Plik paramagnetyzm jest formą magnetyzmu, w której pewne materiały są słabo przyciągane przez zewnętrzne pole magnetyczne i tworzą wewnętrzne pola magnetyczne indukowane w kierunku przyłożonego pola magnetycznego.
W przeciwieństwie do tego, co często myśli wielu ludzi, właściwości magnetyczne nie ograniczają się tylko do substancji ferromagnetycznych. Wszystkie substancje mają właściwości magnetyczne, nawet w słabszy sposób. Substancje te nazywane są paramagnetycznymi i diamagnetycznymi.
W ten sposób można wyróżnić dwa rodzaje substancji: paramagnetyczną i diamagnetyczną. W obecności pola magnetycznego paramagnetyki są przyciągane do obszaru, w którym natężenie pola jest największe. Zamiast tego diamagnetyczne są przyciągane do obszaru pola, w którym intensywność jest mniejsza.
W obecności pól magnetycznych materiały paramagnetyczne doświadczają tego samego rodzaju przyciągania i odpychania, co magnesy. Jednak gdy pole magnetyczne zanika, entropia kończy indukowane wyrównanie magnetyczne..
Innymi słowy, pola magnetyczne przyciągają materiały paramagnetyczne, chociaż nie stają się materiałami namagnesowanymi trwale. Przykładami substancji paramagnetycznych są m.in .: powietrze, magnez, platyna, aluminium, tytan, wolfram i lit.
Indeks artykułów
Paramagnetyzm wynika z faktu, że niektóre materiały składają się z atomów i cząsteczek, które mają trwałe momenty magnetyczne (lub dipole), nawet jeśli nie znajdują się w obecności pola magnetycznego..
Momenty magnetyczne są wywoływane przez spiny niesparowanych elektronów w metalach i innych materiałach, które mają właściwości paramagnetyczne..
W czystym paramagnetyzmie dipole nie oddziałują ze sobą, ale są zorientowane losowo przy braku zewnętrznego pola magnetycznego w wyniku mieszania termicznego. To generuje zerowy moment magnetyczny.
Jednak gdy przyłożone jest pole magnetyczne, dipole mają tendencję do ustawiania się w jednej linii z przyłożonym polem, co powoduje powstanie momentu magnetycznego netto w kierunku tego pola i sumowanie się z momentem pola zewnętrznego..
W każdym przypadku wyrównaniu dipoli można przeciwdziałać przez wpływ temperatury..
W ten sposób, gdy materiał jest podgrzewany, mieszanie termiczne jest w stanie przeciwdziałać wpływowi pola magnetycznego na dipole, a momenty magnetyczne zmieniają się chaotycznie, zmniejszając intensywność indukowanego pola..
Prawo Curie zostało opracowane eksperymentalnie przez francuskiego fizyka Pierre'a Curie w 1896 roku. Można je zastosować tylko wtedy, gdy występują wysokie temperatury, a substancja paramagnetyczna znajduje się w obecności słabych pól magnetycznych..
Dzieje się tak, ponieważ nie wystarczy opisać paramagnetyzmu, gdy duża część momentów magnetycznych jest wyrównana..
Prawo mówi, że namagnesowanie materiału paramagnetycznego jest wprost proporcjonalne do natężenia przyłożonego pola magnetycznego. To jest tak zwane prawo Curiego:
M = X ∙ H = C H / T
W powyższym wzorze M to namagnesowanie, H to gęstość strumienia magnetycznego przyłożonego pola magnetycznego, T to temperatura mierzona w stopniach Kelvina, a C to stała właściwa dla każdego materiału i nazywana jest stałą Curie..
Przestrzeganie prawa Curie pokazuje również, że namagnesowanie jest odwrotnie proporcjonalne do temperatury. Z tego powodu, gdy materiał jest podgrzewany, dipole i momenty magnetyczne mają tendencję do utraty orientacji uzyskanej w obecności pola magnetycznego..
Materiały paramagnetyczne to wszystkie materiały, które mają przenikalność magnetyczną (zdolność substancji do przyciągania lub powodowania przejścia pola magnetycznego) podobną do przepuszczalności magnetycznej próżni. Takie materiały wykazują znikomy poziom ferromagnetyzmu..
W kategoriach fizycznych stwierdza się, że jego względna przenikalność magnetyczna (iloraz przepuszczalności materiału lub ośrodka i przepuszczalności próżni) jest w przybliżeniu równa 1, która jest przenikalnością magnetyczną próżni..
Wśród materiałów paramagnetycznych wyróżnia się szczególny rodzaj materiałów nazywany superparamagnetycznymi. Chociaż są zgodne z prawem Curie, materiały te mają dość wysoką stałą Curie.
To Michael Faraday we wrześniu 1845 roku zdał sobie sprawę, że w rzeczywistości wszystkie materiały (nie tylko ferromagnetyczne) reagują na obecność pól magnetycznych..
W każdym razie prawda jest taka, że większość substancji ma charakter diamagnetyczny, ponieważ pary sparowanych elektronów - a zatem o przeciwnym spinie - słabo faworyzują diamagnetyzm. Wręcz przeciwnie, tylko wtedy, gdy istnieją niesparowane elektrony, występuje diamagnetyzm.
Zarówno materiały paramagnetyczne, jak i diamagnetyczne mają słabą podatność na pola magnetyczne, ale podczas gdy w pierwszym przypadku jest on dodatni, w drugim jest ujemny.
Materiały diamagnetyczne są lekko odpychane przez pole magnetyczne; z drugiej strony przyciągane są paramagnetyki, chociaż także z niewielką siłą. W obu przypadkach po usunięciu pola magnetycznego efekty namagnesowania zanikają..
Jak już wspomniano, zdecydowana większość pierwiastków tworzących układ okresowy jest diamagnetyczna. Tak więc przykładami substancji diamagnetycznych są woda, wodór, hel i złoto..
Ponieważ materiały paramagnetyczne zachowują się podobnie do próżni przy braku pola magnetycznego, ich zastosowania w przemyśle są nieco ograniczone.
Jednym z najciekawszych zastosowań paramagnetyzmu jest elektroniczny rezonans paramagnetyczny (RPE), który jest szeroko stosowany w fizyce, chemii i archeologii. Jest to technika spektroskopii, za pomocą której można wykryć gatunki z niesparowanymi elektronami.
Technika ta jest stosowana między innymi w fermentacjach, w przemysłowej produkcji polimerów, przy zużyciu olejów silnikowych i przy produkcji piwa. Podobnie technika ta jest szeroko stosowana w datowaniu pozostałości archeologicznych..
Jeszcze bez komentarzy