Kas yra diamagnetizmas ir diamagnetinės medžiagos

Diamagnetines medžiagas atstumia magnetinis laukas, veikiamas magnetinis laukas sukuria jose priešingos krypties indukuotą magnetinį lauką, sukeldamas atstumiamąją jėgą. Ir atvirkščiai, paramagnetines ir feromagnetines medžiagas traukia magnetinis laukas. Diamagnetinių medžiagų magnetinis srautas mažėja, o paramagnetinių medžiagų magnetinis srautas didėja.

Diamagnetizmo fenomeną atrado Sebaldas Justinas Brugmansas, kuris 1778 metais pastebėjo, kad bismutas ir stibis atbaido magnetinių laukų. Diamagnetizmo terminą 1845 m. rugsėjo mėn. sukūrė Michaelas Faradėjus. Jis suprato, kad visos medžiagos iš tikrųjų turi tam tikrą diamagnetinį poveikį išoriniams magnetiniams laukams.

Diamagnetizmas tikriausiai yra mažiausiai žinoma magnetizmo forma, nepaisant to, kad diamagnetizmas pasitaiko beveik visose medžiagose.

Visi esame pripratę prie magnetinės traukos dėl to, kaip dažnai feromagnetinės medžiagos ir kadangi jie turi didžiulį magnetinį jautrumą.Kita vertus, diamagnetizmas kasdieniame gyvenime beveik nežinomas, nes apskritai diamagnetinės medžiagos turi labai mažą jautrumą, todėl atstumiančios jėgos yra beveik nereikšmingos.

Diamagnetizmo reiškinys yra tiesioginė pasekmė Lenco pajėgų veiksmaiatsiranda, kai medžiaga dedama į erdvę, kurioje yra magnetiniai laukai. Diamagnetinės medžiagos susilpnina bet kokį išorinį magnetinį lauką, kuriame jos yra. Lenz lauko vektorius visada nukreiptas prieš išoriškai taikomą lauko vektorių. Tai galioja bet kuria kryptimi, neatsižvelgiant į diamagnetinio kūno orientaciją taikomo lauko atžvilgiu.

Bet koks kūnas, pagamintas iš diamagnetinės medžiagos, ne tik susilpnina išorinį lauką dėl Lenco reakcijos įtakos, bet ir patiria tam tikros jėgos veikimą, jei išorinis laukas erdvėje yra netolygus.

Ši jėga, kuri priklauso nuo lauko gradiento krypties ir nepriklauso nuo paties lauko krypties, linkusi perkelti kūną iš santykinai stipraus magnetinio lauko srities į silpnesnio lauko sritį, kur pasikeis elektronų orbitos. minimalus.

Mechaninė jėga, veikianti diamagnetinį kūną magnetiniame lauke, yra atominių jėgų, kurios linkusios išlaikyti orbitinius elektronus sferinėse orbitose, matas.

Visos medžiagos yra diamagnetinės, nes tokios yra pagrindinės jų sudedamosios dalys atomai su orbitiniais elektronais… Kai kurios medžiagos sukuria ir Lenco laukus, ir sukimosi laukus. Dėl to, kad sukimosi laukai dažniausiai yra daug stipresni nei Lenco laukai, kai atsiranda abiejų tipų laukai, dažniausiai vyrauja sukimosi laukų sukeliami efektai.

Diamagnetizmas, atsirandantis dėl elektronų orbitų pokyčių, dažniausiai yra silpnas, nes vietiniai laukai, veikiantys atskirus elektronus, yra daug stipresni už taikomus išorinius laukus, kurie linkę keisti visų elektronų orbitas. Kadangi orbitos pokyčiai yra nedideli, su šiais pokyčiais susijusi Lenco reakcija taip pat yra nedidelė.

Tuo pačiu metu diamagnetizmas atsiranda dėl atsitiktinio judėjimo plazmos elementai, pasireiškia daug stipriau nei su elektronų orbitų pasikeitimu susijęs diamagnetizmas, kadangi plazmos jonai ir elektronai nepatiria didelių rišamųjų jėgų veikimo Šiuo atveju santykinai silpni magnetiniai laukai žymiai pakeičia dalelių trajektorijas.

Daugelio atskirų mikroskopinių dalelių, judančių skirtingų tipų trajektorijomis, diamagnetizmas gali būti laikomas lygiavertės srovės grandinės, supančios kūną, kurio medžiagoje yra šių dalelių, įtakos. Šios srovės matavimas leidžia kiekybiškai įvertinti diamagnetizmą.

Diamagnetinė levitacija:

Kai kurie diamagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra vanduo, metalinis bismutas, vandenilis, helis ir kitos tauriosios dujos, natrio chloridas, varis, auksas, silicis, germanis, grafitas, bronza ir siera.

Apskritai diamagnetizmas praktiškai nematomas, išskyrus vadinamuosius superlaidininkai… Čia diamagnetinis poveikis toks stiprus, kad superlaidininkai net juda virš magneto.

Diamagnetinės levitacijos demonstravimui buvo panaudota pirolitinio grafito plokštė – tai labai diamagnetinė medžiaga, ty medžiaga, turinti labai neigiamą magnetinį jautrumą.

Tai reiškia, kad esant magnetiniam laukui, medžiaga įmagnetinama, sukuriant priešingą magnetinį lauką, dėl kurio medžiaga atstumiama magnetinio lauko šaltinio. Tai yra priešinga tam, kas atsitinka su paramagnetinėmis arba feromagnetinėmis medžiagomis, kurias traukia magnetinio lauko šaltiniai (pvz., geležis).

Pirolitinis grafitas – ypatingos struktūros medžiaga, kuri suteikia jai didelį diamagnetizmą. Tai kartu su mažu tankiu ir stipriais magnetiniais laukais, kurie pasiekiami naudojant neodimio magnetai, padaro reiškinį matomą tokį, koks jis yra šiose nuotraukose.

Eksperimentiškai buvo patvirtinta, kad diamagnetinės medžiagos turi:

• Santykinis magnetinis pralaidumas yra mažesnis nei vienas;
• Neigiama magnetinė indukcija;
• Neigiamas magnetinis jautrumas, praktiškai nepriklausomas nuo temperatūros.

Esant žemesnei nei kritinei temperatūrai, medžiagai pereinant į superlaidžią būseną, ji tampa idealiu diamagnetu:Meisnerio efektas ir jo panaudojimas