Magnetoinnin kiertoradan ja spin -magneettinen momentti, esimerkkejä

Se magnetointi Se on vektorimääräinen määrä, joka kuvaa materiaalin magneettista tilaa ja määritellään dipolimomenttien määränä yksikköä kohti. Magneettinen materiaali voidaan pitää -esimerkiksi nikkelillä -jos se muodostetaan monilla pienillä magneeteilla, joita kutsutaan dipoleiksi.

Normaalisti nämä dipolit, joilla puolestaan ​​on pohjoisen ja eteläisen magneettiset navat, jakautuvat tietyllä häiriöasteella materiaalin tilavuudessa. Häiriö on alhaisempi materiaaleissa, joilla on vahvat magneettiset ominaisuudet, kuten rauta ja suurempi muissa, joilla on vähemmän ilmeinen magnetismi.

Kuvio 1. Magneettiset dipolit on järjestetty satunnaisesti materiaalin sisään. Lähde: f. Zapata.

Asettaessa materiaalia ulkoisen magneettikentän, kuten sellaisen, joka tapahtuu solenoidin sisällä, keskelle, dipolit suuntautuvat kentän mukaan ja materiaali pystyy käyttäytymään kuin magneetti (kuva 2).

Kuva 2. Esimerkiksi rautapalan kaltaisen materiaalin asettaminen solenoidin sisään, jonka kautta virta, jonka kuluu, tämän dipolit kohdistavat materiaalin dipolit. Lähde: f. Zapata.

Olla M Magnetointivektori, joka on määritelty:

Missä m_Yllyttää Se on puolestaan ​​toinen vektori, nimeltään Dipolaarinen magneettinen hetki. Tämän vektorin alkuperä on atomisessa ja se on selkeä seuraavassa osassa.

Nyt materiaalin magnetoinnin voimakkuus seurauksena upotuksesta ulkoiseen kenttään H, Siksi se on verrannollinen: siksi:

M ∝ H

Suhteellisuusvakio riippuu materiaalista, kutsutaan magneettisen herkkyyden ja merkitsee χ:

M =χ. H

Yksiköt M Kansainvälisessä järjestelmässä he ovat ampeeria/metriä, samoin kuin H, Siksi χ on ulottumaton.

[TOC]

Orbital- ja spin -magneettinen hetki

Magneettisuus johtuu siis liikkuvasta sähkökuormista, siis atomin magneettisuuden määrittämiseksi meidän on otettava huomioon sen muodostavien varautuneiden hiukkasten liikkeet.

Voi palvella sinua: Lämpökapasiteetti Kuva 3. Ytimen ympärillä oleva elektronien liike myötävaikuttaa magneettisuuteen kiertoradan magneettisen momentin kanssa. Lähde: f. Zapata.

Alkaen elektronista, jota otetaan huomioon kiertämällä atomiydin, on kuin pieni spiraali (suljettu piiri tai suljettu virtasilmukka). Tämä liike myötävaikuttaa atomin magneettisuuteen kiertoradan magneettisen momentin vektorin ansiosta m, Kenen suuruus on:

m = i.-Lla

Missä Yllyttää Se on nykyinen voimakkuus ja -Lla Se on silmukan lukittu alue. Siksi yksiköt m Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) he ovat AMPS X -neliömetri.

Vektori m Se on kohtisuorassa spaasitasoon, kuten kuvassa 3 esitetään, ja se on suunnattu oikean peukalon säännön osoittamalla tavalla.

Peukalo on suunnattu virran suuntaan ja jäljellä olevat neljä sormea ​​rullataan silmukan ympärille, osoittaen ylöspäin. Tämä pieni piiri vastaa palkkimagneettia, kuten kuvassa 3 on osoitettu.

Spinin magneettinen hetki

Orbitaalin magneettisen momentin lisäksi elektroni käyttäytyy ikään kuin kytkee itsensä päälle. Sitä ei tapahdu tarkalleen tällä tavalla, mutta tuloksena oleva vaikutus on sama, joten se on toinen panos, joka on otettava huomioon atomin nettomagneettinen momentti.

Itse asiassa Espínin magneettinen hetki on voimakkaampi kuin kiertoradan hetki ja on tärkein vastuussa aineen nettomagnetismista.

Kuva 4. Espínin magneettinen hetki on se, joka myötävaikuttaa eniten materiaalin nettomagnetointiin. Lähde: f. Zapata.

Espínin hetket ovat linjassa ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa ja luovat vesiputousvaikutuksen, kohdistuu peräkkäin naapurimaiden kanssa.

Kaikilla materiaaleilla ei ole magneettisia ominaisuuksia. Nämä johtuvat siitä, että vastakkaiset spin -elektronit muodostavat parit ja peruuttavat heidän vastaavat magneettiset hetkensä Espínistä.

Se voi palvella sinua: Nykyaikainen fysiikka: Opintokenttä, sivukonttorit ja sovellukset

Vain jos joku katoaa, kokonaismagneettinen hetki on panos. Siksi vain atomilla, joilla on pariton elektronien lukumäärä, on mahdollisuus olla magneettinen.

Atomi -ytimen protoneilla on myös pieni vaikutus atomin kokonaismagneettiseen momenttiin, koska niillä on myös spin ja siksi siihen liittyvä magneettinen momentti.

Mutta tämä riippuu käänteisesti taikinan ja protonin kanssa, joka on paljon suurempi kuin elektronin.

Esimerkit

Kelan sisällä, jonka kautta sähkövirta kulkee, luodaan tasainen magneettikenttä.

Ja kuten kuviossa 2 on kuvattu, kun asetetaan materiaalia sinne, tämän magneettiset momentit ovat linjassa kelan kentän kanssa. Nettovaikutus on tuottaa voimakkaampi magneettikenttä.

Muuntajat, laitteet, jotka lisäävät tai vähentävät vaihtoehtoisia jännitteitä, ovat hyviä esimerkkejä. Ne koostuvat kahdesta kelasta, ala -asteesta ja lukiosta, hukkua makeaa rautaydintä.

Kuva 5. Muuntajan ytimessä tapahtuu nettomagnetointi. Lähde: Wikimedia Commons.

Ensisijainen kela tehdään muuttuvalla virralla, joka muuttaa vuorotellen ytimen magneettikenttäviivoja, mikä puolestaan ​​indusoi virran toissijaisessa kelassa.

Värähtelyn taajuus on sama, mutta suuruus on erilainen. Tällä tavoin voidaan saada suuria tai pieniä jännitteitä.

Käämien kääntämisen sijasta kiinteäksi rautaydinksi, se on parempi.

Syynä johtuu Foucaultin virtojen läsnäolosta ytimessä, joilla on se uudelleen lämmittää sitä, mutta arkkien aiheuttamat virrat ovat alhaisemmat, ja siksi laitteen lämmitys minimoituu.

Langat

Matkapuhelin tai sähköinen hammasharja voidaan ladata magneettisella induktiolla, joka tunnetaan langattomana kuormana tai induktiivisena kuormituksena.

Se toimii seuraavasti: siellä on pohja- tai lastin asema, jolla on pää solenoidi tai kela, mikä tekee muuttuvan virran passin. Harjahahassa asetetaan toinen kela (toissijainen).

Voi palvella sinua: mikä on isoterminen prosessi? (Esimerkkejä, harjoituksia)

Ensisijaisen kelan virta puolestaan ​​indusoi mangokelan virran, kun harja asetetaan kuorma -asemaan, ja se huolehtii akun lataamisesta, joka löytyy myös kahvasta.

Indusoidun virran suuruus kasvaa, kun pääkelään asetetaan ferromagneettisen materiaalin ydin, joka voi olla rauta.

Ensisijaiselle kelalle toissijaisen kelan läheisyyden havaitsemiseksi järjestelmä säilyttää ajoittaisen signaalin. Kun vaste on vastaanotettu, kuvattu mekanismi aktivoidaan ja virta alkaa indusoida ilman kaapelien tarvetta.

Ferrofluidi

Toinen mielenkiintoinen aineen magneettisten ominaisuuksien käyttö on ferrofluid. Nämä koostuvat ferriittiyhdisteen pienistä magneettisista hiukkasista, jotka on suspendoitu nestemäiseen väliaineeseen, joka voi olla orgaaninen tai jopa vesi.

Hiukkaset on peitetty aineella, joka estää niiden taajamat ja jakautuvat siten nesteeseen.

Ajatuksena on, että kyky virtata nesteestä yhdistetään ferriittipartikkelien magneettisuuteen, jotka eivät ole voimakkaasti magneettisia, vaan saavat magnetoinnin ulkoisen kentän läsnä ollessa, kuten aiemmin on kuvattu.

Hankittu magnetointi katoaa heti, kun ulkoinen kenttä poistetaan.

NASA kehitti ferrofluidit alun perin polttoaineen mobilisoimiseksi aluksen sisällä ilman painovoimaa, antaen impulssin magneettikentän avulla.

Tällä hetkellä ferrofluideilla on monia sovelluksia, joista jotkut ovat edelleen kokeellisessa vaiheessa, kuten:

- Vähennä kitkaa kaiuttimien ja kuulokkeiden kaiuttimissa (vältä kaikuista).

- Salli materiaalien erottaminen erilaisella tiheydellä.

- Toimivat leimana kiintolevyjen akseleilla ja hylkää lika.

- Syöpähoidona (kokeellisessa vaiheessa). Ferrofluidia injektoidaan syöpäsoluihin ja levitetään magneettikenttä, joka tuottaa pieniä sähkövirtoja. Näiden hyökkäysten tuottama pahanlaatuiset solut ja tuhoaa ne.

Viitteet

1. Brasilian fysiikan lehti. Ferrofluidit: Ominaisuudet ja sovellukset. Toipunut: sbfisica.org.Br
2. Figueroa, D. (2005). Sarja: Tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 6. Sähkömagnetismi. Toimittanut Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fysiikka: Katsaus maailmaan. Kuudes lyhennetty painos. Cengage -oppiminen. 233.
5. Laivamies, J. 2009. Johdanto fysiikkaan. Cengage -oppiminen. 206-208.