導入
常磁性とは、磁気学において、自発磁化を持たないが、外部磁場の影響下で、この励起磁場と同じ方向を向いた磁化を獲得する物質媒体の挙動を指します。したがって、常磁性材料は正の値の 磁化率を持ちます (反磁性材料とは異なります)。これは一般に非常に低いです。この磁化は励磁場を切ると消えるため、強磁性のようなヒステリシス現象はありません。
常磁性は、材料の固有の特性ではなく、磁場に応じた挙動、つまり考慮される条件に応じて変化する挙動を指します。したがって、強磁性材料は、その温度がキュリー温度を超えると常磁性になります。また、十分に小さなサイズのサンプルでは常磁性になることもあります。これは超常磁性と呼ばれます。
顕微鏡スケールでは、常磁性材料は一連の独立した磁気双極子によってモデル化できます。印加された磁場に対するシステムの応答は、一方では印加された磁場に従って双極子を整列させる傾向がある磁気エネルギーと、他方では熱撹拌エネルギーとの間の力の関係によって決定されます。 . 障害を促進する別の部分。この問題を統計物理学で扱うことにより、常磁性体の磁化率は温度に反比例するというキュリーの法則を証明することが可能になります。
微細な外観
- $$ {\vec \mu=-g\mu_\mathrm{B}\vec J/{\hbar}} $$
gはランデ因子、 μ B はボーア磁子です。
総角運動量は、次の3 つの成分から生じます。
核スピンは非常に弱いため、考慮すべき磁化率に十分に寄与しません。ただし、磁気共鳴画像法によって測定することは可能であり、医療に使用されています。
外部磁場が存在しない場合、各原子の磁気モーメントはランダムに配向され、これらの磁気モーメント (微小磁石) の合計は巨視的スケールではゼロになり、物体は磁化されません。
外部磁場の存在下では、各原子の磁気モーメント
常磁性材料では、スピン磁気モーメントが電子の軌道運動によって生成される磁気モーメントよりも支配的です。
ランジュバン常磁性
ポール・ランジュバンは、物体の磁気モーメントは各原子の磁気モーメントの合計である可能性があるという考えを導入しました。しかし、温度が上昇すると熱撹拌が起こり、外部磁場の影響にもかかわらず、原子の磁気モーメントの配向が失われます。次にポール・ランジュバンは、常磁性の減少を温度に反比例する関数として説明します。この現象はキュリーの法則で説明されます。
- $$ {\mathbf{M}} $$磁化です
- $$ {\mathbf{B}} $$印加磁場の磁束であり、テスラ単位で測定されます。
- Tは絶対温度(ケルビン単位)
- これは材料のキュリー定数です。これは次のように定義されます。