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词条 磁化率
释义

磁化率,表征磁介质属性的物理量。常用符号cm表示,等于磁化强度M与磁场强度H之比引,即 M=cmH对于顺磁质,cm>0,对于抗磁质,cm<0,其值都很小。对于铁磁质,cm很大,且还与H有关(即M与H之间有复杂的非线性关系)。对于各向同性磁介质,cm是标量;对于各向异性磁介质,磁化率是一个二阶张量。

磁化率英文解释

magnetic susceptibility

磁化率的概念

在国际单位制(SI)中,磁化率cm是一个无量纲的纯数。

某一物质的磁化率可以用体积磁化率κ 或者质量磁化率χ来表示。体积磁化率无量纲参数。在CGS单位系统下的磁化率值是SI下的4π倍,即χ(CGS)=4πχ(SI)。体积磁化率除以密度即为质量磁化率,亦即χ=κ/ρ,其单位为m^3/kg.

磁化率的特性

物质在外磁场中,会被磁化并感生一附加磁场,其磁场强度H′与外磁场强度H之和称为该物质的磁感应强度B,即

B = H + H′ (1)

H′H方向相同的叫顺磁性物质,相反的叫反磁性物质。还有一类物质如铁、钴、镍及其合金,H′H大得多(H′/H)高达10,而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失,这类物质称为铁磁性物质。

物质的磁化可用磁化强度I来描述,H′=4πI。对于非铁磁性物质,I与外磁场强度H成正比

I = KH (2)

式中,K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率),是物质的一种宏观磁性质。在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物质的磁性质,它的定义是

χm = K/ρ (3)

χM = MK/ρ (4)

式中,ρM分别是物质的密度和摩尔质量。由于K是无量纲的量,所以χmχM的单位分别是cm·g和cm·mol-1。

磁感应强度SI单位是特[斯拉](T),而过去习惯使用的单位是高斯(G),1T=10^4G。

分子磁矩与磁化率

物质的磁性与组成它的原子、离子或分子的微观结构有关,在反磁性物质中,由于电子自旋已配对,故无永久磁矩。但是内部电子的轨道运动,在外磁场作用下产生的拉摩进动,会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩,所以表示出反磁性。其χM就等于反磁化率χ反,且χM<0。在顺磁性物质中,存在自旋未配对电子,所以具有永久磁矩。在外磁场中,永久磁矩顺着外磁场方向排列,产生顺磁性。顺磁性物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和,即

χM =χ顺 + χ反 (5)

通常χ顺比χ反大约1~3个数量级,所以这类物质总表现出顺磁性,其χM>0。顺磁化率与分子永久磁矩的关系服从居里定律

(6)

式中,NA为Avogadro常数;K为Boltzmann常数(1.38×10erg·K);T为热力学温度;μm为分子永久磁矩(erg·G)。由此可得

(7)

由于χ反不随温度变化(或变化极小),所以只要测定不同温度下的χM对1/T作图,截矩即为χ反,由斜率可求μm。由于比χ顺小得多,所以在不很精确的测量中可忽略χ反作近似处理

(8)

顺磁性物质的μm与未成对电子数n的关系为

(9)

式中,是玻尔磁子,其物理意义是:单个自由电子自旋所产生的磁矩。

μB=9.273×10erg·G=9.273×10J·G=9.273×J·T

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更新时间:2024/12/23 13:06:59