Diamagnetizem materiali, aplikacije, primeri

On Diamagnetizem To je eden od odgovorov, ki jih ima zadeva pred prisotnostjo zunanjega magnetnega polja. Zanj je značilno, da je nasprotno ali nasproten temu magnetnemu polju in običajno, razen če je edini magnetni odziv materiala, njegova intenzivnost je najšibkejša od vseh.

Kadar je odbojni učinek edini, ki ga material predstavlja pred magnetom, se material šteje za diamagnetno. Če prevladujejo drugi magnetni učinki, odvisno od tega, kaj je to, se bodo šteli za paramagnetno ali feromagnetno.

Kos bizmuta, diamagnetni material. Vir: Pixabay.

Brugmans je Sebaldu pripisan leta 1778 prvo omembo odbojnosti med katerim koli od polov magneta in koščkom materiala, zlasti v elementih, kot sta bizmut in antimon.

Kasneje, leta 1845, je Michael Faraday natančneje preučil ta učinek in ugotovil, da gre za lastno lastnost celotne zadeve.

[TOC]

Diamagnetni materiali in njihov odziv

Magnetno vedenje bizmuta in antimona ter drugi, kot so zlato, baker, helij in snovi, kot sta voda in lesa.

Kljub temu, da je odziv z nizko intenzivnostjo, je pred zunanjim magnetnim poljem dovolj intenzivno, vsak diamagnetni material, celo živa organska snov, lahko doživi zelo izjemno nasprotno magnetizacijo.

Ustvarjanje magnetnih polj, ki so intenzivne kot 16 Tesla (že ena od 1 Tesla velja za precej intenzivno), Nijmegenski laboratorijski laboratorijski raziskovalci Amsterdama v Netherdamu.

Zahvaljujoč diamagnetizmu in magnetnem polju dovolj intenzivno je mogoče levitati tudi majhen magnet med prsti osebe, zahvaljujoč diamagnetizmu. Magnetno polje samo po sebi izvaja magnetno silo, ki lahko privabi majhen magnet, in lahko poskusi, da ta sila kompenzira težo, vendar majhen magnet ne ostane zelo stabilen, da bi ga lahko povedali.

Takoj, ko doživite minimalni premik, jo silo, ki jo izvaja velik magnet, hitro pritegne. Ko pa človeški prsti stojijo med magneti, se majhen magnet stabilizira in levita med palcem in indeksom osebe. Čarovnija je posledica odbijanja, ki jo povzroča diamagnetizem prstov.

Kakšen je izvor magnetnega odziva v zadevi?

Izvor diamagnetizma, ki je temeljni odziv katere koli snovi na delovanje zunanjega magnetnega polja, leži v dejstvu, da atomi tvorijo subatomski delci, ki imajo električni naboj.

Lahko vam služi: Teorija velikega poka: značilnosti, stopnje, dokazi, problemi

Ti delci niso statični in njihovo gibanje je odgovorno za proizvodnjo magnetnega polja. Seveda je zadeva polna in v katerem koli materialu je vedno mogoče pričakovati kakšen magnetni odziv, ne le iz železnih spojin.

Elektron je glavni odgovoren za magnetne lastnosti zadeve. V zelo preprostem modelu je mogoče domnevati, da ta delček kroži v atomskem jedru z enakomernim krožnim gibanjem. To je dovolj, da se elektron obnaša kot majhen tok spira, ki lahko ustvari magnetno polje.

Magnetizacija iz tega učinka se imenuje orbitalna magnetizacija. Toda elektron ima dodaten prispevek k atomskemu magnetizmu: intrinzični kotni zagon.

Analogija za opis izvora intrinzičnega kotnega zagona je domnevati, da ima elektron gibanje vrtenja okoli svoje osi, lastnine, ki se imenuje Espín.

Ker je gibanje in za nalagan delček, spin prispeva tudi s klicem Spin Magnetizacija.

Oba prispevka povzročata mrežo ali posledično magnetizacijo, vendar je najpomembnejše točno tisto, kar je posledica vrtenja. Protoni v jedru, čeprav imajo električni naboj in vrtenje, ne prispevajo bistveno k magnetizaciji atoma.

V diamagnetnih materialih je nastala magnetizacija nična, saj prispevki orbitalnega in vrtilnega trenutka. Prvi zaradi Lenzovega zakona in drugega, ker so elektroni v orbitalih vzpostavljeni v nasprotnih spin parih in plasti so napolnjene z nekaj elektroni.

Magnetizem v zadevi

Diamagnetni učinek nastane, ko orbitalna magnetizacija prejme vpliv zunanjega magnetnega polja. Tako pridobljena magnetizacija je označena M In to je vektor.

Ne glede na to, kje je polje usmerjeno, bo diamagnetni odziv vedno odbojni zaradi Lenzovega zakona, ki navaja, da inducirani tok nasprotuje kakršni koli spremembi magnetnega toka, ki prečka spase.

Če pa material vsebuje nekakšno trajno magnetizacijo, bo odziv privlačen, takšen je primer paramagnetizma in feromagnetizma.

Za količinsko opredelitev opisanih učinkov razmislimo o zunanjem magnetnem polju H, Uporablja se na izotropnem materialu (njegove lastnosti so enake v katerem koli mestu v prostoru), znotraj katere izvira magnetizacija M. Zahvaljujoč temu je v notranjosti ustvarjena magnetna indukcija B, kot rezultat interakcije, ki se pojavi med H in M.

Lahko vam služi: enodimenzionalni valovi: matematični izraz in primeri

Vsi ti zneski so vektor. B in M Sorazmerni so H, Ker je prepustnost materiala μ in magnetne občutljivosti χ, ustrezne konstante sorazmernosti, ki kažejo, katera je poseben odziv snovi na zunanji magnetni vpliv:

B = μH

Magnetizacija materiala bo tudi sorazmerna H:

M = χH

Zgornje enačbe so veljavne v sistemu CGS. Zelo B kot H in M Imajo enake dimenzije, čeprav različne enote. Za B Gauss se uporablja v tem sistemu in za H Uporablja se oersted. Razlog za to je, da polje razlikujete zunaj od polja, ki se ustvari znotraj materiala.

V mednarodnem sistemu, ki se običajno uporablja, prva enačba pridobi nekoliko drugačen videz:

B = μ_tudi μ_r H

μ_tudi Je magnetna prepustnost praznega prostora, enakovredna 4π x 10-7 t.M/A (Tesla-metro/ampere) in μ_r To je relativna prepustnost medija glede na vakuum, ki je brezdimenzion.

Glede na magnetno občutljivost χ, ki je najprimernejša značilnost za opis diamagnetnih lastnosti materiala, je ta enačba napisana tako:

B = (1 + χ) μ_tudiH

Z μ_r = 1 + χ

V mednarodnem sistemu B prihaja v Tesla (t), medtem ko H Izražena je v Ampere/Metro, enoti, za katero naj bi bil čas, da pokliče Lenza, vendar je do zdaj ostalo v smislu temeljnih enot.

V tistih materialih, v katerih je χ negativen, jih štejejo za diamagnetne. In dober parameter je za opis teh snovi, saj lahko χ v njih štejemo za konstantno in neodvisno vrednost temperature. To ni v materialih, ki imajo več magnetnih odzivov.

Običajno je χ vrstnega reda -10^-6 A -10^-5. Za superprevodnike je značilno, da imajo χ = -1, zato je notranje magnetno polje popolnoma preklicano (Meisner učinek).

So popolni diamagnetni materiali, v katerih diamagnetizem preneha biti šibek odziv, in postane dovolj intenziven, da lahko levitirate predmete, kot je opisano na začetku.

Uporaba: magneto-encefalografija in čiščenje vode

Živa bitja so narejena iz vode in organskih snovi, katerih odziv na magnetizem je običajno šibek. Vendar je diamagnetizem, kot smo rekli, notranji del snovi, vključno z organskim.

V notranjosti ljudi in živali krožijo majhni električni tokovi, ki nedvomno ustvarjajo magnetni učinek. V istem trenutku, medtem ko bralec sledi tem besedam, v njegovih možganih krožijo majhni električni tokovi, ki mu omogočajo dostop in razlago informacij in razlago informacij.

Vam lahko služi: trenutna hitrost: definicija, formula, izračun in vaje

Šibka magnetizacija, ki se pojavi v možganih. Tehnika je znana kot Magnetno-encefalografija, ki uporablja detektorje, imenovane lignje (Naprave za superprevodne kvantne motnje) Za odkrivanje zelo majhnih magnetnih polj, vrstnega reda 10^-petnajst T.

Lignji lahko z ogromno natančnostjo najdejo vire možganske aktivnosti. Programska oprema je odgovorna za zbiranje pridobljenih podatkov in preoblikovanje v podroben zemljevid možganske aktivnosti.

Zunanja magnetna polja lahko na nek način vplivajo na možgane. Koliko? Nekatere nedavne preiskave so pokazale, da precej intenzivno magnetno polje, približno 1 t, lahko vpliva.

Po drugi strani so drugi, v katerih so prostovoljci preživeli 40 ur v magnetu, ki proizvaja 4 t intenzivnosti. Univerza v Ohiu je vsaj pokazala, da do zdaj ni tveganja, da ostane na 8 t polj.

Nekateri organizmi, kot so bakterije, lahko vključijo majhne kristale magnetita in jih uporabljajo za orienta. Magnetit so našli tudi v bolj zapletenih organizmih, kot so čebele in ptice, ki bi ga uporabljali z istim namenom.

Ali v človeškem organizmu obstajajo magnetni minerali? Da, magnetit je bil najden v človeških možganih, čeprav ni znano, kakšen namen je.  Lahko bi špekulirali, da gre za spretnost uporabe.

Kar zadeva obdelavo vode, temelji na dejstvu, da so sedimenti v osnovi diamagnetne snovi. Možno je uporabljati intenzivna magnetna polja in tako odstraniti usedline kalcijevega karbonata, omet, soli in drugih snovi, ki povzročajo trdoto v vodi in se kopičijo v ceveh in posodah.

To je sistem z veliko prednosti za ohranjanje okolja in vzdrževanje cevi v dobrem stanju za dolgo in z nizkimi stroški.

Reference

1. Eisberg, r. 1978.  Kvantna fizika. Limusa. 557 -577.
2. Mladi, Hugh. 2016. Univerzitetna fizika Sears-Zansky s sodobno fiziko. 14. izd. Pearson. 942
3. Zapata, f. (2003). Študija mineralogij, povezanih z vrtino nafte Guafita 8x, ki pripada Guafita Campo (Apure State). Diplomo. Centralna univerza v Venezueli.