Θεωρία Διαμαγνητικών Υλικών με Παραδείγματα

Εισαγωγή

Νομίζετε ότι το νερό, τα ξύλα, οι οργανικές ενώσεις, το πετρέλαιο, τα πλαστικά, ο χαλκός κ.λπ., είναι μη μαγνητικά. Αλλά είσαι σίγουρος; Αυτά τα υλικά είναι Διαμαγνητικά Υλικά. Μερικά υλικά μπορεί να μην έχουν μαγνητική ροπή, αλλά άλλα μπορεί να έχουν υψηλή αλληλεπίδραση μαγνητικής ροπής. Διαμαγνητικά υλικά είναι ουσίες που δεν έλκονται από κανένα μαγνητικό πεδίο.

Ωστόσο, αν νομίζετε ότι δεν έλκονται από κανένα μαγνητικό πεδίο και δεν είναι τόσο χρήσιμα, κάνετε λάθος.

Τα διαμαγνητικά υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως και έχουν πολλές εφαρμογές. Πρέπει να έχετε ακούσει για υπεραγωγούς. Οι υπεραγωγοί είναι επίσης γνωστοί για τη Διαμαγνητική τους συμπεριφορά. Μερικά παραδείγματα υπεραγωγών είναι το οξείδιο του χαλκού, το αλουμίνιο κ.λπ. Υπάρχουν πολλές χρήσεις υπεραγωγών και διαμαγνητικών υλικών στη βιομηχανία και τη φυσική.

Τι είναι τα Διαμαγνητικά Υλικά;

Όταν βάζετε ένα Διαμαγνητικό υλικό σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα παρατηρήσετε ότι δεν αλληλεπιδρά στο πεδίο. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτά τα υλικά μαγνητίζονται ελεύθερα. Αυτά τα υλικά είναι γνωστά ως Διαμαγνητικά Υλικά. Δεν παρουσιάζουν καμία αλληλεπίδραση στο μαγνητικό πεδίο γιατί δεν έχουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Όλα τα ηλεκτρόνια είναι ζευγαρωμένα, καθιστώντας το μαγνητικό δίπολο 0.

Το 1700 παρατηρήθηκε το φαινόμενο του διαμαγνητισμού, αλλά δεν ονομάστηκε τότε. Μετά από πολλά χρόνια ο Michael Faraday ονόμασε αυτό το φαινόμενο και μίλησε στον κόσμο για τα Διαμαγνητικά Υλικά.

Ένα μαγνητικό πεδίο απωθεί τα διαμαγνητικά υλικά επειδή το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ένα άλλο μαγνητικό πεδίο κοντά στο υλικό προς την αντίθετη κατεύθυνση, το οποίο προκαλεί την απωστική δύναμη. Με αυτόν τον τρόπο, δεν υπάρχει μαγνητική ροπή.

Τι προκαλεί τον Διαμαγνητισμό στα Διαμαγνητικά Υλικά;

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων μπορεί να είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνος για τον προσδιορισμό του εάν το αντικείμενο είναι Διαμαγνητικό ή όχι. Όλα τα ηλεκτρόνια ενός Διαμαγνητικού υλικού συνδέονται. Σημαίνει ότι δεν μένουν ελεύθερα ηλεκτρόνια για σύζευξη. Εξαιτίας αυτού, δεν υπάρχει συνολική μαγνητική ροπή σχετικά με αυτό το άτομο. Εάν οποιοδήποτε υλικό έχει όλα τα ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, τότε το υλικό θα εμφανίσει Διαμαγνητική συμπεριφορά.

Ιδιότητες Διαμαγνητικών Υλικών

• Δεν έχουν δίπολα. Η μαγνητική ροπή είναι μηδέν λόγω των ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων.
• Σε ένα μαγνητικό πεδίο, ένας μαγνήτης θα απωθεί όλα τα Διαμαγνητικά υλικά.
• Η μαγνητική επιδεκτικότητα είναι αμελητέα.
• Οι λόγοι διαπερατότητας αυτών των υλικών είναι μικρότεροι από τη μονάδα.
• Η δύναμη μαγνήτισης (I) αυτών των υλικών είναι μικρότερη από τη μονάδα.
• Ο νόμος του Κιουρί δεν ισχύει για αυτά τα υλικά επειδή η θερμοκρασία δεν επηρεάζει τη μαγνήτιση.
• Οι δίπολες στιγμές των Διαμαγνητικών υλικών είναι μικροσκοπικά και βρίσκονται στην αντίθετη φορά του μαγνητικού πεδίου.

• Εάν ένα διαμαγνητικό υγρό τοποθετηθεί στο γυαλί του ρολογιού και τοποθετηθεί πάνω από δύο κομμάτια του πόλου που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους, τότε το υγρό κατακάθεται στη μέση γιατί έχει ασθενέστερο μαγνητικό πεδίο.

Εφαρμογή Διαμαγνητικών Υλικών

Μερικά Διαμαγνητικά υλικά μπορούν να ανυψωθούν επειδή διώχνουν το μαγνητικό πεδίο μέσα σε αυτό το υλικό. Είναι δυνατό μόνο εάν το υλικό είναι ισχυρότερο και μεγαλύτερο.

Σε απόκριση στους υπεραγωγούς, τα Διαμαγνητικά Υλικά έχουν μηδενικά μαγνητικά πεδία εσωτερικά.

Διαμαγνητικά υλικά και υπεραγωγούς με υψηλές θερμοκρασίες. Κατασκευάζονται από υλικά που απαιτούν δαπανηρή επεξεργασία και υγρά για να φτάσουν στην κατάσταση στην οποία είναι υπεραγώγιμα. Οι υπεραγωγοί, που είναι μπλε, είναι γνωστοί ως τέλειοι Διαμαγνήτες.

Εφέ Meissner

Το φαινόμενο Meissner δηλώνει ότι εάν ένας μόνιμος μαγνήτης τοποθετηθεί κοντά σε οποιονδήποτε υπεραγωγό, το υλικό του υπεραγωγού προκαλεί ένα ρεύμα στην αντίθετη κατεύθυνση από το μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη. Έχει ως αποτέλεσμα μηδενικά μαγνητικά πεδία στο εσωτερικό. Σε αυτήν την κατάσταση, η τέλεια συμπεριφορά διαμαγνητισμού φαίνεται από το υπεραγώγιμο υλικό, ένα διαμαγνητικό υλικό.

Σημαντικά σημεία που πρέπει να θυμάστε

Τα αέρια, τα υγρά και τα στερεά μπορούν όλα να εμφανιστούν με τη μορφή Διαμαγνητικού υλικού. Η ιδιότητα του Διαμαγνητικό Υλικό εμφανίζεται σε όλα τα υλικά ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία. Η επίδρασή τους είναι τόσο ήπια σε σύγκριση με τα παραμαγνητικά και τα σιδηρομαγνητικά υλικά.

Παραδείγματα Διαμαγνητικών Υλικών

• Νερό
• Χρυσό
• Χαλκός
• Βισμούθιο
• Ερμής
• Ασημί
• Μονάδι
• Άνθρακας
• Υπεραγωγός
• NaCl

 Συμπέρασμα

Η ιδιότητα του Διαμαγνητικά Υλικά είναι παρουσιάζεται από κάθε υλικό, γεγονός που δείχνει μια ασθενή συμβολή του υλικού σε ένα μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, σε σύγκριση με τα σιδηρομαγνητικά υλικά και τα παραμαγνητικά υλικά, είναι πολύ ισχυρότερα λόγω των διαφορετικών μορφών μαγνητισμού που υπάρχουν σε αυτά τα υλικά. Διαμαγνητικά υλικά μπορεί επίσης να είναι μη μαγνητικά υλικά όπως νερό, ξύλο κ.λπ.

Οι Διαμαγνήτες με βάση το νερό ή το νερό έχουν σχετική διαπερατότητα μικρότερη ή ίση με 1, καθιστώντας τη μαγνητική τους επιδεκτικότητα μικρότερη ή ίση με 0. Σημαίνει ότι Διαμαγνητικά Υλικά παρουσιάζουν απωθητική συμπεριφορά προς τα μαγνητικά πεδία.

Οι υπεραγωγοί θεωρούνται η πιο καθαρή μορφή Διαμαγνητικών Υλικών. Αυτό συμβαίνει γιατί διώχνουν όλα τα μαγνητικά πεδία. Το φαινόμενο ή ο νόμος του Meissner περιγράφει πώς ένας υπεραγωγός μπορεί να είναι τέλειο Διαμαγνητικό υλικό .