De magnetisering er en vektormengde som beskriver den magnetiske tilstanden til et materiale og er definert som antall dipolmagnetiske momenter per volumsenhet. Et magnetisk materiale - for eksempel jern eller nikkel - kan betraktes som om det bestod av mange små magneter som kalles dipoler.
Normalt fordeles disse dipolene, som igjen har nord- og sør-magnetiske poler, med en viss grad av forstyrrelse innenfor materialets volum. Forstyrrelse er mindre i materialer med sterke magnetiske egenskaper som jern og større i andre med mindre åpenbar magnetisme.
Imidlertid, ved å plassere materialet midt i et eksternt magnetfelt, slik som det som produseres i en solenoid, er dipolene orientert i henhold til feltet, og materialet er i stand til å oppføre seg som en magnet (figur 2).
Være M magnetiseringsvektoren, som er definert som:
Nå, intensiteten til magnetiseringen i materialet, produktet av å bli nedsenket i det ytre feltet H, er proporsjonal med dette, derfor:
M ∝ H
Konstanten av proporsjonalitet avhenger av materialet, det kalles magnetisk følsomhet og betegnes som χ:
M =χ. H
Enhetene til M i det internasjonale systemet er ampere / meter, som de fra H, derfor er dimension dimensjonsløs.
Artikkelindeks
Magnetisme oppstår fra elektriske ladninger i bevegelse, derfor er det nødvendig å ta hensyn til bevegelsene til de ladede partiklene som utgjør det for å bestemme atomets magnetisme..
Starter med elektronet, som anses å kretse rundt atomkjernen, er det som en liten sløyfe (lukket krets eller lukket kretsløp). Denne bevegelsen bidrar til atomets magnetisme takket være den magnetiske momentvektorens bane m, hvis størrelse er:
m = I.A
Hvor Jeg er nåværende intensitet og TIL er området lukket av løkken. Derfor er enhetene til m i det internasjonale systemet (SI) er forsterkere x kvadratmeter.
Vektoren m er vinkelrett på sløyfens plan som vist i figur 3 og er rettet som indikert av regelen til høyre tommel.
Tommelen er orientert i strømretningen og de fire gjenværende fingrene er viklet rundt løkken og peker oppover. Denne lille kretsen tilsvarer en stangmagnet, som indikert i figur 3.
Bortsett fra det magnetiske momentet, oppfører elektronet seg som om det roterer på seg selv. Det skjer ikke akkurat slik, men den resulterende effekten er den samme, så det er et annet bidrag som må tas i betraktning for nettets magnetiske øyeblikk av et atom..
Faktisk er det magnetiske rotasjonsmomentet mer intenst enn det orbitale øyeblikket og er hovedsakelig ansvarlig for netto magnetismen til et stoff..
Spinnmomentene justeres i nærvær av et eksternt magnetfelt og skaper en kaskadeeffekt, som suksessivt justeres med nærliggende øyeblikk.
Ikke alle materialer har magnetiske egenskaper. Dette skyldes det faktum at elektronene med motsatt spinn danner par og avbryter sine respektive magnetiske øyeblikk av spinn..
Bare hvis noen ikke er sammenkoblet, er det et bidrag til det totale magnetiske øyeblikket. Derfor er det bare atomer med ulikt antall elektroner som har sjansen til å være magnetiske.
Protonene i atomkjernen gir også et lite bidrag til atomets totale magnetiske øyeblikk, fordi de også har spinn og derfor et tilhørende magnetisk øyeblikk..
Men dette avhenger omvendt av massen, og protonens er mye større enn elektronens..
Inne i en spole der en elektrisk strøm går gjennom, opprettes et jevnt magnetfelt.
Og som beskrevet i figur 2, når dette materialet plasseres, vil de magnetiske øyeblikkene av dette stemme overens med spolens felt. Nettoeffekten er å produsere et sterkere magnetfelt.
Transformatorer, enheter som øker eller reduserer vekselstrøm, er gode eksempler. De består av to spoler, den primære og den sekundære, viklet på en myk jernkjerne..
En skiftende strøm føres gjennom primærspolen som vekselvis modifiserer magnetfeltlinjene i kjernen, som igjen induserer en strøm i sekundærspolen..
Frekvensen av svingningen er den samme, men størrelsen er forskjellig. På denne måten kan man oppnå høyere eller lavere spenninger.
I stedet for å vikle spolene til en solid jernkjerne, er det å foretrekke å legge en fylling av metallplater belagt med lakk..
Årsaken skyldes tilstedeværelsen av virvelstrømmer inne i kjernen, som har den effekten at den overopphetes for mye, men strømmen som induseres i arkene er lavere, og derfor blir oppvarmingen av enheten minimert..
En mobiltelefon eller en elektrisk tannbørste kan lades ved magnetisk induksjon, som er kjent som trådløs lading eller induktiv lading..
Det fungerer som følger: det er en base eller ladestasjon som har en solenoid eller hovedspole, gjennom hvilken en skiftende strøm føres. En annen spole (sekundær) er plassert på børstehåndtaket.
Strømmen i primærspolen induserer en strøm i spolen på håndtaket når børsten plasseres i ladestasjonen, og dette tar seg av å lade batteriet som også er i håndtaket.
Størrelsen på den induserte strømmen økes når en kjerne av ferromagnetisk materiale, som kan være jern, plasseres i hovedspolen..
For at primærspolen skal oppdage nærheten til sekundærspolen, avgir systemet et intermitterende signal. Når svaret er mottatt, aktiveres den beskrevne mekanismen, og strømmen begynner å bli indusert uten behov for kabler..
En annen interessant anvendelse av de magnetiske egenskapene til materie er ferrofluider. Disse består av små magnetiske partikler av en ferritforbindelse, suspendert i et flytende medium, som kan være organisk eller til og med vann..
Partiklene er belagt med et stoff som forhindrer agglomerering, og forblir således fordelt i væsken.
Tanken er at væskens flytbarhet kombineres med magnetismen til ferrittpartiklene, som i seg selv ikke er sterkt magnetiske, men får en magnetisering i nærvær av et eksternt felt, som beskrevet tidligere.
Den ervervede magnetiseringen forsvinner så snart det eksterne feltet trekkes tilbake.
Ferrofluider ble opprinnelig utviklet av NASA for å mobilisere drivstoff i et romfartøy uten tyngdekraft, noe som ga impuls ved hjelp av et magnetfelt..
For øyeblikket har ferrofluider mange applikasjoner, noen fremdeles i eksperimentfasen, for eksempel:
- Reduser friksjonen på lyddemperne på høyttalere og hodetelefoner (forhindre etterklang).
- Tillat separasjon av materialer med ulik tetthet.
- Fungere som tetninger på harddiskaksler og avvise smuss.
- Som kreftbehandling (i eksperimentfasen). Ferrofluid injiseres i kreftceller og det påføres et magnetfelt som produserer små elektriske strømmer. Varmen som genereres av disse angriper de ondartede cellene og ødelegger dem.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.