Magnetiska egenskaper

Järnfiler svarar på magnetens magnetfält och anta mönstret för deras linjer

Vilka är materialens magnetiska egenskaper?

De Magnetiska egenskaper Av materialen är de manifestationer som dessa uppvisar före närvaron av yttre magnetfält, och även till det faktum att det finns element och föreningar som spontant producerar dessa fält.

Exempel på material med anmärkningsvärda magnetiska egenskaper är järn, kobolt och nickel, utöver vissa järnoxider såsom magnetit och maghemit, kromoxider, nickeloxider och legeringar såsom alniska (aluminium, nickel och kobolt).

Dess magnetism manifesteras genom attraktionen som utövas av staplar gjorda med dessa material på järnfilmer, metallklämmor, mynt och andra små metallföremål.

Om järnfiler placeras på ett pappersark och passerar en stångmagnet nedan, observeras det att filerna är organiserade i ett mönster av böjda och stängda linjer, som lämnar ena änden av stången och änden i den andra.

Detta är mönstret för magnetfältet som magneten producerar och bildas tack vare svaret från ansökan. När magneten har tagits bort är filerna lätt desorganiserade.

Magnetismens ursprung är rörelsen av elektroner inuti atomen. Elektronerna har en rörelse som drivs av den elektrostatiska attraktionen som utövas av kärnan på dem och har också snurr, en helt kvantkvalitet, analog med elektronen vänder sig runt sin egen axel.

Som ett resultat uppför sig elektronen som en liten ström Spira som producerar sitt eget magnetfält.

Magnetisk svar

Alla ämnen svarar otydligt på ett externt magnetfält. Det beror på att elektronernas omloppsrörelse i någon atom skapar en vektor som heter Orbital magnetiskt ögonblick, Och snurret skapar Spin's Magnetic Moment.

Mellan dem genererar de elektronens magnetiska ögonblick och detta bidrar i sin tur till atomens nettomoment.

Det kan tjäna dig: genomsnittlig acceleration: hur det beräknas och löses

Förresten, protonerna, som gillar elektroner, är partiklar laddade i rörelse, ger ett mycket litet bidrag till atomens nettomagnetiska ögonblick. Så det kan övervägas att det atomiska magnetiska ögonblicket nästan helt beror på dess elektroner.

I de flesta material distribueras magnetiska stunder slumpmässigt, vilket resulterar i ett nettoatomiskt magnetiskt ögonblick 0. Men i materialen som kan producera sitt eget magnetfält är stunderna mycket mer organiserade, avbryt inte och genererar ett icke -void magnetiskt ögonblick.

Anta nu att ett material placeras i närvaro av ett yttre magnetfält, som kan anpassa de störande magnetiska ögonblicken i materialet och skapa ett annat magnetiskt ögonblick från 0. Detta skulle orsaka ett magnetiskt svar från ämnet i fråga.

Det finns tre slags svar:

• Diamagnetism
• Paramagnetism
• Ferromagnetism

Magnetisk mottaglighet

För att karakterisera vart och ett av dessa svar finns det en fysisk mängd utan dimensioner som kallas magnetisk mottaglighet. Dess värde informerar om graden av magnetisering som ämnet kan visa i närvaro av det yttre magnetfältet.

Ja M Det är magnetiseringsvektorn som skapas av vektorn Net Magnetic Moment per volymenhet inom materialet, H Det yttre magnetfältet och χ den magnetiska känsligheten måste för många ämnen:

M = χ ∙H

Det vill säga magnetiseringen som skapas i materialet är direkt proportionell mot det externa fältet som appliceras.

Huvudmagnetiska egenskaper hos material

1. Diamagnetism

Allt material utan undantag, nuvarande diamagnetiskt svar, som alltid är avvisande för det yttre magnetfältet. Om detta är den enda effekten som det yttre fältet har på material, anses detta vara diamagnetiskt.

Kan tjäna dig: Nanometer: Ekvivalenser, användningar och exempel, övningar

Avstötningen har sitt ursprung i Faraday-Lenzs lag, eftersom det yttre fältet inducerar en ström i materialet som alltid motsätter sig orsaken som orsakar det.

Materialen med det mest accentuerade diamagnetiska svaret är vismut och antimon. Diamagnetism kan också observeras med trä, vatten, salt, i metaller som guld, silver och koppar och i vissa gaser som helium.

Den magnetiska känsligheten för dessa material är alltid negativ, till exempel den för vismut är -16.6 (utan enheter, eftersom det saknar dimensioner).

2. Paramagnetism

Det finns atomer med ett netto magnetiskt ögonblick av liten storlek. När de utsätts för ett yttre magnetfält utövar det ett vridmoment som tenderar att anpassa de individuella magnetiska stunderna till det fältet.

Materialets svar på fältet är attraktion, vilket genererar en magnetiseringsvektor M netto inuti. Därför är den magnetiska känsligheten för ett paramagnetiskt material alltid positiv.

Vid uppvärmning av materialet motverkas inriktningen av den magnetisering som förvärvas med det yttre fältet av termisk agitation, som tenderar att förstöra det.

Experimentellt är det känt att den magnetiska känsligheten χ för de paramagnetiska materialen beror på temperaturen T som:

Där C är en konstant av det paramagnetiska materialet i fråga. Denna ekvation representerar Curie lag.

Exempel på paramagnetiska material är: uran, platina, aluminium, natrium, kopparsulfat och sällsynta jordar.

3. Ferromagnetism

I ferromagnetiska material, såsom järn, nickel, kobolt och legering Magnetomän.

Domänerna är slumpmässigt orienterade när materialet inte är magnetiserat, till exempel en järnspik, vilket gör den potentiella energin inom materialet minimalt.

Kan tjäna dig: uppenbar densitet: formel, enheter och övningar löst

Men när man applicerar ett externt magnetfält modifieras gränserna för domänerna, vilket får storlek de som lyckas anpassa sig till det yttre fältet. Om detta är tillräckligt intensivt får alla domäner samma riktning och materialet magnetiseras i det.

Järnobjekt, nickel eller kobolt, med hög magnetisk känslighet, kan förvärva intensiv magnetisering när det är föremål för påverkan av ett starkt externt fält och behålla det till stor del när fältet undertrycks. På detta sätt kan du tillverka permanentmagneter.

Liksom med paramagnetiska material minskar ferromagnetism med temperaturen och försvinner vid en kritisk temperatur som kallas Curie.

Ett annat sätt att försvaga magnetisering är att släppa magneten eller slå den, eftersom effekterna tenderar att ångra de magnetiska domänerna.

Ferrimagnetism

I ferrimagnetiska material finns det också en ordning i de enskilda magnetiska ögonblicken för varje atom. Alla är inriktade i samma riktning, men växlar betydelsen, vilket innebär att vissa kan avbrytas, men inte alla, så resultatet är en nettomagnetisering i materialet.

Ett exempel på ferrimagnetiskt material är Maghemita, en järnoxid som under vissa förhållanden bildas av magnetit och uppvisar stark magnetism.

4. Antiferromagnetism

Ett annat sätt på vilket de magnetiska stunderna beställs är Antiparallela, det vill säga alternerande deras sinnen, som i manganoxid, så de svarar inte på samma sätt på de yttre fälten som ferromagnetiska material.

Intresse teman

Materialets optiska egenskaper