Διαμαγνητικός παραμαγνητικός σιδηρομαγνητικός

Όταν εξετάζουμε την κυκλική κίνηση των ηλεκτρονίων, μπορεί να εξηγηθεί η γένεση του μαγνητισμού. Μέσα στα άτομα, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα, ανάλογες με ένα κυκλικό πηνίο που μεταφέρει ρεύμα. Η τροχιακή μαγνητική ροπή δημιουργείται από την τροχιακή κίνηση του ηλεκτρονίου. Μια μαγνητική ροπή σπιν δημιουργείται όταν τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους. Το διανυσματικό άθροισμα των τροχιακών και των μαγνητικών ροπών σπιν δίνει τη μαγνητική ροπή ενός ατόμου. Οι μαγνητικές ενώσεις κατηγοριοποιούνται σε τρεις κατηγορίες με βάση τις μαγνητικές τους ιδιότητες:διαμαγνητικές, σιδηρομαγνητικές και παραμαγνητικές.

Ορισμός του Διαμαγνητικού

Όταν τα διαμαγνητικά υλικά εκτίθενται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο μαγνητίζονται ασθενώς προς την αντίθετη κατεύθυνση από το εφαρμοζόμενο πεδίο. Ο διαμαγνητισμός περιγράφει το είδος του μαγνητισμού που παρουσιάζεται από ορισμένα υλικά. Ο χαλκός, ο χρυσός, το αντιμόνιο, το βισμούθιο, ο άργυρος, ο μόλυβδος, το πυρίτιο, ο υδράργυρος και άλλα διαμαγνητικά υλικά είναι παραδείγματα. Μια τροχιακή μαγνητική ροπή δημιουργείται από την τροχιακή κίνηση του ηλεκτρονίου. Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια έχουν την τάση να περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, με αποτέλεσμα μια μαγνητική ροπή σπιν. Τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου μπορούν να περιστρέφονται είτε δεξιόστροφα είτε αριστερόστροφα. Τα ηλεκτρόνια μπορούν επίσης να περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα με δεξιόστροφο ή αριστερό προσανατολισμό.

Οι μαγνητικές ροπές των ατόμων και οι τροχιακές μαγνητικές ροπές έχουν διαταχθεί σε διαμαγνητικές ουσίες με τέτοιο τρόπο ώστε το διανυσματικό άθροισμα της μαγνητικής ροπής ενός ατόμου να μηδενίζεται.

Χαρακτηριστικά

• Η μαγνητική ροπή κάθε ατόμου σε μια διαμαγνητική ουσία υπολογίζεται ότι είναι μηδέν.
• Μπορούν να απωθηθούν από ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο.
• Όταν οι διαμαγνητικές ουσίες τοποθετούνται σε ένα μη ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, μετατοπίζονται από την ισχυρότερη στην ασθενέστερη πλευρά του πεδίου.
• Όταν αυτά τα υλικά εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, μαγνητίζονται ασθενώς προς την αντίθετη κατεύθυνση από το πεδίο. Στα διαμαγνητικά υλικά, η μαγνητική επιδεκτικότητα φαίνεται να είναι αρνητική.

Σιδηρομαγνητική ουσία

Σιδηρομαγνητικές ουσίες είναι εκείνες που μαγνητίζονται έντονα σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο στην ίδια κατεύθυνση με το εφαρμοζόμενο πεδίο. Ακόμη και μετά την αφαίρεση του μαγνητικού πεδίου, αυτές οι ουσίες διατηρούν τη μαγνητική τους ροπή. Τα σιδηρομαγνητικά υλικά έλκονται από ασθενέστερες σε ισχυρότερες περιοχές του εξωτερικού πεδίου. Ο σίδηρος, το κοβάλτιο και το νικέλιο είναι παραδείγματα σιδηρομαγνητικών υλικών. Οι μαγνητικές ροπές παίζουν σημαντικό ρόλο στην περιστροφή των σιδηρομαγνητικών υλικών. Αυτές οι ενώσεις αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό μικροσκοπικών μονάδων που ονομάζονται τομείς. Όταν μια σιδηρομαγνητική ουσία εκτίθεται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, εμφανίζεται ροπή σε αυτούς τους τομείς. Οι τομείς περιστρέφονται και παραμένουν παράλληλοι προς την κατεύθυνση ως αποτέλεσμα αυτού.

Χαρακτηριστικά

• Οι σιδηρομαγνητικές ενώσεις αποτελούνται από μεγάλο αριθμό μικροσκοπικών περιοχών.
• Όταν αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, αυτές οι ουσίες διατηρούν τον μαγνητισμό τους.
• Όταν θερμαίνονται πάνω από το σημείο Curie, ορισμένα υλικά γίνονται παραμαγνητικά.
• Οι σιδηρομαγνητικές ενώσεις έλκονται σε μεγάλο βαθμό από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
• Όταν το μαγνητικό πεδίο είναι ανομοιόμορφο, αυτά τα σιδηρομαγνητικά υλικά τείνουν να μετατοπίζονται από το ασθενέστερο στο ισχυρότερο τμήμα του πεδίου.
• Όταν μια σιδηρομαγνητική ράβδος τοποθετηθεί σε ένα ομοιογενές μαγνητικό πεδίο, θα ακινητοποιηθεί με το μήκος της παράλληλο προς την κατεύθυνση του πεδίου.

Παραμαγνητικές ουσίες 

Όταν τοποθετούνται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο στην ίδια κατεύθυνση με το εξωτερικά εφαρμοζόμενο πεδίο, οι παραμαγνητικές ουσίες μαγνητίζονται ασθενώς. Αυτά τα υλικά διαφέρουν από τα σιδηρομαγνητικά και τα διαμαγνητικά υλικά. Έχουν μια τάση να μετακινούνται από το ασθενέστερο στο ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Ασβέστιο, λίθιο, βολφράμιο, αλουμίνιο, πλατίνα και άλλα παραμαγνητικά υλικά είναι παραδείγματα. Κάθε άτομο σε μια παραμαγνητική ουσία έχει μια μόνιμη μαγνητική διπολική ροπή που προσανατολίζεται λόγω του τρόπου με τον οποίο περιστρέφονται τα άτομα. Όταν υπάρχει θερμική κίνηση, ωστόσο, η κατεύθυνση των μαγνητικών ροπών μπορεί να έχει αυθαίρετους προσανατολισμούς. Ως αποτέλεσμα, η καθαρή μαγνητική ροπή αυτής της ουσίας είναι μηδέν.

Χαρακτηριστικά

• Κάθε άτομο σε αυτήν την ουσία θεωρείται ότι είναι ένα μαγνητικό δίπολο με αποτέλεσμα μαγνητική ροπή.
• Αυτές οι χημικές ουσίες έλκονται στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο μέσω μιας ασθενής έλξης.
• Όταν τοποθετούνται σε ένα μη ομοιόμορφο πεδίο, ταξιδεύουν από την ασθενέστερη στην ισχυρότερη περιοχή του πεδίου.
• Όταν αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, αυτές οι ενώσεις χάνουν τον μαγνητισμό τους.

Μαγνήτες διαφόρων τύπων

Υπάρχουν τρεις τύποι μαγνητών:

• Οι μόνιμοι μαγνήτες είναι μαγνήτες που διατηρούν τις μαγνητικές τους ιδιότητες αφού μαγνητιστούν.
• Οι προσωρινοί μαγνήτες είναι μαγνήτες που χάνουν όλες τις μαγνητικές τους ιδιότητες όταν αφαιρεθεί το μαγνητικό πεδίο.
• Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι υλικά που, όταν διοχετεύεται ηλεκτρισμός μέσω αυτών, συμπεριφέρονται σαν μαγνήτες.

Το Μαγνητικό Πεδίο της Γης:Τι το προκαλεί;

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείται από την κίνηση του υγρού σιδήρου στον πυρήνα της Γης, που προκαλεί μαγνητικά πεδία. Το μαγνητικό πεδίο της Γης δημιουργείται βαθιά μέσα στον πυρήνα του πλανήτη. Επειδή τα φορτισμένα μέταλλα που κινούνται μέσα από αυτά τα πεδία παράγουν ηλεκτρικά ρεύματα, ο κύκλος συνεχίζεται. Το γεωδυναμικό είναι ένας αυτοσυντηρούμενος βρόχος αυτού του τύπου. Η συνδυασμένη πρόσκρουση των μαγνητικών πεδίων δημιουργεί ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο που ταξιδεύει στον πλανήτη. Τα μαγνητικά πεδία στη Γη προκαλούνται από αυτό.

Ιδιότητες του μαγνητισμού

• Οι μαγνητικοί πόλοι βρίσκονται πάντα σε ομάδες των δύο.
• Οποιοιδήποτε μαγνήτες σαν πόλοι απωθούνται μεταξύ τους, ενώ σε αντίθεση με πόλους πάντα ελκύονται ο ένας τον άλλον.
• Όσο ισχυρότερη είναι η μαγνητική δύναμη μεταξύ δύο μαγνητών, τόσο μικρότερο είναι το διάστημα μεταξύ τους.
• Όταν ένας μαγνήτης αφήνεται να κρέμεται στον αέρα, θα πέφτει πάντα σε προσανατολισμό Βορρά-Νότου.
• Ο βόρειος πόλος του μαγνήτη είναι ο πόλος που δείχνει προς το γεωγραφικό βορρά. Ο Νότιος Πόλος του μαγνήτη είναι ο πόλος που δείχνει προς την κατεύθυνση του γεωγραφικού Νότου.
• Οι μαγνήτες έλκονται πάντα από σιδηρομαγνητικά υλικά.

Συμπέρασμα

Όταν τα διαμαγνητικά υλικά εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο στην αντίθετη κατεύθυνση από το εφαρμοζόμενο πεδίο, μαγνητίζονται ασθενώς. Ο διαμαγνητισμός περιγράφει το είδος του μαγνητισμού που παρουσιάζεται από ορισμένα υλικά. Σιδηρομαγνητικές ουσίες είναι εκείνες που μαγνητίζονται έντονα σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο σε κατεύθυνση που είναι ίδια με την κατεύθυνση του εξωτερικά εφαρμοζόμενου πεδίου. Οι παραμαγνητικές ουσίες είναι εκείνες που μαγνητίζονται ασθενώς όταν τοποθετούνται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο στην ίδια κατεύθυνση με το εξωτερικά εφαρμοζόμενο πεδίο.