Ηλεκτρόνιο μαγνητικής ροπής

Η μαγνητική ροπή ηλεκτρονίων, ή πιο σωστά η μαγνητική διπολική ροπή ηλεκτρονίων, είναι η μαγνητική ροπή ενός ηλεκτρονίου που προκαλείται από τα χαρακτηριστικά του εγγενούς σπιν και ηλεκτρικού φορτίου στην ατομική φυσική. Ένα μαγνητικό δίπολο είναι ένας μικρός μαγνήτης με μικροσκοπικό έως υποατομικό μέγεθος που είναι ανάλογο με μια ροή ηλεκτρικού φορτίου γύρω από έναν βρόχο. Τα μαγνητικά δίπολα είναι ηλεκτρόνια που κυκλοφορούν γύρω από τους ατομικούς πυρήνες, ηλεκτρόνια που περιστρέφονται στους άξονές τους και περιστρέφονται θετικά φορτισμένοι ατομικοί πυρήνες. Η μαγνητική διπολική ροπή ή η ισχύς ενός μαγνητικού διπόλου, μπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο της ικανότητας ενός διπόλου να ευθυγραμμιστεί με ένα συγκεκριμένο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.

Ηλεκτρόνιο μαγνητικής ροπής

Ο μαγνητισμός και η ύλη είναι δύο από τις πιο σημαντικές έννοιες στη φυσική και βασίζονται και οι δύο σε μεγάλη φαντασία. Ο μαγνητισμός δεν ασχολείται μόνο με την εφαρμογή των μαγνητών, αλλά και με τις αρχές και τις έννοιες που τους στηρίζουν. Ένας μαγνήτης είναι ένα αντικείμενο που παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο είναι το πιο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό ενός μαγνήτη επειδή είναι αόρατος.

Ο όρος «μαγνητικό υλικό» αναφέρεται σε μια ουσία που έχει την ικανότητα να απορρίπτει ή να προσελκύει άλλες ουσίες. Η έλξη ή η απώθηση αυτών των υλικών καθορίζεται από τη διάταξη των ηλεκτρονίων, η οποία αναφέρεται ως η μαγνητική ροπή του υλικού.

Μαγνητικές ιδιότητες των στερεών

Οι μαγνητικές ιδιότητες ενός στερεού καθορίζονται από τις μαγνητικές ιδιότητες των ιόντων ή των ατόμων που αποτελούν αυτό το στερεό. Επιπλέον, η κινητικότητα των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο μπορεί να επηρεάσει τον μαγνητισμό και τη μαγνήτιση ενός στερεού. Ως αποτέλεσμα, κάθε ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο λειτουργεί σαν μαγνήτης, δίνοντας σε ολόκληρο το στερεό τη μαγνητική του ιδιότητα.

Τα μοτίβα κίνησης των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο επηρεάζουν τη μαγνητική του δραστηριότητα. Έχουν δύο διαφορετικούς τύπους κινήσεων:

Τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.

Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται και στον δικό τους άξονά τους, με τα σημάδια + και – που υποδεικνύουν περιστροφές σε αντίθετες πλευρές.

Η μαγνητική ισχύς του ατόμου και της ουσίας παρέχεται από αυτές τις δύο κινήσεις ηλεκτρονίων. Αυτές οι συνεχείς κινήσεις δημιουργούν ένα ηλεκτρικό πεδίο γύρω από τα ηλεκτρόνια, σαν βρόχος ρεύματος, που του δίνει το μαγνητικό του χαρακτηριστικό. Τα στερεά συχνά κατηγοριοποιούνται σε πέντε κατηγορίες με βάση τα μαγνητικά τους χαρακτηριστικά:

Παραμαγνητικό

Παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, αυτές οι ενώσεις μαγνητίζονται ασθενώς. Η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου συμπίπτει με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Όταν αφαιρούμε την παραμαγνητική ουσία από το πεδίο, η ευθυγράμμιση των ηλεκτρονίων διακόπτεται και η ουσία χάνει τη μαγνητική της ιδιότητα. Ως αποτέλεσμα, τα παραμαγνητικά υλικά δεν φαίνεται να είναι μόνιμοι μαγνήτες.

Το μαγνητικό πεδίο μαγνητίζει τουλάχιστον ένα ζεύγος αταίριαστων ηλεκτρονίων στο περίβλημα της τροχιάς του, με αποτέλεσμα παραμαγνητισμό.

Διαμαγνητικό

Στον διαμαγνητισμό, οι ουσίες μαγνητίζονται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, όπως και στον παραμαγνητισμό. Εντός του πεδίου, όμως, οι διαμαγνητικές ουσίες απωθούνται. Έχουν επειδή η μαγνητική ιδιότητα που βρίσκεται μέσα τους είναι στην αντίθετη κατεύθυνση από τα μαγνητικά πεδία.

Δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια σθένους στις διαμαγνητικές ενώσεις αφού όλα τα ηλεκτρόνια στο τελικό κέλυφος είναι συζευγμένα. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί τα άτομα τους έχουν μαγνητική ροπή σχεδόν μηδενική. Το κοινό αλάτι, το βενζόλιο και άλλες χημικές ουσίες είναι παραδείγματα. Τα χρησιμοποιούμε ως μονωτικά αφού είναι τόσο κακοί αγωγοί.

Σιδηρομαγνητικό

Όταν αυτά τα στερεά εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, μαγνητίζονται εξαιρετικά. Εκτός από τις εξαιρετικά ισχυρές δυνάμεις έλξης, αυτά τα στερεά θα μαγνητίζονται μόνιμα. Αυτό σημαίνει ότι τα υλικά μπορούν να διατηρήσουν τα μαγνητικά τους χαρακτηριστικά ακόμη και όταν αφαιρεθούν τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Είναι ευρέως διαδεδομένη η πεποίθηση ότι η σιδηρομαγνητική σύνθεση έχει ξεχωριστές ιδιότητες. Έχουν «τομείς», που είναι μοναδικές συλλογές μεταλλικών ιόντων. Κάθε τομέας μπορεί να συγκριθεί με έναν μικρό μαγνήτη. Αυτοί οι τομείς δημιουργούνται και ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο σε ένα ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον. Αυτοί οι τομείς είναι τυχαία δομημένοι σε ένα πολύ μη μαγνητισμένο μέταλλο, ακυρώνοντας τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Οι ενώσεις κοβαλτίου, νικελίου και χρωμίου είναι παραδείγματα σιδηρομαγνητικών στερεών και έχουν ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών και καθημερινών εφαρμογών.

Αντισιδηρομαγνητικό

Οι δομές της περιοχής των αντισιδηρομαγνητικών στερεών είναι τρομερά παρόμοιες με αυτές των σιδηρομαγνητικών στερεών. Οι τομείς, από την άλλη πλευρά, προσανατολίζονται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι χάνουν την έλξη τους ο ένας για τον άλλον.

Σιδηρομαγνητικό

Όταν οι μαγνητικές ροπές ευθυγραμμίζονται και προς τις δύο κατευθύνσεις (παράλληλες και αντιπαράλληλες), αλλά σε άνισους αριθμούς, σχηματίζονται αυτές οι ουσίες. Αυτά είναι αδύναμα πλάσματα που έλκονται από μαγνητικά πεδία. Επιπλέον, η θέρμανση ορισμένων υλικών μπορεί να τα κάνει να χάσουν εντελώς τον σιδηρομαγνητισμό τους. Παραδείγματα είναι το σιδηρομετάλλευμα και οι φερρίτες ψευδάργυρου και μαγνησίου.

μαγνητική διπολική ροπή ενός τύπου περιστρεφόμενου ηλεκτρονίου

Ο τύπος μιας μαγνητικής διπολικής ροπής ενός περιστρεφόμενου ηλεκτρονίου δίνεται ως:

Εδώ Α είναι η περιοχή.

Συμπέρασμα

Η μαγνητική ροπή ηλεκτρονίων, ή πιο σωστά η μαγνητική διπολική ροπή ηλεκτρονίων, είναι η μαγνητική ροπή ενός ηλεκτρονίου που προκαλείται από τα χαρακτηριστικά του εγγενούς σπιν και ηλεκτρικού φορτίου στην ατομική φυσική. Ένα μαγνητικό δίπολο είναι ένας μικρός μαγνήτης με μικροσκοπικό έως υποατομικό μέγεθος που είναι ανάλογο με μια ροή ηλεκτρικού φορτίου γύρω από έναν βρόχο. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται και στον δικό τους άξονά, με τα σημάδια + και – που υποδεικνύουν περιστροφές στις αντίθετες πλευρές. Οι μαγνητικές ιδιότητες ενός στερεού καθορίζονται από τις μαγνητικές ιδιότητες των ιόντων ή των ατόμων που αποτελούν αυτό το στερεό. Οι δομές τομέα των αντισιδηρομαγνητικών στερεών είναι τρομακτικά παρόμοιες με αυτές των σιδηρομαγνητικών στερεών.