Magnetiske egenskaper til materialer

Jernfiler svarer på magnetfeltet til magneten og tar i bruk mønsteret på linjene

Hva er de magnetiske egenskapene til materialer?

De Magnetiske egenskaper Av materialene er manifestasjonene som disse viser før tilstedeværelsen av ytre magnetfelt, og også til det faktum at det er elementer og forbindelser som spontant produserer disse feltene.

Eksempler på materialer med bemerkelsesverdige magnetiske egenskaper er jern, kobolt og nikkel, i tillegg til noen jernoksider som magnetitt og maghemittisk, kromoksider, nikkeloksider og legeringer som alnic (aluminium, nikkel og kobolt).

Magnetismen manifesteres gjennom attraksjonen som utøves av barer laget med disse materialene på jernleveringer, metallklipp, mynter og andre små metallgjenstander.

Hvis jernfiler er plassert på et ark med papir og passerer en søyledde nedenfor, observeres det at filene er organisert i et mønster av buede og lukkede linjer, som etterlater den ene enden av stolpen og ender i den andre.

Dette er mønsteret til magnetfeltet som magneten produserer og dannes takket være responsen fra innleveringene. Når magneten er fjernet, blir filene lett uorganiseres.

Opprinnelsen til magnetisme i feltet er bevegelsen av elektroner inne i atomet. Elektronene har en bevegelse drevet av den elektrostatiske attraksjonen utøvd av kjernen på dem og har også spinn, en helt kvantekvalitet, analog med elektronet snur seg rundt sin egen akse.

Som et resultat oppfører elektronet seg som en liten strømspira som produserer sitt eget magnetfelt.

Magnetisk respons

Alle stoffer reagerer utydelig på et eksternt magnetfelt. Det skyldes at i et hvilket som helst atom, oppretter orbitalbevegelsen av elektronene en vektor som kalles Orbital magnetisk øyeblikk, Og spinnet skaper Spin's Magnetic Moment.

Mellom dem genererer de det magnetiske øyeblikket til elektronet, og dette bidrar igjen til atomets nettmagnetiske øyeblikk.

Det kan tjene deg: Gjennomsnittlig akselerasjon: Hvordan den beregnes og løses

Forresten, protonene, som i likhet med elektroner, er partikler lastet i bevegelse, gir et veldig lite bidrag til atomets nettmagnetiske øyeblikk. Så det kan vurderes at det atommagnetiske momentet nesten helt avhenger av elektronene.

I de fleste materialer er magnetiske momenter tilfeldig fordelt, noe som resulterer i et netto atomisk magnetisk moment 0. Men i materialene som er i stand til å produsere sitt eget magnetfelt, er øyeblikkene mye mer organisert, kan ikke avbryte og generere et ikke -void magnetisk øyeblikk.

Anta nå at et materiale er plassert i nærvær av et eksternt magnetfelt, som kan justere de uordnede magnetiske momentene i materialet, og skape et annet magnetisk øyeblikk fra 0. Dette vil forårsake en magnetisk respons av det aktuelle stoffet.

Det er tre typer svar:

• Diamagnetisme
• Paramagnetisme
• Ferromagnetisme

Magnetisk følsomhet

For å karakterisere hvert av disse svarene, er det en fysisk mengde uten dimensjoner som kalles Magnetisk følsomhet. Verdien informerer om graden av magnetisering som stoffet er i stand til å vise i nærvær av det ytre magnetfeltet.

Ja M Det er magnetiseringsvektoren opprettet av vektorens nettmagnetisk moment per volumenhet i materialet, H Det eksterne magnetfeltet og χ magnetisk følsomhet, må for mange stoffer:

M = χ ∙H

Det vil si at magnetiseringen som er opprettet i materialet er direkte proporsjonal med det eksterne feltet som brukes.

Hovedmagnetiske egenskaper til materialer

1. Diamagnetisme

Alle materialer uten unntak, nåværende diamagnetisk respons, som alltid er frastøtende for det ytre magnetfeltet. Hvis dette er den eneste effekten som det ytre feltet har på materiale, regnes dette som diamagnetisk.

Kan tjene deg: nanometer: ekvivalenser, bruksområder og eksempler, øvelser

Frastøtningen har sin opprinnelse i Faraday-Lenzs lov, siden det ytre feltet induserer en strøm i materialet som alltid er imot årsaken som forårsaker det.

Materialene med den mest fremhevede diamagnetiske responsen er vismut og antimon. Diamagnetisme kan også observeres med tre, vann, salt, i metaller som gull, sølv og kobber og i noen gasser som helium.

Den magnetiske følsomheten til disse materialene er alltid negativ, for eksempel er den av vismut -16.6 (uten enheter, siden det mangler dimensjoner).

2. Paramagnetisme

Det er atomer med et nettet magnetisk øyeblikk av liten størrelse. Når de blir utsatt for et eksternt magnetfelt, utøver det et dreiemoment som har en tendens til å justere de individuelle magnetiske øyeblikkene med det feltet.

Materialets respons på feltet er attraksjon, og genererer en magnetiseringsvektor M netto inni. Derfor er den magnetiske følsomheten til et paramagnetisk materiale alltid positiv.

Når du varmer opp materialet, motvirkes justeringen av magnetiseringen som er anskaffet med det ytre feltet av termisk omrøring, som har en tendens til å ødelegge den.

Eksperimentelt er det kjent at den magnetiske følsomheten χ av de paramagnetiske materialene avhenger av temperaturen t som:

Hvor C er en konstant av det aktuelle paramagnetiske materialet. Denne ligningen representerer Curie Law.

Eksempler på paramagnetiske materialer er: uran, platina, aluminium, natrium, kobbersulfat og sjeldne jordarter.

3. Ferromagnetisme

I ferromagnetiske materialer, som jern, nikkel, kobolt og legeringer, har de magnetiske øyeblikkene til hvert atom en tendens til å justere mye mer, og danner mikroregioner som kalles Magnetiske domener.

Domenene er tilfeldig orientert når materialet ikke er magnetisert, for eksempel en jernspiker, noe som gjør den potensielle energien i materialet minimalt.

Kan tjene deg: tilsynelatende tetthet: formel, enheter og øvelser løst

Men når du bruker et eksternt magnetfelt, endres grensene for domenene, og får størrelse på de som klarer å samsvare med det eksterne feltet. Hvis dette er intenst nok, får alle domener samme retning og materialet magnetiseres i det.

Jerngjenstander, nikkel eller kobolt, med høy magnetisk følsomhet, kan skaffe seg intens magnetisering når det er utsatt for påvirkning av et sterkt ytre felt, og beholde det i stor grad når feltet undertrykkes. På denne måten kan du produsere permanente magneter.

Som med paramagnetiske materialer, avtar ferromagnetisme med temperatur, og forsvinner ved en kritisk temperatur som kalles Curie temperatur.

En annen måte å svekke magnetiseringen på er å slippe magneten eller treffe den, siden virkningene har en tendens til å angre magnetiske domener.

Ferrimagnetisme

I ferrimagnetiske materialer er det også en ordre i de individuelle magnetiske momentene til hvert atom. Alle er justert i samme retning, men veksler betydningen, noe som betyr at noen kan kanselleres, men ikke alle, så resultatet er en nettmagnetisering i materialet.

Et eksempel på ferrimagnetisk materiale er maghemita, et jernoksid som under visse forhold dannes fra magnetitt og viser sterk magnetisme.

4. Antiferromagnetisme

En annen måte de magnetiske øyeblikkene bestilles på er antiparallela, det vil si å veksle sansene deres, som i manganoksid, slik at de ikke reagerer på samme måte på de ytre feltene som ferromagnetiske materialer.

Temaer av interesse

Optiske egenskaper ved materialer