Mis on diamagnetism ja diamagnetilised materjalid
Diamagnetilisi materjale tõrjub magnetväli, rakendatud magnetväli tekitab neis vastassuunalise indutseeritud magnetvälja, põhjustades tõukejõu. Seevastu paramagnetilisi ja ferromagnetilisi materjale tõmbab magnetväli. Diamagnetiliste materjalide puhul magnetvoog väheneb ja paramagnetiliste materjalide puhul magnetvoog suureneb.
Diamagnetismi fenomeni avastas Sebald Justinus Brugmans, kes 1778. aastal märkas, et vismuti ja antimoni tõrjuvad magnetväljad. Termini diamagnetism võttis kasutusele Michael Faraday 1845. aasta septembris. Ta mõistis, et kõigil materjalidel on tegelikult mingisugune diamagnetiline mõju välistele magnetväljadele.
Diamagnetism on ilmselt kõige vähem tuntud magnetismi vorm, hoolimata asjaolust, et diamagnetism esineb peaaegu kõigis ainetes.
Me kõik oleme harjunud magnetilise külgetõmbega selle tihti ferromagnetilised materjalid ja kuna neil on tohutu magnetiline vastuvõtlikkus.Teisest küljest on diamagnetism igapäevaelus peaaegu tundmatu, kuna diamagnetilistel materjalidel on üldiselt väga väike vastuvõtlikkus ja seetõttu on tõukejõud peaaegu tühised.
Diamagnetismi nähtus on otsene tagajärg Lenzi vägede tegevustekib siis, kui aine asetatakse ruumi, kus on magnetväljad. Diamagnetilised ained põhjustavad mis tahes välise magnetvälja nõrgenemist, milles nad asuvad. Lenzi väljavektor on alati suunatud väliselt rakendatava väljavektori vastu. See kehtib igas suunas, sõltumata diamagnetilise keha orientatsioonist rakendatava välja suhtes.
Igasugune diamagnetilisest materjalist keha mitte ainult ei nõrgesta Lenzi reaktsiooni mõjul välist välja, vaid kogeb ka teatud jõu mõju, kui välisväli on ruumis ebaühtlane.
See jõud, mis sõltub välja gradiendi suunast ja ei sõltu välja enda suunast, kaldub viima keha suhteliselt tugeva magnetvälja piirkonnast nõrgema väljaga piirkonda, kus toimuvad muutused elektronide orbiitidel. minimaalne.
Diamagnetilisele kehale magnetväljas mõjuv mehaaniline jõud on aatomijõudude mõõt, mis hoiavad orbiidi elektrone sfäärilistel orbiitidel.
Kõik ained on diamagnetilised, kuna nende põhikoostisosad on sellised aatomid orbitaalsete elektronidega… Mõned ained loovad nii Lenzi väljad kui ka spinnväljad. Kuna spinnväljad on tavaliselt palju tugevamad kui Lenzi väljad, siis mõlema tüüpi väljade esinemisel domineerivad tavaliselt spinniväljadest tulenevad efektid.
Elektronide orbiitide muutustest tulenev diamagnetism on tavaliselt nõrk, kuna üksikutele elektronidele mõjuvad lokaalsed väljad on palju tugevamad kui rakendatavad välisväljad, mis kipuvad muutma kõigi elektronide orbiite. Kuna orbiidi muutused on väikesed, on ka nende muutustega seotud Lenzi reaktsioon väike.
Samal ajal on diamagnetism tingitud juhuslikust liikumisest plasma elemendid, avaldub palju tugevamalt kui elektronide orbiitide muutumisega kaasnev diamagnetism, kuna plasma ioonid ja elektronid ei koge suurte sidumisjõudude mõju Sel juhul muudavad suhteliselt nõrgad magnetväljad oluliselt osakeste trajektoore.
Paljude eri tüüpi trajektoore mööda liikuvate üksikute mikroskoopiliste osakeste diamagnetismi võib pidada keha ümbritseva ekvivalentse vooluringi mõju tulemuseks, mille aine neid osakesi sisaldab. Selle voolu mõõtmine võimaldab diamagnetismi kvantifitseerida.
Diamagnetiline levitatsioon:
Mõned diamagnetiliste materjalide näited on vesi, metall-vismut, vesinik, heelium ja muud väärisgaasid, naatriumkloriid, vask, kuld, räni, germaanium, grafiit, pronks ja väävel.
Üldiselt on diamagnetism praktiliselt nähtamatu, välja arvatud nn ülijuhid… Siin on diamagnetiline efekt nii tugev, et ülijuhid liiguvad isegi üle magneti.
Diamagnetilise levitatsiooni demonstreerimiseks kasutati pürolüütilisest grafiidist plaati - see on väga diamagnetiline materjal, see tähendab väga negatiivse magnetilise vastuvõtlikkusega materjal.
See tähendab, et magnetvälja olemasolul materjal magnetiseerub, tekitades vastandliku magnetvälja, mis põhjustab materjali tõrjumise magnetvälja allika poolt. See on vastupidine sellele, mis juhtub paramagnetiliste või ferromagnetiliste materjalidega, mida tõmbavad magnetvälja allikad (nt raud).
Pürolüütiline grafiit, erilise struktuuriga materjal, mis annab sellele suure diamagnetismi. See koos selle madala tiheduse ja tugevate magnetväljadega, mis sellega saavutatakse neodüümmagnetid, teeb nähtuse nähtavaks sellisena, nagu see neil fotodel on.
Eksperimentaalselt on kinnitatud, et diamagnetilistel materjalidel on:
- Suhteline magnetiline läbilaskvus on väiksem kui üks;
- Negatiivne magnetiline induktsioon;
- Negatiivne magnetiline tundlikkus, praktiliselt temperatuurist sõltumatu.
Kriitilistest temperatuuridest madalamatel temperatuuridel muutub aine ülijuhtivasse olekusse üleminekul ideaalseks diamagnetiks:Meissneri efekt ja selle kasutamine