자화율

자화율(磁化率、magnetic susceptibility)이란、자기 분극의 정도를 나타내는 물성값이다. 자기 감수율, 자기화율이라고 하기도 한다.

물리학
물리학이 다루는 여러 자연 현상
주요 개념
물질, 힘, 에너지, 운동, 기본 상호작용
주요 분야
역학 고전역학 양자역학 통계역학 열역학 동역학 유체동역학 정역학 전자기학 광학 천체물리학 상대성 이론 특수 상대성 이론 일반 상대성 이론 입자물리학 표준모형 이론물리학 양자장론 초끈이론 수리물리학

정의

외부로부터 자기장 H가 주어지면 일반적인 자성체에는 자기분극 P_m이 생기고, H와P_m는 비례한다. 그 관계는

${\boldsymbol {P}}_{m}=\chi _{m}\mu _{0}{\boldsymbol {H}}$

와 같이 나타낼 수 있는데, 이때 계수 $\chi _{m}\$이(정적) 자화율이다. μ₀는 진공의 투자율이다. μ₀H와P_m가 모두 자속밀도의 단위를 가지므로、χ는 단위가 없다. 때로는 P_m=χ_mH과 같이 투자율을 이용하지 않고 직접 P_m과 H를 연결하는 계수를 χ_m로 나타내는 경우도 있는데, 이때 χ_m는 투자율과 같은 단위를 갖는다.

투자율과의 관계

물질 내에서 자속밀도、자기장、자기분극의 사이에는

${\boldsymbol {B}}-{\boldsymbol {P}}_{m}=\mu _{0}{\boldsymbol {H}}$

의 관계가 있으므로、위의 P_m의 정의인 P_m=χ_mμ₀H를 대입하면 다음과 같이 정리된다.

${\boldsymbol {B}}=\mu _{0}(1+\chi _{m}){\boldsymbol {H}}$.

그리고 투자율 μ₁인 물질 내부에서 자기밀도와 자기장의 관계는 일반적으로 B=μ₁H로 쓸 수 있다. 두 식을 비교하면

$\mu _{1}=\mu _{0}(1+\chi _{m})$

와 같다. 즉, 물질의 투자율은 진공의 투자율을 (1+χ_m)배한 것이다. 또 비투자율μ_r(_r=μ₁/μ₀로 정의됨)을 이용하면

$\mu _{1}=\mu _{0}(1+\chi _{m})=\mu _{0}\mu _{r}$

따라서 (1+χ_m)=μ_r이 된다.

관련항목

• 자화
• 자성체
• 전기 감수율