Magnetizácia orbitálna a rotácie magnetický moment, príklady

Ten magnetizácia Je to vektorové množstvo, ktoré opisuje magnetický stav materiálu a je definovaný ako množstvo dipólových magnetických momentov na jednotku objemu. Magnetický materiál sa dá považovať za -napríklad alebo nikel -akoby bol vytvorený mnohými malými magnetmi nazývanými dipóly.

Normálne sa tieto dipóly, ktoré majú zase severné a južné magnetické póly, sú distribuované s určitým stupňom poruchy v rámci objemu materiálu. Porucha je nižšia v materiáloch so silnými magnetickými vlastnosťami, ako je železo a väčšie v iných s menej zrejmým magnetizmom.

postava 1. Magnetické dipóly sú náhodne usporiadané vo vnútri materiálu. Zdroj: f. Zapata.

Avšak pri umiestnení materiálu do stredu vonkajšieho magnetického poľa, ako je napríklad, ktorý sa vyskytuje vo vnútri solenoidu, sú dipóly orientované podľa poľa a materiál sa môže správať ako magnet (obrázok 2).

Obrázok 2. Umiestnenie materiálu ako kus železa napríklad vo vnútri solenoidu, cez ktorý prechádza prúd, magnetické pole tohto zladenia dipólov v materiáli. Zdroj: f. Zapata.

Byť M Magnetizačný vektor, ktorý je definovaný ako:

Kde m_Jo Je to zase ďalší vektor, ktorý sa volá Dipolárny magnetický moment. Pôvod tohto vektora je v atóme a bude jasný v nasledujúcej časti.

Teraz, intenzita magnetizácie v materiáli, v dôsledku ponoru do vonkajšieho poľa H, Je to preto úmerné:

M ∝ H

Konštanta proporcionality závisí od materiálu, nazýva sa magnetická citlivosť a označuje ako χ:

M =hrebeň. H

Jednotky M V medzinárodnom systéme sú ampéry/meter, ako aj H, Preto je χ bezrozmerná.

[TOC]

Orbitálny a roztočený magnetický moment

Magnetizmus vyplýva z pohybu elektrického zaťaženia, preto, aby sme určili magnetizmus atómu, musíme vziať do úvahy pohyby nabitých častíc, ktoré ho tvoria.

Môže vám slúžiť: tepelná kapacita Obrázok 3. Pohyb elektrónov okolo jadra prispieva k magnetizmu s orbitálnym magnetickým momentom. Zdroj: f. Zapata.

Začínajúc elektrónom, ktorý sa považuje za obiehanie atómového jadra, je ako malá špirála (uzavretý obvod alebo slučka uzavretého prúdu). Tento pohyb prispieva k magnetizmu atómu vďaka vektorovi orbitálneho magnetického momentu m, ktorého veľkosť je:

m = i.Do

Kde Jo Je to súčasná intenzita a Do Je to oblasť zamknutá slučkou. Preto jednotky m V medzinárodnom systéme (SI) sú zosilňovače x štvorcový meter.

Vektor m Je kolmá na rovinu spázy, ako je znázornené na obrázku 3, a je nasmerované podľa pravidla pravého palca.

Palec je orientovaný v smere prúdu a zostávajúce štyri prsty sú prevrátené okolo slučky a smerujú hore. Tento malý obvod je ekvivalentný s stĺpcovým magnetom, ako je uvedené na obrázku 3.

Spinov magnetický moment

Okrem orbitálneho magnetického momentu sa elektrón správa, akoby sa zapol sám. Nestane sa to presne týmto spôsobom, ale výsledný účinok je rovnaký, takže je to ďalší príspevok, ktorý sa musí brať do úvahy za čistý magnetický moment atómu.

Magnetický moment Espín je v skutočnosti intenzívnejší ako orbitálny moment a je hlavným zodpovedným za sieťový magnetizmus látky.

Obrázok 4. Espínov magnetický moment je ten, ktorý najviac prispieva k magnetizácii materiálu siete najviac. Zdroj: f. Zapata.

Espínove momenty sú zarovnané v prítomnosti vonkajšieho magnetického poľa a vytvárajú efekt vodopádu, ktorý postupne zosúladí so susednými momentmi.

Nie všetky materiály vykazujú magnetické vlastnosti. Je to spôsobené skutočnosťou, že opačné spinové elektróny tvoria páry a zrušia ich príslušné magnetické momenty Espínu.

Môže vám slúžiť: Súčasná fyzika: študijné pole, vetvy a aplikácie

Iba ak niekto zmizne, je tu príspevok k celkovému magnetickému momentu. Preto majú možnosť byť magnetický iba atómy s nepárnym počtom elektrónov.

Protóny v atómovom jadre tiež prispeli k celkovému magnetickému momentu atómu, pretože majú tiež rotáciu, a preto súvisiaci magnetický moment.

Ale to inverzne záleží na cestičke a protón je oveľa väčší ako elektrón.

Príklady

Vo vnútri cievky, cez ktorú prechádza elektrický prúd, sa vytvorí rovnomerné magnetické pole.

A ako je opísané na obrázku 2, pri umiestnení materiálu tam sú magnetické momenty zarovnané s poľa cievok. Čistý efekt je na výrobu intenzívnejšieho magnetického poľa.

Transformátory, zariadenia, ktoré zvyšujú alebo znižujú alternatívne napätie, sú dobrými príkladmi. Pozostávajú z dvoch cievok, primárnej a strednej školy, ohromené na sladkom železnom jadre.

Obrázok 5. V jadre transformátora dochádza k magnetizácii siete. Zdroj: Wikimedia Commons.

Primárna cievka je vytvorená meničom prúdu, ktorý striedavo modifikuje línie magnetického poľa v jadre, čo zase indukuje prúd v sekundárnej cievke.

Frekvencia oscilácie je rovnaká, ale veľkosť je iná. Týmto spôsobom je možné získať veľké alebo menšie napätie.

Namiesto vinutia cievok na pevné železné jadro je výhodné.

Dôvod je z dôvodu prítomnosti Foucaultových prúdov v jadre, ktoré majú za následok jeho výrazné zohrievanie, ale prúdy vyvolané v listoch sú nižšie, a preto je zahrievanie zariadenia minimalizované.

Bezdrôtové nakladače

Mobilný telefón alebo elektrická zubná kefka je možné nabíjať magnetickou indukciou, ktorá je známa ako bezdrôtové zaťaženie alebo induktívne zaťaženie.

Funguje to takto: Existuje základná alebo nákladná stanica, ktorá má hlavný solenoid alebo cievku, ktorá vytvára meniaci sa aktuálny priechod. V kefke je umiestnená ďalšia cievka (sekundárna).

Môže vám slúžiť: čo je izotermický proces? (Príklady, cvičenia)

Prúd v primárnej cievke zase indukuje prúd v mangovej cievke, keď je kefa umiestnená do nakladacej stanice a stará sa na načítanie batérie, ktorá sa nachádza aj v rukoväti.

Rozsah indukovaného prúdu sa zvyšuje, keď sa do hlavnej cievky vloží jadro feromagnetického materiálu, ktorým môže byť železo.

Aby sa primárna cievka detegovala blízkosť sekundárnej cievky, systém emituje prerušovaný signál. Po prijatí odpovede je opísaný mechanizmus aktivovaný a prúd sa začne indukovať bez potreby káblov.

Ferrofluid

Ďalšou zaujímavou aplikáciou magnetických vlastností hmoty je ferrofluid. Pozostávajú z malých magnetických častíc feritovej zlúčeniny, suspendované v kvapalnom médiu, ktoré môžu byť organické alebo dokonca voda.

Častice sú pokryté látkou, ktorá zabraňuje ich aglomerácii, a preto zostávajú distribuované v kvapaline.

Myšlienka je, že schopnosť prúdiť z tekutiny je kombinovaná s magnetizmom feritových častíc, ktoré nie sú silne magnetické, ale získavajú magnetizáciu v prítomnosti vonkajšieho poľa, ako je opísané predtým.

Získaná magnetizácia zmizne hneď po odstránení externého poľa.

Ferrofluidy boli pôvodne vyvinuté NASA na mobilizáciu paliva vo vnútri lode bez gravitácie, čo dáva impulz pomocou magnetického poľa.

V súčasnosti majú ferrofluidy veľa aplikácií, niektoré stále v experimentálnej fáze, napríklad:

- Znížte trenie v reproduktoroch reproduktorov a slúchadiel (vyhnúť sa dozvuku).

- Umožnite oddelenie materiálov s rôznou hustotou.

- Pôsobiť ako pečiatky na osiach pevných diskov a odpudzovať nečistoty.

- Ako liečba rakoviny (v experimentálnej fáze). Ferrofluid sa injikuje do rakovinových buniek a používa sa magnetické pole, ktoré produkuje malé elektrické prúdy. Teplo generované týmito útokmi malígnymi bunkami a ničí ich.

Odkazy

1. Brazílsky denník fyziky. Ferrofluidy: vlastnosti a aplikácie. Získané z: sbfisica.orgán.Br
2. Figueroa, D. (2005). Séria: Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 6. Elektromagnetizmus. Editoval Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fyzika: pohľad na svet. 6. skrátene vydanie. Učenie sa. 233.
5. Shipman, J. 2009. Úvod do fyzickej vedy. Učenie sa. 206-208.