Magnetizacija orbitalni in vrteni magnetni trenutek, primeri

The magnetizacija To je vektorska količina, ki opisuje magnetni status materiala in je opredeljen kot količina dipolnih magnetnih trenutkov na enoto prostornine. Magnetni material je mogoče upoštevati -na primer ali niklja -kot če bi ga sestavljali številni majhni magneti, imenovani Dipoles.

Običajno so ti dipoli, ki imajo severni in južni magnetni polov, razporejeni z določeno stopnjo motnje znotraj prostornine materiala. Motnja je nižja v materialih z močnimi magnetnimi lastnostmi, kot je železo in večja pri drugih z manj očitnim magnetizmom.

Slika 1. Magnetni dipoli so naključno razporejeni znotraj materiala. Vir: f. Zapata.

Vendar pa so dipoli pri postavljanju materiala na sredino zunanjega magnetnega polja, kot je tisto, ki se pojavi znotraj magnetnega polja.

Slika 2. Na primer postavitev materiala kot košček železa, znotraj magnetnega polja, skozi katerega prehaja tok, skozi katerega prehajam, magnetno polje v materialu. Vir: f. Zapata.

Biti M Vektor magnetizacije, ki je opredeljen kot:

Kje m_Yo To je posledično drug vektor, imenovan Dipolarni magnetni trenutek. Izvor tega vektorja je v atomu in bo jasen v naslednjem razdelku.

Zdaj pa intenzivnost magnetizacije v materialu, ki je posledica potopitve v zunanje polje H, Zato je sorazmerno s tem:

M ∝ H

Konstanta sorazmernosti je odvisna od materiala, se imenuje magnetna občutljivost in označuje kot χ:

M =χ. H

Enote M V mednarodnem sistemu so ampere/meter, pa tudi tisti H, Zato je χ brezdimenzionalna.

[TOC]

Orbitalni in vrteni magnetni trenutek

Magnetizem izhaja iz premikanja električnih obremenitev, zato moramo za določitev magnetizma atoma upoštevati premike nabitih delcev, ki ga sestavljajo.

Vam lahko služi: toplotna zmogljivost Slika 3. Gibanje elektronov okoli jedra prispeva k magnetizmu z orbitalnim magnetnim trenutkom. Vir: f. Zapata.

Začenši z elektronom, ki ga obravnava krog atomskega jedra, je kot drobna spirala (zaprta vezja ali zanka zaprtega toka). To gibanje prispeva k magnetizmu atoma zahvaljujoč vektorju orbitalnega magnetnega trenutka m, katerih velikost je:

M = i.Do

Kje Yo To je trenutna intenzivnost in Do Je območje, ki ga zaklene zanka. Zato enote m V mednarodnem sistemu (SI) so AMPS x kvadratni meter.

Vektor m Je pravokotna na ravnino lopatice, kot je prikazano na sliki 3, in je usmerjena, kot je prikazano s pravilom desnega palca.

Palec je usmerjen v smeri toka, preostali štirje prsti pa se valjajo okoli zanke in kažejo navzgor. To majhno vezje je enakovredno paličnemu magnetu, kot je prikazano na slikah 3.

Spin -ov magnetni trenutek

Poleg orbitalnega magnetnega trenutka se elektron obnaša, kot da vklopi sebe. Ne zgodi se ravno na ta način, vendar je posledični učinek enak, zato je treba upoštevati še en prispevek.

Pravzaprav je magnetni trenutek Espín bolj intenzivnejši od orbitalnega trenutka in je glavni odgovoren za neto magnetizem snovi.

Slika 4. Espínin magnetni trenutek je tisti, ki najbolj prispeva k neto magnetizaciji materiala. Vir: f. Zapata.

Espínin trenutki so poravnani v prisotnosti zunanjega magnetnega polja in ustvarijo učinek slapa, ki se zaporedoma uskladi s sosednjimi trenutki.

Vsi materiali ne kažejo magnetnih lastnosti. To je posledica dejstva, da nasprotni spin elektroni tvorijo pare in prekličejo svoje magnetne trenutke Espín.

Lahko vam služi: sodobna fizika: študijsko polje, podružnice in aplikacije

Samo če je kdo izginil, obstaja prispevek k skupnemu magnetnemu trenutku. Zato imajo le atomi z lihom številom elektronov možnost magnetnega.

Protoni v atomskem jedru prav tako malo prispevajo k skupnemu magnetnemu trenutku atoma, ker imajo tudi vrtenje in zato povezan magnetni trenutek.

Toda to je odvisno od testa in protona je veliko večja kot pri elektronu.

Primeri

Znotraj tuljave, skozi katero prehaja električni tok, se ustvari enakomerno magnetno polje.

In kot je opisano na sliki 2, pri postavljanju materiala so magnetni trenutki tega poravnani s poljem tuljave. Neto učinek je, da ustvari bolj intenzivno magnetno polje.

Transformatorji, naprave, ki povečujejo ali zmanjšujejo nadomestne napetosti, so dobri primeri. Sestavljajo jih dve tuljavi, primarni in srednji šoli, preobremenjeni z jedrom sladkega železa.

Slika 5. V jedru transformatorja se pojavi neto magnetizacija. Vir: Wikimedia Commons.

Primarna tuljava naredi spreminjajoči se tok, ki izmenično spreminja črte magnetnega polja znotraj jedra, kar posledično povzroči tok v sekundarni tuljavi.

Pogostost nihanja je enaka, vendar je velikost drugačna. Na ta način je mogoče pridobiti večje ali manjše napetosti.

Namesto da bi tuljave navijali na trdno železno jedro, je zaželeno.

Razlog je posledica prisotnosti Foucaultovih tokov v jedru, ki imajo učinek velikega segrevanja, vendar so tokovi, ki jih povzročajo v listih.

Brezžični nakladalci

Mobilni telefon ali električno zobno ščetko se lahko napolni z magnetno indukcijo, ki je znana kot brezžična obremenitev ali induktivna obremenitev.

Deluje na naslednji način: Obstaja osnovna ali tovorna postaja, ki ima glavni magnetni ali tuljava, zaradi česar se spreminja tok. V ročaju za krtačo je nameščena druga tuljava (sekundarna).

Vam lahko služi: kaj je izotermalni postopek? (Primeri, vaje)

Tok v primarni tuljavi posledično povzroči tok v mangovi tuljavi, ko je krtača nameščena v tovorni postaji, in skrbi za nalaganje baterije, ki jo najdemo tudi v ročaju.

Obseg induciranega toka se poveča, ko je jedro feromagnetnega materiala nameščeno v glavno tuljavo, ki je lahko železo.

Da bi primarna tuljava zaznala bližino sekundarne tuljave, sistem oddaja vmesni signal. Ko je odziv sprejet, se opisani mehanizem aktivira in tok začne sprožiti brez potrebe po kablih.

Ferrofluid

Druga zanimiva uporaba magnetnih lastnosti snovi je ferofluid. Ti so sestavljeni iz drobnih magnetnih delcev feritne spojine, suspendirane v tekočem mediju, ki so lahko organski ali celo voda.

Delci so pokriti s snovjo, ki preprečuje njihovo aglomeracijo in tako ostanejo razporejeni v tekočini.

Ideja je, da je sposobnost pretoka iz tekočine kombinirana z magnetizmom feritnih delcev, ki niso močno magnetni, vendar pridobijo magnetizacijo v prisotnosti zunanjega polja, kot je opisano prej.

Pridobljena magnetizacija izgine takoj, ko se zunanje polje odstrani.

Ferrofluide je prvotno razvil NASA za mobilizacijo goriva znotraj ladje brez gravitacije, pri čemer je bil impulz s pomočjo magnetnega polja.

Trenutno imajo ferofluidi veliko aplikacij, nekatere pa še vedno v eksperimentalni fazi, kot so:

- Zmanjšajte trenje v govorcih in slušalkah (izogibajte se odmevu).

- Dovoli ločitev materialov z različno gostoto.

- Delujejo kot žige na osi trdih diskov in odbijajo umazanijo.

- Kot zdravljenje raka (v eksperimentalni fazi). Ferrofluid se vbrizga v rakave celice in nanesemo se magnetno polje, ki proizvaja majhne električne tokove. Toplota, ki jo ustvarijo ti napadi malignih celic in jih uniči.

Reference

1. Brazilski časopis za fiziko. Ferrofluidi: lastnosti in aplikacije. Okreval od: sbfisica.org.Br
2. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 6. Elektromagnetizem. Uredil Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fizika: pogled na svet. 6. skrajšana izdaja. Cengage učenje. 233.
5. Shipman, j. 2009. Uvod v fizikalno znanost. Cengage učenje. 206-208.