Magnetiline vastuvõtlikkus

Magnetiline vastuvõtlikkus (inglise k magnetic susceptibility) ${\displaystyle \chi _{v}}$ on füüsikaline parameeter, mis iseloomustab materjalide magnetilisi omadusi sõltuvalt nende võimest tekitada magnetiseeritust välise magnetvälja olemasolul. Seega iseloomustab see materjalide, sh ka mineraalide ja kivimite magnetilisi omadusi. Üldiselt sõltub kivimite magnetiline vastuvõtlikkus selle mineraloogilisest koostisest ja iga mineraali osakaalust.^[1] Magnetilist vastuvõtlikkust kasutatakse eelkõige geoloogias settekihtide korreleerumisel ning viimasel ajal^[millal?] ka keskkonnareostuse uuringutel.

Definitsioon

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

${\displaystyle \mathbf {M} =\chi _{v}\mathbf {H} }$.

Kuna SI mõõtühikute süsteemis mõõdetakse nii magneetumust kui ka magnetvälja tugevust amprites meetri kohta (A/m), siis puudub magnetilisel vastuvõtlikkusel ühik iseloomustamaks materjali magnetilisi omadusi ruumala suhtes. Sageli normeeritakse magnetilise vastuvõtlikkuse väärtus massi suhtes:

${\displaystyle \chi _{m}=\chi _{v}/\rho }$.

Sel juhul on magnetilise vastuvõtlikkuse mõõtühikuks tiheduse pöördväärtus, ehk m³/kg.^[2]

Magnetiline vastuvõtlikkus ja magnetiline läbitavus

Magnetiline vastuvõtlikkus seob omavahel magnetilist induktsiooni B ja magnetvälja tugevuse H

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

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

Seega on magnetiline vastuvõtlikkus ${\displaystyle \chi _{v}}$ suhteseoses magnetilise läbitavusega ${\displaystyle \mu }$:

${\displaystyle \mu =\mu _{0}(1+\chi _{v})\,}$.

Dia-, para- ja ferromagnetism

Ferromagnetiline järjestus

Antiferromagnetline järjestus

Ferrimagnetiline järjestus

Sõltuvalt magnetilise vastuvõtlikkuse väärtusest jagatakse aineid dia-, para- või ferromagneetikuteks. Ainet, mille magnetilise vastuvõtlikkuse väärtus on negatiivne, nimetatakse diamagneetikuks. Kui selline aine asetada magnetvälja, siis indutseerub temas magneetumus, 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 magneetumus ja nende vastuvõtlikkuse väärtused on vahemikus 100 kuni 1000 × 10^–6 SI ühikut. Ferromagnetilisi aineid jagatakse kolmeks:

• tõelised ferromagneetikud
• antiferromagneetikud
• ferrimagneetikud

Ferromagnetism

Tõeliste ferromagnetiliste ainete vastuvõtlikkus on positiivne. Kui ferromagnetiline aine asetada magnetvälja, siis indutseerub temas rakendatud väljaga samasuunaline magneetumus. Põhjuseks on ferromagneetikutes esinevad paaritud elektronid, mis tiirlemisel 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.

Antiferromagnetism

Antiferromagnetiliste ainete domeenide orienteeritus on antiparalleelne ning nende magneetumuse vektorid taandavad üksteist. Kokkuvõtvalt puudub antiferromagnetilistel ainetel magneetumus.

Ferrimagnetism

Ferrimagnetiliste ainete puhul on tegemist antiparalleelselt suunatud domeenidega, kuid erineva suuna magneetumuse vektorid ei ole võrdsed. Seetõttu omandavad ferrimagnetilised materjalid magnetilise vastuvõtlikkuse väärtuse 1 × 10^–5 SI ühikut ja käituvad paramagneetikutena.^[3]

Vaata ka

• Curie punkt
• Elektromagnetism
• Ferromagnetism
• Hüsterees
• Koertsiivsus
• Magneetumine

Viited

1. da Silva, A.-C., and Boulvain, F. 2006. Upper Devonian carbonate platform correlations and sea level variations recorded in magnetic susceptibility. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 240, 373-388
2. Evans, M. E., Heller, F. 2003, Enviromental Magnetism Principles and Applications of Enviromagnetics.
3. Lanza, R. Meloni, 2006, The Earth’s Magnetism An Introduction for Geologists, Springer.

Välislingid

• Ocean Drilling Program (inglise keeles)