Magnetisme dalam Materi

Material merespons medan magnet dengan menjadi termagnetisasi, menunjukkan perilaku diamagnetik, paramagnetik, dan feromagnetik.

Definition

Studi tentang bagaimana material memperoleh momen magnetik per satuan volume (magnetisasi) sebagai respons terhadap medan yang diterapkan, yang dicirikan secara makroskopis oleh suseptibilitas dan permeabilitas serta diklasifikasikan berdasarkan tanda dan besarnya respons sebagai diamagnetik, paramagnetik, atau feromagnetik.

Scope

Topik ini mencakup magnetisasi materi, arus terikat, medan bantu H, suseptibilitas dan permeabilitas magnetik, serta tiga kelas utama respons magnetik — diamagnetisme, paramagnetisme, dan feromagnetisme — termasuk histeresis dan domain magnetik. Ini membahas media linier dan asal mikroskopis kualitatif dari tatanan magnetik, sementara teori kuantum yang terperinci termasuk dalam fisika materi terkondensasi.

Core questions

• Bagaimana magnetisasi menimbulkan arus terikat dan medan H?
• Apa yang membedakan material diamagnetik, paramagnetik, dan feromagnetik?
• Mengapa feromagnet menunjukkan histeresis dan mempertahankan magnetisasi?

Key concepts

• magnetisasi
• arus terikat
• medan bantu H
• suseptibilitas magnetik
• permeabilitas
• diamagnetisme
• paramagnetisme
• feromagnetisme
• histeresis
• domain magnetik

Key theories

Magnetisasi dan arus terikat

Dipol atom yang sejajar menghasilkan magnetisasi yang variasi spasialnya setara dengan arus volume dan permukaan terikat, yang mengarah ke medan bantu H yang hanya bersumber dari arus bebas.

Kelas respons magnetik

Diamagnet secara lemah menentang medan, paramagnet secara lemah sejajar dengannya, dan feromagnet menunjukkan magnetisasi yang kuat, seringkali permanen dengan struktur domain dan histeresis di bawah suhu Curie.

Clinical relevance

Material magnetik sangat penting untuk magnet permanen, inti transformator dan motor, media perekaman magnetik, serta pertimbangan kontras dan perisai dalam pencitraan resonansi magnetik.

History

Faraday mengklasifikasikan zat sebagai paramagnetik atau diamagnetik pada tahun 1840-an. Pierre Curie menetapkan hukum suhu untuk suseptibilitas magnetik sekitar tahun 1895, dan Weiss memperkenalkan teori medan molekuler feromagnetisme dan domain pada awal abad kedua puluh, yang kemudian didasarkan pada interaksi pertukaran kuantum.

Key figures

• Pierre Curie
• Pierre Weiss
• Michael Faraday

Seminal works

• landau1984
• kittel2005

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara B dan H?

B adalah medan magnet total termasuk kontribusi materi termagnetisasi, sedangkan H (medan bantu) dibangun sedemikian rupa sehingga sumbernya hanya arus bebas; dalam media linier keduanya proporsional melalui permeabilitas.

Mengapa feromagnet tetap termagnetisasi?

Kopling pertukaran yang kuat menyelaraskan momen atom tetangga menjadi domain; setelah medan eksternal menyelaraskan domain, histeresis memungkinkan sebagian besar magnetisasi tetap ada setelah medan dihilangkan, menghasilkan magnet permanen.