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상자성체(paramagnetic substance)

작성일 2010-08-18

자기장 안에서 자기장 방향으로 약하게 자화되는 물질. 보통 저온·고자기장이 아닌 경우에 자화의 세기 I는 자기장 H에 비례하므로 I=로 표시할 수 있으며, 여기서 는 자화율이다.

자기 모멘트, 즉 스핀을 가진 자성원자를 소수 포함하는 물질은 상자성을 가진다.

상온에서 스핀은 심하게 열진동하고 있으므로 자기장을 가해도 각 스핀은 평균적으로 약 하게 자기장 방향을 향해 변할 뿐이다.

온도가 내려가면 열진동 에너지는 절대온도 T에 비례하여 감소된다.

그래서 자화율은 T에 반비례하여 커진다.

이를 퀴리의 법칙이라 한다.

강자성체도 퀴리온도 이상의 온도에서 상자성을 띤다.

이 때의 자화율은 온도 T에서 T-에 반비례한다.

이것이 퀴리-바이스 법칙이다.

반(反)강자성체 및 퀴리온도 이상의 페리 자성체의 자화율도 각기 특정 있는 온도변화를 보인다.

상자성체를 단열적으로 자화시키면 온도가 상승하고, 단열적으로 자기장을 제거하면 온도가 내려간다.

이를 단열소자(斷熱消磁)라 하며 저온을 만드는 데 이용된다.

대부분의 상자성 금속에서는 자화율이 온도에 무관하게 일정 한 값을 보이든가, 온도에 따 라 약간 변화할 뿐이다.

이것은 에너지 밴드를 형성하는 3d전자 가운데 페르미 준위 에 있는 전자만이 자기장에 의해 자기 모멘트의 방향을 변화시키기 때문이다. 이를 파울리 상자성이라고 한다.

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