TÍNH THUẬN TỪ: NGUYÊN NHÂN, VẬT LIỆU THUẬN TỪ, VÍ DỤ - VẬT LÝ - 2026

Từ tính thuận từ là một dạng từ tính mà một số vật liệu nhất định bị từ trường bên ngoài hút yếu và tạo thành từ trường bên trong gây ra theo hướng của từ trường tác dụng.

Trái với những gì nhiều người thường nghĩ, tính chất từ ​​không chỉ giới hạn ở các chất sắt từ. Tất cả các chất đều có từ tính, thậm chí theo cách yếu hơn. Những chất này được gọi là chất thuận từ và chất nghịch từ.

Bằng cách này, có thể phân biệt hai loại chất: chất thuận từ và chất nghịch từ. Khi có từ trường, các vật thuận từ bị hút về phía vùng có cường độ trường lớn hơn. Thay vào đó, các chất khử từ bị thu hút vào vùng trường có cường độ thấp nhất.

Khi có mặt từ trường, các vật liệu thuận từ trải qua cùng một loại lực hút và lực đẩy mà nam châm phải trải qua. Tuy nhiên, khi từ trường biến mất, entropi kết thúc sự liên kết từ đã được tạo ra.

Nói cách khác, vật liệu thuận từ bị hút bởi từ trường, mặc dù chúng không trở thành vật liệu từ hóa vĩnh viễn. Một số ví dụ về chất thuận từ là: không khí, magiê, bạch kim, nhôm, titan, vonfram và liti, trong số những chất khác.

Nguyên nhân

Hiện tượng thuận từ là do thực tế là một số vật liệu được tạo thành từ các nguyên tử và phân tử có mômen từ vĩnh cửu (hoặc lưỡng cực), ngay cả khi chúng không có mặt từ trường.

Mômen từ được tạo ra bởi sự quay của các electron chưa ghép đôi trong kim loại và các vật liệu khác có tính chất thuận từ.

Trong thuận từ thuần túy, các lưỡng cực không tương tác với nhau, nhưng được định hướng một cách ngẫu nhiên khi không có từ trường bên ngoài như một hệ quả của kích động nhiệt. Điều này tạo ra mômen từ bằng không.

Tuy nhiên, khi một từ trường được đặt vào, các lưỡng cực có xu hướng thẳng hàng với trường đặt vào, dẫn đến mômen từ thuần theo hướng của trường đó và cộng với mômen của từ trường bên ngoài.

Trong cả hai trường hợp, sự thẳng hàng của các lưỡng cực có thể bị ảnh hưởng bởi tác động của nhiệt độ.

Bằng cách này, khi vật liệu bị nung nóng, kích động nhiệt có thể chống lại tác dụng của từ trường lên các lưỡng cực và mômen từ tự định hướng lại một cách hỗn loạn, làm giảm cường độ của trường cảm ứng.

Định luật Curie

Định luật Curie được phát triển bằng thực nghiệm bởi nhà vật lý người Pháp Pierre Curie vào năm 1896. Nó chỉ có thể được áp dụng khi có nhiệt độ cao và chất thuận từ có mặt từ trường yếu.

Điều này là như vậy bởi vì nó không mô tả được thuận từ khi một phần lớn các mômen từ được căn chỉnh.

Định luật phát biểu rằng độ từ hóa của vật liệu thuận từ tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường tác dụng. Nó là cái được gọi là Định luật Curie:

M = X ∙ H = CH / T

Trong công thức trên, M là độ từ hóa, H là mật độ từ thông của từ trường tác dụng, T là nhiệt độ đo bằng độ Kelvin và C là hằng số đặc trưng cho từng vật liệu và được gọi là hằng số Curie.

Quan sát định luật Curie cũng cho thấy độ từ hóa tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Vì lý do này, khi vật liệu bị nung nóng, các lưỡng cực và mômen từ có xu hướng mất định hướng do sự có mặt của từ trường.

Vật liệu thuận từ

Vật liệu thuận từ là tất cả những vật liệu có tính từ thẩm (khả năng của một chất hút hoặc gây ra từ trường đi qua) tương tự như tính từ thẩm của chân không. Những vật liệu như vậy cho thấy mức độ sắt từ không đáng kể.

Về mặt vật lý, người ta nói rằng độ từ thẩm tương đối của nó (thương số giữa độ từ thẩm của vật liệu hoặc môi trường và độ từ thẩm của chân không) xấp xỉ bằng 1, đó là độ từ thẩm của chân không.

Trong số các vật liệu thuận từ, có một loại vật liệu đặc biệt được gọi là siêu thuận từ. Mặc dù chúng tuân theo Định luật Curie, nhưng những vật liệu này có giá trị khá cao của hằng số Curie.

Sự khác biệt giữa thuận từ và nghịch từ

Chính Michael Faraday, vào tháng 9 năm 1845, đã nhận ra rằng trong thực tế, tất cả các vật liệu (không chỉ vật liệu sắt từ) đều phản ứng với sự hiện diện của từ trường.

Trong mọi trường hợp, sự thật là hầu hết các chất đều nghịch từ trong tự nhiên, vì các cặp electron ghép đôi - và do đó, với spin trái dấu - có lợi yếu hơn tính nghịch từ. Ngược lại, chỉ khi có các electron chưa ghép đôi thì hiện tượng nghịch từ mới xảy ra.

Cả vật liệu thuận từ và nghịch từ đều có tính cảm ứng yếu với từ trường, nhưng trong khi vật liệu trước là dương thì vật liệu sau là âm.

Vật liệu nghịch từ bị đẩy lùi một chút bởi từ trường; mặt khác, chất thuận từ bị thu hút, mặc dù cũng với một lực nhỏ. Trong cả hai trường hợp, khi từ trường bị loại bỏ, ảnh hưởng của từ hóa biến mất.

Như đã đề cập, phần lớn các nguyên tố tạo nên bảng tuần hoàn đều nghịch từ. Vì vậy, ví dụ về các chất nghịch từ là nước, hydro, helium và vàng.

Các ứng dụng

Vì vật liệu thuận từ có hoạt động tương tự như chân không khi không có từ trường, nên các ứng dụng của chúng trong công nghiệp bị hạn chế phần nào.

Một trong những ứng dụng thú vị nhất của thuận từ là Cộng hưởng từ thuận điện tử (RPE), được sử dụng rộng rãi trong vật lý, hóa học và khảo cổ học. Đây là một kỹ thuật quang phổ có thể phát hiện các loài có các điện tử chưa ghép đôi.

Kỹ thuật này được áp dụng trong quá trình lên men, trong công nghiệp sản xuất polyme, để mài mòn dầu động cơ và sản xuất bia, trong số các lĩnh vực khác. Tương tự, kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong việc xác định niên đại của các di tích khảo cổ học.

Người giới thiệu

1. Tính thuận từ (nd). Trong Wikipedia. Được lấy vào ngày 24 tháng 4 năm 2018, từ es.wikipedia.org.
2. Từ tính (nd). Trong Wikipedia. Được lấy vào ngày 24 tháng 4 năm 2018, từ es.wikipedia.org.
3. Tính thuận từ (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 24 tháng 4 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
4. Từ tính (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 24 tháng 4 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
5. Chang, MC "Từ tính và thuận từ" (PDF). Bài giảng của NTNU. Truy cập ngày 25 tháng 4 năm 2018.
6. Orchard, AF (2003) Hóa học từ tính. Nhà xuất bản Đại học Oxford.