자벽의 뜻
이웃한 자구의 경계에서 자기 모멘트의 방향이 조금씩 회전하며 바뀌는 천이층. 교환 에너지와 이방성 에너지의 균형으로 두께가 정해진다.
일본어 명칭: 磁壁
‘자벽’ 관련 연습 문제는 2개 분야에 4문제가 있습니다(자성 재료, 전자·자성·광학 재료 등).
이 용어의 분야: 자성 재료
자벽 연습 문제에 도전
소자 상태의 강자성체에 외부 자기장을 가해 서서히 강하게 할 때, 자화가 진행되는 원리로 옳은 것은 무엇인가?
- A약한 자기장에서는 주로 자벽이 이동하고, 강한 자기장에서는 자구 내 자화가 회전하여 포화에 가까워진다
- B처음부터 각 원자의 자기 모멘트가 하나씩 독립적으로 자기장의 방향으로 회전한다
- C자구가 잘게 나뉘어 수가 늘어남으로써 자화가 진행된다
정답과 해설 보기
정답: A. 약한 자기장에서는 주로 자벽이 이동하고, 강한 자기장에서는 자구 내 자화가 회전하여 포화에 가까워진다
소자 상태의 강자성체는 내부가 자화 방향이 서로 다른 많은 자구로 나뉘어 있어, 전체적으로 자화가 상쇄되어 있습니다. 약한 자기장을 가하면 자기장 방향에 가까운 자구가 넓어지도록 자구의 경계인 자벽이 이동하여 자화가 증가합니다. 자기장을 더 강하게 하면 남은 자구 내의 자화 자체가 자기장 방향으로 회전하여 포화 자화에 가까워집니다. 자구 안에서는 원자의 자기 모멘트가 이미 정렬되어 있으므로 하나씩 독립적으로 회전하는 것이 아닙니다. 자구의 수가 늘어나는 것도 아니며, 유리한 방향의 자구가 커집니다. 자벽이 개재물이나 결정립계에 걸려 움직이기 어려울수록 보자력은 커집니다.
강자성체가 외부 자기장이 없어도 많은 자구로 나뉘는 주된 이유는 무엇인가?
- A이웃한 원자의 자기 모멘트를 평행으로 정렬시키려는 교환 상호작용의 에너지를 낮추기 위해
- B전체가 균일하게 자화되었을 때 표면에 나타나는 자극이 만드는 정자기 에너지(반자기장 에너지)를 낮추기 위해
- C퀴리 온도보다 아래에서도 열진동에 의해 원자의 자기 모멘트 방향이 제각각이 되기 때문
정답과 해설 보기
정답: B. 전체가 균일하게 자화되었을 때 표면에 나타나는 자극이 만드는 정자기 에너지(반자기장 에너지)를 낮추기 위해
결정 전체가 한 방향으로 자화되면 표면에 큰 자극이 나타나고, 외부와 내부에 자기장(내부에서는 반자기장)이 생겨 큰 정자기 에너지를 가집니다. 방향이 다른 자구로 나뉘면 자극이 상쇄되어 이 에너지가 크게 낮아집니다. 한편 자구의 경계인 자벽에서는 모멘트가 조금씩 방향을 바꾸므로, 교환 에너지와 이방성 에너지만큼 에너지가 늘어납니다. 실제 자구의 크기는 둘의 균형으로 정해집니다. 교환 상호작용은 모든 모멘트를 정렬시키는 방향으로 작용하므로, 자구로 나뉘면 교환 에너지는 오히려 늘어납니다. 열진동으로 모멘트가 제각각이 되는 것은 퀴리 온도보다 위의 상자성 상태입니다.
해설 속의 ‘자벽’
약한 자기장을 가하면 자기장 방향에 가까운 자구가 넓어지도록 자구의 경계인 자벽이 이동하여 자화가 증가합니다.
소자 상태의 강자성체에 외부 자기장을 가해 서서히 강하게 할 때, 자화가 진행되는 원리로 옳은 것은 무엇인…한편 자구의 경계인 자벽에서는 모멘트가 조금씩 방향을 바꾸므로, 교환 에너지와 이방성 에너지만큼 에너지가 늘어납니다.
강자성체가 외부 자기장이 없어도 많은 자구로 나뉘는 주된 이유는 무엇인가?큰 입자는 많은 자구를 가지며, 자화의 반전은 약한 자기장에서도 움직이는 자벽의 이동으로 일어나므로 보자력은 작아집니다.
강자성체의 입자를 수 µm에서 nm 크기까지 작게 해 갈 때, 입자의 보자력 변화로 옳은 것은 무엇인가?자화의 회전을 방해하는 것은 결정 자기 이방성이며, 자기 변형이 있으면 내부 응력과 결합한 자기 탄성 에너지가 자벽의 이동을 방해합니다.
Fe-약 78%Ni의 퍼멀로이가 매우 높은 투자율을 보이는 주된 이유는 무엇인가?