Если магнитный момент атомов отличен от нуля, то вещество оказывается парамагнитным. Внешнее магнитное поле стремится установить магнитные моменты атомов вдоль в то время, как тепловое движение – разбросать их равномерно по всем направлениям. В результате устанавливается некоторая преимущественная ориентация магнитных моментов атомов вдоль поля. Пьер Кюри (Curie P., 1859-1906) экспериментально установил, что магнитная восприимчивость парамагнетика зависит от температуры согласно закону (закон Кюри):
,
где С – постоянная Кюри, зависящая от рода вещества.
Количественная теория парамагнетизма была разработана Полем Ланжевеном (Langevin P., 1872-1946) в 1905г. В упрощенном варианте (не слишком сильных магнитных полей и не слишком низких температур) суть теории Ланжевенасводится к следующему. В магнитном поле атом обладает потенциальной энергией W = - pmBcosθ, которая зависит от угла θ между векторами и . Число атомов в единице объема, магнитные моменты которых направлены в пределах телесного угла dΩ=2πsinθdθ, определяется законом распределения Больцмана:
,
где А – нормирующий множитель, определяемый из условия
Эти атомы вносят вклад в проекцию вектора намагничивания на направление внешнего магнитного поля:
,
где обозначено .
В принятом выше приближении x<<1 можно ограничиться первыми двумя членами в разложении Тогда получим:
,
откуда следует выражение для магнитной восприимчивости парамагнетика:
.
Полученное выражение совпадает с законом Кюри, причем для постоянной Кюри С имеем: .