PARAMAGNETISME: ÅRSAKER, PARAMAGNETISKE MATERIALER, EKSEMPLER - FYSISK - 2024

Den paramagnetisme er et skjema av magnetisme som visse materialer er svakt tiltrukket av et eksternt magnetfelt og danner innvendige magnetiske felt som induseres i retning av det påtrykte magnetiske felt.

I motsetning til hva mange ofte tror, ​​er magnetiske egenskaper ikke bare begrenset til ferromagnetiske stoffer. Alle stoffene har magnetiske egenskaper, selv på en svakere måte. Disse stoffene kalles paramagnetiske og diamagnetiske.

På denne måten kan to typer stoffer skilles ut: paramagnetisk og diamagnetisk. I nærvær av et magnetfelt, blir de paramagnetiske trukket mot sonen der intensiteten til feltet er større. I stedet tiltrekkes diamagnetikk til området av feltet der intensiteten er lavest.

Når magnetfelt er i nærvær, opplever paramagnetiske materialer den samme typen tiltrekning og frastøtning som magneter opplever. Når magnetfeltet forsvinner, avslutter imidlertid entropien den magnetiske justeringen som hadde blitt indusert.

Med andre ord tiltrekkes paramagnetiske materialer av magnetiske felt, selv om de ikke blir permanent magnetiserte materialer. Noen eksempler på paramagnetiske stoffer er: luft, magnesium, platina, aluminium, titan, wolfram og litium, blant andre.

Fører til

Paramagnetisme skyldes at visse materialer består av atomer og molekyler som har permanente magnetiske momenter (eller dipoler), selv når de ikke er i nærvær av et magnetfelt.

Magnetiske øyeblikk er forårsaket av spinnene til uparede elektroner i metaller og andre materialer som har paramagnetiske egenskaper.

I ren paramagnetisme samvirker ikke dipolene hverandre, men orienteres tilfeldig i fravær av et eksternt magnetfelt som en konsekvens av termisk agitasjon. Dette genererer et null magnetisk moment.

Imidlertid, når et magnetfelt påføres, har dipolene en tendens til å samkjøre med det påførte feltet, noe som resulterer i et nettomagnetisk moment i retningen til dette feltet og øker til det ytre felt.

I begge tilfeller kan innretningen av dipolene motvirkes av effekten av temperaturen.

På denne måten, når materialet blir oppvarmet, er den termiske omrøringen i stand til å motvirke effekten av magnetfeltet på dipolene, og de magnetiske momentene omorienterer seg på en kaotisk måte, noe som reduserer intensiteten til det induserte feltet.

Curies lov

Curies lov ble utviklet eksperimentelt av den franske fysikeren Pierre Curie i 1896. Den kan bare brukes når høye temperaturer er til stede og det paramagnetiske stoffet er i nærvær av svake magnetfelt.

Dette er fordi den ikke klarer å beskrive paramagnetisme når en stor del av magnetiske øyeblikk er på linje.

Loven sier at magnetiseringen av det paramagnetiske materialet er direkte proporsjonalt med intensiteten til det påførte magnetfeltet. Det er det som er kjent som Curies lov:

M = X ∙ H = CH / T

I den ovennevnte formel M er magnetiseringen, H er magnetisk fluksdensitet for det påførte magnetfeltet, T er temperaturen målt i grader Kelvin og C er en konstant som er spesifikk for hvert materiale og kalles Curie-konstanten.

Å overholde Curies lov viser også at magnetisering er omvendt proporsjonal med temperaturen. Av denne grunn, når materialet varmes opp, har dipolene og magnetiske øyeblikk en tendens til å miste orienteringen oppnådd av tilstedeværelsen av magnetfeltet.

Paramagnetiske materialer

Paramagnetiske materialer er alle de materialene med magnetisk permeabilitet (et stoffs evne til å tiltrekke seg eller få et magnetfelt til å passere gjennom) som ligner på magnetisk permeabilitet i et vakuum. Slike materialer viser et ubetydelig nivå av ferromagnetisme.

Rent fysisk blir det anført at dets relative magnetiske permeabilitet (kvotienten mellom permeabiliteten til materialet eller mediet og permeabiliteten til et vakuum) er tilnærmet lik 1, som er den magnetiske permeabiliteten til et vakuum.

Blant paramagnetiske materialer er det en bestemt type materialer som kalles superparamagnetisk. Selv om de følger Curies lov, har disse materialene en ganske høy verdi av Curie-konstanten.

Forskjeller mellom paramagnetisme og diamagnetisme

Det var Michael Faraday som i september 1845 innså at i virkeligheten alle materialer (ikke bare ferromagnetiske) reagerer på tilstedeværelsen av magnetiske felt.

I alle fall er sannheten at de fleste stoffer har en diamagnetisk karakter, siden parene med sammenkoblede elektroner - og derfor med motsatt spinn - svakt favoriserer diamagnetisme. Tvert imot, bare når det er uparede elektroner, oppstår diamagnetisme.

Både paramagnetiske og diamagnetiske materialer har en svak mottakelighet for magnetfelt, men mens de førstnevnte er positive i sistnevnte er den negativ.

Diamagnetiske materialer avvises lett av et magnetfelt; derimot tiltrekkes paramagnetikk, selv om det også er med lite styrke. I begge tilfeller, når magnetfeltet fjernes, forsvinner effekten av magnetisering.

Som allerede nevnt, er det store flertallet av elementene som utgjør det periodiske systemet diamagnetiske. Således er eksempler på diamagnetiske stoffer vann, hydrogen, helium og gull.

applikasjoner

Siden paramagnetiske materialer har en lignende oppførsel som vakuum i mangel av magnetfelt, er anvendelsene i industrien noe begrenset.

En av de mest interessante anvendelsene av paramagnetisme er Electronic Paramagnetic Resonance (RPE), som er mye brukt i fysikk, kjemi og arkeologi. Det er en spektroskopiteknikk som det er mulig å oppdage arter med uparrede elektroner.

Denne teknikken brukes i gjæringer, i industriell fremstilling av polymerer, for bruk av motoroljer og til fremstilling av øl, blant andre områder. Tilsvarende er denne teknikken mye brukt i dateringen av arkeologiske rester.

referanser

1. Paramagnetisme (nd). I Wikipedia. Hentet 24. april 2018, fra es.wikipedia.org.
2. Diamagnetisme (nd). I Wikipedia. Hentet 24. april 2018, fra es.wikipedia.org.
3. Paramagnetisme (nd). I Wikipedia. Hentet 24. april 2018, fra en.wikipedia.org.
4. Diamagnetisme (nd). I Wikipedia. Hentet 24. april 2018, fra en.wikipedia.org.
5. Chang, MC "Diamagnetism and paramagnetism" (PDF). NTNU forelesningsnotater. Hentet 25. april 2018.
6. Orchard, AF (2003) Magnetochemistry. Oxford University Press.