قانون كوري

قانون كوري في الفيزياء هو قانون اكتشفة العالم الفرنسي بيير كوري عن مغناطيسية المواد . في المواد ذات قابلية مغناطيسية مسايرة تتناسب كمية المغنطة مع شدة المجال المغناطيسي المؤثر عليها من الخارج (بالتقريب). ولكن عندما ترتفع درجة حرارة المادة فإن ذلك التناسب ينخفض : فإذا ثبتنا شدة المجال المغناطيسي الخارجي فتكون مغناطيسية لمادة متناسبة عكسيا مع درجة الحرارة. وهذه صيغة قانون كوري:

$\mathbf {M} =C\cdot {\frac {\mathbf {B} }{T}},$

حيث:

$\mathbf {M}$ المغناطيسية الناتجة

$\mathbf {B}$ المجال المغناطيسي الخارجي ويقاس ب تسلا

$T$ درجة الحرارة المكلقة ، وتقاس ب كلفن

$C$ ثابت كوري وهي درجة حرارة مميزة للعنصر.

مقدمة

اكتشف العالم الفرنسي بيير كوري هذا القانون عمليا حيث قام بالقياسات وصياغة القانون المناسب لها . وهي تنطبق عند درجات الحرارة العالية أو عندما تكون شدة المجال المغناطيسي ضعيفة . وينطبق القانون في حالة الأنظمة المثالية المكونة من عدد جسيمات $N$ لها عزم مغزلي= ½

ويشترط في النظام المثالي هنا الآتي:

• حالة قاعية لجسيمات معزولة حراريا ،
• عدم وجود تشابك عزم مغزلي-عزم مداري ,
• عدم وجود تأثير ليجاندنفيلد ,
• مغناطيسية منتظمة ,
• عدم وجود تأثر بين الجسيمات .

وصف القانون

يتخذ حالة جسيم له عزم مغزلي مساويا 1/2 كنموذج حيث يتخذ العزم المغزلي اتجاه المجال المغناطيسي المسلط عليه من الخارج. ويتسم الإلكترون ب عزم مغناطيسي نظرا لدورانه حول نفسه ، وهو يتأثر بالمجال المغناطيسي الخارجي ويتخذ نفس اتجاهه وهو في ذلك يتصرف تصرف مغناطيس ثنائي القطب صغير. ويتخذ العزم المغناطيسي للإلكترون هذا الاتجاه إذا كان ذلك يضمن له أن يحتل طاقة صغيرة ، وأن يكون الاتجاه العكسي مقترنا بأن يضطره لشغل طاقة أعلى لا تناسبه .

وقد يعتقد البعض أن جميع العزوم المغناطيسية في المادة ستتخذ الاتجاه الموازي للمجال الخارجي. ولكن ذلك يعتمد على جرجة الحرارة للأسباب الآتية:

• توزيع بولتزمان : بزيادة درجة الحرارة تزيد احتمال العزم المغناطيسي للإلكترون أن يتخذ اتجاها معاكسا لاتجاه المجال المغناطيسي الخارجي.

• الطاقة الحركية للجسيم: فالجسيم يزداد اهتزازا وحركة كلما ارتفعت درجة الحرارة مما يجعله يخرج عن الاتجاه الموازي للمجال الخارجي .

Die magnetische Suszeptibilität $\chi _{\mathrm {m} }$ ist eine physikalische Größe, die davon abhängt, wie viele Spins im Magnetfeld in Feldrichtung ausgerichtet sind und wie viele Spins entgegengerichtet sind. Zur Berechnung der Suszeptibilität müssen daher der richtende Effekt des äußeren Magnetfelds und die entgegenwirkenden thermischen Effekte berücksichtigt werden. Die Brillouin-Funktion ist die quantenmechanisch korrekte Funktion zur Berechnung der Suszeptibilität. Das curiesches Gesetz ist ein Spezialfall der Brillouin-Funktion für schwache Magnetfelder und nicht zu tiefe Temperaturen.

$\chi _{\mathrm {m} }={\frac {C}{T}}$ (curiesches Gesetz)

Die Curie-Konstante $C$ setzt sich zusammen aus:

$C=\mu _{0}\,n\,{\frac {\mu ^{2}}{3\,k_{\mathrm {B} }}}$

Darin ist $\mu _{0}$ die magnetische Feldkonstante, $n$ die Teilchendichte, $k_{\mathrm {B} }$ die Boltzmann-Konstante und $\mu$ der Betrag des permanenten magnetischen Dipolmoments der paramagnetischen Teilchen, aus denen die betrachtete Substanz aufgebaut ist. Beim curiesches Gesetz wird angenommen, dass dieses Dipolmoment temperaturunabhängig ist.

Oft werden magnetische Suszeptibilität und Curie-Konstante statt auf das Volumen auf die Stoffmenge bezogen. In diesem Fall gilt:

$\chi _{\mathrm {m,mol} }={\frac {C_{\mathrm {mol} }}{T}}$

mit $C_{\mathrm {mol} }=\mu _{0}N_{\mathrm {A} }\mu ^{2}/3k_{\mathrm {B} }$, wobei $N_{\mathrm {A} }$ die Avogadro-Konstante bezeichnet.

اقرأ أيضا

• الاستبقائيّة
• مغناطيسية أرضية
• مغناطيسية حديدية
• مغناطيسية مسايرة
• مغناطيسية معاكسة