반자성

요약 물질에 자기장을 작용시킬 때, 자화의 방향이 자기장의 방향과 반대로 생기는 현상을 말한다. 반자성이 생기는 이유는 원자핵 주위를 도는 전자가 전류를 만들기 때문이다. 원자에 외부자기장이 가해져 자기장이 변화하면 전자의 전류가 흐르는 속도가 달라지면서 유도기전력이 생기고, 유도기전력은 외부 자기장에 의한 효과를 상쇄하는 방향으로 작용하기 때문이다.

강자성체(强磁性體)·상자성체는 자석을 접근시키면 자석에 끌려가나, 반자성체의 경우에는 자석에서 멀어지는 힘이 작용한다. 물질의 반자성은 상자성·강자성과 달리 일반적인 성질이다. 그러나 물질의 반자성은 보통 아주 약하므로, 그 물질이 조금이라도 상자성을 가지면 상자성의 세기가 커서, 전체적으로는 상자성을 보인다. 초전도체(超傳導體)에서는 반자성이 강하게 나타난다. 반자성은 전자기유도의 법칙에서 그 원인을 찾을 수 있다. 원자는 중심에 양(陽)인 전하(電荷)를 가진 원자핵이 있고, 그 둘레에서 전자(電子)가 운동하는 구조를 가진다.

전자의 전하는 음(陰)이므로, 전자의 운동에 따라 원자핵 둘레에 폐전류(閉電流)가 흐르는 것이 된다. 이 폐전류는 작은 자석으로 볼 수 있다. 원자에 화살표 방향으로 자기장 B가 작용하면, 폐전류를 관통하는 자기력선속(磁氣力線束:磁束)의 증가를 상쇄하도록 유도기전력(誘導起電力)이 작용한다. 그 결과 전류의 세기는 약해지고, 작은 자석의 모멘트 m도 작아진다. 즉, 자기장과 반대방향으로 자화한 것으로 볼 수 있다. 반자성 자화율은 10^-6 정도이며, 온도에 거의 의존하지 않는다. 금속의 자유전자(自由電子)에 의한 반자성은 양자역학적으로 취급해야 하며, 이를 란다우반자성이라고도 한다.