顺磁性：原因，顺磁性材料，示例 - 物理

所述顺磁性是磁性的一种形式，某些材料是弱通过外部磁场吸引并形成的方向感应内部的磁场施加的磁场。

与许多人通常认为的相反，磁性能不仅限于铁磁物质。所有物质都具有磁性，即使强度较弱。这些物质称为顺磁性和反磁性。

这样，可以区分两种类型的物质：顺磁性和反磁性。在存在磁场的情况下，顺磁性被吸引到场强最大的区域。相反，反磁性被吸引到强度最低的磁场区域。

当存在磁场时，顺磁性材料会遇到与磁铁相同类型的吸引和排斥。但是，当磁场消失时，熵将终止已引起的磁对准。

换句话说，尽管顺磁性材料不会变成永久磁化的材料，但它们会被磁场吸引。顺磁性物质的一些例子是：空气，镁，铂，铝，钛，钨和锂，等等。

原因

顺磁性是由于某些材料是由具有永久磁矩（或偶极子）的原子和分子组成的，即使它们没有磁场也是如此。

磁矩是由金属和其他具有顺磁特性的材料中不成对电子的自旋引起的。

在纯顺磁性中，偶极子不会互相作用，而是由于热搅动而在没有外部磁场的情况下随机定向。这产生零磁矩。

然而，当施加磁场时，偶极子倾向于与所施加的磁场对准，从而在该磁场的方向上产生净磁矩，并增加了外部磁场的磁矩。

无论哪种情况，偶极子的排列都可以通过温度的作用来抵消。

这样，当加热材料时，热搅拌能够抵消磁场对偶极子的影响，并且磁矩以混沌的方式重新定向，从而减小了感应场的强度。

居里定律是由法国物理学家皮埃尔·居里（Pierre Curie）于1896年通过实验开发的。只有在存在高温且顺磁性物质存在弱磁场的情况下，它才能适用。

之所以如此，是因为当对齐大部分磁矩时，它无法描述顺磁性。

该法则指出，顺磁性材料的磁化强度与施加的磁场强度成正比。这就是所谓的居里定律：

M = X∙H = CH / T

在上式中，M是磁化强度，H是施加磁场的磁通密度，T是以开氏度为单位测量的温度，C是每种材料特有的常数，称为居里常数。

观察居里定律还表明，磁化强度与温度成反比。因此，当加热材料时，偶极子和磁矩趋于失去由于磁场的存在而获得的取向。

顺磁性材料是具有与真空的磁导率相似的磁导率（一种物质吸引或引起磁场通过的能力）的材料。此类材料的铁磁性水平可忽略不计。

从物理上讲，它的相对磁导率（材料或介质的磁导率与真空的磁导率之间的商）大约等于1，即真空的磁导率。

在顺磁性材料中，有一种特殊类型的材料称为超顺磁性。尽管它们遵循居里定律，但这些材料的居里常数值很高。

正是迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在1845年9月意识到，实际上所有材料（不仅仅是铁磁材料）都会对磁场产生反应。

无论如何，事实是大多数物质都具有抗磁特性，因为成对的电子对（因此具有相反的自旋）几乎没有反磁性。相反，仅当存在不成对的电子时，才会发生反磁性。

顺磁性和抗磁性材料对磁场的敏感性都很弱，但是前者是正的，后者是负的。

磁性材料会稍微排斥抗磁性材料。另一方面，尽管也用很小的力吸引了顺磁。在这两种情况下，当去除磁场时，磁化效应都消失了。

如前所述，组成元素周期表的绝大多数元素都是抗磁性的。因此，抗磁性物质的例子是水，氢，氦和金。

由于在没有磁场的情况下顺磁性材料的行为与真空相似，因此其在工业中的应用受到一定限制。

顺磁最有趣的应用之一是顺磁电子（RPE），它广泛用于物理，化学和考古学。这是一种光谱技术，可以检测未配对电子的物质。

除其他领域外，该技术还应用于发酵，聚合物的工业生产，机油的磨损和啤酒的生产中。同样，这项技术被广泛用于考古遗迹的年代测定。