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과학

자화

자화과학
영어
Magnetization
기호
M
SI 단위
A/m
선형 등방성 근사
M=χ_m H
자화는 물질 안의 자기 쌍극자 모멘트가 집단적으로 배열되어 거시적인 자기적 성질을 나타내는 현상이다. 자화 벡터 M은 단위 부피당 자기 모멘트로 정의하며, 외부장과 물질의 종류 및 이력에 따라 달라질 수 있다.

미시적 모멘트의 합

물질의 전자 상태는 궤도 운동과 스핀에 관련된 자기 모멘트를 가질 수 있다. 이 모멘트들이 서로 상쇄되거나 특정 방향으로 더해지는 방식이 거시적 반응을 바꾼다. 모든 전자를 고전적인 자전 구체로 생각해 자화를 설명하는 것은 적절하지 않다.

외부장에 대한 서로 다른 반응

상자성은 외부장 방향의 약한 자화를, 반자성은 그 반대 방향의 유도 응답을 보이는 기본적인 경우다. 강자성 물질에서는 모멘트들의 협동적인 배열과 자구 구조가 중요하다. 세 분류를 단순히 금속인지 아닌지로 나눌 수는 없다.

남는 자화와 이력

강자성체는 외부장을 제거한 뒤에도 자화가 남을 수 있다. 그러나 자구들의 방향이 서로 상쇄되면 강자성 물질 시료의 전체 자화가 작을 수도 있다. 물질의 종류와 현재 시료의 자화 상태는 구별해야 하며, 이전에 어떤 장을 가했는지도 영향을 준다.

선형식의 한계

약한 장의 단순한 모형에서는 자화와 H 사이의 비례계수인 자기 감수율을 쓴다. 포화와 이력이 중요한 물질에는 하나의 일정한 비례계수만으로 충분하지 않다. 자화 M, 자기장 H, 자기 선속 밀도 B는 관계가 있지만 서로 같은 물리량이나 같은 단위가 아니다.

관련 문서

자기 쌍극자 모멘트 / 자기장 / 전자 스핀 / 궤도 자기 모멘트 / 솔레노이드 / 전자석 / 온도 / 초전도