Paramagnetyki

Paramagnetyki są to substancje, które wykazują paramagnetyzm, czyli zjawisko pojawiania się wypadkowego momentu magnetycznego i polaryzacji magnetycznej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.

Atomy, cząsteczki paramagnetyków mają trwałe momenty magnetyczne (są maleńkimi magnesami), jednak ich chaotyczne rozmieszczenie daje w wyniku zerową polaryzację magnetyczną. Gdy paramagnetyk znajdzie się w polu magnetycznym, następuje pewne uporządkowanie tych dipoli i substancja wykazuje makroskopowe namagnesowanie.

Oddziaływanie paramagnetyczne jest bardzo słabe i w odróżnieniu od diamagnetyzmu, ma odwrotną orientację. W tym przypadku jest ona zgodna z polem zewnętrznym.

Wzór na polaryzację paramagnetyków jest następujący:

$\vec{J} = \mu_0\chi_m\vec{H}$

gdzie:

J - wartość wektora polaryzacji magnetycznej,
H - wartość wektora natężenia pola magnetycznego,
χ_m - podatność magnetyczna ośrodka.
µ₀ - przenikalność magnetyczna próżni.

Powyższa zależność jest prawdziwa dla słabych pól magnetycznych i niezbyt niskich temperatur. W temperaturach bliskich zera bezwzględnego dipole magnetyczne atomów nie mają swobody w układaniu się zgodnie z liniami pola magnetycznego zewnętrznego.

Dla paramagnetyków podatność magnetyczna χ_m>0, ale w odróżnieniu od ferromagnetyków nie przyjmuje dużych wartości.

Paramagnetykami są substancje, których cząsteczki (atomy) mają niesparowane elektrony).

Tablice

W poniższej tablicy przedstawiono wybrane paramagnetyki.

Substancja	Podatność magnetyczna (10^-8 m³/kg)
chrom	4,4
glin	0,768
magnez	0,652
NO (tlenek azotu)	61,2
platyna	1,22
terb	1350
O₂ (tlen cząsteczkowy)	135,4
wolfram	0,39

Ciekawostki

W słabym polu magnetycznym zewnętrznym namagnesowanie paramagnetyka jest również słabe. Rośnie wraz z natężeniem pola. Maksymalna polaryzacja jest osiągana wówczas, gdy ruchy cieplne nie są w stanie zniszczyć uporządkowania dipoli magnetycznych atomów lub cząsteczek.

Gaz elektronowy wykazuje własności paramagnetyczne.

Glin (aluminium) - przykład paramagnetyka © Björn Wylezich - stock.adobe.com

Prawo Curie

Prawo Curie brzmi:

Podatność magnetyczna paramagnetyków jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury w skali bezwzględnej.

$\chi_m = \frac{C}{T}$

gdzie:

χ_m - podatność magnetyczna ośrodka,
C - stała Curie,
T - temperatura bezwzględna.

Stała Curie jest charakterystyczna dla danej substancji.

Pytania

Czy paramagnetyki można trwale namagnesować?

Nie. Paramagnetyki tracą polaryzację magnetyczną po wyłączeniu zewnętrznego pola magnetycznego.

Ferromagnetyki

Ferromagnetyki to substancje krystaliczne, wykazujące ferromagnetyzm, czyli trwałą polaryzację magnetyczną poniżej pewnej temperatury. To trwałe namagnesowanie, zwane pozostałością magnetyczną, jest wynikiem równoległego ustawienia momentów spinowych całych obszarów substancji, nazywanych domenami ferromagnetycznymi.

Diamagnetyki

Diamagnetyki są to substancje które wykazują zjawisko diamagnetyzmu, czyli magnesowania się tych substancji w zewnętrznym polu magnetycznym w kierunku przeciwnym do kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.

Polaryzacja magnetyczna

Polaryzacja magnetyczna, magnetyzacja, namagnesowanie - jest to zjawisko związane z uporządkowaniem momentów magnetycznych atomów ośrodka materialnego.

Podatność magnetyczna

Podatność magnetyczna, oznaczana przez grecką literę χm (chi z indeksem m) jest to wielkość fizyczna, która określa zdolność substancji do zmian jej polaryzacji magnetycznej w zewnętrznym polu magnetycznym.