موضوع مقاله: قابلیت مغناطیسی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # قابلیت مغناطیسی | مقدمه: در الکترومغناطیس، حساسیت مغناطیسی میزان مغناطیسی شدن یک ماده در میدان مغناطیسی اعمال شده‌است. | ## بخش 1: قابلیت مغناطیسی | این اجازه می‌دهد تا یک طبقه‌بندی ساده، به دو دسته، از پاسخ‌های بیشتر مواد به یک میدان مغناطیسی اعمال شده: یک تراز با میدان مغناطیسی، ، به نام پارامغناطیس، یا یک تراز در برابر میدان، ، به نام دیامغناطیس. حساسیت مغناطیسی نشان می‌دهد که آیا یک ماده به یک میدان مغناطیسی جذب یا دفع می‌شود. مواد پارامغناطیس با میدان اعمال شده همسو می‌شوند و به مناطقی با میدان مغناطیسی بزرگتر جذب می‌شوند. مواد دیامغناطیس ضد تراز هستند و به سمت مناطقی با میدان‌های مغناطیسی پایین‌تر رانده می‌شوند. علاوه بر این به‌طور گسترده‌ای در زمین‌شناسی برای مطالعات دیرینه مغناطیسی و زمین‌شناسی ساختاری استفاده می‌شود. خاصیت مغناطیسی مواد از خواص مغناطیسی سطح اتمی ذرات ساخته شده از آنها ناشی می‌شود. الکترون‌ها در همه مواد وجود دارند، اما بدون هیچ میدان مغناطیسی خارجی، گشتاورهای مغناطیسی الکترون‌ها معمولاً به صورت جفت یا تصادفی انجام می‌شوند به طوری که مغناطیس کلی صفر است (به استثنای این مورد معمول فرومغناطیس است). دلایل اساسی که چرا گشتاورهای مغناطیسی الکترون‌ها به یک خط می‌رسند یا نیستند، بسیار پیچیده هستند و با فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیستند. با این حال، یک ساده‌سازی مفید اندازه‌گیری حساسیت مغناطیسی یک ماده و اعمال شکل ماکروسکوپی معادلات ماکسول است. این به فیزیک کلاسیک اجازه می‌دهد تا پیش‌بینی‌های مفیدی انجام دهد و در عین حال از جزئیات مکانیکی کوانتومی خودداری کند. تعریف قابلیت حجمی قابلیت مغناطیسی یک ثابت تناسب بدون بعد است که درجه مغناطیسی یک ماده را در پاسخ به میدان مغناطیسی اعمال شده نشان می‌دهد. یک اصطلاح مرتبط مغناطیسی پذیری است، نسبت بین گشتاور مغناطیسی و چگالی شار مغناطیسی. | ## بخش 2: قابلیت مغناطیسی | حساسیت مغناطیسی حجمی که با نماد نشان داده می‌شود (اغلب به سادگی ، گاهی - مغناطیسی، برای تشخیص از حساسیت الکتریکی)، در سیستم بین‌المللی واحدها تعریف شده‌است- در سیستم‌های دیگر ممکن است ثابت‌های اضافی وجود داشته باشد - با رابطه زیر: M مغناطش مواد (ممان دوقطبی مغناطیسی در واحد حجم)، با واحد آمپر بر متر است، H قدرت میدان مغناطیسی است، همچنین با واحد آمپر بر متر. بنابراین χv یک کمیت بدون بعد است با استفاده از واحدهای SI، القای مغناطیسی با رابطه به مرتبط است. که در آن نفوذپذیری خلاء است (جدول ثابت‌های فیزیکی را ببینید)، و نفوذپذیری نسبی ماده است؛ بنابراین، حساسیت مغناطیسی حجم و نفوذپذیری مغناطیسی با فرمول زیر مرتبط هستند: گاهی یک کمیت کمکی به نام شدت مغناطیسی (که به عنوان قطبش مغناطیسی نیز شناخته می‌شود) و با واحد تسلا، به صورت تعریف می‌شود. ین اجازه می‌دهد تا توصیف جایگزینی از همه پدیده‌های مغناطیسی بر حسب کمیت‌های و ، برخلاف و که معمولاً استفاده می‌شود، ارائه دهد. قابلیت مولی و قابلیت جرمی دو معیار دیگر از حساسیت وجود دارد، حساسیت مغناطیسی مولی ) با واحد m3 /mol، و حساسیت مغناطیسی جرمی ) با واحد m3 /kg که در زیر تعریف شده‌اند، که چگالی با واحد است. مقادیری که نفوذپذیری فضای آزاد را برای هر سیستم مشخص می‌کنند، معادلات تعریف کننده متفاوتی دارند: حساسیت CGS مربوط در ۴ ضرب می‌شود تا کمیت‌های ISQ مربوط (اغلب به عنوان کمیت‌های SI نامیده می‌شود) با واحدهای یکسان به‌دست آید: به عنوان مثال، حساسیت مغناطیسی حجم CGS آب در ۲۰درجه سانتیگراد است که با استفاده از قرارداد SI است، هر دو کمیت بدون بعد هستند. در حالی که برای اکثر کمیت‌های الکترومغناطیسی، سیستم کمیت‌ها متعلق به کدام سیستم می‌تواند با ناسازگاری واحدهای آنها ابهام‌زدایی کند، این در مورد کمیت‌های حساسیت صادق نیست. به‌طور کلی، مواد غیر مغناطیسی پارا یا دیامغناطیسی هستند زیرا بدون میدان مغناطیسی خارجی دارای خاصیت مغناطیسی دائمی نیستند. مواد فرومغناطیسی، فری مغناطیسی یا ضد فرومغناطیسی حتی بدون میدان مغناطیسی خارجی دارای خاصیت مغناطیسی دائمی هستند و حساسیت میدان صفر مشخصی ندارند. اندازه‌گیری تجربی حساسیت مغناطیسی حجم با تغییر نیروی احساس شده بر روی یک ماده زمانی که یک گرادیان میدان مغناطیسی اعمال می‌شود اندازه‌گیری می‌شود. اندازه‌گیری‌های اولیه با استفاده از گوی بالانس که در آن نمونه ای بین قطب‌های یک الکترومغناطیس آویزان می‌شود. یک جایگزین این است که تغییر نیروی را در یک آهنربای فشرده قوی پس از قرار دادن نمونه اندازه‌گیری کنید. | ## بخش 3: قابلیت مغناطیسی | برای نمونه‌های مایع، حساسیت را می‌توان از وابستگی NMR فرکانس نمونه در شکل یا جهت‌گیری آن. روش دیگری که از تکنیک‌های NMR استفاده می‌کند، اعوجاج میدان مغناطیسی را در اطراف نمونه غوطه ور در آب داخل اسکنر MR اندازه‌گیری می‌کند. پاسخ مغناطیسی به جهت‌گیری نمونه بستگی دارد و می‌تواند در جهت‌هایی غیر از میدان اعمال شده رخ دهد. در این موارد، حساسیت حجمی به عنوان یک تانسور تعریف می‌شود: که در آن و به ترتیب به جهات (مثلاً مختصات دکارتی و ) میدان اعمال شده و مغناطش اشاره دارند؛ بنابراین تانسور درجه ۲ (مرتبه دوم)، بعد (۳٬۳) است که مؤلفه مغناطیسی را در جهت از میدان خارجی اعمال شده در جهت توصیف می‌کند. برای تطبیق با این موضوع، از تعریف کلی تری از حساسیت دیفرانسیل استفاده می‌شود: جایی که تانسوری است که از مشتقات جزئی اجزای نسبت به اجزای مشتق شده‌است. در حوزه فرکانس هنگامی که حساسیت مغناطیسی در پاسخ به یک میدان مغناطیسی AC (یعنی میدان مغناطیسی که به صورت سینوسی تغییر می‌کند) اندازه‌گیری می‌شود، به این حساسیت AC می‌گویند. حساسیت AC (و "نفوذپذیری AC" مرتبط با آن) کمیت‌های اعداد مختلط هستند و پدیده‌های مختلفی مانند رزونانس را می‌توان در حساسیت AC مشاهده کرد که در حساسیت میدان ثابت (DC) نمی‌تواند رخ دهد. به‌طور خاص، هنگامی که یک میدان AC عمود بر جهت تشخیص اعمال می‌شود (به نام "حساسیت عرضی" بدون توجه به فرکانس)، این اثر در فرکانس رزونانس فرومغناطیسی ماده با یک میدان اعمال شده ایستا معین به اوج می‌رسد. در حال حاضر، این اثر در ادبیات نفوذپذیری مایکروویو یا تشدید فرومغناطیسی شبکه نامیده می‌شود. از نظر رزونانس فرومغناطیسی، اثر میدان AC اعمال شده در امتداد جهت مغناطیسی را پمپاژ موازی می‌نامند. کاربرد در علوم زمین در علم زمین، مغناطیس یک پارامتر مفید برای توصیف و تجزیه و تحلیل سنگ‌ها است. | ## جمع‌بندی | علاوه بر این، ناهمسانگردی حساسیت مغناطیسی (AMS) در یک نمونه پارامترهایی را به عنوان جهت جریان‌های دیرینه، بلوغ پالئوسول، جهت جریان تزریق ماگما، کرنش تکتونیکی، و تعیین می‌کند.