Materiaalien magneettiset ominaisuudet

Rautatiedostot reagoivat magneetin magneettikenttään ja omaksuvat niiden linjojen kuvion

Mitkä ovat materiaalien magneettiset ominaisuudet?

Se Magneettiset ominaisuudet Materiaaleista ovat ilmenemismuotoja, joita nämä osoittavat ennen ulkoisten magneettikenttien läsnäoloa, ja myös siihen, että on olemassa elementtejä ja yhdisteitä, jotka tuottavat spontaanisti näitä kenttiä.

Esimerkkejä materiaaleista, joilla on merkittäviä magneettisia ominaisuuksia, ovat rauta, koboltti ja nikkeli, joidenkin rautaoksidien, kuten magnetiitti- ja magnediittisten, kromioksidien, nikkelioksidien ja seoosten, kuten Alnic (alumiini, nikkeli ja koboltti) lisäksi joidenkin rautaoksidien, kuten magnetiitin ja maghemiittisten, kromioksidien, lisäksi).

Sen magneettisuus ilmenee näillä materiaaleilla tehdyn palkkien aiheuttaman vetovoiman kautta rautahakemuksiin, metallileikkeisiin, kolikoihin ja muihin pieniin metalliobjekteihin.

Jos rautatiedostot asetetaan paperiarkille ja läpäisevät palkkamagneetin alla, niin havaitaan, että tiedostot on järjestetty kaarevien ja suljetujen viivojen kuvioon, jotka jättävät palkin toisen pään ja päät toiseen.

Tämä on magneettikentän magneettikentä. Kun magneetti on poistettu, tiedostot ovat helposti järjestäytyneet.

Magneettisuuden alkuperä kentällä on elektronien liike atomin sisällä. Elektroneilla on liike, jota johdetaan niiden ytimen aiheuttama sähköstaattinen vetovoima, ja niissä on myös spin, täysin kvanttien laatu, joka on analoginen elektronin kanssa kääntyy oman akselinsa ympärille.

Seurauksena on, että elektroni käyttäytyy kuin pieni nykyinen spira, joka tuottaa oman magneettikentän.

Magneettinen vaste

Kaikki aineet reagoivat epäselvästi ulkoiseen magneettikenttään. Se johtuu siitä, että missä tahansa atomisessa elektronien kiertoradan liike luo vektorin nimeltään Kiertoradan magneettinen hetki, Ja spin luo Spinin magneettinen hetki.

Niiden välillä he tuottavat elektronin magneettisen momentin ja tämä puolestaan ​​myötävaikuttaa atomin nettomagneettiseen momenttiin.

Se voi palvella sinua: keskimääräinen kiihtyvyys: miten se lasketaan ja ratkaistaan

Muuten, protonit, jotka kuten elektronit, ovat liikkeessä ladattuja hiukkasia, antavat hyvin pienen vaikutuksen atomin nettomagneettiseen momenttiin. Joten voidaan katsoa, ​​että atomi magneettinen hetki riippuu melkein kokonaan sen elektroneista.

Useimmissa materiaaleissa magneettiset momentit jakautuvat satunnaisesti, mikä johtaa atomien nettomagneettiseen momenttiin 0. Mutta materiaaleissa, jotka kykenevät tuottamaan oman magneettikentänsä, hetket ovat paljon järjestäytyneempiä, älä peruuta ja luo ei -ei -sanottu magneettinen momentti.

Oletetaan nyt, että materiaali asetetaan ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa, joka voisi kohdistaa materiaalin epäjärjestysmagneettiset momentit ja luoda erilaisen magneettisen momentin kuin 0. Tämä aiheuttaisi kyseisen aineen magneettisen vasteen.

Vastauksia on kolme tyyppiä:

• Diamagneettisuus
• Paramagnetismi
• Ferromagnetismi

Magneettinen herkkyys

Jokaisen näiden vastausten karakterisoimiseksi on fyysinen määrä ilman mittoja, joita kutsutaan magneettinen herkkyys. Sen arvo ilmoittaa magnetointiasteesta, jonka aine pystyy näyttämään ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa.

Joo M Se on magnetointivektori, jonka vektoriverkon magneettinen momentti on tilavuusyksikköä kohti materiaalin sisällä, H Ulkoisen magneettikentän ja χ magneettisen herkkyyden on monille aineille:

M = χ ∙H

Eli materiaalissa luotu magnetointi on suoraan verrannollinen käytettyyn ulkoiseen kenttään.

Materiaalien tärkeimmät magneettiset ominaisuudet

1. Diamagneettisuus

Kaikki materiaalit poikkeuksetta, esillä diamagneettinen vaste, joka on aina torjuttava ulkoiselle magneettikentälle. Jos tämä on ainoa vaikutus, joka ulkoisella kentällä on materiaaliin, sitä pidetään diamagneettisessa.

Voi palvella sinua: Nanometri: Vastaavuudet, käytöt ja esimerkit, harjoitukset

Hyödytys on peräisin Faraday-Lenzin laista, koska ulkoinen kenttä indusoi materiaalin virran, joka aina vastustaa sitä aiheuttavaa syytä.

Materiaalit, joilla on korostettu diamagneettinen vaste, ovat vismutti ja antimoni. Diamagnetismia voidaan havaita myös puulla, vedellä, suolalla, metalleissa, kuten kullalla, hopealla ja kuparilla ja joissain kaasuissa, kuten helium.

Näiden materiaalien magneettinen herkkyys on aina negatiivinen, esimerkiksi vismutin.6 (ilman yksiköitä, koska siitä puuttuu mitat).

2. Paramagnetismi

On atomeja, joiden nettomagneettinen momentti on vähän. Kun ne altistuvat ulkoiselle magneettikentälle, se käyttää vääntömomenttia, jolla on taipumus kohdistaa yksittäiset magneettiset momentit kyseisen kentän kanssa.

Materiaalin vaste kenttiin on vetovoima, joka tuottaa magnetointivektorin M netto. Siksi paramagneettisen materiaalin magneettinen herkkyys on aina positiivinen.

Materiaalia lämmitettäessä ulkoisella kentällä saadun magnetoinnin kohdistusta torjuu lämpökatkaisu, jolla on taipumus tuhota se.

Kokeellisesti tiedetään, että paramagneettisten materiaalien magneettinen herkkyys χ riippuu lämpötilasta T kuten:

Missä C on kyseisen paramagneettisen materiaalin vakio. Tämä yhtälö edustaa Curie -laki.

Esimerkkejä paramagneettisista materiaaleista ovat: uraani, platina, alumiini, natrium, kuparisulfaatti ja harvinaiset maametallit.

3. Ferromagnetismi

Ferromagneettisissa materiaaleissa, kuten rauta, nikkeli, koboltti ja seokset, kunkin atomin magneettiset momentit yleensä kohdistuvat paljon enemmän, muodostaen mikroalueet, joita kutsutaan Magneettiset domeenit.

Domeenit ovat satunnaisesti suuntautuneita, kun materiaalia ei magnetoitu, kuten rautakynsi, mikä tekee potentiaalienergiasta materiaalin sisällä.

Voi palvella sinua: näennäinen tiheys: kaava, yksiköt ja harjoitukset ratkaistu

Mutta ulkoista magneettikenttää levitettäessä domeenien rajoja muokataan, ja ne saavat koon, jotka onnistuvat kohdistamaan ulkoisen kentän kanssa. Jos tämä on riittävän voimakasta, kaikki verkkotunnukset saavat saman suunnan ja materiaali on magnetoitu siinä.

Raudan esineet, nikkeli tai koboltti, jolla on korkea magneettinen herkkyys, voivat hankkia voimakkaan magnetoinnin, kun ne altistuvat vahvan ulkoisen kentän vaikutuksesta ja säilyttävät sen suurelta osin, kun kenttä on tukahdutettu. Tällä tavalla voit valmistaa pysyviä magneetteja.

Kuten paramagneettiset materiaalit, ferromagnetismi laskee lämpötilan kanssa, katoaa kriittisessä lämpötilassa, jota kutsutaan Curien lämpötila.

Toinen tapa heikentää magnetointia on pudottaa magneetti tai lyödä sitä, koska vaikutukset yleensä kumotaan magneettiset domeenit.

Ferrimagnetismi

Ferrimagneettisissa materiaaleissa on myös järjestys kunkin atomin yksittäisissä magneettisissa momenteissa. Kaikki on kohdistettu samaan suuntaan, mutta vuorotellen merkitys, mikä tarkoittaa, että jotkut voidaan peruuttaa, mutta ei kaikki, joten tulos on materiaalin nettomagnetointi.

Esimerkki ferrimagneettisesta materiaalista on Maghemita, rautaoksidi, joka tiettyissä olosuhteissa muodostuu magnetiitista ja jolla on vahva magneettisuus.

4. Antiferromagnetismi

Toinen tapa, jolla magneettiset momentit tilataan, on antiparallela, ts.

Kiinnostavia teemoja

Materiaalien optiset ominaisuudet