Magnetisering av orbital och snurrmagnetiska ögonblick, exempel

De magnetisering Det är en vektorbelopp som beskriver ett materials magnetiska status och definieras som mängden dipolmagnetiska stunder per enhetsvolym. Ett magnetmaterial kan övervägas -där nickel till exempel -som om det utgörs av många små magneter som kallas dipoler.

Normalt är dessa dipoler, som i sin tur har norr och södra magnetiska stolpar, fördelade med en viss grad av störning inom materialets volym. Störningen är lägre i material med starka magnetiska egenskaper såsom järn och större i andra med mindre uppenbar magnetism.

Figur 1. Magnetiska dipoler är slumpmässigt ordnade i ett material. Källa: f. Zapata.

Men när man placerar materialet i mitten av ett yttre magnetfält, såsom det som förekommer inuti en magnetventil, är dipolerna inriktade på fältet och materialet kan bete sig som en magnet (figur 2).

figur 2. Att placera ett material som en bit järn till exempel, inuti en solenoid genom vilken en ström jag passerar, justerar magnetfältet för detta dipoler i materialet. Källa: f. Zapata.

Vara M Magnetiseringsvektorn, som definieras som:

Var m_Yo Det är i sin tur en annan vektor, kallad Dipolärt magnetiskt ögonblick. Ursprunget till denna vektor är i atomen och kommer att vara tydligt i följande avsnitt.

Nu, magnetiseringens intensitet i materialet, som ett resultat av att det är nedsänkt i det yttre fältet H, Det är proportionellt mot detta därför:

M ∝ H

Proportionalitetskonstanten beror på materialet, kallas magnetisk känslighet och betecknar som χ:

M =χ. H

Enheterna av M I det internationella systemet är de ampere/meter, liksom de av H, Därför är χ dimensionlös.

[TOC]

Orbital och snurrmagnetiskt ögonblick

Magnetism uppstår från att flytta elektriska belastningar, för att bestämma atomens magnetism måste vi ta hänsyn till rörelserna för de laddade partiklarna som utgör den.

Kan tjäna dig: värmekapacitet Figur 3. Elektronrörelsen runt kärnan bidrar till magnetism med det orbitalmagnetiska ögonblicket. Källa: f. Zapata.

Att börja med elektronen, som beaktas genom att kretsa i atomkärnan, är som en liten spiral (stängd krets eller stängd strömslinga). Denna rörelse bidrar till atomens magnetism tack vare orbital magnetmomentvektor m, vars storlek är:

m = i.TILL

Var Yo Det är nuvarande intensitet och TILL Det är det område som är låst av slingan. Därför enheterna av m I det internationella systemet (SI) är de AMPS x kvadratmeter.

Vektorn m Det är vinkelrätt mot spasplanet, som visas i figur 3 och riktas som indikeras av höger tumregel.

Tummen är orienterad i riktning mot strömmen och de återstående fyra fingrarna rullas runt slingan och pekar upp. Denna lilla krets motsvarar en stångmagnet, vilket indikeras av figur 3.

Spin's Magnetic Moment

Bortsett från det orbitalmagnetiska ögonblicket, uppträder elektronen som om han slår på sig själv. Det händer inte exakt på detta sätt, men den resulterande effekten är densamma, så det är ett annat bidrag som måste beaktas för ett atoms nettomoment.

Faktum är att Espíns magnetiska ögonblick är mer intensivt än omloppsmomentet och är det huvudsakliga ansvaret för ett substans nettomagnetism.

Figur 4. Espíns magnetiska ögonblick är den som bidrar mest till nettomagnetiseringen av ett material. Källa: f. Zapata.

Espíns stunder är inriktade i närvaro av ett yttre magnetfält och skapar en vattenfalleffekt, anpassar successivt med angränsande stunder.

Inte alla material uppvisar magnetiska egenskaper. Dessa beror på det faktum att motsatta snurrelektroner bildar par och avbryter sina respektive magnetiska ögonblick av Espín.

Det kan tjäna dig: samtida fysik: studiefält, grenar och applikationer

Endast om någon försvinner finns det bidrag till det totala magnetiska ögonblicket. Därför har bara atomer med udda antal elektroner möjligheten att vara magnetiska.

Protonerna i atomkärnan ger också ett litet bidrag till atomens totala magnetiska ögonblick, eftersom de också har snurr och därför ett tillhörande magnetiskt ögonblick.

Men detta beror omvänt med degen, och protonens är mycket större än elektronen.

Exempel

Inuti en spole, genom vilken en elektrisk ström passerar, skapas ett enhetligt magnetfält.

Och som beskrivs i figur 2, när du placerar ett material där, är de magnetiska stunderna i detta i linje med spolfältet. Nettoeffekten är att producera ett mer intensivt magnetfält.

Transformatorerna, enheterna som ökar eller minskar alternativa spänningar är bra exempel. De består av två spolar, primär- och gymnasiet, överväldigade på en söt järnkärna.

Figur 5. I kärnan i transformatorn inträffar en nätmagnetisering. Källa: Wikimedia Commons.

Den primära spolen tillverkas av en förändrad ström som växelvis modifierar magnetfältlinjerna i kärnan, vilket i sin tur inducerar en ström i den sekundära spolen.

Svängningsfrekvensen är densamma, men storleken är annorlunda. På detta sätt kan större eller mindre spänningar erhållas.

Istället för att linda spolarna till en solid järnkärna är det att föredra.

Anledningen beror på närvaron av Foucaults strömmar i kärnan, som har effekten av att värma upp den kraftigt, men de strömmar som induceras i ark är lägre, och därför är uppvärmningen av anordningen minimerad.

Trådlösa lastare

En mobiltelefon eller en elektrisk tandborste kan laddas genom magnetisk induktion, som kallas trådlös belastning eller induktiv belastning.

Det fungerar på följande sätt: Det finns en bas- eller laststation, som har en huvudmagnet eller spole, vilket gör en föränderlig nuvarande pass. I borsthandtaget placeras en annan spole (sekundär).

Kan tjäna dig: vad är en isotermisk process? (Exempel, övningar)

Strömmen i den primära spolen inducerar i sin tur en ström i mangospolen när borsten placeras i laststationen, och den tar hand om att ladda batteriet som också finns i handtaget.

Storleken på den inducerade strömmen ökar när en kärna av ferromagnetiskt material placeras i huvudspolen, som kan vara järn.

För den primära spolen för att upptäcka närheten till den sekundära spolen, avger systemet en intermittent signal. När svaret har tagits emot aktiveras den beskrivna mekanismen och strömmen börjar induceras utan behov av kablar.

Ferrofluid

En annan intressant tillämpning av materiens magnetiska egenskaper är ferrofluid. Dessa består av små magnetiska partiklar av en ferritförening, suspenderad i flytande medium, som kan vara organiskt eller till och med vatten.

Partiklarna är täckta med ett ämne som förhindrar deras agglomeration och förblir därmed distribuerade i vätskan.

Tanken är att förmågan att flyta från vätskan kombineras med magnetismen hos ferritpartiklarna, som inte är starkt magnetiska, men får en magnetisering i närvaro av ett externt fält, såsom beskrivs tidigare.

Den förvärvade magnetiseringen försvinner så snart det externa fältet tas bort.

Ferrofluider utvecklades ursprungligen av NASA för att mobilisera bränsle i ett fartyg utan tyngdkraft, vilket gav impuls med hjälp av ett magnetfält.

För närvarande har ferrofluider många tillämpningar, vissa fortfarande i en experimentell fas, till exempel:

- Minska friktion i högtalare och hörlurar (undvik efterklang).

- Tillåt separering av material med olika densitet.

- Agera som frimärken på axlarna på hårddiskar och avvisa smuts.

- Som cancerbehandling (i experimentell fas). Ferrofluid injiceras i cancerceller och ett magnetfält appliceras som producerar små elektriska strömmar. Värmen som genereras av dessa attacker maligna celler och förstör dem.

Referenser

1. Brasiliansk tidskrift. Ferrofluider: Egenskaper och applikationer. Återhämtat sig från: sbfisica.org.Bras
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 6. Elektromagnetism. Redigerad av Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fysik: En titt på världen. 6: e förkortade upplagan. Cengage Learning. 233.
5. Shipman, J. 2009. Introduktion till fysisk vetenskap. Cengage Learning. 206-208.