• 磁化率

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    磁化率

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    電磁學中,磁化率(拉丁語:susceptibilis,接受;表示為 χ)是衡量材料在外加磁場中磁化程度的量度。 它是磁化強度 M(每單位體積的磁矩)與施加的磁化場強度 H 的比率。這允許將大多數材料對施加的磁場的響應簡單地分為兩類:與磁場對齊 , χ > 0,稱為順磁性,或與場對齊,χ <; 0,稱為抗磁性

    磁化率表示材料是被磁場吸引還是被排斥。 順磁性材料與施加的磁場對齊并被吸引到更大磁場的區域。 反磁性材料是反排列的,并被推開,朝向較低磁場的區域。 在施加的磁場之上,材料的磁化增加了它自己的磁場,導致場線集中在順磁性中,或者被排除在抗磁性中。 磁化率的定量測量還可以深入了解材料的結構,從而深入了解鍵合和能級。 此外,它在地質學中廣泛用于古地磁研究和構造地質學。

    材料的磁化性來自于構成它們的粒子的原子級磁性。 通常,這由電子的磁矩決定。 電子存在于所有材料中,但在沒有任何外部磁場的情況下,電子的磁矩通常是成對的或隨機的,因此整體磁性為零(這種常見情況的例外是鐵磁性)。 電子的磁矩排列或不排列的根本原因非常復雜,無法用經典物理學來解釋。 然而,一個有用的簡化是測量材料的磁化率并應用麥克斯韋方程組的宏觀形式。 這允許經典物理學做出有用的預測,同時避免潛在的量子力學細節。

    定義

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    體積敏感性

    磁化率是無量綱比例常數,表示材料響應于施加的磁場的磁化程度。 一個相關的術語是磁化率,即磁矩和磁通密度之間的比例。 一個密切相關的參數是磁導率,它表示材料和體積的總磁化強度。

    體積磁化率,用符號 χv 表示(通常簡稱為 χ,有時為 χm - 磁化率,以區別于電化率)在國際單位制中定義 - 在其他系統中可能有額外的常數

    • M為材料的磁化強度(單位體積的磁偶極矩),單位為安培每米,
    • H為磁場強度,單位為安培每米。

    因此,χv 是一個無量綱量。

    使用 SI 單位,磁感應強度 B 與 H 的關系

    其中 μ0 是真空磁導率(見物理常數表),(1 + χv) 是材料的相對磁導率。 因此,體積磁化率 χv 和磁導率 μ 通過以下公式相關:μ = μ 0 ( 1 + χ v ) 。 {\displaystyle \mu =\mu _{0}\left(1+\chi _{\text{v}}\right).}

    有時,稱為磁化強度 I(也稱為磁極化 J)并以特斯拉為單位的輔助量被定義為 I = μ 0 M 。 {\displaystyle \mathbf {I} =\mu _{0}\mathbf {M} .}

    這允許根據量 I 和 B 來替代描述所有磁化現象,而不是常用的 M 和 H。

    磁化率

    摩爾磁化率和質量磁化率

    還有另外兩種磁化率測量值,單位為 m3/mol 的摩爾磁化率 (χm) 和單位為 m3/kg 的質量磁化率 (χρ),定義如下,其中 ρ 是密度,單位為 kg/m3, M 為摩爾質量

    以 CGS 為單位

    上述定義是根據 SI 所基于的國際數量體系 (ISQ) 得出的。 但是很多磁化率表給出了CGS系統對應量的值。

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    詞條目錄
    1. 磁化率
    2. 定義
    3. 體積敏感性
    4. 摩爾磁化率和質量磁化率
    5. 以 CGS 為單位

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