居里-外斯定律

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居里-外斯定律

居里-外斯定律是物理学中电磁学主题下的一条重要定律。居里-外斯定律指出，铁磁材料的磁化率在铁磁体的顺磁区大于居里温度点。

通过此特性，物体的磁矩决定了磁铁响应外部磁场存在时的扭矩。在高于居里温度的磁性物质中，磁矩是随机取向的，确定净磁极化或磁化强度等于零。

例如，磁矩包括电流环、条形磁铁、电子或分子。

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磁化强度或磁极化强度意味着磁性材料在矢量场中感应或永久磁矩的密度。由电子自旋、原子核自旋或原子中的迁移率产生的微小电流会导致磁矩的形成。

净磁化强度由材料响应外部磁场决定。有时它甚至可以在没有外部磁场的情况下存在。此类材料的示例是冷铁作为自发磁化。还有一些其他材料具有相应的特性，例如镍和磁铁矿，它们被称为铁磁体。

铁磁性物质转变为顺磁性的温度称为居里温度。

居里是什么意思？

放射性由居里为单位测量。一个居里 (Ci) 的值等于 3.7 × 10¹⁰ 次衰变/秒。磁铁改变其磁特性的温度点称为居里温度。居里温度和居里点都源自居里。

居里-外斯定律公式

居里-外斯定律的表达式或公式如下所示

X = C / (T - Tc)

其中，

C 是特定材料的居里常数，

T 是绝对温度，

Tc 是居里温度

磁矩始终取决于外部场中的磁性材料。磁矩是磁场材料与材料绝对温度之间的关系。

居里-外斯定律的局限性

居里-外斯定律有许多假设和推论来计算其磁化率。让我们处理居里-外斯公式的可信度，它可以写成

$$\mathrm{X\:\sim\:1/(T-Tc)y}$$

其中，T > Tc 为真，但如果用温度替换居里温度 Tc，则会得到高于居里温度 Tc 的值，这是错误的。

然而，无论存在局限性，这都是广泛使用的公式。

外斯定律和铁磁性

在没有施加磁场的情况下，物质中出现自发磁化，则会发生铁磁性。铁磁体的最常见例子是铁、钴和镍，以及一些具有铁磁特性的合金。当分子中的磁矩按正确的顺序排列时，就会发生铁磁性。

为了使铁磁性明显，应达到铁磁转变温度（阈值温度）；对于铁、钴、Gd 等材料，该温度可能高于 1000K。当原子磁偶极子指向相反方向时，这种铁磁转变温度在没有外部场的情况下发生。

例如，在铁中，磁矩是由原子核外层电子自旋引起的。泡利不相容原理指出，两个电子不会在同一位置以相同的方向自旋。这会导致两个电子之间出现不合理的排斥。相反方向自旋的电子会与磁极化产生吸引相互作用。由于相反方向自旋的电子中存在吸引力，因此铁中的原子可以彼此对齐。这可以表述如下

有效的分子场 Hint，它依赖于交换力的影响下磁化强度 M 的大小；

Hint = M     --------------公式 (2)

磁化强度 (M) 可以用另一种方式写成磁化率的总和和乘积。

${\chi p\:\backslash s(H+\lambda M)=M}$      --------------- 公式 (3)

该方程公式是居里-外斯定律方程的基本思想。

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一些铁磁性物质的居里温度

一些铁磁性物质的居里温度为

• 铁 (Fe) 的居里温度 (Tc) 为 1,043K。

• 钆 (Gd) 的居里温度 (Tc) 为 293K。

• 镍 (Ni) 的居里温度 (Tc) 为 631K。

结论

居里-外斯定律是电磁学中的重要定律，其定义为，在顺磁区，磁化率大于铁磁体的居里温度 (Tc) 点。此温度是顺磁场位置处铁磁化合物的温度。

在没有施加磁场的情况下，物质中出现自发磁化，称为铁磁性。

$${\chi p\:\backslash s(H+\lambda M)=M}$$

此公式是推导居里-外斯定律方程的基本步骤。

常见问题

问题 1. 居里的常数值是多少？

答案。居里的常数值为 1.3047K

问题 2. 我们如何计算居里？

答案。居里可以通过每秒衰变率除以 3.7 x 10¹⁰ 来计算，结果等于 1 居里。

问题 3. 居里温度和居里-外斯温度之间有什么区别？

答案。居里温度 (Tc) 是材料磁化率激增的温度。

$\mathrm{\chi = C/T - Tc}$ 和 $\mathrm{T \sim Tc}$

另一方面，居里-外斯温度适用于 T >> T0，并且对于居里温度的一级转变接近 T0。

问题 4. 与铁电居里-外斯定律匹配的有效温度范围是多少？

答案。在铁电材料中，ε 的温度依赖性可以通过居里-外斯精确地表示如下

$\mathrm{-\varepsilon = \varepsilon 0 +C/(T - T0)}$

其中，

C 是居里常数，T0 是居里-外斯温度；通常，它与居里温度 (Tc) 不同

${\varepsilon}$ 当达到 T0 时达到峰值

在铁电材料中，Tc= T0，相变为二级，而在一级中，Tc 和 T0 的差异非常大

问题 5. 哪些材料遵循居里-外斯定律？

答案。与铁具有铁磁特性的材料，如镍和磁铁矿，称为铁磁体。材料的居里温度各不相同，低于阈值温度。