Suscettività magnetica
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La suscettività magnetica misura il grado di magnetizzazione in un materiale in corrispondenza di un campo magnetico. Rappresentata dal simbolo χm, essa risulta essere il rapporto:
dove M è la magnetizzazione ed H il campo magnetico applicato.
Se χm è positiva, allora il materiale è detto paramagnetico ed il campo magnetico è potenziato dalla presenza del materiale stesso; se la suscettività è invece negativa, il materiale è detto diamagnetico ed il campo è indebolito dal materiale.
Caso a parte è un materiale ferromagnetico. In questo caso la suscettività magnetica è non-lineare. La risposta è dipendente dallo stato del campione e può andare in direzioni differenti da quelle del campo applicato. Per rendere al meglio tale situazione, si scrive la suscettività come un tensore, ricavato come derivata della magnetizzazione rispetto al campo esterno:
Questa suscettività differenziale descrive i materiali ferromagnetici. L’induzione magnetica B è correlata con H dalla relazione:
B = μ0(H+M)=μ0(1+Xm)H=μH
dove μ0 è la permeabilità nel vuoto, e μ è la permeabilità relativa del materiale. Infine, la suscettività magnetica e la permeabilità magnetica sono legate dalla seguente relazione:
- μ = μ0(1 + χm)
dove μ0 è la permeabilità magnetica del vuoto.
Secondo il teorema di Van Leewen, il fenomeno del diamagnetismo non esiste in fisica classica. Se il momento dipolo magnetico è zero, il campo magnetico è perpendicolare alla velocità e, in base alla forza di Lorentz, l'energia degli elettroni è indipendente dal campo magnetico. Per cui sono indipendenti dal campo anche l'energia media degli elettroni (energia interna per unità di volume) e la magnetizzazione: se il momento di dipolo è zero, la suscettività magnetica χ si annulla. Il campo ha l'unico effetto di modificare la traiettoria, ma non l'energia degli elettroni, di imprimergli un'accelerazione.
Ciò non vale in fisica quantistica, dove la suscettività magnetica χ è diversa da zero e l'energia degli elettroni dipende dal campo magnetico.
[modifica] Bibliografia
- (EN) J. H. Van Vleck The Theory Of Electric And Magnetic Susceptibilities (Clarendon Press, Oxford, 1932)
- (EN) L. F. Bates Modern Magnetism (Oxford University Press, 1930)
