Paramagnetisme

El paramagnetisme és la tendència dels moments magnètics lliures (espín u orbitals) a alinear-se paral·lelament a un camp magnètic. Si aquests moments magnètics estan fortament adaptats entre si, el fenomen serà ferromagnetisme o ferrimagnetisme.

Aquest alineament dels dipols magnètics atòmics amb un camp extern tendeix a enfortir-lo. Això és s'explica, per una permeabilitat magnètica superior a la unitat, o, el que és el mateix, una susceptibilitat magnètica positiva (i petita).

En el paramagnetisme pur, el camp actua de forma independent sobre cada moment magnètic, i no hi ha interacció entre ells. En els materials ferromagnètics, aquest comportament també pot observar-se, però només quan estan sotmesos a temperatures superiors a la seva temperatura de Curie.

Els materials paramagnètics pateixen el mateix tipus d'atracció i repulsió que els imants normals, quan estan sotmesos a un camp magnètic. No obstant, al retirar el camp magnètic, la entropia destrueix l'alineament magnètic, que ja no està afavorit energèticament.

Com a elements paramagnètics podem trobar: L'alumini., el bari, el calci, l'oxigen, el platí, el sodi, l'estronci, l'urani, el magnesi, el tecneci i el disprosi. Tambe podem parlar de compostos amb propietats paramagnètiques com el sulfat de coure, el clorur ferric i el clorur manganic.

Llei de Curie

A camps magnètics baixos, els materials paramagnètics exhibeixen una magnetització en la mateixa direcció del camp extern, i la magnitud de la qual es descriu per la llei de Curie:

$M=C{\frac {B}{T}}$

En aquesta equació, M és la magnetització resultant, B és la densitat de flux magnètic del camp aplicat, T és la temperatura absoluta (en Kelvin), i C és una constant específica de cada material (la seva Constant de Curie). Aquesta llei indica que els materials paramagnètics tendeixen a tornar-se cada vegada més magnètics a l'augmentar el camp aplicat, i cada vegada menys magnètics al elevar-se la temperatura.

La llei de Curie només és aplicable a camps baixos o temperatures elevades, ja que falla en la descripció del fenomen quan la majoria dels moments magnètics es troben alineats (quan ens acostem a la saturació magnètica). En aquest punt, la resposta del camp magnètic al camp aplicat deixa de ser lineal. Arribat al punt de saturació, la magnetització és la màxima possible, i no creix més, independentment que s'augmenti el camp magnètic o es redueixi la temperatura.