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金属顺磁性及居里定律解析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2-13 顺磁性物质磁化过程示意图对于金属,当金属原子或离子的磁矩和自由电子的磁矩总和大于外加磁场下产生的抗磁性时,即表现为顺磁性物质。因而,顺磁性物质中任一宏观小体积内,其总的磁矩应等于零,物质不显磁性。如图2-13中,显然热运动对原子磁矩沿外磁场方向排列有干扰,温度越高,干扰越严重,因此顺磁性物质的磁化率和温度有明显的关系,这种关系称居里定律:式中 c——居里常数。

金属顺磁性及居里定律解析

能沿外磁场方向产生的磁化的物质,其磁化率为正值。如果不是铁磁性物质就是顺磁性物质。

顺磁性物质的单原子或分子是有永久磁矩的,原子或分子的磁矩在外磁场的作用下会顺着外加磁场方向排列,表现出顺磁性(见图2-13)。

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图2-13 顺磁性物质磁化过程示意图

对于金属,当金属原子或离子的磁矩和自由电子的磁矩总和大于外加磁场下产生的抗磁性时,即表现为顺磁性物质。但是由于热振动,在不加外场时,其原子永久磁矩的取向是无规则的。因而,顺磁性物质中任一宏观小体积内,其总的磁矩应等于零,物质不显磁性。当有磁场作用时,各原子的磁矩受到磁场施加给它的一个力矩作用,使金属原子的磁矩趋向与磁场方向排列的几率增大,因此磁矩在磁场方向的分量的平均值就不会是零。在顺着磁场的方向,就有宏观的磁矩的产生。温度越低、磁场越强、排列越整齐。

可以认为顺磁性物质的磁矩,就是磁场克服原子或分子热运动的干扰,使原子磁矩排向磁场的结果。如图2-13中,显然热运动对原子磁矩沿外磁场方向排列有干扰,温度越高,干扰越严重,因此顺磁性物质的磁化率和温度有明显的关系,这种关系称居里定律:(www.xing528.com)

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式中 c——居里常数。

有些顺磁性物质服从居里-外斯定律:

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式中 Δ——对于一定物质是常数。

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