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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 简单磁学的几个问题！
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lvlizide

铁虫 (小有名气)

[求助] 简单磁学的几个问题！

磁学基本求解！请大师指导，悬赏100金币！
我们采用的VSM测试得，m磁化强度（quantum design 设备都采用的是磁性单位制？）并利用公式：
χ=（(A*m)/Q）/H
m是测试出来的磁化强度，单位是emu；
A分子量，单位g/mole；
Q物质的质量，单位g；
H为外加场，单位Oe
故χ单位就是：emu•mol-1•Oe-1

（但是χ在SI单位制中，由于M和H的单位均为A•m−1，显然，χ的单位为1，是无量纲量）
      在磁性单位制中，我们使用比磁化强度与磁场强度的比值来定义磁化率χ，1；在CGS单位制中，σχ的一贯单位为emu•g−1•Oe−1，与SI单位的换算关系为1 emu•g−1•Oe−1＝4π×10−3 m3•kg−1
故χ单位就是：emu•mol-1•Oe-1 与emu•g−1•Oe−1是一致的。
问题一：为什么很多文献给出的χ单位是emu/g，emu/mole,难道他们没有计算外加磁场的大小？？（见下图，文献地址SCIENCE 329,659）下图给出文献和我们的结果对比。


问题二：利用居里外斯定律拟合方面的问题？
居里外斯定律：χ=χ0+C/(T-ӨP)   
拟合的时候是否必须转化成1/χ-T来拟合？
参考我们的拟合，图中红线代表拟合的曲线，可以看出拟合的非常完美。

曲线的函数关系式为:y=0.87836+238.35211/(x+12.18009)
注意y坐标有个10-3次方故，求得每一项常数项数都应保留10-3次方，带入对应的居里外斯定律中，得到居里常数C和居里外斯温度，以及χ0
C (10-3 emu• K•mole-1•Oe-1)        ӨP(K)        χ0(10-3emu•mol-1•Oe-1)
238.35211        -12.18009        0.87836

到这一步，我们犯了什么问题么？(居里常数的单位到底怎么定义？？？？)
下一步，我们想计算的是有效顺磁磁矩，利用公式

求有效磁矩p
然后我们要做的工作是把所以磁学单位全部转化到SI单位制吧，因为波尔兹曼常数是SI单位的！

现在还不代入数值，仅推导公式就把我弄晕了，不知道哪一步出问题了。
第一步：根据1 emu•g−1•Oe−1＝4π×10−3 m3•kg−1根据两边同时乘以物质分子量A，单位g/mole，则C的单位可以有1 emu• K•mole-1•Oe-1＝4π×10−3 m3•kg−1 *10-3（kg）/mole*K
最终得到：
1 emu• K•mole-1•Oe-1＝4π×10−6 m3• K•mole-1因为使用的mole量来定义的，故N就是阿伏伽德罗常数NA
NA=6.022×10^23个/mole
kB=1.38*10-23J/K
1 μB（SI磁矩）＝（9.274 009 49 ± 0.000 000 80）×10−24 A•m2
从而有效磁矩ueff=√(3k_B C/N)⁄μB
对根号里面的进行（带单位的）运算得：
(█(@3×1.38×〖10〗^(-23)×J/K×238.35211×4π×10-6 m3×K×mole^(-1) )/(6.022×〖10〗^23个×mole^(-1) ))^0.5
到这一步了，发现根号下单位约不掉啊！！！！！！！
(█(@3×1.38×〖10〗^(-23)×J×238.35211×4π×10-6 m3)/(6.022×〖10〗^23个 ))^0.5
=0.045366×10-23×(J〖×m〗^3 )^0.5
做

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1楼2013-01-15 11:13:37
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

shijiangjian

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
华丽的飘过: 金币+7, 3q 2013-01-16 06:30:22
lvlizide: 金币+20, ★有帮助 2013-01-18 18:39:09
磁学里一般使用高斯单位制，测得的M也不是实际的磁化强度，应该是磁矩大小吧。
1、第一张图的纵坐标的单位不对，出现错误很正常，直流磁化率的单位一般是emu/(mol Oe)。
2、至于居里外斯定律拟合，最好先把居里外斯定律推一遍，这样才能更好地理解拟合的意义何在。至于具体怎么拟合那只是数据处理的问题。但居里外斯定律在平均场近似和系综统计下给出的最重要的结果就是顺磁高温区，磁化率倒数与温度成正比，所以变成1/X-T不仅仅是为了进行直线拟合的方便，更重要的是它比X-T的形式更容易看出系统的磁性质随温度的变化，更容易研究相变情况。我觉着一般研究高温区，用1/X-T曲线；研究低温区，直接就X-T了。所以你仅仅是拟合，给出X-T关系那直接拟合也可以。
至于单位转换确实很烦，我曾经试着推了一下，至今也不知道算得对不对。
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4楼2013-01-15 22:45:03
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lzjtuwxw

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
lvlizide: 金币+20, ★有帮助 2013-01-18 18:39:23
华丽的飘过: 金币+7, 3q 2013-01-19 05:35:01
磁性测量仪器一般使用高斯单位制，测得的M也不是实际的磁化强度，是磁矩大小。磁化强度=
磁矩/质量，磁矩单位：emu，磁化强度单位emu/g  磁化率理论上没有单位是无量纲量，但实际上因为单位换算比较麻烦所以，一般用emu/(mol Oe)。
2、至于居里外斯定律拟合，居里外斯定律给出的最重要的结果就是顺磁高温区，磁化率倒数与温度成正比，所以变成1/X-T不仅仅是为了进行直线拟合的方便，更重要的是它比X-T的形式更容易看出系统的磁性质随温度的变化，更容易研究相变情况。
3.波尔兹曼常数在Gs单位制中为10-16ergk-1，磁学单位计算国际通用的是Gs单位制，还是把波尔兹曼常数在Gs单位制中的值带入好计算
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6楼2013-01-16 10:48:11
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lvlizide

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by tjumxy at 2013-01-15 11:22:29
好好看看课本  再理解一下

看了课本，课本根本没有计算过程的解释！小木虫上面问这个问题的人，不止我一个人，我想弄得全懂了，写一个报告！
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3楼2013-01-15 11:41:51
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gcgwj2003

至尊木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
华丽的飘过: 金币+3, 3q 2013-01-19 05:35:55
先说第一个问题。单位换算先看书。
1.建议将M和H的单位都换成国际单位制A/m，然后相除，得到x的单位就是1。磁矩先换成单位体积磁矩。
   1 emu/cc=1000 A/m，测量磁场1 Oe=1000/4*pi A/m。
  最后得到的x的单位都是1。很少用x的单位不是1的。至于你说x的单位emu/mol，感觉像偏化学的人用的，物理的基本都用1.
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8楼2013-01-16 22:56:01
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yanfangwuy

新虫 (正式写手)
有个配合物测了个磁性数据搞不懂、求指导
1、用公式χ=（(A*m)/Q）/H
（m是测试出来的磁化强度，单位是emu；A分子量，单位g/mole；Q物质的质量，单位g；H为外加场，）算出的χ单位就是：emu•mol-1•Oe-1，再用Ueff=squr（8XT）计算有效磁矩 得到的单位是uB.把X带入求有效磁矩的公式时单位还需要转化吗，，，，，
2、做出的ueff-T图能分析磁性吗
3、拟合是怎么拟合的啊，这个真心没搞懂
谢谢
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16楼2013-05-31 20:54:16
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普通回帖

tjumxy

铁虫 (著名写手)
感谢参与，应助指数 +1
华丽的飘过: 应助指数-1, 这可不能算应助 2013-01-16 06:30:07
好好看看课本  再理解一下
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2楼2013-01-15 11:22:29
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lvlizide

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by shijiangjian at 2013-01-15 22:45:03
磁学里一般使用高斯单位制，测得的M也不是实际的磁化强度，应该是磁矩大小吧。
1、第一张图的纵坐标的单位不对，出现错误很正常，直流磁化率的单位一般是emu/(mol Oe)。
2、至于居里外斯定律拟合，最好先把居里外 ...

我一直想把这个问题解决了，因为涉及后面的计算！我一直没有把单位完全的推出来。。想把这个问题完全解决，然后好好写一个帖子，方便后人吧。。。我的样品在整个温度区间都是顺磁性的。这个问题都没有解释清楚，我就不知道后面那些顺磁有效磁矩是怎么计算出来的，那岂不是很多人都是乱写个数字上去的？？？？？？？
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5楼2013-01-16 10:05:13
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cedar3031

木虫 (著名写手)
感谢参与，应助指数 +1
华丽的飘过: 应助指数-1, 请勿用应助灌水 2013-01-19 05:35:38
超过能力范围内了，看起来很复杂
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瑞士格律克公司失重称、混合机、气力输送、筛分机、破块机、旋转阀、换向阀
7楼2013-01-16 10:52:16
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gcgwj2003

至尊木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

至于SCIENCE 329,659这篇文章中，没有关于磁性的测量数据啊。是不是文章弄错了？
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9楼2013-01-16 23:00:33
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gcgwj2003

至尊木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ...
lvlizide: 金币+60, ★有帮助 2013-01-18 18:39:35
华丽的飘过: 金币+3, 3q 2013-01-19 05:37:02
第二问题，居里-外斯定律的公式，是否选用得当，一般都没有x0这一项。
因为这样相当于公式中增加了一个参数，使拟合更容易。
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10楼2013-01-16 23:13:20
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