Magnetische eigenschappen van materialen

IJzerbestanden reageren op het magnetische veld van de magneet en nemen het patroon van hun lijnen aan

Wat zijn de magnetische eigenschappen van materialen?

De Magnetische eigenschappen Van de materialen zijn de manifestaties die deze vertonen vóór de aanwezigheid van externe magnetische velden, en ook voor het feit dat er elementen en verbindingen zijn die spontaan deze velden produceren.

Voorbeelden van materialen met opmerkelijke magnetische eigenschappen zijn ijzer, kobalt en nikkel, naast sommige ijzeroxiden zoals magnetiet en magnetiet, chroomoxiden, nikkeloxiden en legeringen zoals Alnic (aluminium, nikkel en kobalt).

Het magnetisme wordt gemanifesteerd door de aantrekkingskracht die wordt uitgeoefend door staven gemaakt met deze materialen op ijzeren archief, metaalclips, munten en andere kleine metalen objecten.

Als ijzerbestanden op een vel papier worden geplaatst en hieronder een staafmagneet doorgeven, wordt opgemerkt dat de bestanden zijn georganiseerd in een patroon van gebogen en gesloten lijnen, die het ene uiteinde van de balk achterlaten en eindigen in het andere.

Dit is het patroon van het magnetische veld dat de magneet produceert en wordt gevormd dankzij de reactie van de archieven. Zodra de magneet is verwijderd, zijn de bestanden gemakkelijk ongeorganiseerd.

De oorsprong van magnetisme in het veld is de beweging van elektronen in het atoom. De elektronen hebben een beweging aangedreven door de elektrostatische aantrekkingskracht die door de kern erop wordt uitgeoefend en hebben ook spin, een volledig kwantumkwaliteit, analoog aan de elektronenwending om hun eigen as.

Als gevolg hiervan gedraagt ​​het elektron zich als een kleine stroom spira die zijn eigen magnetische veld produceert.

Magnetische reactie

Alle stoffen reageren onduidelijk op een extern magnetisch veld. Het is omdat in elk atoom de orbitale beweging van de elektronen een vector gecallet maakt Orbitaal magnetisch moment, En de spin creëert de Spin's magnetische moment.

Tussen hen genereren ze het magnetische moment van het elektron en dit draagt ​​op zijn beurt bij aan het netto magnetische moment van het atoom.

Het kan u van dienst zijn: gemiddelde versnelling: hoe het wordt berekend en opgelost

Trouwens, de protonen, die net als elektronen, zijn deeltjes in beweging geladen, leveren een zeer kleine bijdrage aan het netto magnetische moment van het atoom. Het kan dus worden overwogen dat het atoommagnetische moment bijna volledig afhangt van zijn elektronen.

In de meeste materialen zijn magnetische momenten willekeurig verdeeld, wat resulteert in een net atoommagnetisch moment 0. Maar in de materialen die in staat zijn om hun eigen magnetische veld te produceren, zijn de momenten veel meer georganiseerd, annuleren en genereren ze niet een niet -egody magnetisch moment.

Stel nu dat een materiaal wordt geplaatst in aanwezigheid van een extern magnetisch veld, dat de wanordelijke magnetische momenten in het materiaal kan uitlijnen en een ander magnetisch moment dan 0 kan creëren. Dit zou een magnetisch antwoord van de substantie in kwestie veroorzaken.

Er zijn drie soorten antwoorden:

• Diamagnetisme
• Paramagnetisme
• Ferromagnetisme

Magnetische gevoeligheid

Om elk van deze reacties te karakteriseren, is er een fysieke hoeveelheid zonder dimensies die de magnetische gevoeligheid. De waarde ervan informeert over de mate van magnetisatie die de stof kan weergeven in de aanwezigheid van het externe magnetische veld.

Ja M Het is de magnetisatievector gecreëerd door het vectornetmagnetische moment per volume -eenheid in het materiaal, H Het externe magnetische veld en χ de magnetische gevoeligheid, moet, voor veel stoffen:

M = χ ∙H

Dat wil zeggen, de in het materiaal gecreëerde magnetisatie is recht evenredig met het externe veld dat wordt toegepast.

Belangrijkste magnetische eigenschappen van materialen

1. Diamagnetisme

Alle materialen zonder uitzondering, huidige diamagnetische respons, die altijd weerzinwekkend is voor het externe magnetische veld. Als dit het enige effect is dat het externe veld op materiaal heeft, wordt dit als diamagnetisch beschouwd.

Kan u van dienst zijn: nanometer: gelijkwaardigheid, gebruik en voorbeelden, oefeningen

De afstoting is afkomstig van de wet van Faraday-Lenz, omdat het externe veld een stroom in het materiaal induceert dat altijd tegen de oorzaak is die het veroorzaakt.

De materialen met de meest geaccentueerde diamagnetische respons zijn bismut en antimoon. Diamagnetisme kan ook worden waargenomen met hout, water, zout, in metalen zoals goud, zilver en koper en in sommige gassen zoals helium.

De magnetische gevoeligheid van deze materialen is altijd negatief, bijvoorbeeld die van Bismuth is -16.6 (zonder eenheden, omdat het dimensies mist).

2. Paramagnetisme

Er zijn atomen met een netto magnetisch moment van weinig magnitude. Wanneer ze worden blootgesteld aan een extern magnetisch veld, oefent het een koppel uit dat de individuele magnetische momenten met dat veld uitlijnt.

De reactie van het materiaal op het veld is aantrekkingskracht, waardoor een magnetisatievector wordt gegenereerd M net van binnen. Daarom is de magnetische gevoeligheid van een paramagnetisch materiaal altijd positief.

Bij het verwarmen van het materiaal wordt de uitlijning van de magnetisatie die met het externe veld is verkregen, tegengewerkt door thermische agitatie, die het heeft vernietigd.

Experimenteel is bekend dat de magnetische gevoeligheid χ van de paramagnetische materialen afhankelijk is van de temperatuur T als:

Waarbij C een constante van het paramagnetische materiaal in kwestie is. Deze vergelijking vertegenwoordigt de Curie Law.

Voorbeelden van paramagnetische materialen zijn: uranium, platina, aluminium, natrium, kopersulfaat en zeldzame aardes.

3. Ferromagnetisme

In ferromagnetische materialen, zoals ijzer, nikkel, kobalt en legeringen, hebben de magnetische momenten van elk atoom de neiging om veel meer uit te lijnen, die micro -gebieden worden genoemd, genaamd Magnetische domeinen.

De domeinen zijn willekeurig georiënteerd wanneer het materiaal niet wordt gemagnetiseerd, zoals een ijzeren nagel, waardoor de potentiële energie binnen het materiaal minimaal wordt.

Kan u van dienst zijn: schijnbare dichtheid: formule, eenheden en oefeningen opgelost

Maar bij het toepassen van een extern magnetisch veld worden de limieten van de domeinen gewijzigd, waardoor de grootte wordt gewonnen die erin slagen zich aan te passen aan het externe veld. Als dit intens genoeg is, verwerven alle domeinen dezelfde richting en wordt het materiaal erin gemagnetiseerd.

IJzerobjecten, nikkel of kobalt, met een hoge magnetische gevoeligheid, kunnen intense magnetisatie verwerven wanneer ze onderhevig zijn aan de invloed van een sterk extern veld, en het grotendeels behouden wanneer het veld wordt onderdrukt. Op deze manier kunt u permanente magneten produceren.

Net als bij paramagnetische materialen, neemt ferromagnetisme af met de temperatuur, verdwijnen bij een kritieke temperatuur die wordt genoemd Curie -temperatuur.

Een andere manier om de magnetisatie te verzwakken, is door de magneet te laten vallen of te raken, omdat de effecten de neiging hebben om de magnetische domeinen ongedaan te maken.

Ferrimagnetisme

In ferrimagnetische materialen is er ook een volgorde in de individuele magnetische momenten van elk atoom. Allen zijn in dezelfde richting uitgelijnd, maar afwisselend de betekenis, wat betekent dat sommige kunnen worden geannuleerd, maar niet alle, dus het resultaat is een netto magnetisatie in het materiaal.

Een voorbeeld van ferrimagnetisch materiaal is Maghemita, een ijzeroxide dat onder bepaalde omstandigheden wordt gevormd uit magnetiet en een sterk magnetisme vertoont.

4. Antiferromagnetisme

Een andere manier waarop de magnetische momenten worden geordend, is antiparallela, dat wil zeggen, hun zintuigen afwisselend, zoals in mangaanoxide, zodat ze niet op dezelfde manier reageren op de externe velden die ferromagnetische materialen.

Thema's van belangstelling

Optische eigenschappen van materialen