole, ale klasifikujeme je podle toho, jak ovlivňuje vnější magnetické pole na elementární magnetické momenty jednotlivých atomů, a tedy jaká je magnetizace dané látky za působení vnějšího magnetického pole. Jinými slovy, vyšetřujeme reakci (odezvu) dané látky na vnější magnetické pole. Atomové nosiče magnetického momentu, jak už víme, jsou mikroskopické uzavřené proudovodiče. Vnější magnetické pole indukuje v nich mikroskopické indukční proudy, jejichž magnetické momenty podle Lencova pravidla budou mít směr opačný než je směr vnějšího magnetického pole. Takový polarizovaný (indukční) efekt se nazývá diamagnetismem. Diamagnetickými látkami nazýváme všechny ty magnetické látky, ve kterých převládá diamagnetický efekt. Celkový magnetický moment jednotlivých atomů, pokud nepůsobí vnější magnetické pole, může být nulový. Diamagnetismus je velmi slabý efekt, často je potlačován silnějšími efekty, způsobenými vnějším magnetickým polem. Diamagnetickým efektem se vyznačují všechny látky. Pokud látku tvoří atomy, které se vyznačují nenulovým celkovým magnetickým momentem, pak vnější magnetické pole způsobí kromě diamagetického efektu, tzv. orientující efekt. Tento efekt spočívá v tom, že se magnetické pole snaží otočit magnetické momenty všech atomů do svého směru. Tento orientující efekt nazýváme paramagnetismus. Pokud v látce převládá diamagnetický efekt, látka je diamagnetická a převládá-li paramagnetický efekt, pak je paramagnetická. Tato klasifikace magnetických látek není zdaleka úplná. Doposud předpokládali, že jednotlivé „nosiče“ magnetického momentu jsou navzájem nezávislé. V mnoha případech však vliv vzájemné interakce mezi magnetickým momentem je podstatný pro vytvoření výsledné magnetizace dané látky. Tato interakce může způsobit, že magnetizace bude nenulová iv případě, kdy magnetické pole na danou látku nepůsobí. K objasnění fyzikální podstaty interakce mezi atomy, která závisí na orientaci jejich magnetických momentů, nelze použít představy klasické fyziky. Pochopení této interakce bylo možné jen po vypracování kvantové teorie. Kvantové efekty jsou "odpovědné" i za existence feromagnetismu a antiferomagnetismu.
Zdroj: Časopis Elektrón
