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磁化率
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磁化率,表征磁介質(zhì)屬性的物理量。常用符號(hào)cm表示,等于磁化強(qiáng)度M與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比引,即 M=cmH對(duì)于順磁質(zhì),cm>0,對(duì)于抗磁質(zhì),cm

特性

物質(zhì)在外磁場(chǎng)中,會(huì)被磁化并感生一附加磁場(chǎng),此物質(zhì)因磁化而激發(fā)出來(lái)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H′與外加的激發(fā)磁場(chǎng)強(qiáng)度H之和稱為該物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下的磁場(chǎng)強(qiáng)度B,即

(1)

H′與H方向相同的叫順磁性物質(zhì),相反的叫反磁性物質(zhì)。還有一類物質(zhì)如鐵、鈷、及其合金,H′比H大得多()高達(dá)10,而且附加磁場(chǎng)在外磁場(chǎng)消失后并不立即消失,這類物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。

物質(zhì)的磁化可用磁化強(qiáng)度I來(lái)描述,。對(duì)于非鐵磁性物質(zhì),I與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H成正比

(2)

式中,K為物質(zhì)的單位體積磁化率(簡(jiǎn)稱磁化率),是物質(zhì)的一種宏觀磁性質(zhì)。在化學(xué)中常用單位質(zhì)量磁化率χm或摩爾磁化率χM表示物質(zhì)的磁性質(zhì),它的定義是

(3)

(4)

式中,ρ和M分別是物質(zhì)的密度和摩爾質(zhì)量。由于K是無(wú)量綱的量,所以和的單位分別是和。

磁感應(yīng)強(qiáng)度SI單位是特[斯拉](T),而過(guò)去習(xí)慣使用的單位是高斯(G),。

相關(guān)參數(shù)概念

磁化:

處于磁中性態(tài)的磁性材料在磁場(chǎng)作用下逐步從宏觀上無(wú)磁性到顯示磁性的過(guò)程稱為磁化。

磁化過(guò)程:

在磁場(chǎng)作用下,磁性材料的磁化強(qiáng)度從磁中性狀態(tài)為零到非常強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度下接近飽和磁化強(qiáng)度的過(guò)程稱為磁化過(guò)程。

磁化曲線:

處于磁中性狀態(tài)下的磁性材料在磁場(chǎng)作用下,磁化強(qiáng)度M將隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H的增大而增大,最后在一定的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Hs時(shí)達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度值Ms,這時(shí),材料內(nèi)部的原子磁矩基本上都已經(jīng)沿磁場(chǎng)取向,再增大磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁化強(qiáng)度值不會(huì)明顯增大。在M-H圖上繪出磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的相應(yīng)曲線稱為磁化曲線,也稱初始磁化曲線。相應(yīng)地,磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化的曲線稱為B-H磁化曲線。

磁滯回線:

磁性材料在足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)(稱為飽和磁化場(chǎng)Hs)作用下被飽和磁化以后,使這一正向磁場(chǎng)強(qiáng)度降為零,材料的磁化強(qiáng)度便會(huì)從Ms降到Mr,顯然,磁化強(qiáng)度的變化落后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化,這種現(xiàn)象稱為磁滯。Mr稱為剩余磁化強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱剩磁。若要使Mr變?yōu)榱?,必須?duì)材料施加一反向磁場(chǎng)Hci或MHc,該磁學(xué)量稱為內(nèi)稟矯頑力。若將反向磁場(chǎng)逐步增大到-Hs,則材料又將達(dá)到飽和磁化。將反向磁場(chǎng)降為零,并繼續(xù)使磁場(chǎng)強(qiáng)度沿正向增加到Hs,磁化強(qiáng)度將經(jīng)過(guò)-Mr、Hci到達(dá)Ms,于是,在M-H圖上將形成一條封閉曲線,因?yàn)榇呕瘡?qiáng)度的變化始終落后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化,所以這樣的封閉曲線稱為M-H磁滯回線。相應(yīng)地,如果磁場(chǎng)強(qiáng)度經(jīng)歷一周期變化,即,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化在B-H圖上也會(huì)構(gòu)成一條封閉回線,稱為B-H磁滯回線。在這種磁滯回線上,材料經(jīng)飽和磁化后因撤去磁場(chǎng)所保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,也簡(jiǎn)稱剩磁Br。使Br降為零所需要施加的反向磁場(chǎng)稱為矯頑力,用BHC表

示。另外,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hs時(shí),磁化強(qiáng)度為飽和值Ms,所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,用Bs表示,這時(shí),。為真空磁導(dǎo)率

退磁曲線:

飽和磁滯回線的第二象限部分稱為退磁曲線,是反映硬磁材料磁性能好壞的特征曲線。

磁導(dǎo)率:

材料在磁場(chǎng)H的作用下被磁化,具有一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。兩者的比值稱為絕對(duì)磁導(dǎo)率μ',即

絕對(duì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率之比稱為相對(duì)磁導(dǎo)率

數(shù)值上,。相對(duì)磁導(dǎo)率通常也簡(jiǎn)稱為磁導(dǎo)率。在國(guó)際單位制中,相對(duì)磁導(dǎo)率和磁化率的關(guān)系為

組成

物質(zhì)的磁性與組成它的原子、離子或分子的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),在反磁性物質(zhì)中,由于電子自旋聯(lián)會(huì),故無(wú)永久磁矩。但是內(nèi)部電子的軌道運(yùn)動(dòng),在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的拉摩進(jìn)動(dòng),會(huì)感生出一個(gè)與外磁場(chǎng)方向相反的誘導(dǎo)磁矩,所以表示出反磁性。其就等于反磁化率χ反,且。在順磁性物質(zhì)中,存在自旋未配對(duì)電子,所以具有永久磁矩。在外磁場(chǎng)中,永久磁矩順著外磁場(chǎng)方向排列,產(chǎn)生順磁性。順磁性物質(zhì)的摩爾磁化率是摩爾順磁化率與摩爾反磁化率之和,即

(5)

通常χ順比χ反大約個(gè)數(shù)量級(jí),所以這類物質(zhì)總表現(xiàn)出順磁性,其。順磁化率與分子永久磁矩的關(guān)系服從瑪麗·居里定律

(6)

式中,NA為Avogadro常數(shù);K為Boltzmann常數(shù)();T為熱力學(xué)溫度;μm為分子永久磁矩(erg·G)。由此可得

(7)

由于χ反不隨溫度變化(或變化極小),所以只要測(cè)定不同溫度下的對(duì)作圖,截矩即為χ反,由斜率可求。由于比χ順小得多,所以在不很精確的測(cè)量中可忽略χ反作近似處理

(8)

順磁性物質(zhì)的與未成對(duì)電子數(shù)n的關(guān)系為

(9)

式中,是玻爾磁子,其物理意義是:?jiǎn)蝹€(gè)自由電子自旋所產(chǎn)生的磁矩

參考資料 >

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