解釋反磁性、順磁性和鐵磁性材料
本文研究了三種不同類型的磁性材料以及它們對(duì)外部磁場(chǎng)的反應(yīng)。
磁性材料大致可分為三大類:反磁性、順磁性和鐵磁性。要徹底了解這些材料如何與外部場(chǎng)相互作用,需要掌握量子理論知識(shí)。然而,我們?nèi)匀豢梢允褂煤?jiǎn)化的解釋來(lái)獲得對(duì)這些材料性質(zhì)的基本理解。
關(guān)鍵概念
在本系列的前一篇文章中,我們討論了物質(zhì)中磁性的一些基本概念。我們了解到,對(duì)于放置在均勻磁場(chǎng)(B0)中的材料,材料(B)內(nèi)部的總磁場(chǎng)由下式給出:
等式1。
其中希臘字母χ是一個(gè)稱為磁化率的比例因子。在這個(gè)方程中,χ作為因子(1+χ)的一部分出現(xiàn)。這個(gè)系數(shù)被稱為相對(duì)滲透率,通常用μr表示。
根據(jù)材料的類型,磁化率可以是正的,也可以是負(fù)的。當(dāng)它為正時(shí),外部場(chǎng)在材料內(nèi)部得到增強(qiáng)。另一方面,負(fù)磁化率意味著材料的磁響應(yīng)與施加的場(chǎng)相反,這導(dǎo)致總場(chǎng)略小于外部場(chǎng)。
我們還了解到,材料的磁響應(yīng)是由其原子磁矩和外部磁場(chǎng)之間的相互作用產(chǎn)生的。但這些互動(dòng)實(shí)際上是如何發(fā)生的呢?讓我們從研究抗磁性開(kāi)始,因?yàn)樗亲钊菀自跊](méi)有量子力學(xué)的情況下解釋的。
抗磁性
反磁性材料產(chǎn)生與外部磁場(chǎng)相反的磁矩。圖1顯示了原子的經(jīng)典模型,可以幫助我們理解這種行為。在這個(gè)模型中,電子繞原子核運(yùn)行。電子在半徑為r的圓形軌道上以恒定速度v0移動(dòng);電子的角速度用?0表示。
電子繞原子核運(yùn)行的經(jīng)典模型。
圖1。電子繞原子核運(yùn)行的經(jīng)典模型。圖片由Steve Arar提供
我們從高中物理中知道,加速度等于力除以質(zhì)量(a = Fm
評(píng)論