磁化率

在電磁學中，磁化率（）是表徵物質在外磁場中被磁化程度的物理量。

定義
磁化率，通常標記為  ，以方程式定義為
 ；

其中， 是物質的磁化強度（單位體積的磁矩）， 是磁場強度。

滿足這定義的物質，通常稱為線性介質。採用國際單位制， 定義為
 ；

其中， 是真空磁導率， 是磁感應強度。

所以， 可以表達為
 ；

其中， 是相對磁導率， 是磁導率。

磁化率與相對磁導率的關係方程式為
 。

磁化率與磁導率的關係方程式為
 。

磁化率的正負號：抗磁性和其它種磁性
若  為正值，則  ，物質的磁性是順磁性、鐵磁性、亞鐵磁性或反鐵磁性。對於這案例，物質的置入會使得  增強；

若  為負值，則  ，物質的磁性是抗磁性，物質的置入會使得  減弱。

對於順磁性或抗磁性物質，通常  的絕對值都很小，大約在 10−6 到 10−5 之間，大多時候可以忽略為 0 。

在真空裏，磁化率是 0 ，相對磁導率是 1 ，磁導率等於真空磁導率，值為  。

測量磁化率的方法
簡言之，施加具有梯度的磁場於物質樣品，然後測量樣品感受到的作用力差值，代入相關公式，即可得到磁化率。早期，科學家使用來測量磁化率。測試的樣品懸掛在電磁鐵的兩極之間。由於電磁鐵作用，樣品的表觀重量會與磁化率成正比。讀得古依天平所顯示的表觀重量值後，代入相關公式中。即可得到磁化率。現今，高端測量系統使用超導磁鐵來得到更準確的磁化率。還有一種新穎的產品，稱為，廣泛地使用於全世界的課堂及研發實驗室。它測量的是，在置入樣品之前與之後，強大磁鐵所感受到的作用力差值。另外，對於樣品溶液，應用核磁共振科技，可以測量出其磁化率。只要比較樣品溶液與參考溶液的核磁共振頻率的差異，代入公式，即可求得樣品溶液的磁化率。

張量磁化率
大多數晶體的磁化率不是純量。當施加  於晶體，所響應 () 的磁化強度  與晶體的取向有關，因此可能不與磁場強度  同方向。將磁化率以張量來定義：
 ；

其中，下標  和  指的是向量沿著某個坐標軸的分量（例如，直角坐標系的x-軸、y-軸和 z-軸）。

 是個二階張量，因次為  ，描述因為外磁場施加於 j 方向，而產生的磁化強度在 i 方向的分量。

微分磁化率
對於鐵磁性晶體， 和  之間呈非線性關係。
為了也能夠表明這關係，採用更廣義的定義，稱為微分磁化率：
；

其中，  是由 的分量對於  的分量的偏導數。

國際單位制與 CGS 單位制之間的單位轉換
前面所述定義和方程式都採用國際單位制 () 。但在很多磁化率的表格中都採用 CGS單位制
（常標記為 emu 或 e.m.u. ， 電磁單位的英文簡寫）。它們都依靠著不同定義的真空磁導率：
 。

CGS 單位制的無因次的磁化率，乘以  ，就可以得到國際單位制的無因次的磁化率：
 。

例如，在 20°C ，水的磁化率，在國際單位制是 −9.04×10−6，在 CGS 單位制是 −7.19×10−7 。

質量磁化率和莫耳磁化率
質量磁化率  定義為

其中， 是密度，其單位，在國際單位制是 kg·m−3，在CGS 單位制是 g·cm−3。

質量磁化率的單位，在國際單位制是 m3·kg−1，在CGS 單位制是 cm3·g−1。

莫耳磁化率  則定義為
 ；

其中， 是莫耳質量，其單位，在國際單位制是 kg·mole−1，在CGS 單位制是 g·mole−1。

莫耳磁化率的單位，在國際單位制是 m3·mol−1，在CGS 單位制是 cm3·mole−1。

磁化率表格
+ 物質的磁化率 物質  溫度氣壓            (莫耳質量)(密度) 單位 (°C)(atm)SI(m3·mol−1)CGS(cm3·mol−1)SI(m3·kg−1)CGS(cm3·g−1)SICGS(emu)(g/mol) (g/cm3) 真空 任意0000000– 0 水 201 −1.631×10−10−1.298×10−5 −9.051×10−9 −7.203×10−7 −9.035×10−6 −7.190×10−7 18.015 0.9982 Bi 。必須計算張量對於所有取向的平均值：  . 20 1−3.55×10−9 −2.82×10−4−1.70×10−8 −1.35×10−6 −1.66×10−4 −1.32×10−5 208.989.78 鑽石  室溫1 −6.9×10−11 −5.5×10−6 −5.8×10−9−4.6×10−7  −2.0×10−5 −1.6×10−6   12.01 3.513 He 20 1−2.38×10−11−1.89×10−6−5.93×10−9 −4.72×10−7 −9.85×10−10   −7.84×10−11 4.0026  0.000166 Xe 20 1 −5.71×10−10−4.54×10−5 −4.35×10−9−3.46×10−7 −2.37×10−8  −1.89×10−9   131.290.00546 O2  20 0.209 4.3×10−83.42×10−31.34×10−6 1.07×10−4  3.73×10−72.97×10−8  31.990.000278 N2  20 0.781 −1.56×10−10−1.24×10−5−5.56×10−9 −4.43×10−7  −5.06×10−9−4.03×10−10  28.01 0.000910 Al   1  2.2×10−10 1.7×10−57.9×10−9 6.3×10−7 2.2×10−5 1.75×10−6 26.98 2.70 Ag  961 1       −2.31×10−5−1.84×10−6  107.87 

參閱
 馬克士威方程組
 電極化率
 鐵
 電容率

磁強計
古磁學

參考文獻

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