Det paramagnetisme er en form for magnetisme, hvor visse materialer svagt tiltrækkes af et eksternt magnetfelt og danner indre magnetfelter induceret i retning af det påførte magnetfelt.
I modsætning til hvad mange mennesker ofte synes, er magnetiske egenskaber ikke kun begrænset til ferromagnetiske stoffer. Alle stoffer har magnetiske egenskaber, selv på en svagere måde. Disse stoffer kaldes paramagnetisk og diamagnetisk.
På denne måde kan der skelnes mellem to typer stoffer: paramagnetisk og diamagnetisk. I nærvær af et magnetfelt tiltrækkes paramagnetikken til det område, hvor feltets intensitet er størst. I stedet tiltrækkes de diamagnetiske til det område af feltet, hvor intensiteten er mindre.
I nærvær af magnetfelter oplever paramagnetiske materialer den samme type tiltrækning og frastødning, som magneter oplever. Men når magnetfeltet forsvinder, slutter entropien den magnetiske justering, der var blevet induceret..
Med andre ord tiltrækkes paramagnetiske materialer af magnetfelter, skønt de ikke bliver permanent magnetiserede materialer. Nogle eksempler på paramagnetiske stoffer er: luft, magnesium, platin, aluminium, titanium, wolfram og lithium, blandt andre.
Artikelindeks
Paramagnetisme skyldes, at visse materialer består af atomer og molekyler, der har permanente magnetiske øjeblikke (eller dipoler), selv når de ikke er i nærvær af et magnetfelt..
Magnetiske øjeblikke er forårsaget af spins af ikke-parrede elektroner i metaller og andre materialer, der har paramagnetiske egenskaber..
I ren paramagnetisme interagerer dipolerne ikke med hinanden, men orienteres tilfældigt i fravær af et eksternt magnetfelt som en konsekvens af termisk omrøring. Dette genererer et null magnetisk øjeblik.
Men når et magnetfelt påføres, har dipolerne en tendens til at justere sig med det påførte felt, hvilket resulterer i et nettomagnetisk moment i retning af dette felt og føjer til det eksterne felt..
Under alle omstændigheder kan justeringen af dipolerne modvirkes af virkningen af temperaturen..
På denne måde, når materialet opvarmes, er den termiske omrøring i stand til at modvirke effekten af magnetfeltet på dipolerne, og de magnetiske øjeblikke omlægger sig kaotisk og reducerer intensiteten af det inducerede felt..
Curies lov blev udviklet eksperimentelt af den franske fysiker Pierre Curie i 1896. Den kan kun anvendes, når der opstår høje temperaturer, og det paramagnetiske stof er i nærværelse af svage magnetfelter..
Dette skyldes, at det ikke er nok til at beskrive paramagnetisme, når en stor del af de magnetiske øjeblikke er justeret..
Loven siger, at magnetiseringen af det paramagnetiske materiale er direkte proportional med intensiteten af det påførte magnetfelt. Det er det, der er kendt som Curies lov:
M = X ∙ H = C H / T
I ovenstående formel er M magnetisering, H er den magnetiske fluxdensitet af det påførte magnetfelt, T er temperaturen målt i grader Kelvin, og C er en konstant, der er specifik for hvert materiale og kaldes Curie-konstanten..
Overholdelse af Curies lov viser også, at magnetisering er omvendt proportional med temperaturen. Af denne grund, når materialet opvarmes, har dipolerne og de magnetiske øjeblikke en tendens til at miste orienteringen opnået ved tilstedeværelsen af magnetfeltet..
Paramagnetiske materialer er alle disse materialer med magnetisk permeabilitet (et stofs evne til at tiltrække eller få et magnetfelt til at passere igennem) svarende til magnetisk permeabilitet i et vakuum. Sådanne materialer viser et ubetydeligt niveau af ferromagnetisme..
I fysiske termer anføres det, at dets relative magnetiske permeabilitet (kvotient mellem materialets eller mediets permeabilitet og permeabiliteten af et vakuum) er omtrent lig med 1, hvilket er den magnetiske permeabilitet af et vakuum..
Blandt paramagnetiske materialer er der en bestemt type materialer, der kaldes superparamagnetisk. Selvom de følger Curies lov, har disse materialer en forholdsvis høj Curie konstant værdi.
Det var Michael Faraday, der i september 1845 indså, at i virkeligheden reagerer alle materialer (ikke kun ferromagnetiske) på tilstedeværelsen af magnetfelter..
Under alle omstændigheder er sandheden, at de fleste stoffer har en diamagnetisk karakter, da parret med parrede elektroner - og derfor med modsat spin - svagt favoriserer diamagnetisme. Tværtimod, kun når der er ikke-parrede elektroner, forekommer diamagnetisme.
Både paramagnetiske og diamagnetiske materialer har en svag modtagelighed over for magnetfelter, men mens de førstnævnte er positive i sidstnævnte er de negative.
Diamagnetiske materialer afvises let af et magnetfelt; på den anden side tiltrækkes paramagnetikken, men også med ringe kraft. I begge tilfælde, når magnetfeltet fjernes, forsvinder virkningerne af magnetisering..
Som allerede nævnt er langt størstedelen af de elementer, der udgør det periodiske system, diamagnetiske. Eksempler på diamagnetiske stoffer er således vand, brint, helium og guld..
Da paramagnetiske materialer har en adfærd svarende til vakuum i fravær af et magnetfelt, er deres anvendelser i industrien noget begrænsede.
En af de mest interessante anvendelser af paramagnetisme er Electronic Paramagnetic Resonance (RPE), som er meget udbredt inden for fysik, kemi og arkæologi. Det er en spektroskopiteknik, som det er muligt at detektere arter med uparrede elektroner med.
Denne teknik anvendes i gæringer, i industriel fremstilling af polymerer, til brug af motorolier og til fremstilling af øl, blandt andre områder. Tilsvarende bruges denne teknik i vid udstrækning til datering af arkæologiske rester..
Endnu ingen kommentarer