Det diamagnetisme Det er et af svarene, som sagen har på tilstedeværelsen af et eksternt magnetfelt. Det er kendetegnet ved at være modsat eller modsat dette magnetfelt, og medmindre det er materialets eneste magnetiske respons, er dets intensitet den svageste af alle..
Når den frastødende virkning er den eneste, som et materiale præsenterer for en magnet, betragtes materialet som diamagnetisk. Hvis andre magnetiske effekter dominerer, afhængigt af hvad dette er, vil det blive betragtet som paramagnetisk eller ferromagnetisk.
Sebald Brugmans er krediteret i 1778 med den første henvisning til frastødning mellem en af polernes magneter og et stykke materiale, især tydeligt i elementer som vismut og antimon..
Senere, i 1845, undersøgte Michael Faraday denne effekt nærmere og konkluderede, at den var en iboende egenskab af alt stof..
Artikelindeks
Den magnetiske opførsel af vismut og antimon og andre såsom guld, kobber, helium og stoffer som vand og træ adskiller sig meget fra den velkendte og kraftfulde magnetiske tiltrækning, som magneter udøver på jern, nikkel eller jern..
Til trods for at det generelt er et lavintensitetsrespons i lyset af et tilstrækkeligt intenst eksternt magnetfelt, er ethvert diamagnetisk materiale, selv levende organisk materiale, i stand til at opleve en meget bemærkelsesværdig modsat magnetisering..
Ved at generere magnetfelter så stærke som 16 Tesla (allerede 1 Tesla betragtes som ret stærke) lykkedes forskere ved Nijmegen High Field Magnet Laboratory i Amsterdam i Holland magnetisk at svæve jordbær, pizzaer og frøer i 1990'erne..
Det er også muligt at svæve en lille magnet mellem en persons fingre takket være diamagnetisme og et tilstrækkeligt stærkt magnetfelt. I sig selv udøver magnetfeltet en magnetisk kraft, der er i stand til at tiltrække en lille magnet med kraft, og det kan afprøves, at denne kraft kompenserer for vægten, men den lille magnet forbliver ikke særlig stabil..
Så snart den oplever minimal forskydning, tiltrækker kraften, der udøves af den store magnet, den hurtigt. Men når menneskelige fingre kommer mellem magneterne, stabiliserer den lille magnet sig og svæver mellem personens tommelfinger og pegefinger. Magien skyldes frastødningseffekten forårsaget af fingrenes diamagnetisme.
Oprindelsen til diamagnetisme, som er den grundlæggende reaktion af ethvert stof på virkningen af et eksternt magnetfelt, ligger i det faktum, at atomer består af subatomære partikler, der har en elektrisk ladning..
Disse partikler er ikke statiske, og deres bevægelse er ansvarlig for at producere et magnetfelt. Naturligvis er stof fuld af dem, og du kan altid forvente en slags magnetisk reaktion i ethvert materiale, ikke kun jernforbindelser..
Elektronen er primært ansvarlig for materiens magnetiske egenskaber. I en meget enkel model kan denne partikel antages at kredse om atomkernen med en ensartet cirkulær bevægelse. Dette er nok til, at elektronen opfører sig som en lille strømsløjfe, der er i stand til at generere et magnetfelt..
Magnetiseringen fra denne effekt kaldes orbital magnetisering. Men elektronen har et yderligere bidrag til atomets magnetisme: det indre vinkelmoment..
En analogi til at beskrive oprindelsen til det indre vinkelmoment er at antage, at elektronen har en rotationsbevægelse omkring sin akse, en egenskab kaldet spin..
At være en bevægelse og være en ladet partikel, bidrager spin også til den såkaldte spin magnetisering.
Begge bidrag giver anledning til et netto eller en resulterende magnetisering, men det vigtigste er netop det, der skyldes spin. Protonerne i kernen bidrager på trods af elektrisk ladning og spin ikke signifikant til magnetiseringen af atomet..
I diamagnetiske materialer er den resulterende magnetisering nul, da bidragene fra både kredsløbsmomentet og de af spinmomentet udgår. Den første på grund af Lenzs lov og den anden, fordi elektronerne i orbitalerne er etableret parvis med modsat spin, og skalene er fyldt med et lige antal elektroner.
Den diamagnetiske effekt opstår, når orbitalmagnetisering påvirkes af et eksternt magnetfelt. Den således opnåede magnetisering er angivet M og det er en vektor.
Uanset hvor feltet er rettet, vil det diamagnetiske respons altid være frastødende takket være Lenzs lov, der siger, at den inducerede strøm modsætter sig enhver ændring i den magnetiske flux gennem sløjfen..
Men hvis materialet indeholder en slags permanent magnetisering, vil reaktionen være tiltrækning, sådan er det tilfældet med paramagnetisme og ferromagnetisme..
For at kvantificere de beskrevne effekter skal du overveje et eksternt magnetfelt H, påføres et isotropisk materiale (dets egenskaber er de samme på ethvert tidspunkt i rummet), inden for hvilket magnetisering forekommer M. Takket være dette oprettes der en magnetisk induktion indeni B, som et resultat af den interaktion, der opstår mellem H Y M.
Alle disse størrelser er vektor. B Y M er proportionale med H, er permeabiliteten af materialet μ og den magnetiske modtagelighed χ, de respektive proportionalitetskonstanter, der indikerer stoffets særlige reaktion på ekstern magnetisk påvirkning:
B = μH
Magnetiseringen af materialet vil også være proportional med H:
M = χH
Ovenstående ligninger er gyldige i cgs-systemet. Så meget B Hvad H Y M de har de samme dimensioner, selvom de er forskellige. For at B gauss bruges i dette system og til H oersted bruges. Årsagen til dette er at differentiere det anvendte felt eksternt fra det felt, der genereres inde i materialet..
I det internationale system, som er det almindeligt anvendte, får den første ligning et noget andet udseende:
B = μeller μr H
μeller er den magnetiske permeabilitet i det tomme rum, der er lig med 4π x 10-7 T.m / A (Teslameter / Ampere) og μr er den relative permeabilitet af mediet i forhold til vakuum, som er dimensionsløst.
Med hensyn til den magnetiske modtagelighed χ, som er den mest egnede egenskab til at beskrive et materiales diamagnetiske egenskaber, skrives denne ligning således:
B = (1 + χ) μellerH
Med μr = 1 + χ
I det internationale system B kommer i Tesla (T), mens H Det udtrykkes i ampere / meter, en enhed, der engang blev anset for at hedde Lenz, men som hidtil er blevet efterladt med hensyn til de grundlæggende enheder.
I de materialer, hvor χ er negativ, betragtes de som diamagnetiske. Og det er en god parameter at karakterisere disse stoffer, da χ i dem kan betragtes som en konstant værdi uafhængig af temperaturen. Dette er ikke tilfældet i materialer, der har flere magnetiske reaktioner..
Normalt er χ i størrelsesordenen -10-6 til -10-5. Superledere er kendetegnet ved at have χ = -1 og derfor er det indre magnetfelt helt annulleret (Meisner-effekt).
De er de perfekte diamagnetiske materialer, hvor diamagnetisme holder op med at være en svag reaktion og bliver stærk nok til at svæve genstande, som beskrevet i starten..
Levende ting er lavet af vand og organisk materiale, hvis reaktion på magnetisme generelt er svag. Imidlertid er diamagnetisme, som vi har sagt, en iboende del af materien, herunder organisk.
Små elektriske strømme cirkulerer inden i mennesker og dyr, der uden tvivl skaber en magnetisk effekt. I dette øjeblik, mens læseren følger disse ord med øjnene, cirkulerer små elektriske strømme i hans hjerne, der giver ham adgang til og fortolker informationen.
Den svage magnetisering, der forekommer i hjernen, kan detekteres. Teknikken er kendt som magneto-encefalografi, der bruger detektorer kaldet SQUIDs (Superledende kvanteinterferens enheder) til at detektere meget små magnetfelter i størrelsesordenen 10-femten T.
SQUID'er er i stand til at lokalisere kilder til hjerneaktivitet med stor præcision. En software er ansvarlig for at indsamle de opnåede data og omdanne dem til et detaljeret kort over hjerneaktivitet.
Eksterne magnetfelter kan påvirke hjernen på en eller anden måde. Hvor meget? Nogle nylige undersøgelser har vist, at et ret intensivt magnetfelt, omkring 1 T, er i stand til at påvirke parietallappen og delvist afbryde hjerneaktiviteten i korte øjeblikke..
Andre derimod, hvor frivillige har brugt 40 timer inde i en magnet, der producerer 4 T intensitet, er gået uden at lide nogen observerbare negative virkninger. I det mindste University of Ohio har angivet, at der hidtil ikke er nogen risiko i at blive inden for felter på 8 T.
Nogle organismer såsom bakterier er i stand til at inkorporere små krystaller af magnetit og bruge dem til at orientere sig inden for Jordens magnetfelt. Magnetit er også blevet fundet i mere komplekse organismer som bier og fugle, der ville bruge det til samme formål..
Er der magnetiske mineraler i menneskekroppen? Ja, magnetit er fundet i den menneskelige hjerne, skønt det er ukendt til hvilket formål det er der. Man kan spekulere i, at det er en forældet færdighed..
Med hensyn til vandbehandling er det baseret på, at sedimenter grundlæggende er diamagnetiske stoffer. Stærke magnetfelter kan bruges til at fjerne calciumcarbonatsedimenter, gips, salt og andre stoffer, der forårsager hårdhed i vand og akkumuleres i rør og beholdere..
Det er et system med mange fordele for at bevare miljøet og holde rørene i god drift i lang tid og til lave omkostninger..
Endnu ingen kommentarer