Magnetiline vastuvõtlikkus

Magnetiline vastuvõtlikkus (inglise keeles magnetic susceptibility), tähis $\chi _{v}$ (ka $\chi _{m}$ või lihtsalt $\chi$ ) on füüsikaline suurus, mis iseloomustab aine magneeditavust välise magnetvälja olemasolul.

Definitsioon

Magnetiline vastuvõtlikkus seostab magnetvälja tugevuse ${H}$ vektori ja tema indutseeritud magneetumuse ${M}$ vektoriga:

\mathbf {M} =\chi _{v}\mathbf {H}

.

Kuna SI mõõtühikute süsteemis mõõdetakse nii magneetumust kui ka magnetvälja tugevust amprites meetri kohta (A/m), siis on magnetiline vastuvõtlikkus ühikuta suurus (ühik on 1).

Sageli normeeritakse magnetilise vastuvõtlikkuse väärtus massi suhtes:

\chi _{\rho }=\chi _{v}/\rho

.

Sel juhul on magnetilise vastuvõtlikkuse mõõtühikuks tiheduse $\rho$ ühiku pöördväärtus: m³/kg.^[1]

Vastuvõtlikkuse mõõtmisel on kasutusel mõiste molaarne magnetiline vastuvõtlikkus ehk vastuvõtlikkus ainehulga suhtes $\chi _{\text{mol}}$ , ühik m³/mol.

Füüsikas väljendatkse magnetilist vastuvõtlikuust ka CGS-süsteemi ühikutes. näiteks molaarset vastuvõtlikkust ühikuga cm³/mol.

Magnetiline vastuvõtlikkus eri tüüpi magneetikutel

Sõltuvalt magnetilise vastuvõtlikkuse väärtusest jaotatakse aineid dia-, para- ja ferromagneetikuteks.

Dia- ja, paramagnetikud

Ainet, mille magnetilise vastuvõtlikkuse väärtus on negatiivne, nimetatakse diamagneetikuks. Kui selline aine asetada magnetvälja, siis indutseerub temas magneeditus, mis on rakendatud väljale vastupidises suunas. Diamagnetiliste ainete magnetilise vastuvõtlikkuse väärtused on väikesed, jäädes üldjoontes vahemikku –1 × 10^–6 kuni 0 SI ühikut.

Paramagnetiliste ainete vastuvõtlikkus on nõrgalt positiivne. Paramagneetikutes indutseerub välise väljaga samasuunaline magneeditus ja nende vastuvõtlikkuse väärtused on vahemikus 100 kuni 1000 × 10^–6 SI ühikut.

Ferromagneetikud

Ferromagnetiliste ainete vastuvõtlikkus on positiivne. Kui ferromagnetiline aine asetada magnetvälja, siis indutseerub temas rakendatud väljaga samasuunaline magneeditus. Põhjuseks on ferromagneetikutes esinevad paardumata elektronid, mis tekitavad dipoole. Välise välja rakendamisel orienteeruvad dipoolid üksteisega paralleelselt nii, et moodustavad ühise magnetmomendiga magnetdomeene. Ferromagneetikute magnetilise vastuvõtlikkuse väärtused on vahemikus 10⁴ kuni 10⁷ SI ühikut.

Antiferromagneetikud

Antiferromagnetiliste ainete domeenide orienteeritus on antiparalleelne ning nende magneedituse vektorid tühistavad üksteist. Seetõttu pole antiferromagnetilised ained magneeditavad.

Ferrimagneetikud

Ferrimagnetiliste ainete puhul on tegemist antiparalleelselt suunatud domeenidega, kuid vastandsuunalised magneetumisvektorid ei ole võrdsed. Seetõttu omandavad ferrimagneetikudd magnetilise vastuvõtlikkuse väärtuse umbes 1 × 10^–5 SI ühikut ja käituvad paramagneetikutena.^[2]

Magnetiline vastuvõtlikkus ja magnetiline läbitavus

Need suurused $\chi$ ja $\mu$ sisalduvad valemis, mis avaldab magnetinduktsiooni $\mathbf {B}$ magnetvälja tugevuse $\mathbf {H}$ ja magneetumuse ${M}$ kaudu:

\mathbf {B} \ =\ \mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )\ =\ \mu _{0}(1+\chi )\mathbf {H} \ =\ \mu \mathbf {H}

,

kus $\mu _{0}$ on magnetiline konstant (vaakumi magnetiline läbitavus) ja $\mu$ magnetiline läbitavus.

Siit saab tuletada seose magnetilise läbitavuse ja magnetilise vastuvõtlikkuse vahel:

\mu =\mu _{0}(1+\chi )\,

.

Mõnede ainete vastuvõtlikkuse andmed

Mõnede ainete magnetiline vastuvõtlikkus
Aine	Temp.	Rõhk	Vastuvõtlikkus ainehulga suhtes		Vastuvõtlikkus massi suhtes		Vastuvõtlikkus mahu suhtes		Molaarmass	Tihedus
Aine	(°C)	(atm)	$χ SI mol$ (m³/mol)	$χ CGS mol$ (cm³/mol)	$χ SI ρ$ (m³/kg)	$χ CGS ρ$ (cm³/g)	$χ SI v$ (1)	$χ CGS v$ (1)	$M$ (g/mol)	$ρ$ (g/cm³)
Heelium	20	1	–2,38 × 10^–11	–1,89 × 10^–6	–5,93 × 10^–9	–4,72 × 10^–7	–9,85 × 10^–10	–7,84 × 10^–11	4,026.98	1,66 × 10^–4
Vesi	20	1	–1,631 × 10^–10	–1,298 × 10^–5	9.051 × 10^–9	–7,203 × 10^–7	–9,035 × 10^–6	–7,190 × 10^–7	18.015	0,9982
PVC	22	1			–7,80 × 10^–9	–6,21 × 10^–7	–1,071 × 10^–5	–8,52 × 10^–7		1,372
Alumiinium		1	+2,2 × 10^–10	+1.7 × 10^–5	+7,9× 10^–9	+6,3× 10^–7	+2,2 × 10^–5	+1,75 × 10^–6	26.98	2,70
Vismut	20	1	–3,55 × 10^–9	–2,82 × 10^–4	–1,70 × 10^–8	–1,35 × 10^–6	–1,66 × 10^–4	–1.32 × 10^–5	208.98	9,78
Hõbe	20	1	–2,3 × 10^–10	–1,8 × 10^–5			–2,31 × 10^–5	–1.84 × 10^–6	107,87
Vask	20	1			–1,0785 × 10^–9		–9,63 × 10^–6	–7,66 × 10^–7	83,546	8,92
Nikkel	20	1					600	48	58, 69	8,9
Raud	20	1					200 000	15 900	55, 847	7.847

Vaata ka

Viited

↑ [Evans, M. E., Heller, F. 2003, Enviromental Magnetism Principles and Applications of Enviromagnetics.
↑ Lanza, R. Meloni, 2006, The Earth’s Magnetism An Introduction for Geologists, Springer.

[1] [Evans, M. E., Heller, F. 2003, Enviromental Magnetism Principles and Applications of Enviromagnetics.

[2] Lanza, R. Meloni, 2006, The Earth’s Magnetism An Introduction for Geologists, Springer.

[1]

[2]