磁化率

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在电磁学中,磁化率(拉丁语:susceptibilis,接受;表示为χ)是衡量材料在外加磁场中磁化程度的量度。它是磁化强度M(每单位体积的磁矩)与施加的磁化场强度H的比率。这允许将大多数材料对施加的磁场的响应简单地分为两类:与磁场对齐,χ>0,称为顺磁性,或与场对齐,χ<;0,称为抗磁性。 磁化率表示材料是被磁场吸引还是被排斥。顺磁性材料与施加的磁场对齐并被吸引到更大磁场的区域。反磁性...

磁化率

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电磁学中,磁化率(拉丁语:susceptibilis,接受;表示为 χ)是衡量材料在外加磁场中磁化程度的量度。 它是磁化强度 M(每单位体积的磁矩)与施加的磁化场强度 H 的比率。这允许将大多数材料对施加的磁场的响应简单地分为两类:与磁场对齐 , χ > 0,称为顺磁性,或与场对齐,χ <; 0,称为抗磁性

磁化率表示材料是被磁场吸引还是被排斥。 顺磁性材料与施加的磁场对齐并被吸引到更大磁场的区域。 反磁性材料是反排列的,并被推开,朝向较低磁场的区域。 在施加的磁场之上,材料的磁化增加了它自己的磁场,导致场线集中在顺磁性中,或者被排除在抗磁性中。 磁化率的定量测量还可以深入了解材料的结构,从而深入了解键合和能级。 此外,它在地质学中广泛用于古地磁研究和构造地质学。

材料的磁化性来自于构成它们的粒子的原子级磁性。 通常,这由电子的磁矩决定。 电子存在于所有材料中,但在没有任何外部磁场的情况下,电子的磁矩通常是成对的或随机的,因此整体磁性为零(这种常见情况的例外是铁磁性)。 电子的磁矩排列或不排列的根本原因非常复杂,无法用经典物理学来解释。 然而,一个有用的简化是测量材料的磁化率并应用麦克斯韦方程组的宏观形式。 这允许经典物理学做出有用的预测,同时避免潜在的量子力学细节。

定义

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体积敏感性

磁化率是无量纲比例常数,表示材料响应于施加的磁场的磁化程度。 一个相关的术语是磁化率,即磁矩和磁通密度之间的比例。 一个密切相关的参数是磁导率,它表示材料和体积的总磁化强度。

体积磁化率,用符号 χv 表示(通常简称为 χ,有时为 χm - 磁化率,以区别于电化率)在国际单位制中定义 - 在其他系统中可能有额外的常数

  • M为材料的磁化强度(单位体积的磁偶极矩),单位为安培每米,
  • H为磁场强度,单位为安培每米。

因此,χv 是一个无量纲量。

使用 SI 单位,磁感应强度 B 与 H 的关系

其中 μ0 是真空磁导率(见物理常数表),(1 + χv) 是材料的相对磁导率。 因此,体积磁化率 χv 和磁导率 μ 通过以下公式相关:μ = μ 0 ( 1 + χ v ) 。 {\displaystyle \mu =\mu _{0}\left(1+\chi _{\text{v}}\right).}

有时,称为磁化强度 I(也称为磁极化 J)并以特斯拉为单位的辅助量被定义为 I = μ 0 M 。 {\displaystyle \mathbf {I} =\mu _{0}\mathbf {M} .}

这允许根据量 I 和 B 来替代描述所有磁化现象,而不是常用的 M 和 H。

磁化率

摩尔磁化率和质量磁化率

还有另外两种磁化率测量值,单位为 m3/mol 的摩尔磁化率 (χm) 和单位为 m3/kg 的质量磁化率 (χρ),定义如下,其中 ρ 是密度,单位为 kg/m3, M 为摩尔质量

以 CGS 为单位

上述定义是根据 SI 所基于的国际数量体系 (ISQ) 得出的。 但是很多磁化率表给出了CGS系统对应量的值。

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词条目录
  1. 磁化率
  2. 定义
  3. 体积敏感性
  4. 摩尔磁化率和质量磁化率
  5. 以 CGS 为单位

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