Парамагнитные свойства характерны веществам, электронные оболочки атомов которых не полностью заполнены
, т.е. атомы имеют постоянный магнитный момент М, или представляют собой постоянные магнитные диполи. Вторым условием существования парамагнитного эффекта является слабая взаимодействие этих диполей между собой. Известно, что потенциальная энергия U магнитного диполя М во внешнем поле напряженностью Н зависит от угла ? между ними (рис.8.7) U =-MHcosq. (8.14)
Минимальное значение будет при ? = 0о. Поэтому все диполи пытаются сориентироваться в направлении внешнего поля Н, вызывая его усиления. Результирующий магнитный момент вещества состоит из проекций магнитных моментов отдельных атомов на направление внешнего поля. Тепловое движение вызывает дезориентацию магнитных моментов отдельных атомов, и чем выше температура, тем сильнее эта дезориентирующее действие и тем меньше намагниченность и магнитная восприимчивость. При температуре устанавливается динамическое равновесие между ориентирующей действием поля и дезориентирующие действием теплового движения. Парамагнитные свойства имеют и свободные электроны. В зоне проводимости находятся электроны с противоположно направленными спинами и спиновыми магнитными моментами примерно в одинаковом количестве.
Результирующий спиновый магнитный момент электронного газа равна нулю. Под действием внешнего магнитного поля часть спинов, "перебрасывается" (изменяет направление на противоположное), чтобы потенциальная энергия их была минимальной в соответствии с формулой (8.14). В результате количество электронов с противоположными спинами становится не одинаковой. Возникает результирующий магнитный момент, и усиливает внешнее поле.