Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Кюри-Вейса закон
Зависимость магнитной восприимчивости парамагнетика от температуры

Описание

Кюри-Вейса закон -  установленная П. Вейсом (1907) зависимость магнитной восприимчивости k от температуры Т в виде k=С/(Т - q) (С – постоянная вещества, qтемпература Кюри или точка Нееля для антиферромагнетиков). Выполняется для парамагнетиков, ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Объемная магнитная восприимчивость или просто магнитная восприимчивость k - отношение намагниченности единицы объема I к напряженности намагничивающего магнитного поля H.
Определение магнитной восприимчивости

Намагниченность связана с установлением вдоль поля элементарных магнитных диполей, которыми являются атомы, составляющие твердое тело. Хаотическое тепловое движение нарушает упорядоченность, магнитные диполи отклоняются от направления магнитного поля H, поэтому с ростом температуры намагниченность уменьшается (Рис. 1). Классическая теория дает следующие результаты - для парамагнетиков восприимчивость обратно пропорциональна температуре:
Закон Кюри-Вейса для парамагнетиков
 
Квантовомеханический расчет приводит к той же формуле для парамегнетиков.
Для ферромагнетиков классическая теория дает следующую зависимость восприимчивости от температуры:
Закон Кюри-Вейсса для ферромагнетиков
 
Здесь Tk - температура Кюри, температура, ниже которой в ферромагнетике наблюдается спонтанное намагничивание, то есть возможно намагничивание вещества при нулевом внешнем магнитном поле.
Опыт показывает, что формула для ферромагнетиков не верна. Это связано с тем, что ферромагнетизм можно объяснить только используя квантовую механику. Тем не менее качественно зависимость та же - при температуре Кюри восприимчивость стремится к бесконечности, а выше температуры Кюри убывает с ростом температуры.
Некоторые металлы, например, щелочные, являются парамагнетиками, но не подчиняются закону Кюри. Объяснение этого факта следующее: магнитная восприимчивость этих металлов определяется не ионами в узлах кристаллической решетки, а спиновыми магнитными моментами электронов. Для электронного газа магнитная восприимчивость оказывается не зависящей от температуры.
 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Применение эффекта

Магнитная термометрия.
Метод измерения температур, применяемый в основном ниже 1 К. В магнитной термометрии термометрическим свойством служит магнитная восприимчивость k парамагнетика. Для измерения подбирают парамагнетики, у которых k зависит от температуры простейшим образом, то есть для которых с хорошей точностью выполняется закон Кюри-Вейсса: k = a/Т. По измеренному в слабом внешнем магнитном поле значению k и известной для данного парамагнетика постоянной Кюри a может быть определена так называемая магнитная температура Т*. В области температур, в которой выполняется закон Кюри, Т* совпадает с термодинамической температурой Т. При понижении температуры закон Кюри перестаёт быть точным и Т* может заметно отличаться от Т. Практически магнитную температуру переводят в термодинамическую по таблицам и кривым, составленным на основании тщательных исследований зависимости восприимчивости парамагнитных солей от температуры.
Так, на Рис. 1 приведена экспериментальная зависимость обратной восприимчивости полилитионита от температуры, которая показывает, что в области высоких и низких температур для данного вещества хорошо выполняется закон Кюри-Вейсса.
Зависимость обратной восприимчивости от температуры
Рис. 1. Зависимость обратной восприимчивости полилитионита от температуры.

Реализации эффекта

Экспериментально магнитную восприимчивость обычно определяют, используя магнетометры (магнитные весы). Принцип их работы основан на змерении механической силы, действующей на небольшой (настолько маленький, чтобы можно было считать его точечным) образец в неоднородном магнитном поле, либо на цилиндрический. образец, помещенный между полюсами магнита таким образом, что один его конец находится в поле с максимальной напряженностью, а другой - в области с напряженностью, близкой к нулю. Калибровку магнетометров производят при помощи веществ с известной магнитной восприимчивостью. Эталоном для диамагнетиков обычно служит очищенная вода, для твердых парамагнетиков - Hg[Co(SCN)4].
Измеряя магнитную восприимчивость при разных температурах, можно экспериментально убедиться в справедливости закона Кюри-Вейсса.

Литература

Большая советская энциклопедия. / Гл. ред. А.М.Прохоров. М., изд. Советская энциклопедия 607 с.

Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1984.

Сивухин Д. В. Общий курс физики, М: Физматлит, 2004, 656 С.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина