Det magnetisering er en vektormængde, der beskriver et materiales magnetiske tilstand og defineres som antallet af dipolmagnetiske øjeblikke pr. volumenhed. Et magnetisk materiale - for eksempel jern eller nikkel - kan betragtes som om det bestod af mange små magneter kaldet dipoler.
Normalt fordeles disse dipoler, som igen har nord- og sydmagnetiske poler, med en vis grad af forstyrrelse inden for materialets volumen. Forstyrrelse er mindre i materialer med stærke magnetiske egenskaber såsom jern og større i andre med mindre indlysende magnetisme.
Ved at placere materialet i midten af et eksternt magnetfelt, såsom det, der produceres i en solenoid, er dipolerne orienteret i henhold til feltet, og materialet er i stand til at opføre sig som en magnet (figur 2).
Være M magnetiseringsvektoren, der er defineret som:
Nu, intensiteten af magnetiseringen i materialet, produktet af at blive nedsænket i det ydre felt H, er proportional med dette, derfor:
M ∝ H
Proportionalitetskonstanten afhænger af materialet, det kaldes magnetisk modtagelighed og betegnes som χ:
M =χ. H
Enhederne i M i det internationale system er ampere / meter, som dem H, derfor er dimension dimensionsløs.
Artikelindeks
Magnetisme stammer fra elektriske ladninger i bevægelse, derfor er det nødvendigt at tage hensyn til bevægelserne af de ladede partikler, der udgør det, for at bestemme atomets magnetisme..
Startende med elektronen, som anses for at kredser om atomkernen, er det som en lille sløjfe (lukket kredsløb eller lukket strømkreds). Denne bevægelse bidrager til atomets magnetisme takket være den magnetiske momentvektor m, hvis størrelse er:
m = I.A
Hvor jeg er den aktuelle intensitet og TIL er området lukket af sløjfen. Derfor er enhederne af m i det internationale system (SI) er forstærkere x kvadratmeter.
Vektoren m er vinkelret på sløjfens plan som vist i figur 3 og er rettet som angivet af højre tommelfingerregel.
Tommelfingeren er orienteret i retning af strømmen, og de fire resterende fingre vikles rundt om sløjfen og peger opad. Dette lille kredsløb svarer til en stangmagnet, som angivet i figur 3.
Bortset fra det orbitale magnetiske øjeblik opfører elektronen sig som om det drejer sig om sig selv. Det sker ikke nøjagtigt på denne måde, men den resulterende effekt er den samme, så det er et andet bidrag, der skal tages i betragtning for et atoms magnetiske øjeblik..
Faktisk er det magnetiske spinmoment mere intens end det orbitale øjeblik og er hovedsageligt ansvarlig for et substans nettemagnetisme..
Spinmomenterne justeres i nærvær af et eksternt magnetfelt og skaber en kaskadeeffekt, der successivt tilpasser sig nærliggende øjeblikke.
Ikke alle materialer udviser magnetiske egenskaber. Disse skyldes det faktum, at elektronerne med modsat spin danner par og annullerer deres respektive magnetiske øjeblikke for spin..
Kun hvis nogen ikke er parret, er der et bidrag til det samlede magnetiske øjeblik. Derfor er det kun atomer med ulige antal elektroner, der har en chance for at være magnetiske.
Protonerne i atomkernen yder også et lille bidrag til atomens samlede magnetiske øjeblik, fordi de også har spin og derfor et tilknyttet magnetisk øjeblik..
Men dette afhænger omvendt af massen, og protonens er meget større end elektronens..
Inde i en spole, gennem hvilken en elektrisk strøm passerer, dannes der et ensartet magnetfelt.
Og som beskrevet i figur 2, når de placerer et materiale der, justeres de magnetiske øjeblikke af dette med spolens felt. Nettoeffekten er at producere et stærkere magnetfelt.
Transformere, enheder, der øger eller mindsker skiftevis spænding, er gode eksempler. De består af to spoler, den primære og den sekundære, viklet på en blød jernkerne..
En skiftende strøm føres gennem den primære spole, der skiftevis ændrer magnetfeltlinjerne i kernen, hvilket igen inducerer en strøm i den sekundære spole..
Frekvensen af svingningen er den samme, men størrelsen er forskellig. På denne måde kan der opnås højere eller lavere spændinger.
I stedet for at vikle spolerne til en solid jernkerne, foretrækkes det at lægge en påfyldning af metalplader belagt med lak.
Årsagen skyldes tilstedeværelsen af hvirvelstrømme inde i kernen, som har den virkning, at den overophedes for meget, men de strømme, der induceres i arkene, er lavere, og derfor minimeres opvarmningen af enheden..
En mobiltelefon eller en elektrisk tandbørste kan oplades ved magnetisk induktion, der er kendt som trådløs opladning eller induktiv opladning..
Det fungerer som følger: der er en base eller en ladestation, der har en solenoid eller hovedspole, gennem hvilken en skiftende strøm føres. En anden spole (sekundær) er placeret på børstehåndtaget.
Strømmen i den primære spole inducerer en strøm i håndtaget, når børsten placeres i ladestationen, og dette sørger for at oplade batteriet, der også er i håndtaget.
Størrelsen af den inducerede strøm øges, når en kerne af ferromagnetisk materiale, som kan være jern, placeres i hovedspolen..
For at den primære spole kan detektere nærheden af den sekundære spole, udsender systemet et intermitterende signal. Når et svar er modtaget, aktiveres den beskrevne mekanisme, og strømmen begynder at blive induceret uden behov for kabler..
En anden interessant anvendelse af materiens magnetiske egenskaber er ferrofluider. Disse består af små magnetiske partikler af en ferritforbindelse, suspenderet i et flydende medium, som kan være organisk eller endda vand..
Partiklerne er overtrukket med et stof, der forhindrer deres agglomerering og forbliver således fordelt i væsken.
Ideen er, at væskens flydeevne kombineres med ferritpartiklernes magnetisme, som i sig selv ikke er stærkt magnetiske, men får en magnetisering i nærvær af et eksternt felt, som beskrevet tidligere.
Den erhvervede magnetisering forsvinder, så snart det eksterne felt trækkes tilbage.
Ferrofluider blev oprindeligt udviklet af NASA til at mobilisere brændstof i et rumfartøj uden tyngdekraft, hvilket gav impuls ved hjælp af et magnetfelt..
I øjeblikket har ferrofluider mange applikationer, nogle stadig i eksperimentfasen, såsom:
- Reducer friktion på lyddæmpere på højttalere og hovedtelefoner (forhindre efterklang).
- Tillad adskillelse af materialer med forskellig tæthed.
- Fungerer som tætninger på harddiskaksler og afviser snavs.
- Som kræftbehandling (i forsøgsfasen). Ferrofluid injiceres i kræftceller, og der påføres et magnetfelt, der producerer små elektriske strømme. Varmen, der genereres af disse, angriber de ondartede celler og ødelægger dem.
Endnu ingen kommentarer