固體中的磁性

磁化率

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用同樣輕的一推去推兩個盪鞦韆的人:一個幾乎沒動,另一個盪得老高。他們對同一記推力有不同的「響應度」。磁化率對材料和磁性而言正是這個:它衡量當你施加一個給定磁場時,材料被磁化得有多強——很強、很弱,還是朝著相反的方向。

具體說,它是「你得到多少磁化」與「你施加多少磁場」的比值。它的正負和大小道盡了一切。很小的負磁化率,意味著材料微弱地逆著磁場被磁化——那是抗磁體。很小的正值,意味著它微弱地順著磁場被磁化——是順磁體。極大的值,則意味著一點點磁場就能產生巨大的磁化——這是一種材料瀕臨、或已經進入鐵磁有序的標誌。

磁化率之所以重要,是因為它是你實際能直接測到的量之一,而它的行為揭示著內部正在發生什麼。觀察磁化率如何隨溫度變化,是物理學家探測磁性相變、判定一種材料具有哪類有序的主要手段。常見的混淆是把磁化率當成一個固定的數;對多數磁性材料而言,它隨溫度強烈變化,而恰恰是這種變化承載著有趣的資訊。

冷卻一個順磁體並測它的磁化率:隨著溫度下降,磁化率穩步增大,因為越冷的原子被擾動得越少,越容易順著磁場對齊。把磁化率對溫度畫出來,是摸清任何一種新磁性材料的常規第一步。

順磁體冷卻時磁化率上升——這是其磁行為的基本指紋。

磁化率(對磁場的響應)不應與磁化(材料實際具有的磁性強度)混為一談。一塊永磁體即使在零磁場下仍保有強磁化,而在那裡,磁化率這一簡單概念已不足以描述它的行為。

又稱
magnetic susceptibility磁化率