Bahan Diamagnetisme, Aplikasi, Contoh

Dia Diamagnetism Ini adalah salah satu jawapan yang penting sebelum kehadiran medan magnet luaran. Ia dicirikan dengan bertentangan atau bertentangan dengan medan magnet ini dan biasanya, melainkan jika ia adalah satu -satunya tindak balas magnet bahan, keamatannya adalah yang paling lemah dari semua.

Apabila kesan yang menjijikkan adalah satu -satunya bahan yang dibentangkan sebelum magnet, bahan dianggap diamagnetik. Sekiranya kesan magnet lain mendominasi, bergantung kepada apa ini, ia akan dianggap sebagai paramagnetik atau ferromagnetik.

Sekeping bismut, bahan diamagnetik. Sumber: Pixabay.

Brugmans dikaitkan dengan Sebald pada tahun 1778 rujukan pertama terhadap penolakan antara mana -mana tiang magnet dan sekeping bahan, terutamanya yang jelas dalam unsur -unsur seperti bismut dan antimoni.

Kemudian, pada tahun 1845 Michael Faraday mengkaji kesan ini dengan lebih berhati -hati dan menyimpulkan bahawa ia adalah harta yang melekat dari keseluruhan perkara.

[TOC]

Bahan Diamagnetic dan Respons mereka

Tingkah laku magnet bismut dan antimoni, dan lain -lain seperti emas, tembaga, helium dan bahan seperti air dan kayu, sangat berbeza dari tarikan magnet yang terkenal dan kuat yang magnet menggunakan besi, nikel atau kobalt.

Walaupun menjadi tindak balas intensiti yang rendah, sebelum medan magnet luaran cukup sengit, bahan diamagnetik, bahkan bahan organik yang hidup, dapat mengalami magnetisasi bertentangan yang sangat luar biasa.

Menjana medan magnet yang sengit seperti 16 Tesla (sudah salah satu daripada 1 Tesla dianggap agak sengit), penyelidik makmal magnet medan tinggi Nijmegen Amsterdam di tempat kedua.

Ia juga mungkin untuk memancarkan magnet kecil di antara jari seseorang, terima kasih kepada diamagnetisme dan medan magnet yang cukup kuat. Dengan sendirinya, medan magnet menghasilkan daya magnet yang mampu menarik magnet kecil dan boleh mencuba bahawa daya ini mengimbangi berat badan, namun magnet kecil tidak tetap stabil untuk dikatakan.

Sebaik sahaja anda mengalami anjakan minimum, daya yang dikenakan oleh magnet besar dengan cepat menariknya. Walau bagaimanapun, apabila jari manusia berdiri di antara magnet, magnet kecil menstabilkan dan levita antara ibu jari dan indeks orang. Magic disebabkan oleh penolakan yang disebabkan oleh diamagnetisme jari.

Apakah asal usul tindak balas magnet dalam perkara ini?

Asal diamagnetisme, yang merupakan tindak balas asas apa -apa bahan terhadap tindakan medan magnet luaran, terletak pada fakta bahawa atom dibentuk oleh zarah subatom yang mempunyai cas elektrik.

Ia dapat melayani anda: Teori Big Bang: Ciri -ciri, Tahap, Bukti, Masalah

Zarah -zarah ini tidak statik dan pergerakan mereka bertanggungjawab untuk menghasilkan medan magnet. Sudah tentu, perkara penuh dengan mereka dan beberapa jenis tindak balas magnet selalu dijangkakan dalam bahan apa pun, bukan hanya dari sebatian besi.

Elektron adalah yang bertanggungjawab utama untuk sifat magnet perkara itu. Dalam model yang sangat mudah, dapat diandaikan bahawa orbit zarah ini ke nukleus atom dengan pergerakan pekeliling seragam. Ini sudah cukup untuk elektron untuk berkelakuan seperti sira semasa kecil yang mampu menjana medan magnet.

Magnetisasi dari kesan ini dipanggil magnetisasi orbital. Tetapi elektron mempunyai sumbangan tambahan kepada magnet atom: momentum sudut intrinsik.

Analogi untuk menggambarkan asal -usul momentum sudut intrinsik adalah untuk mengandaikan bahawa elektron mempunyai pergerakan putaran di sekitar paksi, harta yang dipanggil espín.

Menjadi pergerakan dan menjadi zarah yang dimuatkan, putaran juga menyumbang dengan panggilan Magnetisasi spin.

Kedua -dua sumbangan ini menimbulkan magnetisasi bersih atau yang dihasilkan, namun yang paling penting adalah tepatnya apa yang disebabkan oleh putaran. Proton dalam nukleus, walaupun mereka mempunyai cas elektrik dan putaran, tidak menyumbang dengan ketara kepada magnetisasi atom.

Dalam bahan diamagnet, magnetisasi yang terhasil adalah tidak sah, kerana sumbangan kedua -dua momen orbit dan putaran. Yang pertama kerana undang -undang Lenz dan yang kedua, kerana elektron di orbital ditubuhkan dalam pasangan berputar bertentangan dan lapisan dipenuhi dengan beberapa elektron.

Magnet dalam perkara ini

Kesan diamagnet timbul apabila magnetisasi orbital menerima pengaruh medan magnet luaran. Magnetisasi yang diperolehi ditandakan M Dan itu vektor.

Tidak kira di mana medan diarahkan, tindak balas diamagnetik akan sentiasa menjijikkan terima kasih kepada undang -undang Lenz, yang menyatakan bahawa arus yang diinduksi menentang sebarang perubahan dalam fluks magnet yang melintasi spase.

Tetapi jika bahan itu mengandungi beberapa jenis magnetisasi kekal, tindak balas akan menjadi tarikan, seperti halnya paramagnetisme dan ferromagnetisme.

Untuk mengukur kesan yang diterangkan, mari kita pertimbangkan medan magnet luaran H, digunakan pada bahan isotropik (sifatnya adalah sama di mana -mana titik di ruang angkasa), di mana magnetisasi berasal M. Terima kasih kepada ini, induksi magnet dicipta di dalam B, Hasil daripada interaksi yang berlaku antara H dan M.

Ia boleh melayani anda: Gelombang Unidimensional: Ekspresi Matematik dan Contoh

Semua jumlah ini adalah vektor. B dan M Mereka berkadar dengan H, Menjadi kebolehtelapan bahan μ dan kerentanan magnet χ, pemalar perkadaran masing -masing, yang menunjukkan tindak balas tertentu bahan kepada pengaruh magnet luaran:

B = μH

Magnetisasi bahan juga akan berkadar dengan H:

M = χH

Persamaan di atas sah dalam sistem CGS. Begitu banyak B sebagai H dan M Mereka mempunyai dimensi yang sama, walaupun unit yang berbeza. Untuk B Gauss digunakan dalam sistem ini dan untuk H Oersted digunakan. Sebab untuk berbuat demikian adalah untuk membezakan medan luaran dari medan yang dihasilkan di dalam bahan.

Dalam sistem antarabangsa, yang biasa digunakan, persamaan pertama memperoleh penampilan yang agak berbeza:

B = μ_{Sama ada} μ_r H

μ_{Sama ada} Ia adalah kebolehtelapan magnet ruang kosong bersamaan dengan 4π x 10-7 t.M/A (Tesla-metro/ampere) dan μ_r Ia adalah kebolehtelapan relatif medium merujuk kepada vakum, yang tidak dimensi.

Dari segi kerentanan magnet χ, yang merupakan ciri yang paling sesuai untuk menggambarkan sifat diamagnetik bahan, persamaan ini ditulis seperti ini:

B = (1 + χ) μ μ_{Sama ada}H

Dengan μ_r = 1 + χ

Dalam sistem antarabangsa B Datang di Tesla (T), sementara H Ia dinyatakan di Ampere/Metro, satu unit yang dianggap sebagai masa untuk memanggil Lenz, tetapi setakat ini telah ditinggalkan dari segi unit asas.

Dalam bahan -bahan di mana χ adalah negatif, mereka dianggap sebagai diamagnetic. Dan ia adalah parameter yang baik untuk mencirikan bahan -bahan ini, kerana χ di dalamnya dapat dianggap nilai suhu tetap dan bebas. Ini tidak ada dalam bahan yang mempunyai lebih banyak respons magnet.

Biasanya χ adalah urutan -10^-6 A -10^-5. Superconductors dicirikan dengan mempunyai χ = -1 dan oleh itu medan magnet dalaman sepenuhnya dibatalkan (kesan Meisner).

Mereka adalah bahan diamagnet yang sempurna, di mana diamagnetisme tidak lagi menjadi tindak balas yang lemah, dan menjadi cukup kuat untuk melambatkan objek, seperti yang diterangkan pada mulanya.

Aplikasi: Magneto-encephalography dan rawatan air

Makhluk hidup diperbuat daripada air dan bahan organik, yang tindak balas terhadap kemagnetan biasanya lemah. Walau bagaimanapun, diamagnetisme, seperti yang telah kita katakan, adalah bahagian intrinsik, termasuk organik.

Di pedalaman manusia dan haiwan, arus elektrik kecil beredar yang pasti menghasilkan kesan magnet. Pada masa yang sama, sementara pembaca mengikuti kata -kata ini, arus elektrik kecil beredar di otaknya yang membolehkannya mengakses dan mentafsir maklumat tersebut.

Boleh melayani anda: kelajuan serta -merta: definisi, formula, pengiraan dan latihan

Magnetisasi yang lemah yang berlaku di dalam otak dapat dikesan. Teknik ini dikenali sebagai Magneto-encephalography, yang menggunakan pengesan yang dipanggil sotong (Peranti gangguan kuantum superconducting) Untuk mengesan medan magnet yang sangat kecil, dari urutan 10^{-lima belas} T.

Sotong dapat mencari sumber aktiviti otak dengan ketepatan yang besar. Perisian bertanggungjawab untuk mengumpul data yang diperoleh dan mengubahnya menjadi peta terperinci aktiviti otak.

Medan magnet luaran boleh menjejaskan otak dalam beberapa cara. Berapa banyak? Beberapa siasatan baru -baru ini telah menunjukkan bahawa medan magnet yang agak sengit, kira -kira 1 t mampu menjejaskan lobus parietal, mengganggu sebahagian daripada aktiviti otak secara ringkas.

Lain -lain, sebaliknya, di mana sukarelawan telah menghabiskan 40 jam dalam magnet yang menghasilkan 4 t intensiti, telah ditinggalkan tanpa mengalami kesan negatif yang dapat dilihat. Sekurang -kurangnya Universiti Ohio, telah menunjukkan bahawa setakat ini tidak ada risiko dalam baki dalam 8 t.

Sesetengah organisma seperti bakteria dapat menggabungkan kristal magnetit kecil dan menggunakannya untuk mengarahkan di dalam medan magnet bumi. Magnetite juga ditemui dalam organisma yang lebih kompleks seperti lebah dan burung, yang akan menggunakannya dengan tujuan yang sama.

Adakah terdapat mineral magnet dalam organisma manusia? Ya, magnetite telah dijumpai di otak manusia, walaupun tidak diketahui dengan tujuan yang ada.  Ia boleh berspekulasi bahawa ia adalah kemahiran yang tidak digunakan.

Adapun rawatan air, berdasarkan fakta bahawa sedimen pada dasarnya adalah bahan diamagnetik. Adalah mungkin untuk menggunakan medan magnet yang sengit dan dengan itu mengeluarkan sedimen kalsium karbonat, plaster, garam dan bahan lain yang menyebabkan kekerasan di dalam air dan terkumpul di dalam paip dan bekas.

Ia adalah sistem dengan banyak kelebihan untuk memulihara persekitaran dan mengekalkan paip dalam keadaan yang baik untuk masa yang lama dan pada kos rendah.

Rujukan

1. Eisberg, r. 1978.  Fizik kuantum. Limusa. 557 -577.
2. Young, Hugh. 2016. Fizik Universiti Sears-Zansky dengan Fizik Moden. Edisi ke -14. Pearson. 942
3. Zapata, f. (2003). Kajian mineralogi yang dikaitkan dengan minyak guafita 8x yang milik guafita Campo (keadaan apure) melalui pengukuran kerentanan magnet dan mossbauer. Tesis Ijazah. Universiti Pusat Venezuela.