상자성 : 원인, 상자성 재료, 예 - 물리적 인

상자성은 특정 물질이 약한 외부 자계에 의해 흡착 및 방향 내부에 유도 자계인가 자장 형성되는 자기장의 한 형태이다.

많은 사람들이 흔히 생각하는 것과는 달리 자기 적 특성은 강자성 물질에만 국한되지 않습니다. 모든 물질은 약한 방식으로도 자기 특성을 가지고 있습니다. 이러한 물질을 상자성 및 반자성이라고합니다.

이러한 방식으로 상자성 및 반자성이라는 두 가지 유형의 물질을 구분할 수 있습니다. 자기장이 존재하는 경우 상자성 물질은 자기장 강도가 가장 큰 영역에 끌립니다. 대신 반자성은 강도가 가장 낮은 필드 영역에 끌립니다.

자기장이 존재할 때 상자성 물질은 자석이 경험하는 것과 동일한 유형의 인력과 반발을 경험합니다. 그러나 자기장이 사라지면 엔트로피는 유도 된 자기 정렬을 종료합니다.

즉, 상자성 물질은 영구적 인 자화 물질이되지는 않지만 자기장에 끌립니다. 상자성 물질의 예로는 공기, 마그네슘, 백금, 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 및 리튬 등이 있습니다.

원인

Paramagnetism은 특정 물질이 자기장이 존재하지 않더라도 영구 자기 모멘트 (또는 쌍극자)를 갖는 원자와 분자로 구성되어 있기 때문입니다.

자기 모멘트는 상자성 특성을 가진 금속 및 기타 물질에서 짝을 이루지 않은 전자의 스핀에 의해 발생합니다.

순수한 상자성에서 쌍극자는 서로 상호 작용하지 않지만 열 교반의 결과로 외부 자기장이 없을 때 무작위로 배향됩니다. 이것은 제로 자기 모멘트를 생성합니다.

그러나 자기장이 가해지면 쌍극자는 가해진 자기장과 정렬되는 경향이 있으며, 그 결과 그 자기장 방향으로 순 자기 모멘트가 발생하고 외부 자기장에 추가됩니다.

두 경우 모두 쌍극자의 정렬은 온도의 영향에 의해 방해를받을 수 있습니다.

이러한 방식으로 재료가 가열 될 때 열 교반은 쌍극자에 대한 자기장의 영향을 상쇄 할 수 있으며 자기 모멘트는 혼란스러운 방식으로 방향을 바꾸어 유도장의 강도를 감소시킵니다.

퀴리의 법칙은 1896 년 프랑스의 물리학 자 피에르 퀴리에 의해 실험적으로 개발되었습니다. 이것은 고온이 존재하고 상자성 물질이 약한 자기장에있을 때만 적용 할 수 있습니다.

이는 자기 모멘트의 상당 부분이 정렬 될 때 상자성 (paramagnetism)을 설명하지 못하기 때문입니다.

법칙에 따르면 상자성 물질의 자화는 적용된 자기장의 강도에 정비례합니다. 퀴리의 법칙은 다음과 같습니다.

M = X ∙ H = CH / T

위의 공식에서 M은 자화, H는 적용된 자기장의 자속 밀도, T는 켈빈 도로 측정 된 온도, C는 각 재료에 특정한 상수이며 퀴리 상수라고합니다.

퀴리의 법칙을 관찰하면 자화가 온도에 반비례 함을 알 수 있습니다. 이러한 이유로 재료가 가열되면 쌍극자와 자기 모멘트가 자기장의 존재에 의해 획득 된 방향을 잃는 경향이 있습니다.

상자성 재료는 진공의 자기 투과성과 유사한 자기 투과성 (물질이 자기장을 끌어 당기거나 통과시키는 능력)을 가진 모든 재료입니다. 이러한 물질은 무시할 수있는 수준의 강자성을 나타냅니다.

물리적 측면에서 상대 투자율 (재료 또는 매질의 투자율과 진공의 투자율 사이의 몫)은 진공의 투자율 인 1과 거의 동일합니다.

상자성 재료 중에는 초상 자성이라고하는 특정 유형의 재료가 있습니다. 퀴리의 법칙을 따르지만,이 재료는 퀴리 상수 값이 상당히 높습니다.

1845 년 9 월, 실제로 모든 물질 (강자성 물질뿐만 아니라)이 자기장의 존재에 반응한다는 것을 깨달은 사람은 Michael Faraday였습니다.

어쨌든, 진실은 대부분의 물질이 본질적으로 반자성이라는 것입니다. 쌍자 전자 쌍 (따라서 반대 스핀을 갖는)은 반자성을 약하게 선호하기 때문입니다. 반대로, 짝을 이루지 않은 전자가있을 때만 반자성이 발생합니다.

상자성 및 반자성 재료 모두 자기장에 약한 감수성을 갖지만 전자는 양수이지만 후자는 음수입니다.

반자성 물질은 자기장에 의해 약간 반발됩니다. 반면에 상자성 물질은 힘이 거의 없지만 끌어 당깁니다. 두 경우 모두 자기장이 제거되면 자화 효과가 사라집니다.

이미 언급했듯이 주기율표를 구성하는 대부분의 원소는 반자성입니다. 따라서 반자성 물질의 예는 물, 수소, 헬륨 및 금입니다.

상자성 재료는 자기장이없는 상태에서 진공과 유사한 동작을하기 때문에 산업에서의 응용은 다소 제한적입니다.

상자 성학의 가장 흥미로운 응용 프로그램 중 하나는 물리학, 화학 및 고고학에서 널리 사용되는 RPE (Electronic Paramagnetic Resonance)입니다. 짝을 이루지 않은 전자가있는 종을 검출 할 수있는 분광기 기술입니다.

이 기술은 발효, 폴리머 산업 제조, 모터 오일 마모 및 맥주 제조 등에 적용됩니다. 마찬가지로,이 기술은 고고학 유적의 연대 측정에 널리 사용됩니다.

Paramagnetism (nd). Wikipedia에서. es.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 24 일에 검색 함.
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Chang, MC "Diamagnetism and paramagnetism"(PDF). NTNU 강의 노트. 2018 년 4 월 25 일에 확인 함.
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