자화

고전 전자학에서 자화는 자성 물질에서 영구적 또는 유도된 자기 쌍극자 모멘트의 밀도를 나타내는 벡터장이다.이 필드 내의 이동은 방향별로 설명되며 Axial 또는 Riametric 중 하나입니다.자화를 담당하는 자기 모멘트의 기원은 원자 내 전자의 움직임에서 발생하는 미세한 전류이거나 전자 또는 핵의 스핀일 수 있습니다.순자화는 외부 자기장에 대한 물질의 반응에서 비롯됩니다.상사성 재료는 자기장에서 약한 유도 자성을 가지며, 자기장이 제거되면 자성이 사라진다.강자성 재료와 강자성 재료는 자기장에서 강한 자성을 가지며, 외부장이 없을 때 자성을 가지도록 자화할 수 있어 영구 자석이 된다.자화는 재료 내에서 반드시 균일할 필요는 없지만, 점마다 다를 수 있습니다.자화는 또한 물질이 적용된 자기장에 어떻게 반응하는지와 물질이 자기장을 변화시키는 방법을 기술하며, 이러한 상호작용에서 발생하는 힘을 계산하는 데 사용될 수 있습니다.이것은 전기 분극에 비유할 수 있는데, 이것은 정전학에서 전기장에 대한 물질의 대응 반응의 척도이다.물리학자나 엔지니어는 보통 자화를 단위 ^[1]부피당 자기 모멘트의 양으로 정의합니다.이것은 의사 벡터 M으로 나타납니다.

정의.

자화장 또는 M장은 다음 방정식에 따라 정의할 수 있습니다.

\mathbf {M} = frac {mathrm {d} \mathbf {m} {\mathrm {d} V}

$\mathrm {d} \mathbf {m}$ 서 d m $\mathrm {d} \mathbf {m}$ {\ $displaystyle \mathbf {m}$ 은 $\mathrm {d} \mathbf {m}$ $\mathrm {d} V$ 자기 모멘트이고 d V ${\$ $displaystyle \mathrm {d} V}$ 는 $\mathrm {d} V$ 볼륨 요소입니다. 즉, M-장은 해당 영역 또는 매니폴드의 자기 모멘트 분포입니다.이는 다음 관계를 통해 더 잘 알 수 있습니다.

\mathbf {m} =\iint \mathbf {M} ,\mathrm {d} V

여기서 m은 일반적인 자기 모멘트이고 삼중 적분은 부피에 대한 적분을 나타냅니다.이는 M장이 유사한 영역 또는 다지관에 의해 생성되는 전기 쌍극자 모멘트프를 결정하는 데 사용되는 전기 편파장 또는 P장과 완전히 유사하게 만든다.

\mathbf {P} =mathbrm {d} \mathbf {p} \over \mathbrm {d} V,\quad \mathbf {p} =\iint \mathbf {P} ,\mathbf {d} V

$\mathrm {d} \mathbf {p}$ 서 d p $\mathrm {d} \mathbf {p}$ \ $displaystyle \mathrm {d}$ \ $mathbf {p}$ 는 $\mathrm {d} \mathbf {p}$ $\mathrm {d} \mathbf {p}$ 기본 전기 쌍극자 모멘트입니다.

P와 M의 정의는 "단위 부피당 모멘트"로 널리 채택되고 있지만, 경우에 따라서는 모호성과 ^[1]역설로 이어질 수 있다.

M 필드는 SI ^[2]단위로 미터당 암페어(A/m) 단위로 측정됩니다.

맥스웰 방정식에서

자기장(B, H), 전계(E, D), 전하밀도(δ), 전류밀도(J)의 거동은 맥스웰 방정식으로 설명된다.자화의 역할은 다음과 같습니다.

B, H, M의 관계

자화는 보조 자기장 H를 다음과 같이 정의합니다.

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

0 (

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

+

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

) {

displaystyle \mathbf {B}

= \

mu

_

{0}(\mathbf {H+M})}

\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H+M} )

(SI 단위)

\mathbf {B} =\mathbf {H} +4\pi \mathbf {M}

=

+

\mathbf {B} =\mathbf {H} +4\pi \mathbf {M}

\mathbf {B} =\mathbf {H} +4\pi \mathbf {M}

M {\

displaystyle \mathbf {B}

=\

mathbf {H}

+

4\pi

\

mathbf {M}

}

(가우스 단위)

다양한 계산에 편리합니다.진공 투과율₀ μ는 정의상 4µ×10⁻⁷ V·s/(A·m)(SI 단위)이다.

M과 H의 관계는 많은 재료에 존재합니다.반자성 및 파라자넷에서 관계는 보통 선형입니다.

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

여기서 μ는 부피 자기 감수성, μ는 물질의 자기 투과성이라고 한다.자기장에 있는 파라자넷(또는 반자넷)의 단위 부피당 자기 위치 에너지(즉, 자기 에너지 밀도)는 다음과 같습니다.

-\mathbf {M} \cdot \mathbf {B} =-{\frac \mathbf {H} \cdot \mathbf {B} =-{\frac {1+\chi}}} {\frac {B} ^{\mathbf}} }

음의 구배는 단위 부피당 파라마그넷(또는 반자성)에 대한 자기력(즉, 힘 밀도)이다.

$\chi <0$ ( $\chi <0$ < $\chi <0$ \ $displaystyle$ $\chi < 0$ $\chi >0$ $\chi <0$ $0$ )및 파라마그넷 ( $>$ $0$ )에서는 보통 $|\chi |\ll 1$ 1 ( \ $displaystyle$ \ $chi$ \ $ll$ 1 $|\chi |\ll 1$ )이 됩니다. $\mathbf {M} \approx \chi {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}$ M $\mathbf {M} \approx \chi {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}$ $\mathbf {M} \approx \chi {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}$ 0 ( \ $displaystyle$ \ $mathbf$ { $M$ } \ acci { 0 \ f { $0 }) _ fracci$ { $\mathbf {M} \approx \chi {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}$ 0 }

강자석에서는 자기 이력 때문에 M과 H 사이에 일대일 대응이 없다.

자기 편파

자화 대신 자기편광 $I$ 를 정의할 수 있다(종종 전류밀도와 ^[3]혼동하지 않고 $기호$ J를 사용한다).

B)μ 0H+나는=\mu _{0}\mathbf{H}+\mathbf{나는}}(SI단위){\displaystyle \mathbf{B}.

이것은 전기 편극, D에 직접적인 유추에 의해 cm는 ε 0E+P{\displaystyle \mathbf{D}=\varepsilon _{0}\mathbf{E}+\mathbf{P}}. 자석 양극화 따라서 다르에서 자화에 의해의 μ0:.

나는μ 0M{\displaystyle \mathbf{나는}=\mu({M}}(SI단위)정도씩 생겨나고 있다.

반면에 자화 amperes/meter에서 측정한다, 자기 편극 teslas로 측정된다.

자화 전류

언제 있는 미세한 전류는 자화( 검은 화살)에 의해 야기되는,( 빨간 화살)매체에 나타나는 바인딩 된 볼륨 전류( 파란 색 화살)그리고 둥근 표면 전류의 균형을 맞추지 않는다.

그 자화 M이 전류 밀도 J에 기여, 자화 전류로 유명하게 만든다.[4]

{\displaystyle \mathbf{J}_{\mathrm{m}}=\nabla \times({M}}.

그리고가 바운드 표면:현재.

{\displaystyle \mathbf{K}_{\mathrm{m}}({\hat{n}}}{M}\times =\mathbf.

사람들은 맥스웰 방정식에 이르는 총 전류 밀도에 의해서 주어진다.

{\displaystyle \mathbf{J}=\mathbf{J}_{\mathrm{f}}+\nabla \times}}{M}+{\frac{\partial \mathbf{P}}{\partial지}\mathbf.

그 자화에서 자유 요금(또한 자유 전류라고 불렀다)의 어디 Jf은 전기 전류 밀도, 2학기는 기여하고 마지막 용어는 전기 편극과 관련된 P.

자기 정전기

자유 전류와 시간에 의존하는 효과가 없을 때, 자기량을 설명하는 맥스웰의 방정식은 다음과 같이 감소합니다.

\displaystyle \mathbf \mathbf \cdot H \=0\mathbf \cdot H \=-\cdot \mathbf {M} \end {aligned}

이러한 방정식은 정전 문제와 유사하게 풀 수 있습니다.

\displaystyle \mathbf \mathbf \cdot E \ = 0 \ mathbf \ cdot E \ = frac \ rho } { \ explilon _ 0 } \ end { aligned }

이러한 의미에서 -δδM은 전하밀도θ;와 유사한 가상의 '자기전하밀도'의 역할을 한다(「소자장」도 참조).

다이내믹스

자화의 시간 의존적 거동은 나노스케일 및 나노초 타임스케일 자화를 고려할 때 중요해진다.단순히 인가된 장과 정렬하는 것이 아니라, 물질 내의 개별 자기 모멘트는 인가된 장 주위에 세차되기 시작하고 에너지가 격자로 전달되면서 이완을 통해 정렬됩니다.

반전

자화 반전(switching)은 스위칭이라고도 하며, 초기 방향에 대한 자화 벡터의 방향을 안정된 방향에서 반대 방향으로 180°(아크) 재배치하는 과정을 말합니다.기술적으로 이는 최신 하드 디스크 ^[5]드라이브에 사용되는 자기 데이터 저장 프로세스와 관련된 가장 중요한 자기 프로세스 중 하나입니다.오늘날 알려진 바와 같이, 금속 자석의 자화를 되돌리는 방법은 몇 가지뿐입니다.

인가 자기장^[5]
스핀이 있는^[5] 입자 빔을 통한 스핀 주입
원편광에 ^[6]의한 자화 반전, 즉 원편광의 입사 전자파 복사

소자

소자란 ^[7]자화의 감소 또는 제거를 말합니다.이를 위한 한 가지 방법은 물체를 퀴리 온도 이상으로 가열하는 것입니다. 퀴리 온도에서는 열변동이 강자성 질서의 원천인 교환 상호작용을 극복하고 그 질서를 파괴하기에 충분한 에너지가 있습니다.또 다른 방법은 교류 전류가 흐르는 전기 코일에서 끌어냄으로써 ^[8]자화에 반대하는 자기장을 발생시키는 것입니다.

소자의 한 가지 적용은 불필요한 자기장을 제거하는 것입니다.예를 들어, 자기장은 휴대폰이나 컴퓨터와 같은 전자기기를 방해할 수 있고,^[8] 절단기가 부모에 달라붙게 함으로써 기계가공을 방해할 수 있다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ ^a ^b C.A. Gonano; R.E. Zich; M. Mussetta (2015). "Definition for Polarization P and Magnetization M Fully Consistent with Maxwell's Equations" (PDF). Progress in Electromagnetics Research B. 64: 83–101. doi:10.2528/PIERB15100606.
^ "Units for Magnetic Properties" (PDF). Lake Shore Cryotronics, Inc. Archived from the original (PDF) on 2019-01-26. Retrieved 2015-06-10.
^ Francis Briggs Silsbee (1962). Systems of Electrical Units. U.S. Department of Commerce, National Bureau of Standards.
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^ ^a ^b ^c Stohr, J.; Siegmann, H. C. (2006), Magnetism: From fundamentals to Nanoscale Dynamics, Springer-Verlag, Bibcode:2006mffn.book.....S
^ Stanciu, C. D.; et al. (2007), Physical Review Letters 99, 217204
^ "Magnetic Component Engineering". Magnetic Component Engineering. Archived from the original on December 17, 2010. Retrieved April 18, 2011.
^ ^a ^b "Demagnetization". Introduction to Magnetic Particle Inspection. NDT Resource Center. Retrieved April 18, 2011.

[def_P_M_Maxwell_eqs-1] C.A. Gonano; R.E. Zich; M. Mussetta (2015). "Definition for Polarization P and Magnetization M Fully Consistent with Maxwell's Equations" (PDF). Progress in Electromagnetics Research B. 64: 83–101. doi:10.2528/PIERB15100606.

[2] "Units for Magnetic Properties" (PDF). Lake Shore Cryotronics, Inc. Archived from the original (PDF) on 2019-01-26. Retrieved 2015-06-10.

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[Stanciu2007-6] Stanciu, C. D.; et al. (2007), Physical Review Letters 99, 217204

[7] "Magnetic Component Engineering". Magnetic Component Engineering. Archived from the original on December 17, 2010. Retrieved April 18, 2011.

[NDT-8] "Demagnetization". Introduction to Magnetic Particle Inspection. NDT Resource Center. Retrieved April 18, 2011.

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