居里定律

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簡介

根據居里定律，順磁性材料的磁化強度與外加磁場強度成正比。當物體受熱，溫度升高時，磁化強度與溫度成反比。該定律由法國物理學家皮埃爾·居里發現，因此被稱為居里定律。

圖片即將推出

居里定律

大多數元素及其化合物都具有順磁性。它存在於含有鈀、鐵、鉑和一些稀土元素的化合物中。這些元素組成的原子具有未充滿的內層電子殼層。這種情況導致元素的未成對電子自旋。這將增強外加磁場，使原子排列整齊。

在中等強度的磁場中，磁化強度M與物質的外加磁場強度H成線性正比。

磁化強度(M)由公式定義

$$\mathrm{M = \chi H}$$

其中，

$\mathrm{\chi}$是磁化率，是一個常數。

當體積為V的物質放置在x方向的磁場H中，且dH/dx是沿x方向遞增的速率，則會感受到x方向上的力F。

$$\mathrm{F=\chi\mu 0 VH(\frac{dH}{dx})}$$

如果磁化率$\mathrm{\chi}$為正，則力F的方向與磁場強度遞增的方向相同；如果$\mathrm{\chi}$為負，則力F的方向與磁場強度遞減的方向相同。

測定$\mathrm{\chi}$的方法是測量已知磁場H和已知梯度dH/dx下的力F。

對於自由磁偶極子的磁矩，這些磁矩是隨機的，這些物質沒有特定的磁化強度。在外加磁場的作用下，偶極子會定向排列，更多的偶極子會指向與磁場相反的方向。當物質在磁場方向上具有淨正磁化強度時，其磁化率為正，被歸類為順磁性物質。

另一類物質通常不具有磁矩，但會在外加磁場中出現磁矩。當磁化率與溫度無關時，則為反磁性，材料的磁化率可以是正值或負值。順磁性材料的磁效應隨著溫度升高而減弱。這是由於原子排列的紊亂程度增加所致。

具有弱順磁性的磁體與其溫度無關，在許多固態金屬元素中都能發現。這類材料的例子包括鈉和其他鹼金屬。這是因為外加磁場影響了電子的自旋。

居里定律公式

M = C x (B/T)

其中，

M 為磁化強度

B 為磁場強度（單位：特斯拉）

T 為絕對溫度（單位：開爾文）

C 為居里常數。

居里溫度

順磁性材料在外加磁場中會被磁化，在外磁場消失後，其磁化強度也隨之消失。但一些材料如鐵和鎳在磁場存在時具有鐵磁性，即使在磁場消失後，其特性仍然保留。

居里溫度是鐵磁性材料轉變為順磁性材料的轉變溫度點。這種轉變在光儲存介質中用於資料的寫入和擦除。

在順磁性材料中，磁化強度與外加磁場強度成正比，而當順磁性材料在固定磁場強度下加熱時，磁化強度與溫度T成反比。

$$\mathrm{M=\frac{CB}{T}}$$

磁矩：外加磁場感應的磁矩與磁場強度成線性關係。磁矩被認為具有靈敏的平衡，可以檢測順磁性材料的不同測量和效應。

磁導率：磁導率或磁常數是材料在其內部形成磁場的能力。換句話說，當材料暴露在外加磁場中時會發生磁化。

居里點：材料在其溫度達到某一點時失去其磁性的溫度點稱為居里點。某些磁性材料在此溫度的臨界點處會改變其特性。

居里常數：居里常數是材料的一種特性，與它在特定溫度下的磁性有關。該特性取決於材料，與材料在應用居里定律時的溫度下的磁化率有關。

結論

• 磁化率與溫度成反比。

• 順磁性材料的磁化強度與磁場強度成正比。

常見問題

問1. 請給出居里定律公式。

答。居里定律公式為：M = C x (B/T)

其中：

M 為磁化強度

B 為磁場強度（單位：特斯拉）

T 為絕對溫度（單位：開爾文）

C = 居里常數

居里定律在高溫下適用性較好。

問2. 順磁性材料的居里定律是什麼？

答。根據居里定律，順磁性材料的磁化強度與溫度成反比。這意味著材料的溫度越高或順磁性越高，材料的磁化強度就越低。

問3. 順磁性材料的居里溫度是什麼？

答。順磁性材料轉變為鐵磁性材料的溫度稱為居里溫度。這是材料失去鐵磁性並轉變為順磁性的溫度點。

問4. 請說明居里溫度的重要性。

答。在居里溫度下，鐵磁性材料的磁性消失，變為順磁性材料，即材料保留弱磁性。這是因為熱能足以克服材料的排列。

問5. 鐵磁性物質是否僅在其居里點以上才服從居里定律？

答。鐵磁性物質的磁化率隨著溫度升高而降低。在居里點以上，鐵磁性物質的磁化率與其絕對溫度成反比。所有鐵磁性物質只有在其達到居里點後才服從居里定律。