Img00286

290

porządkowania tych dipoli w kierunku pola, a zatem powstaje wypadkowe namagnesowanie. Ponieważ momenty ustawiają się w kierunku pola, wypadkowy wektor polaryzacji rośnie i podatność magnetyczna Ti_m jest większa od zera.

5.16. Umieszczenie paramagnetyka w polu magnetycznym H powoduje pojawienie się momentów skręcających t, dążących do ustawienia orientacji poszczególnych dipoli magnetycznych w kierunku pola. Mają one tutaj wymiar energii

x = m x H    (5.16-1)

x = mH sinoc [J]    (5.16-2)

a zsumowane w jednostce objętości mają wymiar gęstości energii

T - MxH [J/m³]    (5.16-3)

Wzór (5.16-2) wskazuje, że energia dipola jest najmniejsza gdy dipol skierowany jest zgodnie z kierunkiem wektora H.

5.17. Stopień uporządkowania orientacji dipoli magnetycznych wskutek działania zewnętrznego pola magnetycznego jest zależny również od temperatury. Im wyższa temperatura, tym bardziej chaotyczna orientacja dipoli. Dla określonej temperatury ustala się określony stopień uporządkowania dipoli, uwarunkowany tymi dwiema przeciwstawnymi tendencjami.

Z pomocą zasad mechaniki statystycznej określa się współczynnik proporcjonalności między wielkościami M i p_Q//, będący podatnością magnetyczną materiału T)_m w postaci

nm²    _ C

” T

(5.17-1)

3p₀kT

gdzie: n określa gęstość przestrzenną atomów materiału (liczbę atomów w jednostce objętości), k jest stałą Boltzmanna, T temperaturą w K, a m momentem magnetycznym atomu.

Wzór (5.17-1) wyprowadzony został przy upraszczającym założeniu, że mH <.kT, które dla temperatur zbliżonych do normalnych i niezbyt silnych pól magnetycznych jest z reguły spełnione.

Tak więc dla dipoli paramagnetycznych podatność magnetyczna zmienia się proporcjonalnie do 1/T i jest niezależna od H. Jest to tzw. prawo Curie.

Sens fizyczny prawa Curie uwydatnia się, gdy równanie (5.17-1) przekształcić do postaci

. M * t\ \i₀H = młn = (5-17-2)

^{m 0} 3k T T

wskazującej, że wzrastające pole zewnętrzne H powoduje uporządkowanie elementarnych dipoli w próbce materiału, a więc działa w kierunku zwiększenia M podczas, gdy wzrastająca temperatura T przeciwdziała temu uporządkowaniu, dążąc do zmniejszenia wartości M.

Stała C we wzorze (5.17-1) zwana jest nieraz stałą Curie.