Парамагнетизм и диамагнетизм

Парамагнетики. Механизмы намагничивания. Зависимость парамагнитной восприимчивости от температуры. Закон Кюри.

К парамагнетикам относятся вещества, атомы или молекулы которых имеют магнитный момент. В отсутствии магнитного поля вследствие теплового движения магнитные моменты ориентированы беспорядочно и вещество не обладает магнитными свойствами.

Парамагнитные свойства вещества объясняются наличием у атомов определенного магнитного момента. В отсутствии магнитного поля магнитные моменты атомов в парамагнетике вследствие теплового движения ориентированы совершенно беспорядочно. Поэтому магнитный момент тела, равный векторной сумме моментов отдельных атомов, близок к нулю, а, следовательно, тело не намагничено.

Во внешнем магнитном поле на каждый атом действует пара сил, стремящаяся установить магнитные моменты атомов параллельно полю. В результате этого внутри парамагнетика возникает упорядоченное расположение атомов и намагниченность оказывается параллельным направлению индукции , что характерно для парамагнетиков. Чем выше температура парамагнетика, тем сильнее тепловое движение атомов и, следовательно, тем слабее их ориентировка в данном поле, т.е. тем слабее намагничивание. Этим объясняется уменьшение магнитной восприимчивости парамагнетиков при нагревании.

В 1905 г. Ланжевен использовал теорему Больцмана для парамагнетиков – неметаллов и получил выражение для среднего значения проекции магнитного момента на направление напряженности внешнего поля: , где - напряженность магнитного поля, в котором находится частица с магнитным моментом.

Так как парамагнетики намагничиваются слабо, то, практически, - напряженности внешнего поля. Если концентрация атомов равна n, вектор намагничивания (как магнитный момент единичного объема) равен: .

Это выражение согласуется с экспериментальными данными о пропорциональности вектора намагничивания напряженности внешнего поля , а также с установленным экспериментально для парамагнетиков законом Кюри для магнитной восприимчивости: . Сравнение показывает, что константа в законе Кюри равна .

Дата добавления: 2014-01-04