Magnetické vlastnosti materiálov

Železné súbory reagujú na magnetické pole magnetu a prijímajú vzor ich čiary

Aké sú magnetické vlastnosti materiálov?

Ten Magnetické vlastnosti Z materiálov sú prejavy, ktoré vykazujú pred prítomnosťou vonkajších magnetických polí, a tiež skutočnosťou, že existujú prvky a zlúčeniny, ktoré spontánne produkujú tieto polia.

Príkladmi materiálov s pozoruhodnými magnetickými vlastnosťami sú železo, kobalt a nikel, okrem niektorých oxidov železa, ako je magnetit a maghemit, oxidy chrómu, oxidy niklu a zliatiny, ako je napríklad Alnum (hliník, nikel a kobalt).

Jeho magnetizmus sa prejavuje prostredníctvom príťažlivosti vyvíjaných tyčami vyrobenými z týchto materiálov na železných podaniach, kovových svorkách, minciach a iných malých kovových predmetoch.

Ak sú železné súbory umiestnené na hárku papiera a prejdú pruhový magnet dole, potom sa zistí, že súbory sú usporiadané vo vzorke zakrivených a zatvorených čiar, ktoré zanechávajú jeden koniec tyče a končia v druhom.

Toto je vzor magnetického poľa, ktorý magnet vytvára a vytvára sa vďaka odozve podania. Po odstránení magnetu sa súbory ľahko dezorganizujú.

Pôvodne magnetizmus v teréne je pohyb elektrónov vo vnútri atómu. Elektróny majú pohyb poháňaný elektrostatickou príťažlivosťou vyvíjanou jadrom na nich a majú tiež rotáciu, úplne kvantovú kvalitu, analogickú k elektrónovej otočeniu ich vlastnej osi.

Výsledkom je, že elektrón sa správa ako malá prúdová spira, ktorá vytvára svoje vlastné magnetické pole.

Magnetická reakcia

Všetky látky nejasne reagujú na vonkajšie magnetické pole. Je to preto, že v akomkoľvek atóme orbitálny pohyb elektrónov vytvára vektor zvaný Orbitálny magnetický moment, A točenie vytvára Spinov magnetický moment.

Medzi nimi generujú magnetický moment elektrónu a to zase prispieva k čistému magnetickému momentu atómu.

Môže vám slúžiť: Priemerné zrýchlenie: Ako sa vypočítava a vyrieši

Mimochodom, protóny, ktoré sú ako elektróny, sú častice naložené v pohybe, veľmi malý príspevok k čistému magnetickému momentu atómu. Možno sa teda domnievať, že atómový magnetický moment závisí takmer úplne od jeho elektrónov.

Vo väčšine materiálov sú magnetické momenty náhodne distribuované, čo vedie k čistému atómovému magnetickému momentu 0. Ale v materiáloch, ktoré sú schopné vyrábať svoje vlastné magnetické pole, sú momenty oveľa organizovanejšie, nezrušujú a generujú nezastavenú magnetickú chvíľu.

Teraz predpokladajme, že materiál je umiestnený v prítomnosti vonkajšieho magnetického poľa, ktoré by mohlo zarovnať neusporiadané magnetické momenty v materiáli a vytvoriť iný magnetický moment od 0. To by spôsobilo magnetickú reakciu príslušnej látky.

Existujú tri druhy odpovedí:

• Diamagnetizmus
• Paramagnetizmus
• Feromagnetizmus

Magnetickú náchylnosť

Na charakterizáciu každej z týchto reakcií existuje fyzické množstvo bez rozmerov nazývaných magnetickú náchylnosť. Jeho hodnota informuje o stupni magnetizácie, že látka je schopná ukázať v prítomnosti vonkajšieho magnetického poľa.

Jo M Je to magnetizačný vektor vytvorený vektorovým sieťovým magnetickým momentom na jednotku objemu v materiáli, H Vonkajšie magnetické pole a χ magnetická citlivosť musia pre mnoho látok:

M = χ ∙H

To znamená, že magnetizácia vytvorená v materiáli je priamo úmerná aplikovanej vonkajšej oblasti.

Hlavné magnetické vlastnosti materiálov

1. Diamagnetizmus

Všetky materiály bez výnimky, predstavujú diamagnetickú reakciu, ktorá je vždy odpudivá na vonkajšie magnetické pole. Ak je to jediný účinok, ktorý má vonkajšie pole na materiál, považuje sa to za diamagnetické.

Môže vám slúžiť: nanometer: rovnocennosti, použitia a príklady, cvičenia

Odpudok pochádza z Faraday-Lenzovho zákona, pretože vonkajšie pole indukuje prúd v materiáli, ktorý vždy proti príčine, ktorá ho spôsobuje.

Materiály s najviac zvýraznenou diamagnetickou odpoveďou sú bizmut a antimón. Diamagnetizmus sa dá pozorovať aj pri dreve, vode, soli, v kovoch, ako je zlato, striebro a meď a v niektorých plynoch, ako je hélium.

Magnetická náchylnosť týchto materiálov je vždy negatívna, napríklad bizmut je -16.6 (bez jednotiek, pretože im chýba rozmery).

2. Paramagnetizmus

Existujú atómy s čistým magnetickým momentom malej veľkosti. Keď sú vystavené vonkajšiemu magnetickému poľu, vykonáva krútiaci moment, ktorý má tendenciu zarovnať jednotlivé magnetické momenty s týmto poľom.

Odozva materiálu na pole je príťažlivosťou, ktorá generuje magnetizačný vektor M sieť vo vnútri. Preto je magnetická náchylnosť paramagnetického materiálu vždy pozitívna.

Pri zahrievaní materiálu je zarovnanie magnetizácie získané s vonkajším poľom pôsobené v tepelnom agitácii, ktoré má tendenciu ju zničiť.

Experimentálne je známe, že magnetická náchylnosť χ paramagnetických materiálov závisí od teploty t ako:

Kde C je konštanta príslušného paramagnetického materiálu. Táto rovnica predstavuje Curie zákon.

Príklady paramagnetických materiálov sú: urán, platina, hliník, sodík, síran meďnatého a vzácne zeminy.

3. Feromagnetizmus

Vo feromagnetických materiáloch, ako je železo, nikel, kobalt a zliatiny, majú magnetické momenty každého atómu tendenciu zarovnať oveľa viac a tvoria mikroú oblasti nazývané Magnetické domény.

Domény sú náhodne orientované, keď materiál nie je magnetizovaný, napríklad železný necht, vďaka čomu je potenciálna energia v rámci materiálu minimálna.

Môže vám slúžiť: Zjavná hustota: vzorec, jednotky a cvičenia vyriešené

Ale pri aplikácii externého magnetického poľa sa upravia limity domén, ktoré získavajú veľkosť, ktoré dokážu zarovnať s externým poľom. Ak je to dostatočne intenzívne, všetky domény získavajú rovnaký smer a materiál je v ňom magnetizovaný.

Železné objekty, nikel alebo kobalt s vysokou magnetickou citlivosťou môžu získať intenzívnu magnetizáciu, keď sú vystavené vplyvu silného vonkajšieho poľa a zachovajú ho do značnej miery, keď je pole potlačené. Týmto spôsobom môžete vyrábať trvalé magnety.

Rovnako ako v prípade paramagnetických materiálov, feromagnetizmus klesá s teplotou a zmizne pri kritickej teplote nazývanej Curie.

Ďalším spôsobom, ako oslabiť magnetizáciu, je spadnúť magnet alebo ho zasiahnuť, pretože nárazy majú tendenciu vrátiť späť magnetické domény.

Ferrimagnetizmus

Vo ferrimagnetických materiáloch je tiež poriadok v jednotlivých magnetických momentoch každého atómu. Všetky sú zarovnané rovnakým smerom, ale striedajú sa význam, čo znamená, že niektoré sa dajú zrušiť, ale nie všetky, takže výsledkom je sieťová magnetizácia v materiáli.

Príkladom ferrimagnetického materiálu je Maghemita, oxid železa, ktorý je za určitých podmienok tvorený z magnetitu a vykazuje silný magnetizmus.

4. Antiferomagnetizmus

Ďalším spôsobom, ako sa usporiadajú magnetické momenty, je antiparalela, to znamená striedanie ich zmyslov, ako v prípade oxidu mangánu, takže nereagujú rovnakým spôsobom na vonkajšie polia, ktoré feromagnetické materiály.

Záujmové témy

Optické vlastnosti materiálov