Momen orbital dan spin magnet, contohnya, contohnya

The magnetisasi Ia adalah jumlah vektor yang menggambarkan status magnet bahan dan ditakrifkan sebagai jumlah momen magnet dipole per unit volume. Bahan magnet boleh dipertimbangkan -ada atau nikel misalnya -jika ia dibentuk oleh banyak magnet kecil yang disebut dipoles.

Biasanya dipoles ini, yang pada gilirannya mempunyai tiang magnet utara dan selatan, diedarkan dengan tahap gangguan tertentu dalam jumlah bahan. Gangguan ini lebih rendah dalam bahan dengan sifat magnet yang kuat seperti besi dan lebih besar pada orang lain dengan magnet yang kurang jelas.

Rajah 1. Dipoles magnet diatur secara rawak di dalam bahan. Sumber: f. Zapata.

Walau bagaimanapun, apabila meletakkan bahan di tengah -tengah medan magnet luaran, seperti yang berlaku di dalam solenoid, dipoles berorientasikan mengikut medan dan bahan itu dapat berkelakuan seperti magnet (Rajah 2).

Rajah 2. Meletakkan bahan seperti sekeping besi misal. Sumber: f. Zapata.

Menjadi M Vektor magnetisasi, yang ditakrifkan sebagai:

Di mana m_Yo Sebaliknya adalah vektor lain, yang dipanggil Momen magnet dipolar. Asal vektor ini berada di atom dan akan jelas di bahagian berikut.

Sekarang, intensiti magnetisasi dalam bahan, akibatnya direndam dalam medan luaran H, Oleh itu, berkadar dengan ini, oleh itu:

M ∝ H

Pemalar perkadaran bergantung kepada bahan, dipanggil kerentanan magnet dan menandakan sebagai χ:

M =χ. H

Unit M Dalam sistem antarabangsa mereka adalah ampere/meter, dan juga H, Oleh itu χ tidak berdimensi.

[TOC]

Momen magnet orbital dan spin

Magnetisme timbul daripada menggerakkan beban elektrik, oleh itu untuk menentukan kemagnetan atom, kita mesti mengambil kira pergerakan zarah yang dikenakan yang membentuknya.

Boleh melayani anda: kapasiti haba Rajah 3. Pergerakan elektron di sekitar nukleus menyumbang kepada kemagnetan dengan momen magnet orbital. Sumber: f. Zapata.

Bermula dengan elektron, yang dianggap dengan mengorbit nukleus atom, seperti lingkaran kecil (litar tertutup atau gelung semasa tertutup). Pergerakan ini menyumbang kepada kemagnetan atom berkat vektor momen magnet orbital m, yang besarnya:

m = i.Ke

Di mana Yo Ia adalah intensiti semasa dan Ke Ia adalah kawasan yang dikunci oleh gelung. Oleh itu, unit m Dalam sistem antarabangsa (SI) mereka amp x persegi meter.

Vektor m Ia berserenjang dengan satah spase, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3 dan diarahkan seperti yang ditunjukkan oleh peraturan ibu jari kanan.

Jempol berorientasikan ke arah arus dan baki empat jari dilancarkan di sekitar gelung, menunjuk. Litar kecil ini bersamaan dengan magnet bar, seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 3.

Momen Magnet Spin

Selain dari momen magnet orbital, elektron berkelakuan seolah -olah menghidupkan dirinya sendiri. Ia tidak berlaku dengan cara ini, tetapi kesan yang terhasil adalah sama, jadi ia adalah satu lagi sumbangan yang mesti diambil kira untuk momen magnet bersih atom.

Malah, momen magnet Espín lebih sengit daripada momen orbit dan merupakan yang bertanggungjawab utama untuk magnetisme bersih bahan.

Rajah 4. Momen magnet Espín adalah yang paling banyak menyumbang kepada magnetisasi bersih bahan. Sumber: f. Zapata.

Momen Espín diselaraskan dengan kehadiran medan magnet luaran dan mewujudkan kesan air terjun, menjajarkan berturut -turut dengan detik -detik jiran.

Tidak semua bahan mempamerkan sifat magnet. Ini disebabkan oleh fakta bahawa elektron berputar yang bertentangan membentuk pasangan dan membatalkan detik -detik magnetik masing -masing dari ESPín.

Ia boleh melayani anda: Fizik kontemporari: bidang kajian, cawangan dan aplikasi

Hanya jika ada yang hilang, ada sumbangan kepada jumlah momen magnet. Oleh itu, hanya atom dengan bilangan elektron ganjil yang mempunyai kemungkinan menjadi magnet.

Proton dalam nukleus atom juga memberikan sumbangan kecil kepada jumlah momen magnet atom, kerana mereka juga mempunyai putaran dan oleh itu momen magnet yang berkaitan.

Tetapi ini bergantung kepada doh, dan proton jauh lebih besar daripada elektron.

Contoh

Di dalam gegelung, di mana arus elektrik berlalu, medan magnet seragam dibuat.

Dan seperti yang diterangkan dalam Rajah 2, ketika meletakkan bahan di sana, detik -detik magnet ini sejajar dengan medan gegelung. Kesan bersih adalah untuk menghasilkan medan magnet yang lebih sengit.

Transformer, peranti yang meningkatkan atau mengurangkan voltan alternatif, adalah contoh yang baik. Mereka terdiri daripada dua gegelung, sekolah rendah dan sekolah menengah, terharu dengan teras besi manis.

Rajah 5. Dalam teras pengubah, magnetisasi bersih berlaku. Sumber: Wikimedia Commons.

Gegelung utama dibuat oleh arus yang berubah -ubah yang secara bergantian mengubah garis medan magnet dalam nukleus, yang seterusnya mendorong arus dalam gegelung sekunder.

Kekerapan ayunan adalah sama, tetapi magnitudnya berbeza. Dengan cara ini, voltan utama atau kecil dapat diperoleh.

Daripada menggulung gegelung ke teras besi pepejal, lebih baik.

Sebabnya disebabkan oleh kehadiran arus Foucault dalam nukleus, yang mempunyai kesan pemanasan semula, tetapi arus yang disebabkan oleh lembaran lebih rendah, dan oleh itu pemanasan peranti diminimumkan.

Pemuat tanpa wayar

Telefon bimbit atau berus gigi elektrik boleh dicas oleh induksi magnet, yang dikenali sebagai beban tanpa wayar atau beban induktif.

Ia berfungsi seperti berikut: terdapat stesen pangkalan atau kargo, yang mempunyai solenoid utama atau gegelung, yang menjadikan pas semasa yang berubah -ubah. Dalam berus mengendalikan gegelung lain diletakkan (sekunder).

Boleh melayani anda: Apakah proses isoterma? (Contoh, latihan)

Arus di gegelung utama seterusnya mendorong arus dalam gegelung mangga apabila berus diletakkan di stesen beban, dan ia menjaga memuatkan bateri yang juga terdapat di dalam pemegang.

Besarnya arus yang diinduksi meningkat apabila teras bahan ferromagnetik diletakkan di dalam gegelung utama, yang boleh menjadi besi.

Untuk gegelung utama untuk mengesan jarak gegelung sekunder, sistem memancarkan isyarat sekejap -sekejap. Sebaik sahaja tindak balas diterima, mekanisme yang diterangkan diaktifkan dan arus mula diinduksi tanpa memerlukan kabel.

Ferrofluid

Satu lagi aplikasi menarik sifat magnet adalah ferrofluid. Ini terdiri daripada zarah magnet kecil sebatian ferit, digantung dalam medium cecair, yang boleh menjadi organik atau bahkan air.

Zarah ditutup dengan bahan yang menghalang aglomerasi mereka, dan dengan itu tetap diedarkan dalam cecair.

Ideanya ialah keupayaan untuk mengalir dari bendalir digabungkan dengan magnetisme zarah ferit, yang tidak kuat magnet, tetapi memperoleh magnetisasi dengan kehadiran medan luaran, seperti yang diterangkan sebelumnya.

Magnetisasi yang diperolehi hilang sebaik sahaja medan luaran dikeluarkan.

Ferrofluids pada asalnya dibangunkan oleh NASA untuk menggerakkan bahan bakar di dalam kapal tanpa graviti, memberikan dorongan dengan bantuan medan magnet.

Pada masa ini, ferrofluid mempunyai banyak aplikasi, ada yang masih dalam fasa eksperimen, seperti:

- Kurangkan geseran dalam penceramah penceramah dan fon kepala (elakkan penggiliran).

- Benarkan pemisahan bahan dengan ketumpatan yang berbeza.

- Bertindak sebagai setem pada paksi pemacu keras dan mengusir kotoran.

- Sebagai rawatan kanser (dalam fasa eksperimen). Ferrofluid disuntik ke dalam sel -sel kanser dan medan magnet digunakan yang menghasilkan arus elektrik kecil. Haba yang dihasilkan oleh serangan -sel malignan ini dan memusnahkan mereka.

Rujukan

1. Jurnal Fizik Brazil. Ferrofluid: Hartanah dan Aplikasi. Pulih dari: sbfisica.org.Br
2. Figueroa, d. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 6. Elektromagnetisme. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fizik: Lihatlah dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage. 233.
5. Shipman, j. 2009. Pengenalan kepada Sains Fizikal. Pembelajaran Cengage. 206-208.