Curiegesetz

Das Curiegesetz, auch Curie-Gesetz genannt, beschreibt die Abhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität χ eines paramagnetischen Materials von der Temperatur T. In der Hochtemperaturgrenze verhält sich χ umgekehrt proportional zur absoluten Temperatur: χ = C / T, wobei C die Curie-Konstante ist, die materialabhängig ist.

In der SI-Einheit lässt sich die Curie-Konstante als C = μ0 N μ_eff^2 / (3 k_B) ausdrücken, wobei μ0 die Vakuumpermeabilität, N die Anzahl der magnetischen Ionen pro Volumen, μ_eff das effektive magnetische Moment und k_B die Boltzmann-Konstante ist. Das effektive Moment hängt von J und g_J ab via μ_eff = g_J μ_B sqrt(J(J+1)), mit μ_B dem Bohrmagneton. Die Beziehung erklärt, warum Paramagneten im hohen Temperaturbereich nur schwach magnetisiert werden und warum die Suszeptibilität stark temperaturabhängig ist.

Gültigkeit und Einschränkungen: Das Curie-Gesetz gilt für Paramagneten bei Temperaturen, die deutlich über dem ordering temperature liegen, wann die Wechselwirkungen zwischen Momenten vernachlässigbar sind. Es bricht zusammen, wenn Austausch- oder Wechselwirkungen wichtig werden oder nahe bzw. unter der Curie-Temperatur spontane Magnetisierung auftritt.

Bezug zur Curie-Weiss-Gesetz: Das Curie-Gesetz wird durch das Curie-Weiss-Gesetz erweitert, χ = C /(T - θ), wobei θ die Weiss-Konstante ist und die Art der Wechselwirkungen kennzeichnet (θ > 0 ferromagnetisch, θ < 0 antiferromagnetisch).

Geschichte: Das Gesetz wurde 1895 von Pierre Curie formuliert und später von Pierre Weiss zur Curie-Weiss-Gesetzgebung erweitert. Es dient bis heute als Grundlage zur Bestimmung des effektiven Moments aus Suszeptibilitätsmessungen.