ฟิสิกส์: การหาอุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติก งานในห้องปฏิบัติการ ฟิสิกส์: การหาอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติก งานในห้องปฏิบัติการ ข้อมูลทางทฤษฎีโดยย่อ
วัสดุพาราแมกเนติก ได้แก่ สารที่โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือโมเลกุลไม่เป็นศูนย์ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก:
ดังนั้นเมื่อมีการนำสารพาราแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก สารพาราแมกเนติกจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนาม ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก พาราแมกเนติกจะไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก เนื่องจากการเคลื่อนที่ของความร้อน โมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมดของอะตอมจึงถูกวางแบบสุ่ม ดังนั้นการดึงดูดจึงเป็นศูนย์ (รูปที่ 2.7 ก) เมื่อนำสารพาราแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก จะมีการกำหนดทิศทางพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมตามแนวสนาม (รูปที่ 2.7 b) การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะขัดขวางการวางแนวโดยสมบูรณ์ซึ่งมีแนวโน้มที่จะกระจายโมเมนต์ต่างๆ จากการวางแนวพิเศษนี้ พาราแมกเนติกจึงถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กของตัวเอง ซึ่งซ้อนทับกับสนามแม่เหล็กภายนอกจะเสริมกำลังให้แข็งแกร่งขึ้น เอฟเฟกต์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์พาราแมกเนติกหรือพาราแมกเนติก
รูปที่.2.7.
พาราแมกเนติกเข้า
ไม่มีฟิลด์ (s) และใน
สนามแม่เหล็กภายนอก (ข) วัสดุพาราแมกเนติกยังแสดงการเคลื่อนตัวของลาร์มอร์และเอฟเฟกต์ไดแมกเนติก เช่นเดียวกับในสารทุกชนิด แต่เอฟเฟกต์ไดแมกเนติกนั้นอ่อนกว่าเอฟเฟกต์พาราแมกเนติกและถูกระงับโดยยังคงมองไม่เห็น -7 –10 -4 สำหรับพาราแมกเนติก χ ก็มีขนาดเล็กเช่นกัน แต่เป็นค่าบวก โดยมีค่าประมาณ ~10
ซึ่งหมายความว่า μ มากกว่าหนึ่งเล็กน้อยเช่นเดียวกับวัสดุไดอะแมกเนติก การพึ่งพาความไวต่อแม่เหล็กของวัสดุพาราแมกเนติกบนสนามแม่เหล็กภายนอกนั้นเป็นเส้นตรง ( 
รูปที่ 5.8)
การวางแนวพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กตามแนวสนามจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น การวางแนวในทิศทางเดียวจึงกลายเป็นเรื่องยากและการดึงดูดสนามแม่เหล็กจะลดลง นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส P. Curie ได้กำหนดรูปแบบดังต่อไปนี้ โดยที่ C คือค่าคงที่ของ Curie ขึ้นอยู่กับชนิดของสาร ทฤษฎีคลาสสิกของพาราแมกเนติกนิยมได้รับการพัฒนาในปี 1905 โดย P. Langevin
.7. แม่เหล็กไฟฟ้า เฟอร์โรแมกเนติกส์ -
เฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารผลึกแข็งที่มีการดึงดูดโดยธรรมชาติในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก .อะตอม (โมเลกุล) ของสารดังกล่าวมีโมเมนต์แม่เหล็กที่ไม่เป็นศูนย์ ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กภายในบริเวณขนาดใหญ่จะถูกวางตัวในลักษณะเดียวกัน (จะมีรายละเอียดเพิ่มเติมในภายหลัง) ต่างจากเส้นผ่านศูนย์กลางแม่เหล็กอ่อนและพาราแม่เหล็ก เฟอร์โรแม่เหล็กเป็นสารที่มีแม่เหล็กสูง สนามแม่เหล็กภายในสามารถมากกว่าสนามแม่เหล็กภายนอกได้หลายร้อยหลายพันเท่า สำหรับเฟอร์โรแมกเนติก χ และ μ เป็นค่าบวกและสามารถเข้าถึงค่าที่สูงมากได้ประมาณ ~10 3 - มีเพียงเฟอร์โรแมกเนติกเท่านั้นที่สามารถเป็นแม่เหล็กถาวรได้
เหตุใดตัวเฟอร์โรแมกเนติกจึงมีแรงแม่เหล็กสูงเช่นนี้ เหตุใดการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจึงไม่รบกวนการสร้างลำดับในการจัดเรียงช่วงเวลาแม่เหล็ก? เพื่อตอบคำถามนี้ เรามาดูคุณสมบัติที่สำคัญบางประการของเฟอร์ริกแม่เหล็กกัน
หากเราพรรณนาเส้นโค้งสนามแม่เหล็กหลักในพิกัด (B, H) (รูปที่ 2.10, เส้นโค้ง 0-1) เราจะได้ภาพที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย: เนื่องจาก จากนั้นเมื่อถึงค่า J เรา การเหนี่ยวนำแม่เหล็กยังคงเติบโตต่อไป พร้อมกับการเติบโตเชิงเส้นตรง: 
= μ 0 + const, const = μ 0 J เรา
เฟอร์โรแมกเนติกส์มีลักษณะเฉพาะด้วยปรากฏการณ์นี้ ฮิสเทรีซีส(จากภาษากรีกฮิสเทรีซิส - ล่าช้า, ล่าช้า)
เราจะนำสนามแม่เหล็กของร่างกายไปสู่ความอิ่มตัว โดยเพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก (รูปที่ 2.10 จุดที่ 1) จากนั้นเราจะลด H ลง ในกรณีนี้ การพึ่งพา B(H) จะตามไม่ใช่เส้นโค้งเดิม 0-1 แต่โค้งใหม่ 1-2 เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือศูนย์ การทำให้เป็นแม่เหล็กของสสารและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะหายไป ที่ H=0 การเหนี่ยวนำแม่เหล็กมีค่า B ost ที่ไม่เป็นศูนย์ ซึ่งเรียกว่า การเหนี่ยวนำที่เหลือ- เรียกว่าการดึงดูด J ost ซึ่งสอดคล้องกับ B ost แม่เหล็กตกค้างและเฟอร์โรแมกเน็ตจะได้คุณสมบัติของแม่เหล็กถาวร V ost และ J ost กลายเป็นศูนย์ภายใต้อิทธิพลของสนามที่อยู่ตรงข้ามกับสนามดั้งเดิมเท่านั้น ค่าของความแรงของสนามแม่เหล็ก H c ที่เรียกว่าการทำให้แม่เหล็กตกค้างและการเหนี่ยวนำหายไป กำลังบีบบังคับ(จากภาษาละติน coercitio - การเก็บรักษา) ดำเนินการต่อไปกับเฟอร์ริกแม่เหล็กด้วยสนามแม่เหล็กสลับ เราจะได้เส้นโค้ง 1-2-3-4-1 เรียกว่า ห่วงฮิสเทรีซีส- ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาของร่างกาย (B หรือ J) ดูเหมือนจะล่าช้ากว่าสาเหตุที่ทำให้เกิด (H)
การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กที่ตกค้างทำให้สามารถผลิตแม่เหล็กถาวรได้ เนื่องจากแม่เหล็กเฟอร์ริกที่มี Bres ≠ 0 มีโมเมนต์แม่เหล็กคงที่ และสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ในพื้นที่โดยรอบ แม่เหล็กดังกล่าวยังคงรักษาคุณสมบัติไว้ได้ดีกว่า แรงบีบบังคับของวัสดุที่ใช้ทำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น วัสดุแม่เหล็กมักจะแบ่งตามค่า Hc ออกเป็น นุ่มนวลด้วยแม่เหล็ก(เช่น ด้วย H ต่ำลำดับ 10 -2 A/m และตามด้วยลูปฮิสเทรีซีสที่แคบ) และ แข็งด้วยแม่เหล็ก(H ด้วย ~10 5 A/m และลูปฮิสเทรีซีสกว้าง) ในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้วัสดุแม่เหล็กอ่อน ซึ่งแกนของหม้อแปลงจะถูกปรับสภาพใหม่อย่างต่อเนื่องโดยใช้กระแสสลับ หากแกนหม้อแปลงมีฮิสเทรีซิสขนาดใหญ่ มันจะร้อนขึ้นในระหว่างการกลับตัวของสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน หม้อแปลงไฟฟ้าจึงต้องการวัสดุที่ปราศจากฮิสเทรีซีสเท่าที่จะเป็นไปได้ เฟอร์โรแมกเนติกที่มีวงฮิสเทรีซีสแคบ ได้แก่ โลหะผสมของเหล็กกับนิกเกิล หรือเหล็กที่มีนิกเกิลและโมลิบดีนัม (เปอร์มัลลอยและซูเปอร์มัลลอย)
วัสดุที่มีความแข็งทางแม่เหล็ก (รวมทั้งคาร์บอน ทังสเตน โครเมียม และเหล็กอะลูมิเนียม-นิกเกิล) ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กถาวร
การเกิดแม่เหล็กถาวรที่ตกค้างจะคงอยู่ตลอดไปหากแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเน็ตไม่ได้สัมผัสกับสนามแม่เหล็กแรงสูง อุณหภูมิสูง และการเสียรูป ข้อมูลทั้งหมดที่บันทึกไว้ในเทปแม่เหล็ก ตั้งแต่เพลงไปจนถึงโปรแกรมวิดีโอ จะถูกจัดเก็บไว้ด้วยปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้
คุณสมบัติที่สำคัญของเฟอร์โรแม่เหล็กคือค่ามหาศาลของการซึมผ่านของแม่เหล็กและความไวต่อแม่เหล็ก
ตัวอย่างเช่นสำหรับเหล็ก μ สูงสุด พรีเมี่ยม 5,000 สำหรับเพอร์มัลลอย - 100,000 สำหรับซุปเปอร์มัลลอย - 900000 สำหรับเฟอร์ริกแม่เหล็กค่าของความไวต่อแม่เหล็กและการซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นหน้าที่ของความแรงของสนามแม่เหล็ก H (รูปที่ 2.11) เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มมากขึ้น ค่าของ μ จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็น μ สูงสุดก่อน จากนั้นจึงลดลง จนเข้าใกล้ค่า μ=1 ในสนามที่แข็งแกร่งมาก ดังนั้นแม้ว่าสูตร B = μμ 0 H ยังคงใช้ได้สำหรับสารเฟอร์โรแมกเนติก แต่ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่าง B และ H ก็ยังถูกละเมิด ผลกระทบทางกลแม่เหล็กที่สองคือวิลลารีเอฟเฟ็กต์
การให้ความร้อนกระทำกับเฟอร์โรแมกเนติกในลักษณะเดียวกันกับการเปลี่ยนรูป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การดึงดูดแม่เหล็กที่ตกค้างจะเริ่มลดลงอย่างอ่อนในช่วงแรก จากนั้นเมื่อถึงอุณหภูมิที่สูงเพียงพอ คุณลักษณะของเฟอร์โรแมกเนติกแต่ละตัว การลดลงอย่างรวดเร็วของการดึงดูดจะเกิดขึ้นเป็นศูนย์ ร่างกายจะกลายเป็นพาราแมกเนติก เรียกว่าอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติดังกล่าวเกิดขึ้น จุดคูรีเพื่อเป็นเกียรติแก่ P. Curie ผู้ค้นพบมัน สำหรับเหล็ก จุดกูรีคือ 770°C สำหรับโคบอลต์ - 1130°C สำหรับนิกเกิล - 358°C สำหรับแกโดลิเนียม - 16°C การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยหรือการดูดซับความร้อน และเป็นการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้พบคำอธิบายเมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างของเฟอร์โรแมกเนติก
บทนำ การศึกษาระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์จำนวนมากเป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ยุคใหม่ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือพฤติกรรมทางอุณหพลศาสตร์ของสารเมื่อมีการเรียงลำดับบางประเภท การเรียงลำดับนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง และการเปลี่ยนผ่านเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่แคบมาก และเรียกว่าการเปลี่ยนเฟส (การเปลี่ยนผ่านของสารจากเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่ง) การเปลี่ยนเฟสที่เกี่ยวข้องกับการเรียงลำดับเกิดขึ้นในระบบทางกายภาพต่างๆ: โลหะผสมไบนารี , เฟอร์โรแมกเนติกและแอนติเฟอร์โรแมกเนต, ในช่วงเวลาไดโพลในเฟอร์โรอิเล็กทริก, อิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวด, ในฮีเลียมในสถานะของเหลวยิ่งยวด ฯลฯ 2
การจำแนกประเภท สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษในพฤติกรรมของระบบมหภาค (อุณหพลศาสตร์) คือจุดเปลี่ยนเฟสเนื่องจากคุณสมบัติของระบบเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน มีสองตัวเลือก: กรณีแรก - การแยกเฟส - คือการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่ง เนื่องจากการเกิดขึ้นของระยะใหม่นำไปสู่การปรากฏของพลังงานพื้นผิว นิวเคลียสที่มีปริมาตรน้อยจึงไม่เอื้ออำนวยต่อพลังงาน ในขณะที่นิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่เพียงพอสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากความผันผวนเท่านั้น ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ ได้แก่ การแยกเฟส (ไอ - ของเหลว, ของเหลว - ของแข็ง, ไอ - ของแข็ง) ในกรณีที่สองลักษณะของคุณสมบัติใหม่จะไม่เกี่ยวข้องกับพลังงานพื้นผิว การเปลี่ยนเฟสดังกล่าวเรียกว่าการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง ซึ่งมักจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในความสมมาตรของสถานะ ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้: การจัดเรียงโครงสร้างใหม่ในผลึกที่อุณหภูมิที่กำหนด การเปลี่ยนลำดับ-ความผิดปกติในโลหะผสม การเปลี่ยนผ่านของเฟอร์โรแมกเนติก–พาราแมกเนติกในระบบสปิน และโลหะและโลหะผสมของเฟอร์โรแมกเนติก 3. ลักษณะของตัวนำยิ่งยวดและของเหลวยิ่งยวด
พารามิเตอร์ลำดับ สำหรับการเปลี่ยนแต่ละเฟส มีแนวคิดเกี่ยวกับพารามิเตอร์ลำดับ ซึ่งค่าเฉลี่ยที่ไม่เป็นศูนย์ในเฟสที่ได้รับคำสั่งจะทำลายสมมาตรของเฟอร์โรแมกเนติก อุณหภูมิขอบเขตที่ความสมมาตรหักไปเองตามธรรมชาติและเมื่อพารามิเตอร์ลำดับหายไป เรียกว่า อุณหภูมิวิกฤต 4
พารามิเตอร์ลำดับ หากพารามิเตอร์ลำดับหายไปอย่างราบรื่นที่ T=T c (แต่ด้วยอนุพันธ์ไม่สิ้นสุดเนื่องจากความผันผวน) แสดงว่านี่คือการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง หากการพึ่งพาพารามิเตอร์ลำดับใกล้กับขอบเขตการเปลี่ยนเฟสไม่ชัดเจน จำเป็นต้องสังเกตการแยกเฟสในระบบ และนี่คือการเปลี่ยนแปลงลำดับที่หนึ่ง ทฤษฎีการเปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับแนวคิดของสนามการเรียงลำดับที่เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค ทฤษฎีจะง่ายที่สุดหากถือว่าฟิลด์นี้เท่ากับฟิลด์เฉลี่ย 5
โมเมนต์แม่เหล็ก สาเหตุของคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสารคือโมเมนต์แม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนหรือตำแหน่งโครงตาข่ายที่อิเล็กตรอนถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น ซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามวิถีปิด การจำแนกประเภทของสารตามสนามแม่เหล็กดังต่อไปนี้ ยอมรับคุณสมบัติแล้ว: 1) วัสดุพาราแมกเนติก: >1 สนามแม่เหล็กเข้มข้นขึ้นภายใน; 2) วัสดุแม่เหล็ก: 1 สนามแม่เหล็กภายในมีความเข้มแข็งขึ้น 2) วัสดุแม่เหล็ก: "> 
การประมาณแบบไวส์ ปล่อยให้โมเมนต์แม่เหล็กมีปฏิกิริยาต่อกัน: สนามที่กระทำต่อโมเมนต์แม่เหล็กที่เลือก: สนามที่มีประสิทธิภาพ: การประมาณสนามโมเลกุลของไวสส์ประกอบด้วยสมมติฐานว่าสนามผลรวมจริงที่โหนด i-th เกิดขึ้นพร้อมกับสนามเฉลี่ยและไม่ขึ้นอยู่กับ การวางแนวของโหนด i-th กลับ 9
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาแม่เหล็กนั้นมีลักษณะเป็นควอนตัมล้วนๆ - นี่คือสิ่งที่เรียกว่าปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยน สำหรับอนุภาคควอนตัมที่เหมือนกันทั้งหมด จะต้องเป็นไปตามหลักการของอัตลักษณ์ - พวกมันจะต้องแยกไม่ออกจากหลักการความไม่แน่นอน หากมีอนุภาคเพียงสองอนุภาค สถานะของระบบที่ได้รับจากกันและกันโดยการจัดเรียงอนุภาคทั้งสองใหม่จะต้องเทียบเท่ากันทางกายภาพโดยสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าจากการจัดเรียงใหม่ ฟังก์ชันคลื่นของระบบสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยปัจจัยเฟสที่ไม่มีนัยสำคัญเท่านั้น ดังนั้นจึงมีเพียงสองความเป็นไปได้เท่านั้น: ฟังก์ชันคลื่นเป็นแบบสมมาตร (นี่คือสถิติ Bose) หรือแบบแอนติสมมาตร (นี่คือสถิติ Fermi) 11
ปฏิสัมพันธ์ของการแลกเปลี่ยน ให้เราพิจารณาอนุภาคที่แยกออกจากกันสองตัวที่มีสถิติควอนตัม และในการประมาณค่าแรก ฟังก์ชันคลื่นที่สมบูรณ์ของระบบ: โบซอนสอดคล้องกับเครื่องหมาย + และเฟอร์มิออน - โดยคำนึงถึงสถานการณ์ที่สมมาตรและต้านสมมาตร ระบบอิเล็กตรอนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในสนามคริสตัลขัดแตะ โดยคำนึงถึงองค์ประกอบการหมุน: สถานการณ์แอนติสมมาตร - ต้องสอดคล้องกับองค์ประกอบการหมุนแบบสมมาตร และสถานการณ์สมมาตร + ต้องสอดคล้องกับองค์ประกอบการหมุนแบบแอนติสมมาตร 12
การประมาณค่าอินทิกรัลการแลกเปลี่ยน ในกรณีของ J 12 >0 จะเป็นประโยชน์ที่การหมุนจะเรียงขนานกันหาก J 12 จะเป็นประโยชน์สำหรับ 0 สปินที่จะเรียงขนานถ้า J 12 "> 0 จะเป็นประโยชน์สำหรับการหมุนขนานถ้า J 12 "> 0 จะเป็นประโยชน์สำหรับการหมุนที่จะเรียงขนานถ้า J 12 " title="(!LANG : การประเมินอินทิกรัลการแลกเปลี่ยน ในกรณีของ J 12 >0 สปิน จะเป็นประโยชน์ที่จะเรียงขนานกันถ้า J 12"> title="การประมาณค่าอินทิกรัลการแลกเปลี่ยน ในกรณีของ J 12 >0 จะเป็นประโยชน์ที่การหมุนจะเรียงขนานกันหาก J 12"> !}
- วัสดุที่มีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กซึ่งแสดงออกในการเปลี่ยนแปลงเช่นเดียวกับในปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่น ๆ - การเปลี่ยนแปลงในมิติทางกายภาพ อุณหภูมิ การนำไฟฟ้า การเกิดขึ้นของศักย์ไฟฟ้า ฯลฯ ในแง่นี้สารเกือบทั้งหมดถือเป็นแม่เหล็ก ( เนื่องจากสิ่งใดมีความไวต่อแม่เหล็กซึ่งไม่เป็นศูนย์อย่างแน่นอน) ส่วนใหญ่อยู่ในประเภทของวัสดุไดแม่เหล็ก (มีความไวต่อแม่เหล็กเชิงลบเล็กน้อย - และค่อนข้างทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนลง) หรือวัสดุพาราแมกเนติก (มีความไวต่อแม่เหล็กบวกเล็กน้อย - และช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กได้บ้าง) เฟอร์โรแม่เหล็กนั้นหายากกว่า (มีความไวต่อสนามแม่เหล็กเชิงบวกมากกว่า - และเพิ่มสนามแม่เหล็กอย่างมาก) เกี่ยวกับประเภทของสารที่หายากกว่าที่เกี่ยวข้องกับการกระทำของสนามแม่เหล็กกับพวกมัน
การจำแนกประเภทของวัสดุแม่เหล็กและข้อกำหนดสำหรับวัสดุเหล่านั้น
สารแม่เหล็กหรือแม่เหล็กเป็นสารที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก คุณสมบัติทางแม่เหล็กหมายถึงความสามารถของสสารในการได้รับโมเมนต์แม่เหล็กเช่น กลายเป็นแม่เหล็กเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก ในแง่นี้ สสารทั้งหมดในธรรมชาติเป็นแม่เหล็ก เนื่องจากเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก พวกมันจะได้รับช่วงเวลาแม่เหล็กที่แน่นอน สิ่งนี้ส่งผลให้โมเมนต์แม่เหล็กขนาดมหภาค M คือผลรวมของโมเมนต์แม่เหล็กเบื้องต้น mi - อะตอมของสารที่กำหนด
โมเมนต์แม่เหล็กเบื้องต้นสามารถถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กหรือมีอยู่ในสสารก่อนที่จะเกิดสนามแม่เหล็ก ในกรณีหลัง สนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดการวางแนวพิเศษ
คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุต่างๆ อธิบายได้จากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอม และจากข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนและอะตอมมีโมเมนต์แม่เหล็กถาวร
การเคลื่อนที่แบบหมุนของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอมนั้นคล้ายคลึงกับการกระทำของวงจรกระแสไฟฟ้าบางอย่างและสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งในระยะห่างที่เพียงพอจะปรากฏเป็นสนามของไดโพลแม่เหล็กที่มีโมเมนต์แม่เหล็กซึ่งค่าจะถูกกำหนดโดย ผลคูณของกระแสและพื้นที่ของวงจรรอบที่กระแสไหล โมเมนต์แม่เหล็กเป็นปริมาณเวกเตอร์และพุ่งจากขั้วโลกใต้ไปทางเหนือ โมเมนต์แม่เหล็กนี้เรียกว่าออร์บิทัล
อิเล็กตรอนเองก็มีโมเมนต์แม่เหล็ก ซึ่งเรียกว่าโมเมนต์แม่เหล็กหมุน
อะตอมเป็นระบบแม่เหล็กที่ซับซ้อน โมเมนต์แม่เหล็กเป็นผลจากโมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมดของอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน เนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนและนิวตรอนมีขนาดเล็กกว่าโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนอย่างมาก คุณสมบัติทางแม่เหล็กของอะตอมจึงถูกกำหนดโดยโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนเป็นหลัก ในวัสดุที่มีความสำคัญทางเทคนิค สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นโมเมนต์แม่เหล็กหมุน
โมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นของอะตอมถูกกำหนดโดยผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กในวงโคจรและการหมุนของอิเล็กตรอนแต่ละตัวในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม โมเมนต์แม่เหล็กทั้งสองประเภทนี้สามารถชดเชยร่วมกันบางส่วนหรือทั้งหมดได้
ตามคุณสมบัติทางแม่เหล็กวัสดุจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:
ก) ไดอะแมกเนติก (ไดอะแมกเนติก)
b) พาราแมกเนติก (พาราแมกเนติก)
c) เฟอร์โรแมกเนติก (เฟอร์โรแมกเนติก)
d) แอนติเฟอร์โรแมกเนติก (แอนติเฟอร์โรแมกเนติก)
e) เฟอร์ริแมกเนติก (เฟอร์ริแมกเนติก)
f) เมตาแมกเนติก (เมทาแมกเนติก)
ก) ไดอะแมกเนติก
ไดอะแมกเนติซึมแสดงออกในการดึงดูดของสสารไปในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอกที่กระทำกับมัน
ไดอะแมกเนติซึมเป็นลักษณะของสารทั้งหมด เมื่อร่างกายถูกนำเข้าสู่สนามแม่เหล็ก ในเปลือกอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอม ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้น เช่น การเคลื่อนที่แบบวงกลมเพิ่มเติมของอิเล็กตรอนรอบทิศทางของสนามแม่เหล็ก กระแสน้ำเหล่านี้สร้างโมเมนต์แม่เหล็กเหนี่ยวนำในแต่ละอะตอม โดยพุ่งตรงไปยังสนามแม่เหล็กภายนอกตามกฎของเลนซ์ (ไม่ว่าอะตอมจะมีโมเมนต์แม่เหล็กเป็นของตัวเองในตอนแรกหรือไม่ก็ตาม และจะวางทิศทางของมันอย่างไร) ในสารไดแม่เหล็กล้วนๆ เปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม (โมเลกุล) จะไม่มีโมเมนต์แม่เหล็กถาวร โมเมนต์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมดังกล่าวจะได้รับการชดเชยร่วมกันในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งนี้เกิดขึ้นในอะตอม ไอออน และโมเลกุลที่มีเปลือกอิเล็กตรอนเต็มไปหมดในอะตอมของก๊าซเฉื่อย ในโมเลกุลของไฮโดรเจนและไนโตรเจน
ตัวอย่างที่มีความยาวของวัสดุไดแมกเนติกในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอนั้นตั้งฉากกับเส้นสนาม (เวกเตอร์ความแรงของสนาม) มันถูกผลักออกจากสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอในทิศทางที่ความแรงของสนามแม่เหล็กลดลง
โมเมนต์แม่เหล็กเหนี่ยวนำ I ซึ่งได้มาโดยสารไดแม่เหล็ก 1 โมลนั้นเป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก H เช่น ฉัน=χН. ค่าสัมประสิทธิ์ χ เรียกว่าความไวต่อสนามแม่เหล็กของฟันกรามและมีเครื่องหมายลบ (เนื่องจาก I และ H หันเข้าหากัน) โดยปกติแล้วค่าสัมบูรณ์ของ χ จะน้อย (~10-6) เช่น สำหรับฮีเลียม 1 โมล = -1.9·10-6
ไดแม่เหล็กแบบคลาสสิกคือสิ่งที่เรียกว่าก๊าซเฉื่อย (He, Ne, Ar, Kr และ Xe) ซึ่งเป็นอะตอมที่มีเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกปิดอยู่
ไดอะแมกเน็ตยังรวมถึง: ก๊าซเฉื่อยในสถานะของเหลวและผลึก; สารประกอบที่มีไอออนคล้ายกับอะตอมของก๊าซเฉื่อย (Li+, Be2+, Al3+, O2- ฯลฯ ); ฮาโลเจนในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็ง โลหะบางชนิด (Zn, Au, Hg เป็นต้น) ไดอะแมกเน็ต หรือที่เรียกอีกอย่างว่าซุปเปอร์ไดอะแมกเน็ตที่มีความแม่นยำมากกว่า โดยมี χД = - (1/4) µ 0.1 เป็นตัวนำยิ่งยวด ในนั้นเอฟเฟกต์ไดแมกเนติก (ผลักสนามแม่เหล็กภายนอกออกไป) เกิดจากกระแสน้ำมหภาคที่พื้นผิว ไดอะแมกเน็ตประกอบด้วยสารอินทรีย์จำนวนมาก และสำหรับสารประกอบโพลีอะตอมมิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบไซคลิก (อะโรมาติก ฯลฯ) ความไวต่อแม่เหล็กเป็นแบบแอนไอโซโทรปิก (ตารางที่ 6.1)
ตารางที่ 6.1 - ความไวต่อสนามแม่เหล็กของวัสดุจำนวนหนึ่ง
B) พาราแมกเนติก
พาราแมกเนติกเป็นคุณสมบัติของสสาร (พาราแมกเนติก) ที่จะทำให้เกิดแม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก และต่างจากเฟอร์โร เฟอร์รี และแอนติเฟอร์โรแมกเนติก ตรงที่พาราแมกเนติกไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างอะตอมของแม่เหล็ก และในกรณีที่ไม่มีแม่เหล็กภายนอก สนามแม่เหล็กของพาราแมกเนติกเป็นศูนย์
พาราแมกเนติกนิยมมีสาเหตุหลักมาจากการปฐมนิเทศภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก H ของโมเมนต์แม่เหล็กภายใน µ ของอนุภาคของสารพาราแมกเนติก (อะตอม ไอออน โมเลกุล) ธรรมชาติของช่วงเวลาเหล่านี้สามารถเชื่อมโยงกับการเคลื่อนที่ในวงโคจรของอิเล็กตรอน การหมุนของพวกมัน และ (ในระดับที่น้อยกว่า) กับการหมุนของนิวเคลียสของอะตอมด้วย ที่ µH « kT โดยที่ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ การทำให้เป็นสนามแม่เหล็กของพาราแมกเนติก M จะเป็นสัดส่วนกับสนามแม่เหล็กภายนอก: M = χH โดยที่ χ คือความไวต่อสนามแม่เหล็ก ตรงกันข้ามกับไดอะแมกเนติซึม ซึ่ง χ< 0, при парамагнетизме восприимчивость положительна; её типичная величина при комнатной температуре (Т ≈ 293 К) составляет 10-7 – 10-4.
พาราแมกเนติก - แม่เหล็กที่มีความเด่นของพาราแมกเนติกและไม่มีลำดับอะตอมของแม่เหล็ก พาราแมกเนติกถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก เช่น มีความไวต่อสนามแม่เหล็กเป็นบวกซึ่งในสนามอ่อนที่อุณหภูมิไม่ต่ำมาก (เช่นอยู่ห่างจากสภาวะความอิ่มตัวของแม่เหล็ก) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก เนื่องจากพลังงานอิสระของพาราแมกเนติกลดลงในสนามแม่เหล็ก เมื่อเกิดการไล่ระดับของสนามแม่เหล็ก มันจึงถูกดึงเข้าสู่บริเวณที่มีความแรงของสนามแม่เหล็กสูงกว่า การแข่งขันของไดอะแมกเนติซึมและการเกิดขึ้นของลำดับแม่เหล็กในระยะยาวหรือความเป็นตัวนำยิ่งยวดจะจำกัดขอบเขตการดำรงอยู่ของสสารในสถานะพาราแมกเนติก
วัสดุพาราแมกเนติกประกอบด้วยตัวพาพาราแมกเนติกอย่างน้อยหนึ่งประเภทต่อไปนี้
ก) อะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่มีโมเมนต์แม่เหล็กที่ไม่มีการชดเชยในพื้นดิน หรือสภาวะตื่นเต้นด้วยพลังงานกระตุ้น Ei<< kТ. Парамагнетики этого типа обладают ориентацией ланжевеновским парамагнетизмом, зависящим от температуры Т по Кюри закону или Кюри – Вейса закону, в них возможно магнитное упорядочение. [Похожий по проявлениям магнетизм неоднородных систем малых ферро- или ферримагнитных однодоменных частиц (кластеров) в жидкостях или твердых матрицах выделен в особый вид – суперпарамагнетизм].
ตัวพาประเภทนี้มีอยู่ในคู่ของโลหะที่มีความจุคี่ (Na, Tl) ในก๊าซที่มีโมเลกุล O2 และ NO ในโมเลกุลอินทรีย์บางชนิดที่มีอนุมูลอิสระ ในเกลือ ออกไซด์ และสารประกอบไดอิเล็กทริกอื่นๆ ของธาตุ 3 มิติ 4 เอฟ และ 5 เอฟ ในโลหะที่หายากที่สุด
B) อนุภาคชนิดเดียวกันที่มีโมเมนต์แม่เหล็กของวงโคจรอยู่ในสถานะตื่นเต้นด้วยพลังงานกระตุ้น Ei<< kТ. Для таких парамагнетиков характерен не зависящий от температуры поляризационный парамагнетизм.
พาหะพาราแมกเนติกนิยมประเภทนี้ปรากฏอยู่ในสารประกอบบางชนิดขององค์ประกอบ d และ f (เกลือ Sm และ Eu เป็นต้น)
B) อิเล็กตรอนที่รวมตัวกันในแถบพลังงานที่เต็มไปด้วยบางส่วน มีลักษณะพิเศษคือพาราแมกเนติกของ Spin Pauli ซึ่งค่อนข้างน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และตามกฎแล้วได้รับการปรับปรุงด้วยปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอน ใน d-band พาราแมกเนติกแบบหมุนจะมาพร้อมกับพาราแมกเนติกของ Van Vleck ที่สังเกตเห็นได้ชัดเจน
ตัวพาประเภทนี้มีอิทธิพลเหนือกว่าในโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ โลหะ d และสารประกอบระหว่างโลหะ แอกติไนด์ รวมถึงเกลืออินทรีย์อนุมูลอิสระที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง
วัสดุ P/S จากวิกิ
สารพาราแมกเนติกคือสารที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก (JH) และมีความไวต่อสนามแม่เหล็กเป็นบวก สารพาราแมกเนติกเป็นสารแม่เหล็กอ่อน การซึมผ่านของแม่เหล็กแตกต่างจากเอกภาพเล็กน้อย u > ~ 1
คำว่า "พาราแมกเนติกนิยม" ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2388 โดยไมเคิล ฟาราเดย์ ซึ่งแบ่งสสารทั้งหมด (ยกเว้นเฟอร์โรแมกเนติก) ออกเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางและพาราแมกเนติก
อะตอม (โมเลกุลหรือไอออน) ของวัสดุพาราแมกเนติกมีช่วงเวลาแม่เหล็กของตัวเองซึ่งภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอกนั้นจะถูกวางตัวไปตามสนามและด้วยเหตุนี้จึงสร้างสนามผลลัพธ์ที่เกินกว่าสนามแม่เหล็กภายนอก สารพาราแมกเนติกถูกดึงเข้าไปในสนามแม่เหล็ก ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก วัสดุพาราแมกเนติกจะไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก เนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน โมเมนต์แม่เหล็กภายในของอะตอมจึงถูกวางทิศทางแบบสุ่มโดยสมบูรณ์
วัสดุพาราแมกเนติก ได้แก่ อะลูมิเนียม (Al) แพลทินัม (Pt) โลหะอื่นๆ อีกหลายชนิด (โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท รวมถึงโลหะผสมของโลหะเหล่านี้) ออกซิเจน (O2) ไนตริกออกไซด์ (NO) แมงกานีสออกไซด์ (MnO) เฟอร์ริก คลอไรด์ (FeCl3) และอื่น ๆ
สารเฟอร์โร-และสารต้านเฟอร์โรแมกเนติกจะกลายเป็นพาราแมกเนติกที่อุณหภูมิเกินอุณหภูมิคูรีหรือนีลตามลำดับ (อุณหภูมิของเฟสการเปลี่ยนไปสู่สถานะพาราแมกเนติก)
B) เฟอร์โรแมกเนติก
เฟอร์โรแมกเนติกส์- สาร (โดยปกติจะอยู่ในสถานะผลึกแข็งหรืออสัณฐาน) ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตที่กำหนด (จุดกูรี) ลำดับเฟอร์โรแมกเนติกระยะไกลถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลาแม่เหล็กของอะตอมหรือไอออน (ในผลึกที่ไม่ใช่โลหะ) หรือ โมเมนต์ของอิเล็กตรอนเดินทาง (ในผลึกโลหะ) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เฟอร์โรแมกเน็ตเป็นสารที่มี (ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดกูรี) สามารถทำให้เกิดแม่เหล็กได้ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก
คุณสมบัติของเฟอร์โรแมกเนติก
1. ความไวต่อแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกเป็นบวกและมากกว่าความสามัคคีอย่างมาก
2. ที่อุณหภูมิไม่สูงเกินไป เฟอร์โรแมกเนติกจะมีการดึงดูดแม่เหล็กโดยธรรมชาติ (เกิดขึ้นเอง) ซึ่งเปลี่ยนแปลงอย่างมากภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอก
3. เฟอร์โรแมกเนติกมีลักษณะเป็นปรากฏการณ์ฮิสเทรีซีส
4. แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็ก
เฟอร์โรแม่เหล็กกลายเป็นพาราแมกเนติกภายใต้เงื่อนไขใด
อ่านเพิ่มเติม:
|
เมื่อถูกความร้อนถึงจุดกูรี
ฟลักซ์แม่เหล็กภายในวงที่มีพื้นที่ 30 ซม. 2 ตั้งฉากกับสนามคือ 0.6 mWb การเหนี่ยวนำสนามภายในวงจรเท่ากับ:
วงจรแบนที่มีพื้นที่ 50 ซม. 2 แทรกซึมฟลักซ์แม่เหล็ก 2 mWb ด้วยการเหนี่ยวนำสนาม 0.4 เทสลา มุมระหว่างระนาบเส้นขอบกับทิศทางของสนามเท่ากับ:
ในตัวกลางไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วย = 2 และ = 1 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระนาบแพร่กระจาย กำหนดความเร็วเฟสของมัน
วางขดลวดสี่เหลี่ยมจำนวน 1,000 รอบ โดยมีด้านขนาด 5 และ 4 ซม. วางอยู่ในสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ 0.5 เทสลาสม่ำเสมอ กระแสในคอยล์คือ 2 A แรงบิดสูงสุดที่กระทำต่อคอยล์คือ:
กระแสไฟฟ้า 4 A ไหลเวียนไปตามขดลวดกลมโดยมีรัศมี 40 ซม. การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของขดลวดเท่ากับ:
พลังงานไดโพลในสนามไฟฟ้าภายนอกเท่ากับ:
ขดลวดยาว 6.28 ซม. รัศมี 1 ซม. ทำจากลวด มีจำนวน 200 รอบและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 1 A ฟลักซ์แม่เหล็กภายในขดลวดมีค่าเท่ากับ:
เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ 5 V ตื่นเต้นเมื่อการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเปลี่ยนจาก 0.2 เป็น 0.6 T ภายใน 4 ms ในขดลวดที่มีพื้นที่หน้าตัด 50 cm2 จะต้องมีจำนวนรอบเท่ากับ
ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า 1.5 A วางอยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอโดยมีการเหนี่ยวนำ 4 T และกระทำด้วยแรง 10 N ตัวนำจะอยู่ที่มุม 45° กับเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ความยาวของส่วนที่ใช้งานอยู่ของตัวนำคือ:
แนวคิดใดตั้งชื่อได้ถูกต้อง 1. การแยกตัวด้วยไฟฟ้าคือการสลายตัวของโมเลกุลของตัวถูกละลายให้เป็นไอออนภายใต้การกระทำของโมเลกุลของตัวทำละลาย 2. ไอออไนซ์ - การแตกตัวของโมเลกุลออกเป็นไอออน 3. การปล่อยความร้อน - การปล่อยอิเล็กตรอนโดยโลหะที่ให้ความร้อน 4. การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน - การปล่อยอิเล็กตรอนโดยวัตถุภายใต้อิทธิพลของแสง
วัตถุประสงค์ของงาน:การศึกษาเฟอร์ริกแม่เหล็ก-พาราแมกเนติกที่มีการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง การหาค่าการขึ้นต่อกันของแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองกับอุณหภูมิ และการตรวจสอบกฎกูรี-ไวส์
การแนะนำ
ในธรรมชาติ มีการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารอย่างกะทันหันหลายอย่าง เรียกว่า การเปลี่ยนเฟส การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวรวมถึงการหลอมเหลวและการแข็งตัว การระเหยและการควบแน่น การเปลี่ยนโลหะเป็นสถานะตัวนำยิ่งยวดและการเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับ และอื่นๆ
การเปลี่ยนเฟสอย่างหนึ่งคือการเปลี่ยนจากสถานะเฟอร์โรแมกเนติกเป็นสถานะพาราแมกเนติกในสสารบางชนิด เช่น โลหะของกลุ่มเหล็ก แลนทาไนด์บางชนิด และอื่นๆ
การเปลี่ยนแปลงระหว่างเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติกได้รับการศึกษากันอย่างแพร่หลายในยุคของเรา ไม่เพียงเพราะความสำคัญของมันในด้านวัสดุศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะแบบจำลองที่เรียบง่ายมาก (แบบจำลองไอซิง) สามารถใช้ในการศึกษาได้ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถศึกษาได้ใน ซึ่งมีรายละเอียดมากที่สุดทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างทฤษฎีทั่วไปของการเปลี่ยนเฟสที่ยังขาดหายไป
งานนี้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติกในโครงตาข่ายคริสตัลสองมิติ ศึกษาการพึ่งพาของการดึงดูดแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองกับอุณหภูมิ และยืนยันกฎกูรี-ไวส์
การจำแนกประเภทของวัสดุแม่เหล็ก
สารทั้งหมดมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กไม่ทางใดก็ทางหนึ่งนั่นคือพวกมันคือแม่เหล็ก แม่เหล็กแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: สารแม่เหล็กสูงและแม่เหล็กอ่อน สารแม่เหล็กอย่างแรงมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กแม้ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก ซึ่งรวมถึงเฟอร์ริกแม่เหล็ก แอนติเฟอร์โรแมกเนต และเฟอร์ริแมกเนต สารแม่เหล็กอ่อนจะได้คุณสมบัติทางแม่เหล็กเฉพาะเมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอกเท่านั้น พวกมันแบ่งออกเป็นไดอะแมกเนติกและพาราแมกเนติก
ไดอะแมกเน็ตรวมถึงสารที่อะตอมหรือโมเลกุลไม่มีโมเมนต์แม่เหล็กในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก อะตอมของสารเหล่านี้ถูกจัดเรียงในลักษณะที่โมเมนต์การโคจรและการหมุนของอิเล็กตรอนที่เข้ามาจะชดเชยซึ่งกันและกันอย่างแม่นยำ ตัวอย่างของวัสดุไดแมกเนติกคือก๊าซเฉื่อย ซึ่งอะตอมจะมีเพียงเปลือกอิเล็กตรอนแบบปิดเท่านั้น เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกปรากฏขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า อะตอมของวัสดุไดอะแมกเนติกจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก และพวกมันจะได้รับโมเมนต์แม่เหล็กที่พุ่งเข้าหาสนามตามกฎของ Lenz
สารพาราแมกเนติก ได้แก่ สารที่อะตอมมีโมเมนต์แม่เหล็กไม่เป็นศูนย์ ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กเหล่านี้จะถูกวางทิศทางแบบสุ่มเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวาย ดังนั้นผลแม่เหล็กของพาราแมกเนติกจึงเป็นศูนย์ เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกปรากฏขึ้น โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมจะถูกวางตัวตามแนวสนามเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้น ผลลัพท์ของการดึงดูดจึงปรากฏขึ้น โดยมีทิศทางที่สอดคล้องกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ควรสังเกตว่าอะตอมพาราแมกเนติกในสนามแม่เหล็กนั้นถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในลักษณะเดียวกับอะตอมไดอะแมกเนติก แต่เอฟเฟกต์นี้จะอ่อนกว่าเอฟเฟกต์ที่เกี่ยวข้องกับการวางแนวของช่วงเวลาเสมอ
คุณสมบัติหลักของเฟอร์ริกแม่เหล็กคือการมีแม่เหล็กเกิดขึ้นเองซึ่งแสดงให้เห็นความจริงที่ว่าเฟอร์แม่เหล็กสามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังงานอันตรกิริยาของอะตอมเฟอร์โรแมกเนติกที่อยู่ใกล้เคียงคู่ใด ๆ ขึ้นอยู่กับการวางแนวร่วมกันของช่วงเวลาแม่เหล็ก: หากพวกมันถูกชี้ไปในทิศทางเดียวพลังงานอันตรกิริยาของอะตอมก็จะน้อยลงและหากไปในทิศทางตรงกันข้าม แล้วมันก็ยิ่งใหญ่กว่า ในภาษาของแรง เราสามารถพูดได้ว่าแรงระยะสั้นกระทำระหว่างโมเมนต์แม่เหล็ก ซึ่งพยายามบังคับให้อะตอมข้างเคียงมีทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กเดียวกันกับอะตอมที่กำหนดนั้นเอง
แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจะค่อยๆ ลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และที่อุณหภูมิวิกฤตจุดหนึ่ง - จุดกูรี - มันจะเท่ากับศูนย์ ที่อุณหภูมิสูงขึ้น แม่เหล็กเฟอร์ริกจะทำงานในสนามแม่เหล็กเหมือนกับพาราแมกเน็ต ดังนั้นที่จุดกูรี การเปลี่ยนจากสถานะเฟอร์โรแมกเนติกไปเป็นสถานะพาราแมกเนติกจึงเกิดขึ้น ซึ่งเป็นการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สองหรือการเปลี่ยนเฟสต่อเนื่อง
ไอซิ่งโมเดล
แบบจำลองไอซิงอย่างง่ายถูกสร้างขึ้นเพื่อศึกษาลำดับแม่เหล็กและอะตอม ในแบบจำลองนี้ สันนิษฐานว่าอะตอมอยู่ในตำแหน่งที่ไม่มีการเคลื่อนไหวและไม่มีการสั่นไหวที่โหนดของโครงผลึกในอุดมคติ ระยะห่างระหว่างโหนดขัดแตะนั้นคงที่ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือการดึงดูดนั่นคือแบบจำลองนี้ไม่ได้คำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนของของแข็ง
ตามกฎแล้วปฏิสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาแม่เหล็กในแบบจำลอง Ising จะถูกนำมาพิจารณาเฉพาะระหว่างเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดเท่านั้น เชื่อกันว่าขนาดของปฏิสัมพันธ์นี้ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิและการดึงดูดด้วย การโต้ตอบมักจะ (แต่ไม่เสมอไป) ถือเป็นศูนย์กลางและเป็นคู่
อย่างไรก็ตาม แม้จะอยู่ในแบบจำลองง่ายๆ เช่นนี้ การศึกษาการเปลี่ยนเฟสของเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติกยังต้องเผชิญกับความยากลำบากทางคณิตศาสตร์อย่างมาก พอจะกล่าวได้ว่ายังไม่ได้รับวิธีแก้ปัญหาที่แน่นอนสำหรับปัญหา Ising สามมิติในกรณีทั่วไป และการใช้การประมาณที่แม่นยำไม่มากก็น้อยในปัญหานี้ทำให้เกิดปัญหาในการคำนวณอย่างมากและใกล้จะถึงขีดความสามารถแล้ว แม้กระทั่งเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่
เอนโทรปี
ลองพิจารณาแม่เหล็กในโครงตาข่ายไอซิงสองมิติ (รูปที่ 1) ปล่อยให้โหนดสร้างโครงตาข่ายสี่เหลี่ยม โมเมนต์แม่เหล็กที่พุ่งขึ้นไปจะถูกแสดงโดย กและลง – บี.
ข้าว. 1
ให้จำนวนโมเมนต์แม่เหล็กขึ้นเท่ากับ เอ็น กและลง – เอ็น บี, จำนวนช่วงเวลาทั้งหมดคือ เอ็น- มันชัดเจนว่า
เอ็น ก + เอ็น ใน = เอ็น. (1)
จำนวนวิธีที่คุณสามารถวางได้ เอ็น กช่วงเวลาแปลก ๆ กและ เอ็น บีช่วงเวลาแปลก ๆ ในโดย เอ็นโหนดเท่ากับจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนของโหนดเหล่านี้ทั้งหมดซึ่งก็คือเท่ากับ เอ็น- อย่างไรก็ตาม จากทั้งหมดนี้ การเรียงสับเปลี่ยนของโมเมนต์แม่เหล็กที่เหมือนกันทั้งหมดซึ่งกันและกันไม่ได้นำไปสู่สถานะใหม่ (เรียกว่าการเรียงสับเปลี่ยนที่แยกไม่ออก) นั่นคือคุณต้องมีหลายวิธีในการค้นหาช่วงเวลา เอ็น- หารด้วยจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนที่แยกไม่ออก ดังนั้นเราจึงได้คุณค่ามา
. (2)
ปริมาณนี้คือจำนวนไมโครสเตตทั้งหมดที่สอดคล้องกับแมโครสเตตที่มีการทำให้เกิดแม่เหล็กที่กำหนด กล่าวคือ น้ำหนักทางสถิติของแมโครสเตต
เมื่อคำนวณน้ำหนักทางสถิติโดยใช้สูตร (2) มีการประมาณค่าที่ค่อนข้างสูง กล่าวคือ การปรากฏของโมเมนต์แม่เหล็กจำเพาะที่ไซต์ขัดแตะบางแห่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าอะตอมของโมเมนต์แม่เหล็กมีที่ไซต์ใกล้เคียง ในความเป็นจริงอะตอมที่มีช่วงเวลาของการวางแนวใด ๆ เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคซึ่งกันและกัน "พยายาม" ที่จะล้อมรอบอะตอมด้วยช่วงเวลาแม่เหล็กเดียวกัน แต่สิ่งนี้ไม่ได้นำมาพิจารณาในสูตร (2) ว่ากันว่าในกรณีนี้ เราไม่ได้คำนึงถึงความสัมพันธ์ในการจัดเรียงช่วงเวลา การประมาณค่าในทฤษฎีแม่เหล็กนี้เรียกว่าการประมาณแบบแบรกก์-วิลเลียมส์ โปรดทราบว่าปัญหาในการคำนึงถึงความสัมพันธ์เป็นหนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในทฤษฎีใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน
หากเราใช้สูตรสเตอร์ลิง ln เอ็น! เอ็น (ในที่นี้ เอ็น – 1), ยุติธรรมสำหรับคนใหญ่ เอ็นจากนั้นจากสูตร (2) เราสามารถรับการแสดงออกของเอนโทรปีที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่งของช่วงเวลาแม่เหล็ก (เรียกว่าการกำหนดค่าเอนโทรปี):
ให้เราแนะนำความน่าจะเป็นของการปรากฏตัวของช่วงเวลาแม่เหล็ก "ขึ้น": 
- ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถป้อนความน่าจะเป็นที่จะมีช่วงเวลาแม่เหล็กลดลง: 
- จากนั้นนิพจน์สำหรับเอนโทรปีจะถูกเขียนดังนี้:
จากสูตร (1) เป็นไปตามว่าความน่าจะเป็นที่กล่าวมาข้างต้นมีความสัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์:
.
(3)
ให้เราแนะนำพารามิเตอร์การสั่งซื้อระยะยาวที่เรียกว่า:
(4)
จากนั้นจากสูตร (3) และ (4) เราสามารถแสดงความน่าจะเป็นทั้งหมดผ่านพารามิเตอร์ลำดับ:
เมื่อแทนความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นนิพจน์สำหรับเอนโทรปี เราได้รับ:
. (6)
ให้เราค้นหาความหมายทางกายภาพของพารามิเตอร์ลำดับระยะยาว การดึงดูดของแม่เหล็ก มถูกกำหนดในแบบจำลองของเราโดยอะตอมส่วนเกินที่มีทิศทางที่เป็นไปได้หนึ่งในสองทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็ก และจะเท่ากับ:
ที่ไหน 
, ที่ไหน มสูงสุด =
เอ็น
– การทำให้เป็นแม่เหล็กสูงสุดทำได้โดยการวางแนวขนานของโมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมด ( – ค่าของโมเมนต์แม่เหล็กของหนึ่งอะตอม) ดังนั้น พารามิเตอร์ลำดับ คือการดึงดูดแบบสัมพัทธ์ และสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ –1 ถึง +1 ค่าลบของพารามิเตอร์ลำดับจะระบุทิศทางของการวางแนวพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กเท่านั้น ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก ค่าพารามิเตอร์ลำดับ +
และ – เทียบเท่ากันทางกายภาพ
พลังงาน
อะตอมมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน และปฏิสัมพันธ์นี้จะสังเกตเห็นได้ในระยะทางที่ค่อนข้างสั้นเท่านั้น ในการพิจารณาทางทฤษฎี วิธีที่ง่ายที่สุดคือคำนึงถึงอันตรกิริยาของอะตอมที่อยู่ใกล้กันมากที่สุด อย่าให้มีสนามภายนอก ( ยังไม่มี = 0).
ปล่อยให้อะตอมใกล้เคียงเท่านั้นที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบ ปล่อยให้พลังงานอันตรกิริยาของอะตอมสองอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กกำกับเหมือนกัน (ทั้ง “ขึ้น” หรือ “ลงทั้งคู่”) เท่ากับ – วี(แรงดึงดูดสอดคล้องกับพลังงานเชิงลบ) และมีทิศทางตรงกันข้าม + วี.
ปล่อยให้คริสตัลเป็นไปตามที่แต่ละอะตอมมี z เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด (เช่น ในตาข่ายลูกบาศก์ธรรมดา z = 6 ในลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกาย z = 8 สี่เหลี่ยม z = 4).
พลังงานของอันตรกิริยาของอะตอมหนึ่งซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็กพุ่งขึ้น "ขึ้นไป" พร้อมกับสภาพแวดล้อมที่อยู่ติดกัน (เช่น กับ z พี กช่วงเวลาที่ “ขึ้น” และด้วย z พี บีช่วงเวลา "ลง") ในแบบจำลองของเราเท่ากับ – วี z (พี ก – พี บี- ค่าที่คล้ายกันสำหรับอะตอมที่มีโมเมนต์ "ลง" จะเท่ากับ วี z (พี ก – พี บี- ในเวลาเดียวกัน เราก็ใช้การประมาณแบบ Bragg-Williams อีกครั้ง ซึ่งเคยใช้ในการหาสูตรเอนโทรปีแล้ว และไม่ได้คำนึงถึงความสัมพันธ์ในการจัดเรียงอะตอม กล่าวคือ เราสันนิษฐานว่าความน่าจะเป็นของการปรากฏตัวของ โมเมนต์แม่เหล็กจำเพาะที่ไซต์ขัดแตะบางแห่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับโมเมนต์แม่เหล็กที่อะตอมมีบนโหนดข้างเคียง
ในการประมาณนี้ พลังงานทั้งหมดของแม่เหล็กคือ:
โดยที่ปัจจัย ½ ปรากฏ ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงทั้งหมดจะไม่ถูกนำมาพิจารณาสองครั้ง
กำลังแสดงออก เอ็น กและ เอ็น บีจากความน่าจะเป็น เราได้:
.
(7)
สมการสมดุล
พลังงานของการโต้ตอบสะท้อนถึงแนวโน้มของระบบในการสร้างลำดับที่สมบูรณ์ในระบบนั้นอย่างแม่นยำด้วยลำดับที่สมบูรณ์ (ในกรณีของเราด้วย = 1) พลังงานมีน้อยที่สุด ซึ่งจะสอดคล้องกับสมดุลที่เสถียรในกรณีที่ไม่มีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ในทางกลับกัน เอนโทรปีของระบบสะท้อนถึงแนวโน้มที่ทำให้เกิดความสับสนวุ่นวายของโมเลกุลสูงสุดและการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนสูงสุด ยิ่งการเคลื่อนที่ของความร้อนรุนแรงขึ้น เอนโทรปีก็จะยิ่งมากขึ้น และหากไม่มีปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลซึ่งกันและกัน ระบบก็จะมีแนวโน้มที่จะเกิดความสับสนวุ่นวายสูงสุดพร้อมกับเอนโทรปีสูงสุด
ในระบบจริง แนวโน้มทั้งสองนี้มีอยู่ และสิ่งนี้แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าที่ปริมาตรและอุณหภูมิคงที่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ไม่ใช่พลังงานหรือเอนโทรปีที่จะถึงค่าสุดขีด (ขั้นต่ำ) แต่เป็นเฮล์มโฮลทซ์ พลังงานฟรี:
เอฟ = คุณ – ต ส.
ในกรณีของเรา จากสูตร (6) และ (7) เราสามารถได้รับ:
ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ระดับของการเรียงลำดับจะต้องอยู่ในระดับที่พลังงานอิสระมีน้อยที่สุด ดังนั้น เราจะต้องตรวจสอบฟังก์ชัน (8) เพื่อหาค่าสุดขั้ว โดยหาอนุพันธ์ของมันเทียบกับ และทำให้มันเท่ากับศูนย์ ดังนั้น สภาวะสมดุลจะอยู่ในรูปแบบ:
. (9)
ในสมการนี้ 
– อุณหภูมิไร้มิติ
ข้าว. 2
สมการ (9) ถือเป็นสมการเหนือธรรมชาติและสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีตัวเลข อย่างไรก็ตาม สามารถสำรวจวิธีแก้ปัญหาได้ในรูปแบบกราฟิก ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องสร้างกราฟของฟังก์ชันทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการสำหรับค่าต่างๆ ของพารามิเตอร์ ให้เราแสดงฟังก์ชันเหล่านี้ตามนั้น เอฟ 1 และ เอฟ 2
(รูปที่ 2)
การทำงาน เอฟ 1 ไม่ได้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ มันเป็นเส้นโค้งที่มีเส้นกำกับแนวตั้งสองตัวที่ค่าของตัวแปร เท่ากับ +1 และ –1 ฟังก์ชันนี้เพิ่มขึ้นแบบซ้ำซากจำเจ เป็นเลขคี่ อนุพันธ์ของมันที่จุดกำเนิดเท่ากับ 
- การทำงาน เอฟ 2
ถูกพรรณนาเป็นเส้นตรงที่ผ่านจุดกำเนิดของพิกัด ความชันของมันขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ : ยิ่งเล็ก ยิ่งค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงมากขึ้นซึ่งเท่ากับ 
.
ถ้า 1 แล้ว 
จากนั้นเส้นโค้งจะตัดกันที่จุดกำเนิดเท่านั้น นั่นคือในกรณีนี้ สมการ (9) มีเพียงคำตอบเดียวเท่านั้น =
0. ที่ 1 เส้นโค้งตัดกันที่จุด 3 จุด นั่นคือสมการ (9) มี 3 คำตอบ หนึ่งในนั้นยังคงเป็นศูนย์ ส่วนอีกสองอันต่างกันเพียงเครื่องหมายเท่านั้น
ปรากฎว่าคำตอบเป็นศูนย์สำหรับ A และ ใน(เช่น ช่วงเวลา "ขึ้น" และ "ลง")
เมื่อแทนค่า = 1 เราจะได้ค่าอุณหภูมิที่แยกสารละลายสองประเภทให้เป็นสมการ (9):
.
อุณหภูมินี้เรียกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติก หรือจุดกูรี หรือเรียกง่ายๆ ว่าอุณหภูมิวิกฤต
ที่อุณหภูมิต่ำกว่า แม่เหล็กจะอยู่ในสถานะเฟอร์โรแมกเนติกที่ได้รับคำสั่ง และที่อุณหภูมิสูงกว่า จะไม่มีลำดับระยะยาวในการจัดเรียงโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม และสสารจะเป็นพาราแมกเนติก โปรดทราบว่าการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง พารามิเตอร์ลำดับ ค่อยๆ ลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และกลายเป็นศูนย์ที่จุดวิกฤติ
การพึ่งพาพารามิเตอร์ลำดับ กับอุณหภูมิที่ลดลง ซึ่งได้จากการแก้สมการ (9) แสดงอยู่ใน
ข้าว. 3.
พลังงานอิสระ (8) สำหรับเฟอร์ริกแม่เหล็กในสนามภายนอกจะถูกเขียน:
ข้าว. 3
โดยที่ คือโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม ในสูตรนี้ เทอมที่สองแทนพลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมกับสนามแม่เหล็กภายนอก เท่ากับ 
- กรณีทั่วไปของแม่เหล็กเฟอร์ริกในสนามแม่เหล็กนั้นค่อนข้างยากในการศึกษาทางคณิตศาสตร์ เราจะจำกัดตัวเองให้พิจารณาเฉพาะเฟอร์ริกแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดกูรีเท่านั้น จากนั้นสมการสมดุลซึ่งคล้ายกับ (9) จะอยู่ในรูปแบบ:
.
ให้เราจำกัดตัวเองอยู่เฉพาะในกรณีของการดึงดูดอย่างอ่อน ซึ่งสังเกตได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดกูรีอย่างมาก
(ต ≫ ต C) และสนามแม่เหล็กอ่อน สำหรับ ≪ 1 ทางด้านซ้ายของสมการนี้สามารถขยายออกเป็นอนุกรมได้ โดยจำกัดเฉพาะเทอมเชิงเส้น เช่น
ln (1+) . จากนั้น 2 เคที = N +2 เคต C และการดึงดูด 
เช่น ความไวต่อพาราแมกเนติก 
- ดังนั้น ความไวของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเน็ตที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดกูรีในสนามแม่เหล็กอ่อนจึงเป็นสัดส่วนผกผันกับ ( ต – ต C) กล่าวคือ มีข้อตกลงระหว่างทฤษฎีกับกฎการทดลองของคูรี-ไวส์
รายละเอียดงาน
เฟรมจากงานห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์จะแสดงในรูป 4. แม่เหล็กเฟอร์ริกถูกสร้างขึ้นโดยชิ้นส่วนของโครงตาข่ายสี่เหลี่ยมธรรมดาจำนวน 100 โหนด ซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็ก "ขึ้น" และ "ลง" อยู่ ซึ่งแสดงด้วยลูกศรชี้ทิศทางตามลำดับ อุณหภูมิของแม่เหล็กถูกตั้งค่าเป็นหน่วยรีดิวซ์ 
และความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก
คุณต้องทำแบบฝึกหัดสองแบบ ประการแรกจำเป็นต้องกำหนดการพึ่งพาการดึงดูดแม่เหล็กกับอุณหภูมิในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก ในแบบฝึกหัดที่สอง คุณจะต้องตรวจสอบความเป็นแม่เหล็กของแม่เหล็กด้วยสนามภายนอกที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดกูรี และตรวจสอบกฎกูรี-ไวส์
ความก้าวหน้าของงาน
1. กดปุ่ม "RESET" ปุ่ม "START" จะปรากฏขึ้น
2. ตั้งค่าความแรงของสนามที่ต้องการ เอ็นและลดอุณหภูมิลง 
.
3. กดปุ่ม "START" จากนั้นภาพของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเน็ตจะปรากฏขึ้น ซึ่งจำนวนโมเมนต์แม่เหล็ก "ขึ้น" และ "ลง" จะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ที่ระบุ จำนวนโมเมนต์แม่เหล็ก “ขึ้น” จะปรากฏขึ้นในหน้าต่างที่เกี่ยวข้อง
4. คำนวณค่าของพารามิเตอร์ลำดับ โปรดทราบว่าจำนวนช่วงเวลาแม่เหล็กทั้งหมดคือ 100
5. ทำการทดลองที่อธิบายไว้ข้างต้นสำหรับค่าความแรงของสนามและอุณหภูมิอื่น ๆ โดยคำนวณพารามิเตอร์ลำดับในแต่ละครั้ง
6. ขอแนะนำให้เลือกค่าความแรงของสนามในช่วงตั้งแต่ 2 ถึง 10 หน่วย (ค่า 4–5) และอุณหภูมิที่กำหนด - ในช่วงตั้งแต่ 4 ถึง 15–20 (ค่า 4–5)
7. สำหรับแต่ละอุณหภูมิ ให้พล็อตการขึ้นต่อกันของสนามแม่เหล็กกับความแรงของสนามแม่เหล็ก และหาความไวต่อสนามแม่เหล็กที่อุณหภูมิที่กำหนดเป็นความชันของกราฟที่สอดคล้องกัน
8. ประเมินการดำเนินการตามกฎหมาย Curie-Weiss ซึ่งสร้างกราฟของการพึ่งพาความอ่อนแอต่ออัตราส่วน 
- ตามกฎหมายกูรี-ไวส์ การพึ่งพานี้ควรเป็นแบบเส้นตรง
9. พล็อตการพึ่งพาการดึงดูดของอุณหภูมิที่ลดลงที่ความแรงของสนามแม่เหล็ก ยังไม่มี = 0 ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดกูรี (ค่าอุณหภูมิที่กำหนดควรอยู่ในช่วง 0.5 ถึง 1)
คำถามเพื่อความปลอดภัย
สารใดเรียกว่าแม่เหล็กสูง?
การสะกดจิตที่เกิดขึ้นเองคืออะไร?
อะไรคือเหตุผลที่แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเน็ตมีการดึงดูดโดยธรรมชาติ?
แม่เหล็กเฟอร์ริกที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดกูรีคืออะไร
เหตุใดวัสดุพาราแมกเนติกจึงไม่เกิดการดึงดูดตามธรรมชาติ
คุณสมบัติหลักของรุ่น Ising คืออะไร?
ความหมายทางกายภาพของระดับของคำสั่งระยะไกลคืออะไร?
ลักษณะของปฏิสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาแม่เหล็กคืออะไร?
การประมาณแบบ Bragg–Williams คืออะไร และการประมาณนี้ไม่ได้คำนึงถึงความสัมพันธ์ในการจัดเรียงโมเมนต์แม่เหล็กหมายความว่าอย่างไร
เอนโทรปีของเฟอร์โรแมกเนติกถูกกำหนดอย่างไร?
สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของเฟอร์โรแมกเนติกมีอะไรบ้าง
ผลเฉลยกราฟิกของสมการสมดุล
อุณหภูมิกูรีขึ้นอยู่กับอะไร?
กฎกูรี-ไวส์คืออะไร?
เราจะศึกษาการพึ่งพาของการดึงดูดของแม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กกับอุณหภูมิได้อย่างไร
จะตรวจสอบความไวต่อสนามแม่เหล็กของเฟอร์ริกแม่เหล็กที่อยู่เหนือจุดกูรีได้อย่างไร
