Plik namagnesowanie jest wielkością wektorową opisującą stan magnetyczny materiału i definiowaną jako liczba dipolowych momentów magnetycznych na jednostkę objętości. Materiał magnetyczny - na przykład żelazo lub nikiel - można uznać tak, jakby składał się z wielu małych magnesów zwanych dipolami.
Zwykle te dipole, które z kolei mają północne i południowe bieguny magnetyczne, są rozmieszczone z pewnym stopniem nieuporządkowania w objętości materiału. Zaburzenie jest mniejsze w materiałach o silnych właściwościach magnetycznych, takich jak żelazo, a większe w innych z mniej oczywistym magnetyzmem.
Jednak umieszczając materiał w środku zewnętrznego pola magnetycznego, takiego jak wytwarzane w solenoidzie, dipole są zorientowane zgodnie z polem, a materiał może zachowywać się jak magnes (rysunek 2).
Być M wektor namagnesowania, który jest zdefiniowany jako:
Teraz intensywność namagnesowania materiału, produkt zanurzenia w polu zewnętrznym H., jest do tego proporcjonalna, dlatego:
M ∝ H.
Stała proporcjonalności zależy od materiału, nazywana jest podatnością magnetyczną i jest oznaczana jako χ:
M =χ. H.
Jednostki M w systemie międzynarodowym są amper / metr, podobnie jak w przypadku H., dlatego χ jest bezwymiarowe.
Indeks artykułów
Magnetyzm powstaje z poruszających się ładunków elektrycznych, dlatego aby określić magnetyzm atomu, konieczne jest uwzględnienie ruchów tworzących go naładowanych cząstek..
Zaczynając od elektronu, który jest uważany za krążący wokół jądra atomowego, przypomina on małą pętlę (obwód zamknięty lub zamknięty obwód prądu). Ruch ten przyczynia się do magnetyzmu atomu dzięki orbitalnemu wektorowi momentu magnetycznego m, którego wielkość wynosi:
m = I.A.
Gdzie ja jest bieżącą intensywnością i DO to obszar objęty pętlą. Dlatego jednostki m w systemie międzynarodowym (SI) są ampery x metr kwadratowy.
Wektor m jest prostopadła do płaszczyzny pętli, jak pokazano na rysunku 3, i jest skierowana zgodnie z regułą prawego kciuka.
Kciuk jest skierowany w kierunku prądu, a pozostałe cztery palce są owinięte wokół pętli, skierowane do góry. Ten mały obwód jest odpowiednikiem magnesu sztabkowego, jak pokazano na rysunku 3.
Poza orbitalnym momentem magnetycznym elektron zachowuje się tak, jakby obracał się wokół siebie. Nie dzieje się to dokładnie w ten sposób, ale efekt jest taki sam, więc jest to kolejny wkład, który należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu momentu magnetycznego netto atomu..
W rzeczywistości spinowy moment magnetyczny jest bardziej intensywny niż moment orbitalny i jest głównie odpowiedzialny za magnetyzm sieci substancji..
Momenty spinowe wyrównują się w obecności zewnętrznego pola magnetycznego i tworzą efekt kaskady, sukcesywnie wyrównując się z sąsiednimi momentami.
Nie wszystkie materiały wykazują właściwości magnetyczne. Wynika to z faktu, że elektrony o przeciwnych spinach tworzą pary i anulują swoje odpowiednie magnetyczne momenty spinu..
Tylko jeśli którekolwiek z nich nie są sparowane, ma to wpływ na całkowity moment magnetyczny. Dlatego tylko atomy z nieparzystą liczbą elektronów mają szansę być magnetycznymi.
Protony w jądrze atomowym również mają niewielki udział w całkowitym momencie magnetycznym atomu, ponieważ mają również spin, a zatem związany z nim moment magnetyczny..
Ale to zależy odwrotnie od masy, a proton jest znacznie większy niż elektronu..
Wewnątrz cewki, przez którą przepływa prąd elektryczny, powstaje jednolite pole magnetyczne.
Jak opisano na rysunku 2, po umieszczeniu tam materiału momenty magnetyczne tego materiału są wyrównane z polem cewki. Efektem netto jest wytworzenie silniejszego pola magnetycznego.
Dobrym przykładem są transformatory, czyli urządzenia zwiększające lub zmniejszające napięcia przemienne. Składają się z dwóch cewek, pierwotnej i wtórnej, nawiniętych na miękki żelazny rdzeń..
Zmieniający się prąd przepływa przez cewkę pierwotną, która na przemian modyfikuje linie pola magnetycznego w rdzeniu, co z kolei indukuje prąd w cewce wtórnej..
Częstotliwość oscylacji jest taka sama, ale wielkość jest inna. W ten sposób można uzyskać wyższe lub niższe napięcia.
Zamiast nawijać cewki na solidny żelazny rdzeń, lepiej jest nałożyć wypełnienie z blach pokrytych lakierem.
Przyczyną jest występowanie wewnątrz rdzenia prądów wirowych, które powodują jego nadmierne przegrzanie, ale prądy indukowane w blachach są mniejsze, a tym samym nagrzewanie się urządzenia jest zminimalizowane..
Telefon komórkowy lub elektryczną szczoteczkę do zębów można ładować za pomocą indukcji magnetycznej, znanej jako ładowanie bezprzewodowe lub ładowanie indukcyjne..
Działa w następujący sposób: jest stacja bazowa lub ładująca, która ma cewkę elektryczną lub główną, przez którą przepływa zmienny prąd. Kolejna cewka (wtórna) umieszczona jest na trzonku szczotki.
Prąd w cewce pierwotnej indukuje prąd w cewce rączki, gdy szczotka jest umieszczona w stacji ładującej, a to dba o ładowanie akumulatora znajdującego się również w rączce.
Wielkość indukowanego prądu wzrasta, gdy rdzeń z materiału ferromagnetycznego, którym może być żelazo, jest umieszczony w głównej cewce..
Aby cewka pierwotna wykryła bliskość cewki wtórnej, system emituje przerywany sygnał. Po otrzymaniu odpowiedzi opisany mechanizm zostaje aktywowany i prąd zaczyna być indukowany bez konieczności stosowania kabli..
Innym interesującym zastosowaniem magnetycznych właściwości materii są ferrofluidy. Składają się one z maleńkich magnetycznych cząstek związku ferrytowego, zawieszonych w ciekłym ośrodku, którym może być woda organiczna lub nawet woda..
Cząsteczki są pokryte substancją, która zapobiega ich aglomeracji, a tym samym pozostaje rozprowadzona w cieczy.
Chodzi o to, że płynność cieczy jest połączona z magnetyzmem cząstek ferrytu, które same w sobie nie są silnie magnetyczne, ale uzyskują namagnesowanie w obecności zewnętrznego pola, jak opisano wcześniej.
Uzyskane namagnesowanie zanika, gdy tylko zewnętrzne pole zostanie wycofane.
Ferrofluidy zostały pierwotnie opracowane przez NASA w celu mobilizacji paliwa w statku kosmicznym bez grawitacji, dając impuls za pomocą pola magnetycznego..
Obecnie ferrofluidy mają wiele zastosowań, niektóre wciąż znajdują się w fazie eksperymentalnej, takich jak:
- Zmniejsz tarcie na tłumikach głośników i słuchawek (zapobiegaj pogłosowi).
- Umożliwiają oddzielanie materiałów o różnej gęstości.
- Działają jak uszczelki na wałkach dysku twardego i odpychają brud.
- Jako lek na raka (w fazie eksperymentalnej). Ferrofluid jest wstrzykiwany do komórek rakowych i przykładane jest pole magnetyczne, które wytwarza niewielkie prądy elektryczne. Wytworzone przez nie ciepło atakuje złośliwe komórki i niszczy je.
Jeszcze bez komentarzy