ما هو قانون كوري فايس في الكهرومغناطيسية؟
يعد “قانون كوري فايس” (Curie-Weiss law)، أحد القوانين المهمة في الكهرومغناطيسية التي تنص على أنّ القابلية المغناطيسية أعلى من درجة حرارة كوري (Curie temperature) للمغناطيس الحديدي في المنطقة المغناطيسية، العزم المغناطيسي هو كمية من المغناطيسية تحدد عزم الدوران في مجال مغناطيسي خارجي، مثال: القضيب المغناطيسي، حلقة التيار الكهربائي، الجزيء والإلكترون جميعها لها عزم مغناطيسي.
يعبر الاستقطاب المغناطيسي (magnetic polarization) أو مغنطة مادة مغناطيسية (magnetization) عن كثافة اللحظات المغناطيسية المستحثة أو الدائمة في مجال المتجه، يمكن أن تتطور اللحظة المغناطيسية من التيار الكهربائي المجهري الناتج عن دوران الإلكترونات أو حركة الإلكترونات في الذرة أو دوران النواة.
اشتقاق معادلة قانون كوري فايس:
فوق درجة الحرارة الحرجة (Tc)، درجة حرارة كوري، تصبح جميع المواد المغناطيسية (paramagnetic)، وذلك لأنّ الطاقة الحرارية كبيرة بما يكفي للتغلب على الترتيب المشترك للعزوم المغناطيسية، تشير حساسية المادة (χ)، إلى مدى استجابة المادة بشكل كبير للمجال المغناطيسي المطبق، ويتم تعريفها على أنّها نسبة تمغنط المادة (M)، والمجال المغناطيسي المطبق (H):
χ = M/H
يتم تعريف مغنطة المادة، (M) على أنّها العزم المغناطيسي لكل وحدة حجم أو لكل وحدة كتلة من مادة وتعتمد على لحظات ثنائي القطب المغناطيسي الفردية للذرات في المادة وعلى تفاعلات ثنائيات الأقطاب مع بعضها البعض، فوق “درجة حرارة كوري”، سيكون هناك تغيير في القابلية للتأثر حيث تصبح المادة مغناطيسية، وبالتالي يتم إعطاء المعادلة كالتالي:
χ = C/T−Tc = M/H
حيث: (C) ثابت، (T) درجة الحرارة المطلقة، (Tc) درجة حرارة كوري، في الرسم البياني، تكون مغنطة التشبع “أي التي تمّ الحصول عليها في مجال مغناطيسي عالٍ”، لعنصر مغناطيسي حديدي، النيكل، كدالة لدرجة الحرارة، نرى أنّ مغنطة التشبع تتناقص مع زيادة درجة الحرارة حتى تنخفض إلى الصفر عند درجة حرارة كوري حيث تصبح المادة مغناطيسية.
ملاحظات على معادلة قانون كوري فايس:
في حالة اشتقاق المعادلة (2) بالنسبة لدرجة الحرارة، نرى أنّ القابلية للتأثر تكون بحد أقصى عند درجة حرارة كوري، هذا ليس مفاجأة، من الأسهل زيادة العزم المغناطيسي للمادة عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي عندما تمر المادة بانتقال بين الترتيب المغناطيسي والاضطراب، في حالة الرسم البياني للنيكل، تكون قابلية التأثر التي تميل إلى اللانهاية حيث تقترب درجة الحرارة من درجة حرارة كوري.
يعتمد صافي المغنطة على استجابة مواد المجال المغناطيسي الخارجي، ومع ذلك، قد تكون موجودة حتى في غياب المجال المغناطيسي الخارجي، على سبيل المثال، في الحديد البارد كمغنطة عفوية، حسنًا، المواد الأخرى التي لها خصائص مماثلة هي المغنتيت والنيكل، وتسمّى هذه “المغناطيسات الحديدية” (ferromagnets)، درجة الحرارة التي تسمّى فيها المادة المغناطيسية درجة حرارة كوري.
حدود قانون كوري فايس:
لا يعتمد “قانون كوري فايس” في العديد من المواد لوصف القابلية المغناطيسية لها، بدلاً من ذلك، هناك سلوك حاسم للمعادلة:
X∼1/(T–Tc)γ
في درجة الحرارة (T≫Tc)، لا يزال التعبير عن القانون صحيحًا، ولكن، مع (Tc) سيتم استبدال درجة الحرارة (θ) أعلى من درجة حرارة كوري.
