introduction
Tout matériau sera magnétisé sous l'action d'un champ magnétique et montrera un certain magnétisme caractéristique. Ce type de magnétisme n'est pas seulement caractérisé par l'amplitude de la magnétisation ou de l'induction magnétique, mais devrait également se refléter par les caractéristiques de changement de la magnétisation avec le champ magnétique externe. Pour cette raison, il est défini que le rapport de l'aimantation M au champ magnétique H d'un matériau sous l'action d'un champ magnétique est la susceptibilité : χ=M/H
Habituellement, l'aimantation fait référence au magnétisme atomique ou ionique par unité de volume du matériau. La somme vectorielle des moments, de sorte que la susceptibilité définie par la formule ci-dessus est également appelée susceptibilité volumique. Si la densité du matériau est connue pour être , la susceptibilité magnétique par unité de masse du matériau est χ m =χ/ρ
De plus, la susceptibilité magnétique molaire peut être définie comme celle de 1 mole de substance. Susceptibilité magnétique χ M =χ m M
Dans la formule, M est le poids moléculaire.
En fonction de la susceptibilité magnétique et de ses aspects positifs et négatifs et de son comportement en température, le type de propriétés magnétiques du matériau peut souvent être jugé.
Concept
Dans le Système international d'unités (SI), la susceptibilité magnétique cm est un nombre pur sans dimension.
La susceptibilité magnétique d'une substance peut être exprimée par la susceptibilité magnétique en volume κ ou la susceptibilité magnétique en masse χ. Paramètre sans dimension de la susceptibilité magnétique volumique. La valeur de la susceptibilité magnétique sous le système d'unités CGS est 1/4π fois celle sous le SI, c'est-à-dire 1 CGSM = 4π SI, et χ (CGS) = χ (SI)/4π numériquement. La susceptibilité magnétique volumique divisée par la densité est la susceptibilité magnétique de masse, c'est-à-dire χ=κ/ρ, et son unité est m^3/kg.
Caractéristiques
Dans le champ magnétique externe, la substance sera magnétisée et induira un champ magnétique supplémentaire. is called the magnetic field strength of the substance under the action of an external magnetic field, that is, La somme de l'intensité de champ magnétique d'excitation appliquée est appelée intensité de champ magnétique de la substance sous l'action d'un champ magnétique externe, c'est-à-dire
= + ′ (1) = + (1)
Same direction as The material is called paramagnetic, and the opposite is called diamagnetic material. Même sens que Le matériau est appelé paramagnétique, et l'inverse est appelé matériau diamagnétique. Il existe également une classe de substances telles que le fer, le cobalt, le nickel et leurs alliages. is much larger than ( / ) Up to 10, and the additional magnetic field does not disappear immediately after the external magnetic field disappears. est beaucoup plus grand que ( / ) Jusqu'à 10, et le champ magnétique supplémentaire ne disparaît pas immédiatement après la disparition du champ magnétique externe. Ce type de matériau est appelé matériau ferromagnétique.
=4 . L'aimantation d'une substance peut être décrite par l'aimantation I, =4 . Pour les matériaux non ferromagnétiques, I est proportionnel à l'intensité du champ magnétique externe H
= (2) = (2)
is the magnetic susceptibility per unit volume of the substance (abbreviated as the magnetic susceptibility), which is a macroscopic magnetic property of the substance. où , est la susceptibilité magnétique par unité de volume de la substance (abrégée en susceptibilité magnétique), qui est une propriété magnétique macroscopique de la substance. or molar magnetic susceptibility is commonly used to indicate the magnetic properties of a substance. En chimie, la susceptibilité magnétique unité de masse ou une susceptibilité magnétique molaire est couramment utilisé pour indiquer les propriétés magnétiques d'une substance. Sa définition est
= (3) = (3)
= (4) = (4)
and où, et de la is a dimensionless quantity, the values of and The units are m^3·kg -1 and m^3·mol -1 . est une quantité sans dimension, les valeurs de et Les unités sont m^3·kg -1 et m^3·mol -1 .
L'unité SI d'intensité d'induction magnétique est Te [Sila] (T), et l'unité utilisée dans le passé est Gauss (G), 1T=10^4G.
Le concept de paramètres connexes
Magnétisation :
Les matériaux magnétiques à l'état magnétiquement neutre disparaissent progressivement d'un point de vue macroscopique sous l'action d'un champ magnétique. Le processus du magnétisme à l'affichage du magnétisme est appelé magnétisation.
Processus de magnétisation :
Sous l'action d'un champ magnétique, l'aimantation d'un matériau magnétique passe d'un état magnétique neutre de zéro à un très fort champ magnétique d'intensité proche de la saturation. Le processus d'aimantation est appelé processus d'aimantation.
Courbe de magnétisation :
Sous l'action d'un champ magnétique, l'aimantation M va augmenter avec l'augmentation de l'intensité du champ magnétique H du matériau magnétique à l'état de neutre magnétique. Augmenter, et enfin atteindre la valeur d'aimantation de saturation Ms à une certaine intensité de champ magnétique de saturation Hs. A cette époque, les moments magnétiques atomiques à l'intérieur du matériau ont été essentiellement orientés le long du champ magnétique. Si l'intensité du champ magnétique est augmentée, la valeur de magnétisation n'augmentera pas de manière significative. . La courbe correspondante dans laquelle l'aimantation varie avec l'intensité du champ magnétique tracée sur le diagramme MH est appelée courbe d'aimantation, également appelée courbe d'aimantation initiale. De manière correspondante, la courbe de l'intensité d'induction magnétique B du matériau magnétique changeant avec l'intensité du champ magnétique H est appelée courbe de magnétisation BH.
Boucle d'hystérésis :
Une fois que le matériau magnétique est saturé magnétisé sous l'action d'un champ magnétique suffisamment fort (appelé champ de magnétisation de saturation Hs), une fois que la force du champ magnétique direct tombe à zéro, l'aimantation du matériau passera de Ms à M. Évidemment , le changement d'aimantation est en retard sur le changement d'intensité du champ magnétique. Ce phénomène est appelé hystérésis. Mr est appelé aimantation résiduelle, ou rémanence en abrégé. Pour ramener Mr à zéro, un champ magnétique inverse Hci ou MHc doit être appliqué au matériau. Cette quantité magnétique est appelée coercivité intrinsèque. Si le champ magnétique inverse est progressivement augmenté jusqu'à -Hs, le matériau atteindra à nouveau l'aimantation à saturation. Diminuez le champ magnétique inverse à zéro et continuez à augmenter l'intensité du champ magnétique dans le sens positif jusqu'à Hs, l'aimantation atteindra Ms à -Mr, Hci, donc une courbe fermée sera formée sur le diagramme MH, car le changement de l'aimantation est toujours à la traîne En raison du changement d'intensité du champ magnétique, une telle courbe fermée est appelée boucle d'hystérésis MH. De manière correspondante, si l'intensité du champ magnétique subit un changement périodique, c'est-à-dire Hs→0→HC→Hs→HC→Hs, le changement de l'intensité de l'induction magnétique B formera également une boucle fermée sur le diagramme BH, qui est appelé le Boucle d'hystérésis BH. Sur ce type de boucle d'hystérésis, la densité de flux magnétique retenue par le matériau après la suppression de l'aimantation de saturation en raison de la suppression du champ magnétique est appelée densité de flux magnétique résiduel, également appelée magnétisme résiduel Br. Le champ magnétique inverse nécessaire pour réduire Br à zéro s'appelle la force coercitive, qui est indiquée par la table BHC
. De plus, lorsque l'intensité du champ magnétique est Hs, l'aimantation est la valeur de saturation Ms et l'intensité d'induction magnétique correspondante est appelée intensité d'induction magnétique de saturation, qui est représentée par Bs. A ce moment, Bs=μ0(Hs+Ms). μ0 est la perméabilité au vide.
Courbe de démagnétisation :
La deuxième partie du quadrant de la boucle d'hystérésis de saturation est appelée courbe de démagnétisation, qui reflète les propriétés magnétiques des matériaux magnétiques durs. Courbe.
Perméabilité :
Le matériau est magnétisé sous l'action du champ magnétique H, et présente une certaine intensité d'induction magnétique B. Le rapport des deux est appelé perméabilité absolue ', c'est-à-dire μ'=B/H
Le rapport de la perméabilité absolue à la perméabilité au vide 0 est appelé perméabilité relative μ : μ=μ '/μ0
Sur la valeur numérique, μ0=4π×10-7H/m. La perméabilité relative est souvent aussi appelée simplement perméabilité. Dans le Système international d'unités, la relation entre la perméabilité magnétique relative et la susceptibilité magnétique est μ=1+χ
Composition
Les propriétés magnétiques d'une substance et la structure microscopique de ses atomes, ions ou molécules La structure est liée. Dans les matériaux diamagnétiques, puisque les spins des électrons ont été appariés, il n'y a pas de moment magnétique permanent. Cependant, le mouvement orbital des électrons internes et la précession de traction sous l'action du champ magnétique externe vont induire un moment magnétique induit qui est opposé à la direction du champ magnétique externe, il montre donc un diamagnétisme. M is equal to the inverse magnetic susceptibility , and M<0. Son M est égal à la de susceptibilité magnétique inverse et M <0. Dans les substances paramagnétiques, il existe des électrons non appariés de spin, ils ont donc un moment magnétique permanent. Dans le champ magnétique externe, les moments magnétiques permanents sont alignés le long de la direction du champ magnétique externe, produisant du paramagnétisme. M of the paramagnetic substance is the sum of the molar paramagnetic susceptibility and the molar susceptibility, ie La sensibilité la M molaire de la substance paramagnétique est la somme de la susceptibilité paramagnétique molaire et la susceptibilité molaire, à savoir
= Scissor+ Reverse(5) = Ciseaux+ Inverse(5)
cis is more than about 1 to 3 reverses Order of magnitude, so this kind of material always exhibits paramagnetism, its >0. Habituellement cis est supérieur à environ 1 à 3 ordres de grandeur inverses, donc ce type de matériau présente toujours un paramagnétisme, son >0. La relation entre la susceptibilité paramagnétique et le moment magnétique permanent moléculaire obéit à la loi de Curie
(6)
is the Avogadro constant; où est la constante d'Avogadro ; is the Boltzmann constant (1.38×10erg·K); est la constante de Boltzmann (1,38×10erg·K) ; is the thermodynamic temperature; est la température thermodynamique ; is the molecular permanent magnetic moment (erg·G). est le moment magnétique permanent moléculaire (erg·G). De là, on peut obtenir
(7)
does not change with temperature (or the change is very small), so long as the is plotted against 1/T, the intercept is the inverse of , and the slope can be obtained from . Etant donné que la ne change pas avec la température (ou de la variation est très faible), aussi longtemps que le est tracée en fonction de 1 / T, l'ordonnée à l' origine est l'inverse de et la pente peuvent être obtenues à partir de , the can be ignored in the inaccurate measurement for approximation Comme il est beaucoup plus petit que l' , l' peut être ignoré dans la mesure inexacte pour l'approximation
(8)
of paramagnetic materials and the number of unpaired electrons is La relation entre de matériaux paramagnétiques et le nombre d'électrons non appariés est
(9)
Dans la formule, il s'agit du magnéton de Bohr, et sa signification physique est : le moment magnétique produit par le spin d'un seul électron libre.
=9.273×10erg·G=9.273×10J·G=9.273×J·T =9.273×10erg·G=9.273×10J·G=9.273×J·T