Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики — Zygar

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) — свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы, т.е в отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не магнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждая единица объёма — намагниченность M), пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость χ мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

История

В 1777 году C. Дж. Бергман стал первым человеком, заметившим, что висмут и сурьма отталкиваются магнитным полем.

Однако термин «диамагнетизм» был введен позже (в сентябре 1845 года) Майклом Фарадеем, когда он понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером ответа на приложенное к ним магнитное поле.

Вещества — диамагнетики

Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков (в нормальных условиях)
Вещество	Магнитная восприимчивость, χ·10-6
Азот, N2	−12,0
Водород, Н2	−4,0
Германий, Ge	−7,7
Кремний, Si	−3,1
Вода (жидкая), Н2O	−13,0
Поваренная соль, NaCI	−30,3
Ацетон, С3Н6О	−33,8
Глицерин, С3Н8О3	−57,1
Нафталин, С10Н8	−91,8
Висмут, Bi, металл	−170
Пиролитический графит, П, С	−85
Пиролитический графит, ⊥, С	−450

Диамагнетики: инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения. 6)/°КЧисло БринеляУд. сопрот. мкОм*мМагнитные свойстваАлюминийAl132.766092321821250.026ПарамагнетикБарийBa563.75710285—194.20.5Парамагнетик

БерилийBe41.841280180018412610.041ДиамагнетикВанадийV236.111900503318.3640.248ПарамагнетикВисмутBi839.82711268.413.39.61.16ДиамагнетикВольфрамW7419.334001421674.42620.055ПарамагнетикГадолинийGd647. 891310—8.89.7—1.4ФерромагнетикГаллийGa315.923033629.3 18.16.10.136ДиамагнетикГафнийHf7213.292220138225.91730.351ПарамагнетикЖелезоFe267.87154045373.310.7500.097ФерромагнетикЗолотоAu7919.3106313431214180.0225ДиамагнетикИндийIn497.31562397228.40.90.09ДиамагнетикИридийIr7722.424101301466.51700.054ПарамагнетикИттрийY394. 47152531014.69.3600.65ПарамагнетикКадмийCd488.65320.923192.829210.074ДиамагнетикКалийK190.86637549783.30.040.065ПарамагнетикКальцийCa201.538516509818.5170.04ПарамагнетикКобальтCo278.85150044569.513.51020.064ФерромагнетикЛантанLa576.1892018813.85.2370.568ПарамагнетикЛитийLi30.5318032857156 —0.086ПарамагнетикМагнийMg121. 74651104017027300.045ПарамагнетикМарганецMn257.44124447766.722.31961.85Антиферромагн.МедьCu298.92108338640616.6350.017ДиамагнетикМолибденMo4210.226202721505.31530.05ПарамагнетикНатрийNa110.97981220134720.070.042ПарамагнетикНикельNi288.961453440

75.513.2680.068ФерромагнетикНиобийNb418.572470268507.2750. 15ПарамагнетикОловоSn507.29231.922663.1235.20.113ПарамагнетикОсмийOs7622.53000129—4.64000.095ПарамагнетикПалладийPd4612.02155224370.79.5460.108ПарамагнетикПлатинаPt7821.45177313471.19.5400.098ПарамагнетикРений Re7521.023180138526.71350.214ПарамагнетикРодийRh4512.481970247888.51020.043ПарамагнетикРтутьHg8013. 5-391387.9182—0.958ДиамагнетикРубидийRb371.533933535.6900.0220.12ПарамагнетикРутенийRu4412.42250239—9.12200.075ПарамагнетикСвинецPb8211.343271303528.33.90.19ДиамагнетикСеребро Ag4710.49960.523545318.6250.015ДиамагнетикСкандийSc213154054511.311.4750.66ПарамагнетикСтронцийSr382.63770737—21140.227ПарамагнетикТаллийTl8111. 8530314735282.70.18ДиамагнетикТанталTa7316.63000150506.6470.124ПарамагнетикТитанTi224.52167055021.98.1730.47Парамагнетик ТорийTh9011.617501133711.5410.13ПарамагнетикУранU9219.051130—26.7142440.3ПарамагнетикХромCr247.19190046288.66.21140.13Антиферромагн.ЦезийCs551.92822018.4970.0150.19ПарамагнетикЦерийCe586. 7879521010.97.1200.75ПарамагнетикЦинкZn307.14419.53361133042 0.059ДиамагнетикЦирконийZr406.5185527729.56.3660.41Парамагнетик

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация имеет ту же природу что и эффект Мейснера (полное вытеснение магнитного поля из материала), она наблюдается при гораздо более сильных полях, но зато не требует предварительного охлаждения. Некоторые опыты доступны любителям. Например, редкоземельный магнит с индукцией около 1 Тл может висеть между двух пластин висмута. В поле с индукцией 11 Тл можно стабилизировать и удерживать маленький магнит в воздухе между пальцами не касаясь его.

Магнитная восприимчивость материалов

Магнитная восприимчивость χ для изотропных тел определяется выражением

χ = Y / H

Y	—	намагниченность 1 г тела;
H	—	напряженность внешнего намагниченного поля.

Материал	t , °С	χ · 10 6
Азот	18	-0.34
Алюминий	18	0.65
Алюминий сернокислый	18	-0.48
Алюминий хлористый	19	-0.6
Аммиак (газ)	16	-1.1
Аргон	18	-0.48
Ацетон	15	-0.58
Барий	20	0.91
Барий сернокислый	—	-0.306
Барий хлористый	15	-0.41
Бензол	16.8	-0.71
Бериллий хлористый	17	-0.6
Висмут	18	-1.38
	260	-1.02
Висмут бромистый	19	-0.33
Висмут иодистый	20	-0.49
Вода	10	-0. 72
Водород	18	-1.98
Водород хлористый	22	-0.66
Воздух	20	24.2
Вольфрам	16	0.28
Гадолиний хлористый	18	91
Гадолиния окись	20	130.1
Гелий	18	-0.47
Глицерин	20	-0.54
Железа окись	20	189.1
Железо бромное	18	48
Железо сернокислое	19	74.2
Железо хлористое	17	101.2
Железо хлорное	20	86.2
Золото	18	-0.15
Золото	-256.6	-0.13
Иридий	25	0.14
	200	0.17
	450	0.2
	850	0.26
	1150	0. 31
Кадмий	18	-0.18
Калий	20	0.52
Калий бромистый	—	-0.377
Калий железосинеродистый	21	7.08
Калий марганцевокислый	21	0.175
Калий хлористый	20	-0.52
Кальций	20	1.1
Кварц	20	-0.49
Кислород	20	106.2
Кислород жидкий	-195	259.6
Кислород твердый	-240	60
Кислота азотная	22	-0.467
Кислота серная	22	-0.44
Кислота уксусная	20	-0.53
Кобальт иодистый	18	32
Кобальт сернокислый	22	59.6
Кобальт хлористый	25	90.5
Кремний	20	-0. 13
Литий	16	0.5
Магний	18	0.55
Магний бромистый	20	-0.57
Магний жидкий	700	0.55
Магний хлористый	12	0.58
Марганец	22	9.9
Марганец сернокислый	24	88.5
Марганец хлористый	24	107
Медь	18	-0.085
Молибден	18	0.04
Натрий	18	0.51
Натрий сернокислый	16	-0.86
Натрий хлористый	18	-0.5
Неон	18	-0.33
Нефть	15–20	ок. -0,8
Никель бромистый	18	19
Никель сернокислый	15.9	26.7
Никель хлористый	24	44.7
Никеля закись	—	48. 3
Олово	18	0.025
Олово двуххлористое	—	-0.34
Олово жидкое	400	-0.036
Олово серое	18	-0.35
Палладий	18	5.4
	200	4.6
	750	2.6
	1230	1.7
Парафин	20	ок. -0,5
Платина	18	1.1
	250	0.66
	700	0.45
	1220	0.3
Ртуть	18	-0.19
Ртуть твердая	-80	-0.15
Свинец	16	-0.11
Свинец бромистый	20	-0.28
Свинец жидкий	330	-0.08
Свинец иодистый	19	-0.33
Свинец хлористый	15	-0. 32
Сера ромб	18	-0.49
Сера жидкая	113	-0.49
Сера жидкая	220	-0.49
Серебро	16	-0.2
Спирт бутиловый	—	-0.74
Спирт метиловый	-3	-0.65
Спирт этиловый	19	-0.74
Стекло (крон)	—	-0.9
Сурьма	16	-0.87
Сурьма жидкая	800	-0.49
Сурьма треххлористая	15	-0.36
Сурьмы трехокись	14	-0.19
Тантал	18	0.87
	820	0.77
Углекислота	18	-0.42
Углерод алмаз	18	-0.49
	400	-0.51
	1200	-0.56
Углерод графит	20	-3. 5
	-170	-6
	600	-2
	1000	-1.3
Фосфор белый	20	-0.9
Хлор жидкий	-60	-0.57
Хлороформ	15	-0.49
Хром	18	3.6
	1100	4.2
Хром сернокислый	21	29.5
Хром хлористый	19	44.3
Хрома трехокись	17	0.51
Цинк	18	-0.157
Цинк бромистый	19	-0.4
Цинк жидкий	450	-0.09
Цинк сернокислый	—	-0.48
Цинк хлористый	22	-0.47
Шеллак	—	-0.3
Эбонит	20	0.6
Эрбий	18	22
Этилацетат	6	-0. 607
Этилен	20	-1.6
Этилен хлористый	—	-0.602
Эфир этиловый	20	-0.77

Литература

1. Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.

Парамагнетики, диамагнетики: marta_inj — LiveJournal

Когда-то это видео произвело на меня большое впечатление.
Захотелось разобраться, почему так происходит.

«…магнитные свойства вещества определяются магнитными моментами его атомов, а магнитный момент атома слагается из орбитальных и собственных спиновых магнитных моментов, входящих в его состав электронов.
У атомов некоторых веществ векторная сумма орбитальных и спиновых магнитных моментов электронов равна нулю, т.е. магнитный момент всего атома равен нулю, При помещении таких веществ в магнитное поле парамагнитный эффект, естественно, возникнуть не может, так как он возникает только за счет ориентации магнитных моментов атомов в магнитном поле, здесь же их нет.
А вот прецессия электронных орбит во внешнем поле, обуславливающая диамагнитный эффект, возникает всегда, поэтому диамагнитный эффект возникает у всех веществ при помещении их в магнитное поле.
Таким образом, если магнитный момент атома (молекулы) вещества равен нулю (за счет взаимной компенсации магнитных моментов электронов), то при помещении такого вещества в магнитное поле в нем будет возникать только диамагнитный эффект. При этом собственное магнитное поле магнетика направлено противоположно внешнему полю и ослабляет его. Такие вещества называют диамагнетиками.»
«Диамагнетиками называются вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов равны нулю.
Диамагнетики во внешнем магнитном поле намагничиваются против направления внешнего поля и ослабляют его»
«Парамагнетики — это вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов отличны от нуля.
Парамагнетики во внешнем магнитном поле намагничиваются по направлению внешнего поля и усиливают его. «
«Согласно современным представлениям, магнитные свойства ферромагнетиков определяются спиновыми магнитными моментами (спинами) электронов; ферромагнетиками могут быть только кристаллические вещества, в атомах которых имеются недостроенные внутренние электронные оболочки с некомпенсированными спинами. При этом возникают силы, вынуждающие спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться параллельно друг другу. Эти силы называются силами обменного взаимодействия, они имеют квантовую природу и обусловлены волновыми свойствами электронов.»

Непонятно, откуда берутся те самые суммы векторов, не равные нулю. Кто-то говорит о неспаренных электронах, которые за счет неуравновешенного спина дают ненулевую сумму векторов и даже ларморовскую прецессию. Однако у кальция и цинка все электроны спаренные, при этом кальций — парамагнетик, а цинк — диамагнетик. А галлий с неспаренным электроном — диамагнетик. Как так получается?
Да и с электронами и орбиталями далеко не все ясно. Где там векторы, которые можно складывать?

То́чка Нее́ля — антиферромагнитная точка Кюри, температура, выше которой антиферромагнетик теряет свои специфические магнитные свойства и превращается в парамагнетик (фазовый переход II рода). Вблизи точки Нееля достигают максимального значения аномалии немагнитных свойств антиферромагнетиков (теплоёмкости, коэффициент теплового расширения, температурного коэффициента электропроводности и т. д.)

При нагревании магнитные свойства вещества меняются, не говорит ли это о том, что связывать их с орбиталями электронов не приходится? Или орбитали меняются от тепла?

Фазовые переходы второго рода — фазовые переходы, при которых вторые производные термодинамических потенциалов по давлению и температуре изменяются скачкообразно, тогда как их первые производные изменяются постепенно. Отсюда следует, в частности, что энергия и объём вещества при фазовом переходе второго рода не изменяются, но изменяются его теплоёмкость, сжимаемость, различные восприимчивости и т. д.

Теория среднего поля – самый первый и простейший способ теоретического описания критических явлений. Для этого производится линеаризация многочастичного гамильтониана взаимодействия, то есть фактически, он заменяется на одночастичный гамильтониан с некоторым эффективным самосогласованным полем. Таким образом мы переходим от близкодействия к дальнодействию, то есть к взаимодействию с формально бесконечным радиусом. Также мы пренебрегаем корреляционными эффектами.

Здесь тоже вряд ли кто-то чего-то сможет понять.
Переназывание как оно есть: сначала вещество назовем парагмагнетиком, потом тех, кто заинтересуется, с чего это у парамагнетиков парамагнитные свойства, шандарахнем по голове «фазовым переходом второго рода», а потом и вовсе пошлем на «многочастичный гамильтониан взаимодействия».

Но дальше еще лучше: «Критические показатели, полученные в теории среднего поля, плохо согласуются с экспериментальными значениями.»
«Флуктуационная теория фазовых переходов второго рода работает вне области применимости теории Ландау и находит критические показатели и общие закономерности фазовых переходов второго рода. В этой теории аномальное поведение физических величин вблизи точки фазового перехода связывается с сильным взаимодействием флуктуаций параметра порядка, радиус корреляции которых неограниченно растёт и обращается в бесконечность в самой точке фазового перехода. »

Что такое радиус корреляции? Это расстояние (по времени или в пространстве) , в пределах которого значения функции ещё в среднем зависят друг от друга.

В точке фазового перехода второго рода все становится связанным со всем?

Примеры фазовых переходов второго рода
• переход парамагнетик-ферромагнетик или парамагнетик-антиферромагнетик (параметр порядка — намагниченность),
• переход металлов и сплавов в состояние сверхпроводимости (параметр порядка — плотность сверхпроводящего конденсата),
• переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние (п.п. — плотность сверхтекучей компоненты).
Однако в квантово-механической системе происходят квантовые флуктуации, которые и ответственны за фазовый переход. Таким образом, квантовые флуктуации могут переводить систему в другую фазу….Часто причины возникновения квантовых фазовых переходов остаются пока неясными.

Таким образом, в очередной раз поиск начался с парамагнитных свойств, довел до квантовомеханических переходов и там благополучно утонул

Применение диамагнетиков и парамагнетиков: 2) Применение парамагнетиков — ЭкоДом: Дом своими руками

2) Применение парамагнетиков

К
парамагнетикам относятся все постоянные
магниты (а это все элементы с
нескомпенсированной внешней электронной
оболочкой), имеющие широчайшую область
применения, т. к. к ним также относятся
ферромагнетики и ферриты.

В
основном магниты в электроприборах и
электрооборудовании. Например,
они используются в качестве сердечников
катушек индуктивности (увеличивают
ее). Из парамагнетиков с высокой магнитной
проницаемостью делаются магнитопроводы
–
детали или
их комплекты, предназначенных для
прохождения с определенными
потерями магнитного
потока,
возбуждаемого электрическим
током,
протекающим в обмотках устройств, в
состав которых эти магнитопроводы и
входят. Магнитопроводы являются
составными частями схемотехнических элементов
РЭА: трансформаторов, дросселей,
пускателей, контакторов, магнитных
головок, фильтров, контуров, запоминающих
устройств,
генераторов
и электродвигателей.
В магнитных проводах магнитное поле
как бы втягивается в них почти полностью,
и позволяет его направить куда угодно.

Такие
материалы как медь и алюминий очень
широко используются в электронике и
электротехнике, но в основном из-за того
что они хорошие проводники электричества
и тепла, а не из-зи пара и диамагнитных
свойств.

Диамагнетики

1) Основные свойства и природа диамагнетиков

Диамагнетизм —
вид магнетизма, проявляющийся в
намагничивании вещества навстречу
направлению действующего на него
внешнего магнитного поля.

При
внесении какого-либо тела в магнитное
поле в электронной оболочке каждого
его атома, в силу закона электромагнитной
индукции, возникают индуцированные
круговые токи, т. е. добавочное круговое
движение электронов вокруг направления
магнитного поля. Эти токи создают в
каждом атоме индуцированный магнитный
момент,
направленный, согласно правилу Ленца,
навстречу внешнему магнитному полю
(независимо от того, имелся ли первоначально
у атома собственный магнитный момент
или нет и как он был ориентирован). У
чисто диамагнитных веществ (диамагнетиков)
электронные оболочки атомов (молекул)
не обладают постоянным магнитным
моментом. Магнитные моменты, создаваемые
отдельными электронами в таких атомах,
в отсутствие внешнего магнитного поля
взаимно скомпенсированы. В частности,
это имеет место в атомах, ионах и молекулах
с целиком заполненными электронными
оболочками, например в атомах инертных
газов, в молекулах водорода, азота.

Удлинённый
образец диамагнетика в однородном
магнитном поле ориентируется
перпендикулярно силовым линиям поля
(вектору напряжённости поля). Из
неоднородного магнитного поля он
выталкивается в направлении уменьшения
напряжённости поля.

Индуцированный
магнитный момент I,
приобретаемый 1 молем диамагнитного
вещества, пропорционален напряжённости
внешнего поля Н,
т. е. l =
cH.
Коэффициент c называется молярной
диамагнитной восприимчивостью и имеет
отрицательный знак (т.к. I и Н направлены
навстречу друг другу). Обычно абсолютная
величина c мала (~ 10^-6),
например для 1 моля гелия
c = —
1,9×10^-6.

В
металлах и полупроводниках часть
валентных электронов атомов имеет
возможность перемещаться от атома к
атому по всему образцу (в металлах число
таких «свободных» электронов не
зависит от температуры и очень велико,
в полупроводниках оно сравнительно
мало при низких температурах и быстро
растёт с нагреванием). Под воздействием
внешнего магнитного поля свободные
электроны двигаются по спиральным
квантованным орбитам, что также вызывает
небольшой диамагнетизм. В некоторых
веществах диамагнетизм Ландау особенно
велик, например в висмуте и графите
восприимчивость достигает —
(200—300)×10^-6 на
1 моль.

Во
всех рассмотренных выше случаях
диамагнитная восприимчивость слабо
зависит от напряжённости магнитного
поля. Однако при очень низких температурах
у металлов (например, Be, Bi, Zn) и полупроводников
в сильных полях наблюдается периодическое
(осцилляционное) изменение восприимчивости
при плавном увеличении напряжённости
поля.

Наибольшее
по абсолютной величине значение
диамагнитной восприимчивости имеют
идеальные диамагнетики, или сверхпроволнки.

Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики

Все вещества в зависимости от выраженности магнитных свойств делятся на сильномагнитные и слабомагнитные. Магнетики можно разделить по видам механизма, вызывающего намагничивание.

Что такое диамагнетики

Диамагнетики являются слабомагнитными веществами: они не магнитятся, если на них не действует магнитное поле.

Определение 1

Если парамагнетики внести во внешнее магнитное поле, то в их атомах начинается движение электронов, порождающее ориентированный круговой ток.

Этот ток обладает собственным магнитным моментом ρm.

Круговой ток, в свою очередь, порождает магнитную индукцию, дополнительную по отношению к внешним полям. Вектор этой индукции направлен против внешнего поля. Силу воздействия внешнего поля можно найти так:

Любое вещество может проявлять свойство диамагнетизма. Величина магнитной проницаемости диамагнетиков обычно приравнивается к единице (отклонение незначительно). В случае с жидкостями и твердыми телами величина восприимчивости равна примерно 5-10, у газов она заметно меньше. Данный показатель не имеет прямой связи с температурой – этот факт подтвержден экспериментально П. Кюри.

Диамагнетики бывают следующих видов:

• классические;
• аномальные;
• сверхпроводники.

Если магнитное поле несильное, то величина намагниченности диамагнетика прямо пропорциональна напряженности магнитного поля H→.

Ниже представлена схема, которая наглядно показывает данную зависимость в случае с классическими диамагнетиками (в слабом магнитном поле):

Рисунок 1

Что такое парамагнетики

Парамагнетики также являются слабомагнитными веществами. Их молекулы характеризуются наличием постоянного магнитного момента pm→. Его энергию во внешнем поле можно вычислить так:

Если направления векторов B→ и pm→ совпадут, то величина энергии будет минимальной.

Определение 2

Если мы внесем парамагнетик во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты получат преимущественную ориентацию в направлении поля, соответствующую распределению Больцмана.

Иными словами, вещество намагничивается: дополнительное поле усиливается за счет совпадения с внешним. При этом угол между векторами остается неизменным.

Смена ориентации магнитных моментов по распределению Больцмана связана со столкновениями и взаимодействием атомов между собой. В отличие от диамагнетиков, магнитная восприимчивость парамагнетиков меняется в зависимости от температуры в соответствии с законом Кюри или законом Кюри-Вейсса.

В формуле дельтой обозначена постоянная, которая может быть и больше 0, и меньше. 

Величина магнитной восприимчивости парамагнетика больше 0, но незначительно. Выделяют следующие виды парамагнетиков:

• нормальные;
• парамагнитные металлы;
• антиферромагнетики.

Второй тип парамагнетиков не обнаруживает связи магнитной восприимчивости с температурой. Такие металлы являются слабомагнитными при χ≈10-6.

Парамагнетические вещества характеризуются наличием парамагнитного резонанса. Возьмем внешнее магнитное поле с помещенным в него парамагнетиком. Как мы уже писали выше, в нем создается дополнительное магнитное поле с вектором индукции, направленным перпендикулярно вектору постоянного поля. При взаимодействии дополнительного поля с магнитным моментом атома создается так называемый момент сил M→.

Данный момент стремится к смене угла между pm→ и B→.

Определение 3

При совпадении частоты прецессии с частотой переменного магнитного поля момент сил, создаваемый этим полем, будет либо постоянно увеличивать указанный угол, либо постоянно уменьшать. Это называется явлением парамагнитного резонанса.

Если магнитное поле слабое, то намагниченность в парамагнетиках будет пропорциональна напряженности поля и может быть выражена следующей формулой:

Рисунок 2

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Что такое ферромагнетики

В отличие от двух перечисленных выше магнетиков, ферромагнетики являются сильномагнитными веществами.

Определение 4

Ферромагнетики – это вещества с высокой магнитной проницаемостью, зависящей от внешнего магнитного поля.

Данные вещества могут иметь так называемую остаточную намагниченность. Выразить зависимость восприимчивости ферромагнетиков от напряженности внешнего магнитного поля можно с помощью функции. Она представлена на схеме ниже:

Рисунок 3

Намагниченность ферромагнетика имеет пределы насыщения. Это указывает нам на природу возникновения намагниченности в таких веществах: она образуется путем смены ориентации магнитных моментов вещества. Для ферромагнетиков также характерно такое явление, как гистерезис.

В магнитном отношении все ферромагнетики делят на мягкие и жесткие. Первые из них имеют высокую магнитную проницаемость и способны легко намагничиваться и размагничиваться. Они имеют широкое применение в электротехнических приборах, основанных на работе переменных полей (например, трансформаторов). Жесткие ферромагнетики имеют сравнительно небольшую проницаемость и намагничиваются трудно. Их используют при производстве постоянных магнитов.

Пример 1

Условие: на схеме выше (рис. 3) показана кривая намагниченности ферромагнетика. Постройте кривую, выражающую зависимость B(H) и определите, возможно ли насыщение для магнитной индукции. Поясните свой вывод.

Решение

Мы знаем отношение вектора магнитной индукции к вектору намагниченности.

B→=J→+μ0H→.

Из этого можно сделать вывод, что насыщения кривая B(H) иметь не может. Создадим график зависимости напряженности внешнего поля от индукции магнитного поля в соответствии с рисунком выше. Мы получили схему, называемую кривой намагничивания:

Рисунок 4

Ответ: кривая индукции не имеет насыщения.

Пример 2

Условие: выведите формулу восприимчивости парамагнетика при условии, что механизм его намагничивания точно такой же, как механизм электризации полярных диэлектриков. Среднее значение магнитного момента молекул в проекции на ось Z обозначается формулой ρmz=ρmL(β).

Здесь L(β)=cth(β)-1β означает функцию Ланжевена при β=ρmBkT.

Решение

Взяв высокие температуры и небольшие поля, получим следующее:

ρmB≪kT,→β≪1.

Значит, если β≪1cthβ=1β+β3-β345+…, можно ограничить функцию линейным членом и получить, что:

ρmB≪kT,→β≪1.

Возьмем нужную формулу и подставим в нее полученное значение:

ρmz=ρmρmB3kT=ρm2B3kT.

Зная, как связаны между собой напряженность магнитного поля и его индукция, а также приравняв магнитную проницаемость парамагнетика к 1, получим следующее:

ρmz=ρm2μ0h5kT.

В итоге формула намагниченности будет выглядеть так:

J=nρmz=ρm2μ0h5kTn.

Поскольку модуль намагниченности связан с модулем вектора (J=χH), мы можем записать результат:

χ=ρm2м0n3kT.

Ответ: χ=ρm2м0n3kT.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Парамагнетики

Cтраница 2

Диамагнетики и парамагнетики имеют относительную магнитную проницаемость, близкую к единице.
 [16]

Диамагнетики и парамагнетики имеют магнитную проницаемость, близкую к единице.
 [17]

Диамагнетики и парамагнетики имеют магнитную проницаемость, близкую к единице, и по магнитным свойствам нашли себе ограниченное применение в технике.
 [18]

Диамагнетики и парамагнетики имеют магнитную проницаемость, близкую к единице, и по магнитным свойствам нашли себе ограниченное применение в технике.
 [19]

Ферромагнетиками называются парамагнетики, у которых относительная магнитная проницаемость при температуре, меньшей точки Кюри, ц1 и зависит от напряженности внешнего магнитного поля.
 [20]

Ферромагнетиками называются парамагнетики с самопроизвольной намагниченностью, у которых относительная магнитная проницаемость при температуре, меньшей точки Кюри, ( I 1 и зависит от напряженности внешнего магнитного поля.
 [22]

Диамагнетики и парамагнетики иногда объединяют под названием слабомагнитных веществ, не обладающих атомным магнитным порядком, а ферромагнетики и ферримагнетики — под названием сильномагнитных веществ, обладающих атомным магнитным порядком; для антиферромагнетиков характерен атомный магнитный порядок, но количественно этот эффект весьма мал.
 [23]

Итак, парамагнетики и диамагнетики в магнитном поле намагничиваются по-разному. Поэтому их поведение в магнитном поле должно быть различным.
 [24]

Парамагнитные вещества ( парамагнетики) состоят из атомов, у которых орбитальные магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга. Парамагнитные атомы обладают магнитным моментом и создают в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля в парамагнетике магнитные моменты атомов ориентированы хаотично и вследствие теплового движения их ориентация непрерывно изменяется.
 [25]

Сравнивая диамагнетики и парамагнетики, мы легко обнаруживаем, чем они отличаются: парамагнетики состоят из атомов или молекул, имеющих магнитные моменты, а диамагнетики — из атомов или молекул, магнитные моменты которых равны нулю. Теперь мы покажем, что наше наблюдение зафиксировало существенное обстоятельство: тела, состоящие из атомов ( молекул), имеющих магнитный момент, должны быть парамагнетиками, а тела, состоящие из атомов ( молекул) с нулевым моментом, — диамагнетиками.
 [26]

Заметим, что парамагнетики намагничиваются очень слабо даже и в сильных внешних полях. Из рис. 25.21 видно, что парамагнетик должен втягиваться во внешнее магнитное поле, поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются.
 [28]

Диа — и парамагнетики обычно относят к слабомагнитным, а остальные — к сильномагнитным веществам.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Новые свойства старых материалов | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Шапка-невидимка, ещё недавно считавшаяся исключительно атрибутом волшебных сказок, привлекает всё более пристальное внимание серьёзных учёных. Ведь механизм, позволяющий сделать невидимым тот или иной объект, нашёл бы широкое применение не только в военной сфере. А уж про военную и говорить нечего! До сих пор физикам удалось разработать лишь технологию «стеллс», которая позволила американцам построить самолёты, невидимые для радиолокационных установок. Однако в диапазоне видимого света эти самолёты ничем не отличаются от всех прочих. И вот теперь группа физиков университета штата Мэриленд в Колледж-Парке объявила о том, что ей удалось сделать материальный объект невидимым в зелёном свете лазера. Руководитель этой группы – профессор Кристофер Дейвис (Christopher C. Davis) – честно признаётся, что и сам порой хотел бы быть невидимкой:

Ну конечно! Я думаю, каждый хоть раз в жизни мечтал стать невидимкой – или, скажем, уметь летать. Учёные тоже рассуждают о путешествиях во времени, незримости и невесомости. Некоторые из этих идей когда-нибудь станут реальностью!

Однако до этого пока ещё далеко. Дейвис хоть и изобрёл шапку-невидимку, но функционирует она только в двухмерном пространстве, на плоскости, да и её размеры составляют всего лишь нескольких сотых долей миллиметра. Конечно, это может показаться довольно бессмысленной затеей – прилагать усилия к тому, чтобы сделать невидимым объект, который в силу крайне малых размеров и так практически не виден. Однако мэрилендским физикам важно было, прежде всего, удостовериться в том, что их концепция в принципе работает. Концепция, которую они позаимствовали у Дейвида Копперфилда и других иллюзионистов. Кристофер Дейвис этого и не скрывает:

Это почти как старый трюк фокусников: использовать соответствующее освещение сцены и систему зеркал, расположенных таким образом, чтобы свет от задней части сцены достигал зрителей в обход стоящего на сцене человека. В результате зрители видят то, что находится за человеком, то, что он должен был бы собой заслонять. И это делает человека на сцене как бы невидимкой.

Кристофер Дейвис действует так же: он заставляет свет огибать объект, как вода в ручье омывает камень. Однако для достижения этого эффекта он использует не зеркала, а несколько концентрически расположенных на тончайшей золотой подложке миниатюрных колец из полиметилметакрилата – материала, более известного как акриловое стекло или оргстекло. Если посмотреть на всю эту конструкцию сверху в микроскоп, бросается в глаза сходство с многорядной круговой дорожной развязкой. Благодаря этим кольцам из оргстекла объект, помещённый в центре развязки – так сказать, на островке, – становится невидимым. Дело в том, что если лазерный луч определённой частоты падает на золотую фольгу под определённым углом, он как бы попадает в ловушку, оказывается пойманным на поверхности тонкой плёнки. Профессор Дейвис поясняет:

Свет продолжает распространяться по этому золотому слою. Однако когда он достигает полимерных колец, те направляют его по кругу в обход центра. А центр – это то самое место, которое мы хотим сделать невидимым. А на противоположной стороне свет продолжает распространяться по золотой плёнке в прежнем направлении. У наблюдателя создаётся впечатление, будто свет прошёл через центр насквозь. На самом же деле наблюдатель просто видит то, что находится позади расположенного в центре объекта.

Помимо физиков университета штата Мэриленд, проблемой создания таких шапок-невидимок занимаются и другие группы исследователей. Однако до сих пор их модели могли делать объекты невидимыми лишь в диапазоне микроволн – в отличие от установки профессора Дейвиса, работающей в видимом зелёном свете. Да и принцип её действия несколько отличается от тех эффектов, что положены в основу традиционных моделей. Профессор Дейвис прибегнул к помощи одной из разновидностей так называемых квазичастиц, то есть частиц, выдуманных учёными для удобства описания того или иного явления, в котором энергия ведёт себя как некая квантовая частица. В данном случае речь идёт о квазичастицах, получивших название «поверхностные плазмоны». Когда лазерный луч соответствующей частоты попадает на тонкую металлическую плёнку, электроны проводимости начинают синхронно колебаться, и эти колебания со скоростью света распространяются по поверхности плёнки. Это немного напоминает волны, разбегающиеся по воде от брошенного в неё камня. Такое переменное поле может быть описано как газ, состоящий из квантовых частиц, которые учёные и назвали поверхностными плазмонами – в отличие от объёмных плазмонов, описывающих колебания электронов проводимости внутри ионной решётки кристалла. Поверхностные плазмоны возникают тогда, когда возникновение объёмных плазмонов невозможно, а это зависит от частоты возбуждающего поля лазерного луча. Именно эту коллективную вибрацию зарядов на поверхности металлической фольги и использует профессор Дейвис в своей шапке-невидимке:

Эти плазмоны известны уже давно, но долгое время на них никто не обращал внимания. Лишь около десяти лет назад технологическое развитие достигло такого уровня, что появилась возможность наблюдать и использовать этот эффект. Сегодня он находит практическое применение в целом ряде областей. На рынке имеются, например, химические и биологические сенсоры на основе поверхностных плазмонов. Мы сами разработали особый микроскоп высокого разрешения, в котором также использован этот эффект.

Таким образом, поверхностные плазмоны не только способны делать объекты невидимыми, но и напротив, помогают разглядеть их более детально. Впрочем, создание шапки-невидимки представляется учёным всё же более увлекательной – или более насущной – задачей. Если уж не для видимого света, то хотя бы для магнитного поля. Именно такую цель поставили перед собой британские учёные, специализирующиеся на так называемых метаматериалах, то есть композитных материалах, физические свойства которых – как правило, весьма необычные, – определяются не столько свойствами составляющих их компонентов, сколько микроструктурой материала в целом. В качестве примера можно назвать уже упоминавшуюся сегодня технологию «стеллс» – она базируется на одном из метаматериалов. Другим примером могут служить метаматериалы, обладающие отрицательным показателем преломления света: собирающая линза из такого материала не фокусирует, а рассеивает свет. Композит, разработанный теперь группой физиков Имперского колледжа науки, техники и медицины в Лондоне, является самым сильным в мире диамагнетиком. Напомню, что диамагнетики – вещества, намагничивающиеся навстречу направлению внешнего магнитного поля. Созданный лондонскими учёными метаматериал представляет собой, на первый взгляд, стопку тонких стеклянных пластин с металлическим отливом. Общая толщина стопки составляет лишь несколько миллиметров. Но под микроскопом можно разглядеть сотни тончайших металлических пластинок, расположенных между стеклянными пластинами строго параллельно и на определённом расстоянии друг от друга. Они изготовлены из свинца, – говорит один из разработчиков – Бен Вуд (Ben Wood) – и поясняет:

Мы разместили сверхпроводящие металлические пластинки таким образом, чтобы они имитировали диамагнетик – то есть материал, вытесняющий магнитное поле. В природе диамагнетиков очень много, однако этот эффект, как правило, крайне мал. Каждый, наверное, видел фотографию живой лягушки, парящей в магнитном поле. Это явление именуется диамагнитной левитацией. Дело в том, что организм лягушки в значительной степени состоит из воды, а вода – диамагнетик. Но парить лягушка может только потому, что масса её тела очень мала – эффект слишком слаб, чтобы удержать в воздухе более тяжёлый предмет. А наш метаматериал в десятки тысяч раз более сильный диамагнетик, чем всё, что встречается в природе.

Бен Вуд вот уже три года работает под руководством профессора сэра Джона Пендри (John Pendry), ведущего в мире специалиста в области метаматериалов. Свою цель Вуд видит в том, чтобы создать материал с переменной магнитной проницаемостью, которая позволила бы регулировать степень диамагнетизма. Вуд начал экспериментировать со сверхпроводящими металлами:

В прошлом году мы рассчитали теоретически, какой структурой должен обладать искусственный диамагнетик на основе сверхпроводников. Теперь мы получили первые опытные результаты, и они подтверждают: наш материал обладает в точности теми самыми свойствами, которых мы от него ждали.

Правда, Вуд вынужден постоянно охлаждать образцы жидким гелием, чтобы поддерживать их в состоянии сверхпроводимости:

То, что происходит здесь на микроскопическом уровне, можно описать так: если какая-нибудь из этих сверхпроводящих пластин оказывается в постоянном внешнем магнитном поле, в ней начинает протекать слабый круговой ток, и в результате образуется магнитный момент, направленный навстречу внешнему полю и вытесняющий его. В результате это внешнее поле сохраняется только в зазорах между металлическими пластинами. Оно там как бы застревает. И чем плотнее друг к другу расположены пластины, тем сильнее вытесняется внешнее поле из композита в целом.

Иными словами, этот метаматериал действительно ведёт себя как диамагнетик с регулируемой магнитной проницаемостью. Такой композит может найти немало сфер применения. Например, экраны, исключающие проникновение постоянных магнитных полей в определённые помещения. Сегодня для этого используются магнитные материалы, существенно изменяющие то внешнее поле, от которого они должны защищать. Иногда это неприемлемо. Например, в ситуации, когда высокочувствительное электронное оборудование должно быть экранировано от магнитного поля, излучаемого ядерным магнитно-резонансным томографом, но само это поле должно оставаться строго гомогенным, иначе пострадает точность измерения – а с ней и точность диагностики. Эту задачу вполне могла бы решить защитная оболочка из нашего диамагнитного метаматериала, – говорит Бен Вуд:

Одна из наших целей состоит в создании магнитных шапок-невидимок. То есть материалов, которые магнитно экранировали бы те или иные зоны, но так, что снаружи это оставалось бы незаметным, поскольку никаких изменений внешнее поле не претерпевало бы.

Но до создания реально функционирующей магнитной шапки-невидимки ещё предстоит пройти долгий путь, и работы британских физиков – лишь первый шаг. Пока экран из диамагнитного метаматериала исправно выполняет свою функцию лишь при условии, что линии напряжённости внешнего магнитного поля расположены строго перпендикулярно к его поверхности. На практике такое условие почти невыполнимо.

А теперь – о том, как физики научно-исследовательской лаборатории компании «IBM» в Сан-Хосе, штат Калифорния, играют в бильярд атомами. Кием им при этом служит тончайшая игла, радиус острия которой составляет всего лишь несколько нанометров. Один из игроков – молодой немецкий исследователь Маркус Тернес (Markus Ternes) – говорит:

Инструмент, который мы для этого используем, называется сканирующий туннельный микроскоп. Важнейшим его компонентом является тонкая игла. Мы можем подвести эту иглу непосредственно к отдельному атому и таким образом его перемещать.

Сама по себе эта технология не нова. Сканирующий туннельный микроскоп был изобретён Гердом Биннингом (Gerd Binning) и Гейнрихом Рорером (Heinrich Rohrer), сотрудниками научно-исследовательской лаборатории компании «IBM» в Цюрихе, более четверти века назад. А в 1989-м году американскому физику Дону Эйглеру (Don Eigler), нынешнему научному руководителю Маркуса Тернеса, удалось с помощью подобного микроскопа разместить на поверхности 35 атомов ксенона таким образом, чтобы они образовали аббревиатуру «IBM». Конечно, это произвело сенсацию, но…

Принципиальный вопрос – какая сила необходима для того, чтобы произвести эту операцию – так и остался тогда без ответа. Лишь после того, как мы спарили этот сканирующий туннельный микроскоп с другим инструментом – сканирующим атомно-силовым микроскопом, – мы смогли вплотную подойти в ответу на этот вопрос.

Изрядно упрощая, можно сказать, что Тернес и его коллеги разместили на кончике сканирующей иглы туннельного микроскопа своего рода миниатюрный и чрезвычайно чувствительный силомер, динамометр. Кстати, следует иметь в виду, что сравнение с игрой в бильярд всё же даёт лишь очень приблизительное представление о происходящих здесь процессах. Если атом подтолкнуть иглой, он не катится, как шар по гладкому столу, а вынужден преодолевать неровности, поскольку поверхность, по которой он перемещается, сама состоит из атомов. Более верным представляется сравнение этого процесса с перемещением мяча для игры в гольф по картонным ячейкам для куриных яиц. Маркус Тернес поясняет:

Мы видим, в какой именно момент происходит это перемещение. А благодаря наличию сенсора-силомера мы можем теперь измерить необходимые для этого силы. Они чрезвычайно малы. Например, для перемещения одного атома кобальта по поверхности из меди нужно приложить силу в 17 пиконьютонов. Это одна миллионная часть одной миллионной части ньютона. А один ньютон – это примерно та сила, которая необходима для удержания плитки шоколада в гравитационном поле Земли.

Важно также, что атомы разных элементов на разных поверхностях ведут себя по-разному. Одни сдвигаются с места легко, другие нуждаются для этого в гораздо больших усилиях. Но именно это и представляет особый интерес с точки зрения будущего практического применения, – говорит Маркус Тернес:

Если задаться целью сконструировать некое устройство столь миниатюрных линейных размеров, то, конечно же, важно знать, какие атомы для этой цели годятся. Какие прочно закреплены, а какие мы можем легко передвинуть из точки А в точку Б.

Для будущих наномеханизмов нужны атомы обеих разновидностей – и те, что могут послужить основанием, и те, что образуют подвижные детали. Метод измерения, разработанный физиками «IBM», позволяет выяснить, какие атомы на какой поверхности оптимально подходят для каких конструкций. Во всяком случае, Маркус Тернес уже сегодня знает, что он собирается конструировать:

Мы хотим попытаться реализовать компьютерные вычисления и процессы накопления информации в наномасштабе. Для этого нам необходим этот инструмент. Компанию «IBM» чрезвычайно интересует вопрос, сколь малой может быть ячейка памяти.

Впрочем, этот вопрос интересует не только компанию «IBM», поскольку такие наноэлементы памяти – это рынок будущего, исчисляемый миллиардами евро.

Парамагнетики⚠️: свойства, отличие от ферромагнетиков

Что такое парамагнетики

Парамагнетиками называют вещества, способные намагничиваться под действием внешнего магнитного поля в его направлении и обладающие положительной магнитной восприимчивостью, которая значительно меньше единицы.

Определение «Парамагнетизм» было введено в 1848 году Майклом Фарадеем. Ученый выполнил разделение всех веществ на несколько классов, включая парамагнетики.

Парамагнетики относят к слабомагнитным веществам. Они характеризуются собственными магнитными моментами. Если на парамагнетик действует внешнее магнитное поле, магнитные моменты ориентируются по его направлению и создают результирующее поле, превосходящее внешнее. Таким образом, вещества входят в магнитное поле. В случае, когда внешнее магнитное поле отсутствует, и парамагнетик не намагничен, благодаря тепловому движению наблюдается произвольная ориентация собственных магнитных моментов атомов вещества.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Основные свойства

Выделение парамагнетиков в отдельную категорию произошло благодаря их особенным физико-химическим характеристикам. Основными свойствами веществ являются:

• положительная магнитная восприимчивость, которая значительно меньше единицы;
• самопроизвольная намагниченность, изменяемая при воздействии сторонних факторов, наблюдается, когда температура среды не слишком высока;
• гистерезис характерен для данного типа веществ;
• притяжение магнитом в условиях мощного магнитного поля.

Отличие от ферромагнетиков, диамагнетиков

Все парамагнетики обладают собственными магнитными моментами. Данное свойство отличает их от диамагнетиков. Под воздействием высоких температур магнитные моменты начинают вращательные движения в произвольных направлениях. Если парамагнетик окружает среда с низкой температурой, магнитные моменты атомов останавливаются, что служит причиной образования структуры этих моментов в кристалле. Наиболее простым вариантом такого положения является ситуация, когда моменты выстраиваются параллельно, относительно друг друга, и ориентированы в одном направлении. Это является примером ферромагнитной структуры.  

Если парамагнетик определенного типа способен под воздействием низкой температуры создавать магнитные структуры, то такое вещество называется ферромагнетиком. Поэтому ферромагнетики можно определить, как те же парамагнетики, но с моментами атомов, направленных в одну сторону.

Виды парамагнетиков

Парамагнетики широко распространены. Вещества, обладающие соответствующими свойствами, могут несколько отличаться по характеру поведения в магнитном поле. Выделяют следующие виды парамагнетиков:

• нормальные;
• парамагнитные металлы;
• антиферромагнетики.

Парамагнитные металлы отличаются от других парамагнетических веществ отсутствием взаимосвязи между магнитной восприимчивостью моментов атома и температурным режимом. Такие вещества относятся к слабомагнитным.

Изменение парамагнетиков во внешнем магнитном поле

Наличие парамагнитного резонанса характерно для парамагнетических веществ. Опытным путем можно наблюдать при помещении парамагнетика во внешнее магнитное поле создание дополнительного магнитного поля, вектор индукции в котором перпендикулярен вектору постоянного поля. Если дополнительное поле взаимодействует с магнитным моментом атома вещества, это приводит к образованию момента сил. Парамагнитный резонанс определяется силой магнитного поля. Если оно слабое, то напряженность поля будет пропорциональна намагниченности парамагнетических веществ.

Примеры веществ парамагнетиков

Ферромагнитные и антиферромагнитные вещества могут преобразоваться в парамагнетические материалы. При этом температура должна быть больше, чем температура Кюри или Нееля, при которой наблюдается фазовый переход в парамагнитное состояние. Примеры парамагнетиков:

• алюминий;
• платина;
• щелочные и щелочно-земельные металлы и их сплавы;
• кислород;
• оксид азота;
• оксид марганца;
• хлорное железо.

Где применяются в повседневной жизни

Парамагнетики представляют собой постоянные магниты. Вещества такого типа характеризуются широкими сферами применения в технике и быту. Магниты нередко используются для изготовления разнообразных электрических приборов и оборудования.

Урок 4. магнитные свойства вещества. электроизмерительные приборы — Физика — 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 4. Магнитные свойства вещества. Электроизмерительные приборы

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. Магнитные свойства вещества.

2. Свойства диа-, пара- и ферромагнетиков.

3. Принцип действия электроизмерительных приборов.

Глоссарий по теме:

Магнитная проницаемость – это физическая скалярная величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в данном веществе отличается от индукции магнитного поля в вакууме.

Диамагнетики – вещества, у которых магнитная проницаемость чуть меньше единицы. К таким веществам относятся золото, серебро, углерод, висмут.

Парамагнетики – вещества, у которых магнитная проницаемость чуть больше единицы. Это алюминий, вольфрам, щелочные металлы, магний, платина.

Ферромагнетики – вещества у которых магнитная проницаемость много больше единицы. Это железо, никель, кобальт, и сплавы металлов.

Точка Кюри – температура, при которой ферромагнетики теряют ферромагнитные свойства.

Ферриты – ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока.

Основная и дополнительная литература по теме:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 27-30.

2.Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.- М.:Дрофа,2009. С. 113.

3. ЕГЭ 2017. Физика. 1000 задач с ответами и решениями. Демидова М.Ю., Грибов В.А., Гиголо А.И. М.: Экзамен, 2017.

Теоретический материал для самостоятельного изучения.

Все вещества в окружающей нас природе в какой — то мере обладают магнитными свойствами. Ещё с глубокой древности была известна способность некоторых минералов притягивать железные предметы. Среди многих приборов навигации, необходимых для прокладывания курса кораблей или самолётов, обязательно должен быть и магнитный компас. Во многих измерительных приборах основными деталями служат постоянные магниты. Что же происходит с веществом, помещённом в магнитное поле? Вспомним, как магнитные свойства катушки, по которой течёт ток, усиливаются, если в катушку вставлен железный сердечник. Железный сердечник намного увеличивает магнитное поле в катушке с током. Мы знаем, что вокруг катушки с электрическим током возникает магнитное поле, а железный сердечник, создаёт своё магнитное поле и, согласно принципу суперпозиции полей, векторы этих двух полей складываются. Таким образом, мы наблюдаем усиление магнитного поля. Магнитную индукцию, создаваемую электрическим током, обозначим через (В₀). Магнитную индукцию поля в веществе обозначим через (В). При введении железного сердечника, появляется магнитная индукция поля, возникающая благодаря намагничиванию вещества (В₁). Эти поля складываются по принципу суперпозиции полей. В итоге мы наблюдаем, что вещество может усилить или, возможно ослабить магнитное поле. Магнитная индукция поля, создаваемого этими токами в вакууме, будет меньше, чем магнитная индукция поля в веществе.

Магнитной проницаемостью вещества называется физическая скалярная величина показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в данном веществе отличается от индукции магнитного поля в вакууме.

Французский физик Андре Мари Ампер сравнивал магнитные поля, создаваемые полосовым магнитом и проводниками с током. В итоге, Ампер выдвинул гипотезу, что внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. Круговые электрические токи – это токи, обусловленные орбитальными движениями электронов вокруг ядра.

Английский физик Майкл Фарадей исследовал влияние вещества на магнитное поле. В итоге, он определил, что все вещества изменяют магнитное поле, если их поместить во внешнее магнитное поле. Получается если вещество поместить во внешнее магнитное поле, оно становится источником своего магнитного поля. Это явление называют намагничиванием. Таким образом, Майкл Фарадей обнаружил, что вещества делятся на три группы — диа-, пара-, и ферромагнетики.

Диамагнетики – это вещества, у которых магнитная проницаемость чуть меньше единицы. К таким веществам относятся золото, серебро, углерод, висмут. Магнитная проницаемость висмута равна 0,9998. Значит, магнитное поле ослабляется, когда в него помещают это вещество В˂В_0. Это означает, что вектор магнитной индукции поля, создаваемого веществом направлен противоположно вектору магнитной индукции поля, создаваемого током.

Парамагнетики – вещества, у которых магнитная проницаемость чуть больше единицы. Это алюминий, вольфрам, щелочные металлы, магний, платина. Эти вещества намагничиваются очень слабо, намагничиваются вдоль намагничивающего поля. Вектор магнитной индукции поля, создаваемого веществом, направлен в ту же сторону, что и вектор магнитной индукции поля, создаваемого током.

Ферромагнетики – это вещества, у которых магнитная проницаемость во много раз больше единицы. Это такие вещества как железо, кобальт, никель и сплавы металлов. Для железа магнитная проницаемость равна одна тысяча (1000).

Магнитные поля создаются ферромагнетиками не только вследствие обращения электронов вокруг ядер, но и вследствие их собственного вращения. Собственный вращательный момент (момент импульса) электрона называется спином. Согласно простейшим представлениям, электроны вращаясь вокруг собственной оси обладая зарядом, имеют, магнитное поле наряду с полем, появляющимся за счёт их орбитального движения вокруг ядер. В ферромагнетиках существуют области с параллельными ориентациями спинов, называемыми доменами; размеры доменов порядка 0.5 мкм. Параллельная ориентация спинов обеспечивает доменам минимум потенциальной энергии. Если ферромагнетик не намагничен, то ориентация доменов хаотична и суммарное магнитное поле, создаваемой доменами, равно нулю. При включении внешнего магнитного поля домены ориентируются вдоль линий магнитной индукции этого поля, и индукция магнитного поля в ферромагнетиках увеличивается, становясь в тысячи и даже миллионы раз больше индукции внешнего поля

Ферромагнитные свойства у веществ существуют только в определённой области температуры. Температура, при которой ферромагнитные материалы теряют свои ферромагнитные свойства, называют точкой Кюри по имени открывшего данное явление французского учёного Пьера Кюри. Если сильно нагреть намагниченный образец, то он потеряет способность притягивать железные предметы. Точка Кюри для железа 753 градусов по Цельсию, для кобальта 1000 градусов по Цельсию. Существуют ферромагнитные сплавы, у которых точка Кюри менее 100 градусов. Первые детальные исследования магнитных свойств ферромагнетиков были выполнены выдающимся русским физиком А. Г. Столетовым.

Большое применение получили ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока – ферриты. Это химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ. К их числу относится и магнитный железняк.

Стальной или железный сердечник в катушке усиливает создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. д. изготовляют из ферромегнетиков. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остаётся намагниченным, таким образом создаёт магнитное поле в окружающем пространстве. Это объясняется тем, что домены не возвращаются в прежнее положение и их ориентация частично сохраняется. Благодаря этому существуют постоянные магниты. Постоянные магниты широко применяются в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т.д. Электроизмерительный прибор является необходимым устройством в связи, промышленности, на транспорте, в медицине и в научных исследованиях.

Примеры и разбор решения заданий:

1. Для каких целей применяют ферромагнитные материалы? Выберите один правильный ответ.

Варианты ответов:

1) для усиления силы тока;

2) для ослабления магнитного поля;

3) для усиления магнитного поля;

4) для ослабления силы тока.

Пояснение: ферромагнетики и ферромагнитные материалы это вещества, которые создают наиболее сильные магнитные поля.

Правильный ответ: 3) для усиления магнитного поля.

2. По графику определите магнитную проницаемость стали при индукции В₀ намагничивающего поля 1) 0,4 мТл, 2) 1,2 мТл.

Дано:

1) B₀ = 0.4 мТл

2) B₀ = 1,2 мТл

µ₁ -? µ₂ -?

Решение:

По определению магнитная проницаемость µ показывает, во сколько раз индукция магнитного поля В в веществе превышает индукцию намагничивающего поля В₀ в вакууме: µ =

1. При В₀ = 0,4 мТл по графику находим что В = 0,8 Тл, следовательно:

2) При В₀ = 1. 2 мТл, по графику В = 1,2 Тл

Следовательно:

Ответ: µ₁ = 2000; µ₂ = 1000

Магнетизм • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Согласно закону Ампера, электрический ток производит магнитное поле. Электрон, вращающийся вокруг атома, можно рассматривать как циклический электрический ток очень малой силы и радиуса. Однако магнитное поле он, и это не удивительно, всё равно индуцирует. Фактически же, все электроны, вращаясь вокруг атомов, производят свое магнитное поле, и каждый атом, как следствие, обладает собственным магнитным полем, которое представляет собой суммарное поле, или суперпозицию магнитных полей отдельных электронов.

Теперь мы подходим к главному. В некоторых атомах равное число электронов вращается во всевозможных направлениях, и их магнитные поля взаимно гасятся. Однако в атомах некоторых элементов орбиты электронов могут быть ориентированы таким образом, что часть электронов производит магнитные поля, остающиеся некомпенсированными за счет полей электронов, обращающихся в противоположном направлении. И когда такие магнитные поля, связанные с вращением электронов по орбите, к тому же оказываются одинаково направленными у всех атомов кристаллической структуры вещества, он, в целом, создает вокруг себя стабильное и достаточно сильное магнитное поле. Любой фрагмент такого вещества представляет собой маленький магнит с четко выраженными северным и южным полюсами.

Именно совокупное поведение таких мини-магнитов атомов кристаллической решетки и определяет магнитные свойства вещества. По своим магнитным свойствам вещества делятся на три основных класса: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Имеется также два обособленных подкласса материалов, выделенных из общего класса ферромагнетиков — антиферромагнетики и ферримагнетики. В обоих случаях эти вещества относятся к классу ферромагнетиков, но обладают особыми свойствами при низких температурах: магнитные поля соседних атомов выстраиваются строго параллельно, но в противоположных направлениях. Антиферромагнетики состоят из атомов одного элемента и, как следствие, их магнитное поле становится равным нулю. Ферримагнетики представляют собой сплав двух и более веществ, и результатом суперпозиции противоположно направленных полей становится макроскопическое магнитное поле, присущее материалу в целом.

Ферромагнетики

Некоторые вещества и сплавы (прежде всего, следует отметить железо, никель и кобальт) при температуре ниже точки Кюри приобретают свойство выстраивать свою кристаллическую решетку таким образом, что магнитные поля атомов оказываются однонаправленными и усиливают друг друга, благодаря чему возникает макроскопическое магнитное поле за пределами материла. Из таких материалов получаются постоянные магниты. На самом деле магнитное выравнивание атомов обычно не распространяется на неограниченный объем ферромагнитного материала: намагничивание ограничивается объемом, содержащим от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч атомов, и такой объем вещества принято называть доменом (от английского domain — «область»). При остывании железа ниже точки Кюри формируется множество доменов, в каждом из которых магнитное поле ориентировано по-своему. Поэтому в обычном состоянии твердое железо не намагничено, хотя внутри него образованы домены, каждый из которых представляет собой готовый мини-магнит. Однако под воздействием внешних условий (например, при застывании выплавленного железа в присутствии мощного магнитного поля) домены выстраиваются упорядоченно и их магнитные поля взаимно усиливаются. Тогда мы получаем настоящий магнит — тело, обладающее ярко выраженным внешним магнитным полем. Именно так устроены постоянные магниты.

Парамагнетики

В большинстве материалов внутренние силы выравнивания магнитной ориентации атомов отсутствуют, домены не образуются, и магнитные поля отдельных атомов направлены случайным образом. Из-за этого поля отдельных атомов-магнитов взаимно гасятся, и внешнего магнитного поля у таких материалов нет. Однако при помещении такого материала в сильное внешнее поле (например, между полюсами мощного магнита) магнитные поля атомов ориентируются в направлении, совпадающем с направлением внешнего магнитного поля, и мы наблюдаем эффект усиления магнитного поля в присутствии такого материла. Материалы, обладающие подобными свойствами, называются парамагнетиками. Стоит, однако убрать внешнее магнитное поле, как парамагнетик тут же размагничивается, поскольку атомы снова выстраиваются хаотично. То есть, парамагнетики характеризуются способностью к временному намагничиванию.

Диамагнетики

В веществах, атомы которых не обладают собственным магнитным моментом (то есть в таких, где магнитные поля гасятся еще в зародыше — на уровне электронов), может возникнуть магнетизм иной природы. Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, при увеличении потока магнитного поля, проходящего через токопроводящий контур, изменение электрического тока в контуре противодействует увеличению магнитного потока. Вследствие этого, если вещество, не обладающее собственными магнитными свойствами, ввести в сильное магнитное поле, электроны на атомных орбитах, представляющие собой микроскопические контуры с током, изменят характер своего движения таким образом, чтобы воспрепятствовать увеличению магнитного потока, то есть, создадут собственное магнитное поле, направленное в противоположную по сравнению с внешним полем сторону. Такие материалы принято называть диамагнетиками.

  

В отношении магнитных свойств вещества важно усвоить, что они зависят от конфигурации электронных орбит атомов. Даже после разбиения на отдельные атомы железо, например, сохранит свои ферромагнитные свойства. А вот при дальнейшем дроблении вы получите лишь элементарные частицы, которые собственными магнитными свойствами не обладают, и описать природу магнетизма будет уже нельзя. Итак, магнитные свойства вещества зависят исключительно от конфигурации элементарных частиц в составе атома и организации кристаллических доменов, но никак ни от свойства заряженных частиц атомной структуры.

Диамагнетизм и парамагнетизм | Введение в химию

Цель обучения

• Отличить диамагнетик от парамагнитных атомов.

---

Ключевые моменты

• Каждый раз, когда два электрона имеют одну и ту же орбиталь, их спиновые квантовые числа должны быть разными. Когда два электрона объединяются в пары на орбитали или их общий спин равен 0, они являются диамагнитными электронами. Атомы со всеми диамагнитными электронами называются диамагнитными атомами.
• Парамагнитный электрон — это неспаренный электрон. Атом считается парамагнитным, если даже одна орбиталь имеет чистый спин. У атома может быть десять диамагнитных электронов, но пока у него есть один парамагнитный электрон, он по-прежнему считается парамагнитным атомом.
• Диамагнитные атомы отталкивают магнитные поля. Непарные электроны парамагнитных атомов перестраиваются в ответ на внешние магнитные поля и поэтому притягиваются. Парамагнетики не сохраняют намагниченность в отсутствие магнитного поля, поскольку тепловая энергия рандомизирует ориентацию электронного спина.

---

Условия

• парамагнитные материалы, которые притягиваются внешним магнитным полем и образуют внутренние индуцированные магнитные поля в направлении приложенного магнитного поля.
• диамагнетик — материалы, которые создают индуцированное магнитное поле в направлении, противоположном приложенному извне магнитному полю, и поэтому отталкиваются приложенным магнитным полем.
• лантаноид Любой из 14 редкоземельных элементов от церия (или лантана) до лютеция в периодической таблице.Поскольку их внешние орбитали пусты, у них очень похожий химический состав. Под ними — актиниды.
• квантовое число — одно из определенных целых или полуцелых чисел, которые определяют состояние квантово-механической системы (например, электрона в атоме).
• MRIM Магнитно-резонансная томография, метод медицинской визуализации, используемый в радиологии для исследования анатомии и физиологии тела как при его здоровье, так и при болезни.

---

Диамагнетизм

Каждый раз, когда два электрона имеют одну и ту же орбиталь, их спиновые квантовые числа должны быть разными.Другими словами, один из электронов должен иметь «спин вверх» с [latex] m_s = + \ frac {1} {2} [/ latex], а другой электрон должен иметь «спин вниз» с [ латекс] m_s = — \ frac {1} {2} [/ latex]. Это важно, когда дело доходит до определения полного спина электронной орбитали. Чтобы решить, сокращаются ли спины электронов, сложите их спиновые квантовые числа. Когда два электрона объединяются в пары на орбитали или их общий спин равен 0, они называются диамагнитными электронами.

Думайте о вращении как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.Если одно вращение вращается по часовой стрелке, а другое — против часовой стрелки, то два направления вращения уравновешивают друг друга и не остается никакого вращения. Обратите внимание, что все это означает с точки зрения электронов, разделяющих орбиталь: поскольку электроны на одной и той же орбитали всегда имеют противоположные значения для своих квантовых чисел спина (m _s ), они всегда в конечном итоге компенсируют друг друга. Другими словами, на орбитали, содержащей два электрона, не остается никакого спина.

Спин электрона очень важен для определения магнитных свойств атома.Если все электроны в атоме спарены и делят свою орбиталь с другим электроном, то полный спин на каждой орбитали равен нулю, и атом является диамагнитным. Диамагнитные атомы не притягиваются к магнитному полю, а скорее слегка отталкиваются.

Диамагнитная левитация Небольшой (~ 6 мм) кусок пиролитического графита (материала, похожего на графит), парящий над массивом постоянных золотых магнитов (5-миллиметровые кубы на куске стали). Обратите внимание, что полюса магнитов выровнены по вертикали и чередуются (два с севером вверх и два с югом вверх по диагонали).

Парамагнетизм

Электроны, которые находятся на одной орбите, называются парамагнитными электронами. Помните, что если электрон находится один на орбитали, орбиталь имеет чистый спин, потому что спин одиночного электрона не компенсируется. Если даже одна орбиталь имеет чистый спин, весь атом будет иметь чистый спин. Следовательно, атом считается парамагнитным, если он содержит хотя бы один парамагнитный электрон. Другими словами, у атома может быть 10 спаренных (диамагнитных) электронов, но до тех пор, пока у него есть один неспаренный (парамагнитный) электрон, он по-прежнему считается парамагнитным атомом.

Так же, как диамагнитные атомы слегка отталкиваются от магнитного поля, парамагнитные атомы слегка притягиваются к магнитному полю. Парамагнитные свойства обусловлены перестройкой траектории электронов, вызванной внешним магнитным полем. Парамагнетики не сохраняют никакой намагниченности в отсутствие приложенного извне магнитного поля, потому что тепловое движение рандомизирует ориентацию спина. Более сильные магнитные эффекты обычно наблюдаются только при участии d- или f-электронов.Величина магнитного момента атома лантаноида может быть довольно большой, так как он может переносить до семи неспаренных электронов в случае гадолиния (III) (отсюда его использование в МРТ).

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Парамагнетизм и диамагнетизм

Парамагнетизм

Парамагнетизм — это форма магнетизма, при которой парамагнитный материал притягивается только в присутствии внешнего магнитного поля. Парамагнитные материалы имеют относительную магнитную проницаемость, большую или равную единице (то есть положительную магнитную восприимчивость), и, следовательно, притягиваются к магнитным полям. Магнитный момент, индуцированный приложенным полем, линейно зависит от напряженности поля; он тоже слабоват.

Составляющие атомы или молекулы парамагнитных материалов обладают постоянными магнитными моментами (диполями) даже в отсутствие приложенного поля. Как правило, постоянный момент вызван вращением неспаренных электронов на атомных или молекулярных электронных орбиталях.В чистом парамагнетизме диполи не взаимодействуют друг с другом и ориентированы случайным образом в отсутствие внешнего поля из-за теплового возбуждения; это приводит к нулевому чистому магнитному моменту. При приложении магнитного поля диполи будут стремиться выровняться с приложенным полем, в результате чего возникает чистый магнитный момент в направлении приложенного поля.

Парамагнетики обладают небольшой положительной восприимчивостью к магнитным полям. Эти материалы слегка притягиваются магнитным полем, и материал не сохраняет магнитные свойства при удалении внешнего поля, как показано на рис.Парамагнитные свойства обусловлены наличием некоторых неспаренных электронов и перестройкой траектории электронов, вызванной внешним магнитным полем.

Парамагнитные материалы и электрические поля

Ориентация в парамагнитном материале при приложении электрического поля (правое изображение) и его удалении (левое изображение).

Парамагнитные материалы включают магний, молибден, литий и тантал. В отличие от ферромагнетиков, парамагнетики не сохраняют никакой намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля, потому что тепловое движение рандомизирует ориентации спинов, ответственные за магнетизм.Некоторые парамагнитные материалы сохраняют спиновой беспорядок при абсолютном нуле (то есть они парамагнитны в основном состоянии). Таким образом, при снятии приложенного поля общая намагниченность падает до нуля. Даже в присутствии поля существует лишь небольшая наведенная намагниченность, потому что только небольшая часть спинов будет ориентирована полем.

Диамагнетизм

Диамагнетизм — это свойство объекта или материала, которое заставляет его создавать магнитное поле в противовес приложенному извне магнитному полю.Таким образом, в отличие от парамагнетиков, диамагнетики отталкиваются магнитными полями, что может привести к его необычным эффектам, таким как левитация диамагнитного материала, когда он находится над мощным магнитом (как показано на рисунке).

Левитирующий углерод

Пиролитический углерод, парящий над постоянными магнитами

Диамагнетизм, в большей или меньшей степени, является свойством всех материалов и всегда вносит слабый вклад в реакцию материала на магнитное поле.Однако для материалов, которые проявляют какую-либо другую форму магнетизма (например, ферромагнетизм или парамагнетизм), диамагнитный вклад становится незначительным. Кроме того, все проводники проявляют эффективный диамагнетизм при воздействии изменяющегося магнитного поля. Например, сила Лоренца, действующая на электроны, заставляет их циркулировать вокруг, образуя вихревые токи. Затем вихревые токи создают индуцированное магнитное поле, противоположное приложенному полю, препятствующее движению проводника.

Магнитные свойства — Химия LibreTexts

Магнитный момент системы измеряет силу и направление ее магнетизма.Сам термин обычно относится к магнитному дипольному моменту. Все, что является магнитным, например стержневой магнит или петля электрического тока, обладает магнитным моментом. Магнитный момент — это векторная величина, имеющая величину и направление. Электрон обладает магнитным дипольным моментом электрона, порожденным внутренним свойством спина электрона, что делает его движущимся электрическим зарядом. Есть много различных магнитных свойств, включая парамагнетизм, диамагнетизм и ферромагнетизм.

Интересной характеристикой переходных металлов является их способность образовывать магниты.Комплексы металлов, которые имеют неспаренные электроны, являются магнитными. Поскольку последние электроны находятся на d-орбиталях, этот магнетизм должен быть связан с наличием неспаренных d-электронов. Спин отдельного электрона обозначается квантовым числом \ (m_s \) как + (1/2) или — (1/2). Этот спин отменяется, когда электрон спарен с другим, но создает слабое магнитное поле, когда электрон не спарен. Более неспаренные электроны усиливают парамагнитные эффекты. Электронная конфигурация переходного металла (d-блок) изменяется в координационном соединении; это происходит из-за сил отталкивания между электронами в лигандах и электронами в соединении.В зависимости от силы лиганда соединение может быть парамагнитным или диамагнитным.

Ферромагнетизм (постоянный магнит)

Ферромагнетизм — это основной механизм, с помощью которого определенные материалы (например, железо) образуют постоянных магнитов . Это означает, что соединение проявляет постоянные магнитные свойства, а не проявляет их только в присутствии внешнего магнитного поля (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). В ферромагнитном элементе электроны атомов сгруппированы в домены, в которых каждый домен имеет одинаковый заряд. В присутствии магнитного поля эти домены выстраиваются так, что заряды параллельны по всему соединению. Может ли соединение быть ферромагнитным или нет, зависит от количества неспаренных электронов и размера его атома.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Ферромагнетизм (а) немагнитный материал и (2) намагниченный материал с соответствующими магнитными полями.

Ферромагнетизм, постоянный магнетизм, связанный с никелем, кобальтом и железом, — обычное явление в повседневной жизни.Примеры знания и применения ферромагнетизма включают обсуждение Аристотеля в 625 г. до н.э., использование компаса в 1187 г. и современный холодильник. Эйнштейн продемонстрировал, что электричество и магнетизм неразрывно связаны в его специальной теории относительности.

Парамагнетизм (притяжение к магнитному полю)

Парамагнетизм относится к магнитному состоянию атома с одним или несколькими неспаренными электронами. Непарные электроны притягиваются магнитным полем из-за магнитных дипольных моментов электронов. Правило Хунда гласит, что электроны должны занять каждую орбиталь по отдельности, прежде чем любая орбиталь будет занята дважды. Это может привести к тому, что в атоме останется много неспаренных электронов. Поскольку неспаренные электроны могут вращаться в любом направлении, они проявляют магнитные моменты в любом направлении. Эта способность позволяет парамагнитным атомам притягиваться к магнитным полям. Двухатомный кислород, \ (O_2 \), является хорошим примером парамагнетизма (описанного с помощью теории молекулярных орбиталей). На следующем видео показан жидкий кислород, притягиваемый магнитным полем, созданным сильным магнитом:

Видео \ (\ PageIndex {1} \): Парамагнетизм жидкого кислорода

Диамагнетизм (отраженный магнитным полем)

Как показано на видео, молекулярный кислород (\ (\ ce {O2} \)) парамагнитен и притягивается к магниту.Напротив, молекулярный азот (\ (\ ce {N_2} \)) не имеет неспаренных электронов и является диамагнитным; на него не действует магнит. Диамагнитные вещества характеризуются парными электронами, например, отсутствием неспаренных электронов. Согласно принципу исключения Паули, который гласит, что никакие два электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии одновременно, спины электронов ориентированы в противоположных направлениях. Это приводит к нейтрализации магнитных полей электронов; таким образом, нет чистого магнитного момента, и атом не может быть притянут в магнитное поле.Фактически, диамагнитные вещества слабо отталкиваются магнитным полем, как показано на листе из пиролитического углерода на Рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Левитирующий пиролитический углерод: небольшой (~ 6 мм) кусок пиролитического графита, парящий над массивом постоянных неодимовых магнитов (5-миллиметровые кубы на куске стали). Обратите внимание, что полюса магнитов выровнены по вертикали и чередуются (два с севером вверх и два с югом вверх по диагонали).(Общественное достояние; Splarka через Википедию).

Как определить, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

Магнитные свойства вещества можно определить, исследуя его электронную конфигурацию: если в нем есть неспаренные электроны, то вещество парамагнитно, а если все электроны спарены, то вещество диамагнитно. Этот процесс можно разбить на три этапа:

1. Запишите электронную конфигурацию
2. Нарисуйте валентные орбитали
3. Определить, существуют ли неспаренные электроны
4. Определить, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

Пример \ (\ PageIndex {1} \): атомы хлора

Шаг 1: Найдите электронную конфигурацию

Для атомов Cl электронная конфигурация 3s ² 3p ⁵

Шаг 2. Изобразите валентные орбитали

Игнорируйте остовные электроны и сосредоточьтесь только на валентных электронах.

Шаг 3: Ищите неспаренные электроны

Есть один неспаренный электрон.

Шаг 4. Определите, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

Поскольку существует неспаренный электрон, атомы \ (\ ce {Cl} \) парамагнитны (хотя и слабо).

Пример \ (\ PageIndex {2} \): атомы цинка

Шаг 1: Найдите электронную конфигурацию

Для атомов Zn электронная конфигурация 4s ² 3d ¹⁰

Шаг 2. Изобразите валентные орбитали

Шаг 3: Ищите неспаренные электроны

Нет неспаренных электронов.

Шаг 4. Определите, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

Поскольку неспаренных электронов нет, атомы \ (\ ce {Zn} \) диамагнитны.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

1. Сколько неспаренных электронов содержится в атомах кислорода?
2. Сколько неспаренных электронов находится в атомах брома?
3. Укажите, являются ли атомы бора парамагнитными или диамагнитными. {-}} \) парамагнитными или диамагнитными.{2 +}} \) ионы бывают парамагнитными или диамагнитными.

Ответьте на

Атом O имеет 2s ² 2p ⁴ в качестве электронной конфигурации. Следовательно, O имеет 2 неспаренных электрона.

Ответ б

Атом Br имеет электронную конфигурацию 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁵ . Следовательно, Br имеет 1 неспаренный электрон.

Ответ c

Атом B имеет 2s ² 2p ¹ в качестве электронной конфигурации.{2 +}} \) ион имеет 3d ⁶ в качестве электронной конфигурации. Поскольку он имеет 4 неспаренных электрона, он парамагнитен.

Диамагнетизм и парамагнетизм :: Физика конденсированных сред :: Интернет-пространство Руди Винтера

Диамагнетизм

Согласно с
Закон Ленца ,
любой ток, индуцированный магнитным полем, вызывает магнитное поле, противоположное исходному
индуцирующее поле. Это следует из применения правила правой руки как при наведении тока полем, так и в тисках.
наоборот.По этой причине диамагнитная восприимчивость всегда отрицательна,
, то есть , плотность линий B-поля уменьшается из-за диамагнетизма.

В полуклассическом представлении об атоме (левый рисунок) электрон можно рассматривать как вращающийся вокруг ядра на фиксированном расстоянии.
Если поместить в магнитное поле,
прецессия
вектора, связывающего электрон с ядром вокруг оси поля
наблюдается. Частота $ \ omega $ этой прецессии задается
Теорема Лармора :
$$ \ omega = \ frac {eB} {2m_e} $$
где $ e $ и $ m_e $ — заряд и масса электрона соответственно.2B} {4 \ pi m_e} $$
где множитель $ -Z $ складывает все электроны в атоме и подтверждает тот факт, что электроны имеют отрицательный заряд.

Имея ток, мы можем определить индуцированный им магнитный момент. Для этого помогает сравнение Larmor
ток в атоме с током, текущим по однопроводной петле
(правый рисунок). Магнитный момент $ p_m $, индуцированный
ток $ I $ пропорционален току и площади, окружающей его, $ p_m = AI $ (и указывает в направлении, перпендикулярном этому
площадь).2 \ rangle $ обозначает среднее расстояние всех электронов от оси поля в случае атома.

Эта довольно грубая классическая интерпретация дает нам хорошую оценку
индуцированный магнитный момент
в атоме из-за
взаимодействие электронов материала с магнитным полем. Учитывая химический состав и плотность (а значит,
электронной плотности) материала, мы можем вычислить его
диамагнитная восприимчивость .
Эта простая модель дает адекватные результаты, за исключением случая
электронов проводимости
в металлах.Поскольку они делокализованы по множеству атомов в решетке, идея
течения Лармора не воздает им должного.

Парамагнетизм

Для
парамагнетизм ,
необходим квантово-механический анализ. В
магнитный момент , $ \ vec {p} _m $,
атома зависит от его
полный угловой момент , $ \ vec {J} $.
Эти двое связаны
гиромагнитное отношение , $ \ gamma $, (в Гц / Тл),
константа материала для конкретного элемента:
$$ \ vec {p} _m = \ gamma \ hbar \ vec {J} $$
В качестве альтернативы мы можем выразить связь между $ \ vec {p} _m $ и $ \ vec {J} $ в терминах кратных
Магнетон Бора
$$ \ mu_B: = \ frac {e \ hbar} {2m_e} $$
который по сути является «квантом магнитного момента» (измеряется в Дж / Тл).Используя этот формализм, магнитный момент равен
$$ \ vec {p} _m = -g \ mu_B \ vec {J} $$
В
g-фактор
(безразмерный) зависит от того, как различные спины и орбитальные угловые моменты всех электронов в
пара атомов. Его значение можно рассчитать с помощью
Уравнение Ланде :
$$ g = 1 + \ frac {J (J + 1) + S (S + 1) -L (L + 1)} {2J (J + 1)} $$
где $ S $, $ L $ и $ J $ — объединенные
квантовые числа спина, орбитального и полного углового момента
электронов в атоме.
Если угловые моменты складываются таким образом, что g-фактор равен нулю, материал не может быть парамагнитным.
(Подробнее о том, как эти
угловые моменты
объедините, чтобы следовать в лекции по атомной физике.)

Когда атом с постоянным магнитным моментом помещается в магнитное поле, ранее
вырожденных магнитных состояний
разделены на подсостояния с различной энергией, разделенные энергией магнитного взаимодействия, $ 2p_mB $ (левое и правое поля
рисунок). Это аналогично
Эффект Зеемана
разделяющие энергетические уровни спиновых состояний электронов, кроме
что мы рассматриваем полный угловой момент (включая спиновые и орбитальные компоненты) атома в целом.Величина
Дробилка Зеемана
является:
$$ E_ {mgn} = — \ vec {p} _m \ vec {B} = m_ {J} g \ mu_BB $$
где
магнитное квантовое число , $ m_ {J} = — J, -J + 1, \ cdots, + J-1, + J $,
относится к полному угловому моменту.

Относительная заселенность отдельных уровней дается
Распределение Больцмана ,
который сравнивает магнитный
энергия взаимодействия $ p_mB $ с тепловой энергией $ k_BT $, т. x} \ qquad \ qquad x = \ frac {p_mB} {k_BT} \ qquad.2B} {k_BT} $$

$$ \ textbf {закон Кюри:} \ qquad \ chi_ {para} = \ frac {C} {T} $$

Это показывает, что парамагнитная восприимчивость $ \ chi_ {para} $ обратно пропорциональна температуре. Это наблюдение известно как
Закон Кюри и константа пропорциональности — это
Константа Кюри .

Если $ J \ gt \ frac {1} {2} $, будет более двух зеемановских уровней. Поскольку их энергии всегда распределены симметрично относительно
вырожденный уровень энергии при $ B = 0 $, анализ остается в силе, и есть просто больше членов Больцмана, которые нужно суммировать в знаменателе
при расчете относительной численности населения.

Существуют разные сценарии, по которым спины и орбитальные угловые моменты могут объединяться в общий угловой момент.
(схемы LS и JJ),
в зависимости от типа атома. Естественно, это повлияет на
число состояний Зеемана для магнитного момента атома и, следовательно, константа Кюри материала, содержащего этот атом.
Чтобы усложнить ситуацию, если некоторые электроны находятся в возбужденных электронных состояниях,
это также изменит J и, таким образом, повлияет на постоянную Кюри материала.

Диамагнетизм — обзор | Темы ScienceDirect

Ферромагнетизм

В то время как эффекты парамагнетизма и диамагнетизма в материале небольшие и изменяют κ _m лишь незначительно от его значения единицы для свободного пространства, эффект ферромагнетизма очень велик.В таких материалах, как железо, никель и кобальт, называемых переходными элементами, существуют силы на микроскопическом уровне, которые выравнивают направления магнитных полей амперовых токовых петель в этих материалах. Эти силы, называемые обменными силами , имеют квантово-механическое происхождение и, следовательно, не могут быть объяснены в терминах классической физики; объяснение этих сил выходит за рамки наших исследований. Выравнивание магнитных полей амперных токовых петель обменными силами происходит самопроизвольно; то есть это может произойти без приложения какого-либо внешнего магнитного поля. Это спонтанное выравнивание распространяется на объемы, которые обычно меньше 1 мм ³ , но содержат миллионы атомов. Такая область полного выравнивания амперных магнитных полей называется ферромагнитным доменом .

Теперь рассмотрим домены в макроскопическом образце, показанном на рисунке 17.17, чистого ферромагнитного материала, материала, который не подвергался воздействию очень сильных внешних магнитных полей. Направления магнитного поля доменов ориентированы случайным образом, поэтому суммарное магнитное поле внутри образца равно нулю.На рисунке 17.18 (а) показаны смежные или соприкасающиеся домены исходного образца. На рисунке 17.18 (b) показана та же область этого образца после того, как к образцу было приложено относительно небольшое внешнее магнитное поле B _ext . Приложенное поле вызвало движение доменной стенки , что привело к увеличению объема выгодно ориентированных доменов, с полями, выровненными в направлении B _ext , за счет менее выгодно ориентированных. Образец на Рисунке 17.18 (b) частично намагничен; чистое магнитное поле доменов увеличивает приложенное поле. Для малых приложенных полей движение доменной стенки обратимо; если бы приложенное поле было удалено, доменные стенки вернутся в исходное положение (нулевое приложенное поле), и образец снова будет размагничен. Но когда к образцу приложено относительно сильное магнитное поле, в дополнение к значительному перемещению доменной стенки происходит поворот домена на , на , ситуация, показанная на рисунке 17.18 (c).Внешнее поле изменило направление амперных полей в отдельных доменах. Достаточно большие внешние поля вызывают полное выравнивание в образце, и тогда образец считается насыщенным на .

Рисунок 17.17. Произвольно ориентированные ферромагнитные домены в первичном образце ферромагнитного материала.

Рисунок 17.18. Домены ферромагнитного образца, когда (а) магнитное поле не было приложено, (б) приложено относительно небольшое внешнее магнитное поле B _ext , и (c) когда относительно сильное внешнее магнитное поле B _ext прилагается.

Когда ферромагнитный образец испытывает вращение доменов или даже значительное движение доменных стенок, намагничивающее действие на образец становится необратимым. То есть удаление приложенного поля не восстанавливает случайную ориентацию направлений поля домена, и чистое магнитное поле внутри образца не равно нулю. Остаточное магнитное поле сохраняется, и образец называется намагниченным. На данный момент ферромагнитный образец представляет собой «постоянный» магнит, как игрушечные магниты, которые знакомы большинству из нас.

Слово «постоянный» в этом контексте неточно. Во-первых, любой постоянный магнит можно полностью размагнитить, подняв его температуру выше его точки Кюри , температуры, при которой хаотический эффект теплового движения в образце достаточен для преодоления магнитного выравнивания. Далее, как мы сейчас увидим, постоянные магниты можно изменять; они могут быть размагничены, или их магнитные поля могут быть изменены или даже инвертированы путем изменения внешнего поля, приложенного к образцу.

Предположим, что образец ферромагнитного материала был намагничен так, что он имеет остаточное магнитное поле в направлении x , когда к образцу не приложено внешнее поле. Если теперь к образцу приложить магнитное поле в отрицательном направлении x , противоположном остаточному полю образца, чистое поле, вызванное выравниванием домена, может быть уменьшено до нулевого значения. Затем, если величина внешнего поля дополнительно увеличивается в отрицательном направлении x , поля доменов выравниваются в направлении, противоположном их первоначальному направлению.А если внешнее приложенное поле убрать, образец снова станет «постоянным» магнитом, но направление его поля изменится на обратное. Теперь ясно, что реакция ферромагнитного образца на внешнее приложенное поле зависит от физического состояния образца, состояния, которое, в свою очередь, зависит от недавней истории образца.

Утверждается, что материал с физическими характеристиками, зависящими от его магнитной истории, проявляет магнитный гистерезис . Ферромагнитный образец «запоминает» направление (в своей собственной системе отсчета), в котором он последний раз испытывал значительное сильное магнитное поле.Ферромагнитные материалы являются подходящими элементами памяти в компьютерах и калькуляторах, поскольку они обладают гистерезисом.

Ферромагнитный тороид на рисунке 17.19, например, иллюстрирует, как может быть сконструирован элемент цифровой памяти. На рисунке 17.19 (a) импульс тока через катушку, обозначенную цифрой 1, в указанном направлении направления создает остаточное магнитное поле B внутри тороида по часовой стрелке, как показано. Точно так же, как показано на рисунке 17.19 (b), импульс тока через катушку, обозначенную 0, создает остаточный B в противоположном смысле.Любой бит информации может быть «постоянно» сохранен в ориентации доменного поля тороида. Катушка, помеченная на рисунке знаком вопроса, может использоваться вместе с соответствующей схемой для опроса или выборки ощущения поля тороида без использования тока, достаточного для изменения ощущения остаточного поля тороида. Огромные массивы таких элементов памяти могут быть собраны для формирования банков памяти цифровых компьютеров.

Рисунок 17.19. Тороид, сделанный из ферромагнитного материала, используется в качестве элемента цифровой памяти.( a ) Ток в контуре 1 создает непрерывное магнитное поле. ( b ) Ток в контуре 0 создает магнитное поле против часовой стрелки.

Магнитные свойства твердых тел

Материалы могут быть классифицированы по их реакции на внешние магнитные поля как диамагнитные, парамагнитные или ферромагнитные. Эти магнитные отклики сильно различаются по силе. Диамагнетизм является свойством всех материалов и противостоит приложенным магнитным полям, но очень слаб. Парамагнетизм, если он присутствует, сильнее диамагнетизма и создает намагниченность в направлении приложенного поля, пропорциональную приложенному полю.Ферромагнитные эффекты очень велики, производя намагниченность иногда на несколько порядков больше, чем приложенное поле, и, как таковые, они намного больше, чем диамагнитные или парамагнитные эффекты.

Намагниченность материала выражается через плотность суммарных магнитных дипольных моментов μ в материале. Мы определяем векторную величину, называемую намагниченностью M, как

.
M = μ _всего / В.

Тогда полное магнитное поле B в материале равно

B = B ₀ + μ ₀ M

, где μ ₀ — магнитная проницаемость пространства, а B ₀ — внешнее магнитное поле.Когда магнитные поля внутри материалов рассчитываются с использованием закона Ампера или закона Био-Савара, тогда μ ₀ в этих уравнениях обычно заменяется просто μ с определением

.
μ = K _м μ ₀

, где K _м называется относительной проницаемостью. Если материал не реагирует на внешнее магнитное поле, создавая какое-либо намагничивание, тогда K _m = 1. Другой обычно используемой магнитной величиной является магнитная восприимчивость, которая указывает, насколько относительная проницаемость отличается от единицы.

Магнитная восприимчивость χ _м = K _м — 1

Для парамагнитных и диамагнитных материалов относительная проницаемость очень близка к 1, а магнитная восприимчивость очень близка к нулю. Для ферромагнитных материалов эти количества могут быть очень большими.

Другой способ справиться с магнитными полями, возникающими в результате намагничивания материалов, — это ввести величину, называемую напряженностью магнитного поля H. Его можно определить соотношением

H = B ₀ / μ ₀ = B / μ ₀ — M

и имеет значение однозначного определения управляющего магнитного воздействия от внешних токов в материале, независимо от магнитного отклика материала.Связь для B выше может быть записана в эквивалентной форме

B = μ ₀ (H + M)

H и M будут иметь одинаковые единицы измерения ампер / метр.

Ферромагнитные материалы претерпевают небольшие механические изменения при приложении магнитных полей, слегка расширяясь или сжимаясь. Этот эффект называется магнитострикцией.

Диамагнетизм и парамагнетизм: определение и объяснение — Видео и стенограмма урока

Электронная конфигурация

Чтобы понять магнетизм в атомах, мы должны рассмотреть электронные конфигурации.Электроны можно представить как пребывающие в фиксированных местах атомной структуры, известной как орбитали. На каждую орбиталь может поместиться два электрона. Число орбиталей в каждом атоме зависит от атома и общего числа электронов, которые более подробно рассматриваются в другом уроке. Мы упростим его, представив, что для каждого атома существует фиксированное количество орбиталей.

Способ заполнения каждой орбитали электронами характеризуется несколькими законами. Например, правило Хунда гласит, что небольшое отталкивание между отрицательно заряженными электронами заставит их войти на отдельные орбитали с одним и тем же энергетическим уровнем перед заполнением орбитали, на которой уже есть электрон.

Вы должны заметить на этих диаграммах, что электроны показаны стрелками, указывающими вверх или вниз. Направление этой стрелки напрямую связано со спином электрона. Принцип исключения Паули гласит, что электроны, заполняющие одну и ту же орбиталь, должны иметь разные спины, потому что никакие два электрона не могут иметь одно и то же квантовое число. Вы можете думать о «квантовом числе» как об адресе электрона. Поскольку два электрона находятся на одной орбитали, они должны вращаться в разных направлениях, чтобы иметь разное квантовое число.

Диамагнетизм против парамагнетизма

Итак, какое отношение это имеет к левитирующему материалу? Оказывается, наличие или отсутствие неспаренных электронов на орбиталях придает им разные свойства. Диамагнитные атомы не имеют неспаренных электронов. Парамагнитные атомы имеют неспаренные электроны.

Когда орбиталь заполнена двумя электронами, вращающимися в разных направлениях, общий чистый спин этой орбитали равен нулю. Когда на орбитали вращается только один электрон, у нее есть чистый спин в этом направлении. Если у атома есть только один неспаренный электрон, это все равно парамагнитный атом. Чтобы быть диамагнитным, все электроны должны быть спарены.

Спаривание или их отсутствие в атомной структуре — это то, что заставляет материал вести себя по-разному при приложении внешнего магнитного поля. В парамагнитных веществах неспаренные электроны могут выстраиваться во внешнем магнитном поле и, таким образом, притягиваться к магнитному полю. Однако парамагнитные атомы не всегда обладают магнитным поведением.Вместо этого это происходит только в ответ на приложение внешнего магнитного поля. Когда вы убираете магнитное поле, перестройка электронов и магнитное поведение исчезают.

Поскольку диамагнитные атомы имеют нулевой суммарный спин и не могут выравниваться по внешнему магнитному полю, они слабо отталкиваются этим полем, что является причиной парения пиролитического углерода над магнитами.

Резюме урока

Итак, диамагнетизм и парамагнетизм связаны с количеством электронов в атоме и тем, как они заполняют орбитали в электронной конфигурации. Согласно правилу Хунда, небольшое отталкивание между двумя отрицательно заряженными электронами заставит их выйти на орбитали с одинаковым энергетическим уровнем, прежде чем войти на орбиталь, которая уже содержит электрон. Согласно принципу исключения Паули , поскольку два электрона заполняют орбиталь, они должны иметь противоположные спины друг другу. Атом, содержащий любые неспаренные электроны, известен как парамагнитный , а атом со всеми спаренными электронами известен как диамагнетик .

Диамагнитные атомы проявляют слабое отталкивание к внешним магнитным полям, потому что электроны имеют нулевой суммарный спин и, следовательно, не могут благоприятно взаимодействовать с магнитным полем. Парамагнитные атомы будут проявлять слабое притяжение к магнитным полям, потому что неспаренные электроны перестраиваются, чтобы противостоять силе магнитного поля.

Диамагнетизм и парамагнетизм: Глоссарий терминов

Восприимчивость магнитная парамагнетика — Энциклопедия по машиностроению XXL

Магнитная восприимчивость вещества (парамагнетиков и диамагнетиков) — кн. 1, табл. 6.15  [c.543]

При температурах ниже точки кипения гелия использование газового термометра для получения термодинамической температуры требует введения чрезмерно больших поправок, что приводит к значительному понижению точности. Наиболее надежным для этой области температур следует считать магнитный метод установления температурной шкалы. Термометрическим веществом в этом случае служат слабые парамагнетики, обычно квасцы. Термометрическим параметром является магнитная восприимчивость. Полученная измерением магнитной восприимчивости магнитная температура переводится в термодинамическую введением соответствующих поправок, связанных в основном с отклонением восприимчивости парамагнетиков от закона Кюри — Вейсса.  [c.6]


В заключение отметим, что у многих твердых парамагнетиков температурная зависимость магнитной восприимчивости описывается не законом Кюри, а законом Кюри — Вейсса  [c. 332]

Парамагнетик — вещество, атомы, ионы или молекулы которого имеют результирующий магнитный момент при отсутствии внешнего магнитного поля. Во внешнем постоянном магнитном ноле магнитная восприимчивость такого вещества положительна, но много меньше единицы.  [c.126]

Для парамагнетиков J=v.H. Магнитная восприимчивость идеальных парамагнитных веществ, по закону Кюри, обратно пропорциональна температуре  [c.195]

Для изотропных парамагнетиков = Магнитная восприимчивость идеальных парамагнитных веществ по закону Кюри об-  [c.132]

В табл. 26.2 приведены значения восприимчивости в основном при комнатной температуре некоторых парамагнетиков, температурная зависимость восприимчивости которых удовлетворяет закону Кюри — Вейсса. Сделана попытка ограничиться лишь теми веществами, в которых не обнаружено магнитное упорядочение при низких температурах (по крайней мере выше 4,2 К).  [c.594]

Вещества, у которых и О, т. е. когда намагничивание происходит вдоль поля и восприимчивость слабо падает при повышении температуры, называются парамагнитными. Парамагнетики слабо притягиваются магнитным полем. К этой группе веществ относится большинство металлов, например щелочные, щелочно-земельные, переходные металлы, ферромагнетики выше точки Кюри. Вещества, у которых восприимчивость X > О по величине в миллиарды раз превосходит восприимчивость обычных диамагнетиков и парамагнетиков,  [c.59]

Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, имеет небольшое значение от 10 до 10 и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля, но зависит от температуры.  [c.86]

Антиферромагнетиками называют материалы, в которых во время обменного взаимодействия соседних атомов происходит антипа-раллельная ориентация их магнитных моментов. Так как магнитные моменты соседних атомов взаимно компенсируются, антиферромагнетики не обладают магнитным моментом, а характеризуются магнитной восприимчивостью, которая близка к восприимчивости парамагнетиков. Выше некоторой критической температуры, которая получила название температуры Нееля (аналогична температуре Кюри), магнитоупорядоченное состояние антиферромагнетика разрушается и он переходит в парамагнитное состояние.  [c.87]


Некоторые атомы и ионы обладают постоянными магнитными моментами, которые обычно ориентированы хаотически то всем направлениям и под действием магнитного поля ориентируются по направлению поля независимо друг от друга. Такие вещества называют парамагнетиками. Их магнитная восприимчивость положительная.  [c.10]

Количественную оценку магнитных свойств вещества принято давать по его магнитной восприимчивости и = = MIH, где М — намагниченность вещества, Н — напряженность внешнего магнитного поля. В зависимости от магнитных свойств вещества разделяют на диамагнетики, парамагнетики, антиферромагнетики и ферри-магнетики.  [c.6]

В твердом, жидком и газообразном состоянии. Магнитная восприимчивость парамагнетиков существенно зависит от температуры, так как тепловое движение атомов нарушает ориентировку их магнитных моментов. При нормальной температуре к =  [c.7]

Для диамагнетиков х 0. Для особой подгруппы ферромагнетиков это простое соотношение (170) не соблюдается, и функциональная зависимость М от Н имеет нелинейный характер и не является однозначной. Все ферромагнетики имеют характерную кривую намагничивания и петлю гистерезиса. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков зависит от напряженности внешнего поля в то время как для диамагнетиков и парамагнетиков х почти не зависит от Я. С другой стороны, парамагнетизм и ферромагнетизм в отличие от диамагнетизма зависят от температуры, возрастая с ее понижением. Выше температуры точки Кюри ферромагнетики становятся парамагнетиками для каждого вещества имеется своя точка Кюри .  [c.129]

Закон Кюри магнитная восприимчивость парамагнетиков обратно пропорциональна абсолютной температуре,  [c. 219]

Магнетики, у которых магнитная восприимчивость положительна (х>0), называются парамагнетиками. Так как %>0, то парамагнетик усиливает внешнее магнитное поле (В Н). Для ряда парамагнетиков % не зависит от напряженности внешнего магнитного поля Я. Такими парамагнетиками являются молеку-  [c.42]

Для большинства парамагнетиков магнитная восприимчивость % сильно изменяется с температурой.  [c.43]

Существует особый класс парамагнетиков — ферромагнетики, у которых положительная магнитная восприимчивость (%>0) сильно меняется с изменением напряженности внешнего магнитного поля Я. Так как %>0, то ферромагнетик усиливает внешнее магнитное поле. Примеры ферромагнетиков — железо, никель, кобальт. Существенное отличие ферромагнетиков от других парамагнетиков состоит в том, что у ферромагнетиков добавочная напряженность поля Я на много порядков выше, чем у обычных парамагнетиков (иными словами, магнитная восприимчивость у ферромагнетиков во много раз выше, чем у обычных парамагнетиков). Объясняется это следующим образом. Вместо отдельных магнитных диполей — молекул в ферромагнетиках имеют место значительно более крупные элементарные объединения — так называе  [c.44]

Следует еще раз подчеркнуть, что у парамагнетиков магнитная восприимчивость уменьшается с ростом температуры, т. е. (д%1дТ) [c.45]

Для тех типов магнетиков, у которых магнитная восприимчивость X не изменяется с изменением Н или /, т. е. для диамагнетиков и парамагнетиков, получаем  [c.60]

КЮРЙ — ВЁИСА ЗАКОН — температурная зависимость магнитной восприимчивости X парамагнетика вида  [c.538]

II. обусловлен, в основном, ориентацией под действием поля Н магнитных моментов т атомов и молекул парамагнетика. В слабых магнитных полях, т. е. когда тН кТ (гдо к — Вольцмана постоянная, Т—абс. темп-ра), магнитный момент М, приобретаемый парамагнетиком, пропорционален Н, т. е. М (Я) = хН, где X — парамагнитная восприимчивость. У парамагнетиков — существенно положительная воличииа.  [c.584]

МАГНЙТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ, метод измерения темп-р (ниже 1 К), основанный на температурной зависимости магнитной восприимчивости X парамагнетика (см. Термометрия). Для М. т. подбирают парамагнетики, у к-рых X простейшим образом зависит от темп-ры v.= lT (см. Кюри шкон). По измеренному в слабом магн. поле значению х и известной для данного парамагнетика постоян-  [c.368]


Магнитная восприимчивость может быть как положительной, так и отрицательной. Если Ат0 вектор J параллелен вектору Н. Магнетики, обладающие таким свойством, называют парамагнетиками. В большинстве случаев по модулю магнитные восприимчивости парамагнетиков превышают магнитные воспри-  [c.320]

Кроме диа- и парамагнетиков существует большая группа веществ, обладающих спонтанной намагниченностью, т. е. имеющих не равную нулю намагниченность даже в отсутствие магнитного поля. Эта группа магнетиков получила название ферромагнетиков. Для них зависимость / (Я) является нелинейной функцией, и полный цикл перемагничения описывается петлей гистерезиса (рис. 10.2). В этих веществах магнитная восприимчивость сама зависит от Н.  [c.320]

Введение. Самым поразительным в магнитном поведении солей, используемых для адиабатического размагничивания, является наличие максимума воснриимчивости. Ниже этого максимума расположена область температур, в которой наблюдаются унче упоминавшиеся эффекты релаксации и гистерезиса. Явления в этой области температур очень сходны с явлениями ферромагнетизма и антиферромагнетизма ири более высоких температурах. При температурах выше максимума восприимчивости такие явления не встречаются и соль ведет себя как парамагнетик.  [c.460]

Величина I называется намагниченностью, а 1/Н = к — магнитной вооприимчивостью единицы объема. Удельная магнитная восприимчивость получается делением и (безразмерная величина) на плотность вещества. Вещества с отрицательной восприимчивостью называются диамагнетиками, с положительной — парамагнетиками. Абсолютная величина восприимчивости х у диамагнетиков, как правило, очень мала (10 ), у парамагнетиков также мала, т. е. 10-3 — 10-6  [c.143]

Наряду со слабомагнитными телами существует ряд веществ, например ферромагнетики, для которых намагниченность не является линейной функцией поля. Для диамагнетиков характерно, что восприимчивость, как правило, не зависит от температуры, а для парамагнетиков она часто изменяется обратно пропорционально абсолютной температуре. Магнитные свойства атома обусловлены следующими факторами орбитальным движением электроно)в спиновыми эффектами магнетизмом атомного ядра Нейтроны и протоны, составляющие ядро, обладают собственными магнитными моментами. Однако величина магнитного момента нуклона из-за того, что его масса почти в 2000 раз больше массы электрона, пренебрежимо мала по сравнению с магнитным моментом электрона. Вычисление суммарных моментов атомов облегчается тем, что как суммарный орбитальный, так и суммарный спиновый момент полностью застроенных электр(зн-ных оболочек равен нулю. Поэтому следует принимать во внимание лишь электроны, занимающие незаполненные оболочки.  [c.143]

Для веществ, в которых носители магнитного момента взаимодействуют между собой и с внутрикристал-лическим полем, температурная зависимость магнитной восприимчивости парамагнетиков следует закону Кюри — Вейсса xv = j(T — 0), где постоянная С во многих случаях практически совпадает с постоянной С в законе Кюри для свободных магнитных ионов данного вида постоянная 0 характеризует взаимодействие магнитных ионов между собой и с внутрикристаллическим полем. Закон Кюри — Вейсса выполняется обычно в определенной области температур. При низких температурах (ниже Г 70 К) наблюдаются отклонения от него, вызванные влиянием неоднородных электрических полей соседних ионов или ориентированных диполей молекул растворителя на орбитальный момент электронов. Закон Кюри — Вейсса выполняется также для ферро- и антиферромагнетиков в некотором интервале температур выше температуры магнитного упорядочения.  [c.593]

Парамагнитные материалы отличаются тем, что, хотя их ато.мы и имеют магнитные. моменты, они неупорядочены, пока материал не находится в магнитном поле. Так, внешне парамагнетики проявляют себя как немагнитные материалы. Под действием магнитного поля магнитные моменты атомов этих материалов ориентируются в направлении внешнего магнитного поля и усиливают его. Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, имеет значение от 10 до10 и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля, но на нее значительно влияет температура. Относительная магнитная проницаемость парамагнетиков всегда больше единицы. К парамагнетикам относят кислород, некоторые металлы (например, А1, Сг, N3, Mg, Та, Р1, W), их оксиды (например, СаО, СгаОз, СиО).  [c.24]

Магнитные свойства ферромагнитных тел. У ферромагнитных тел, типичным представителем которых является железо, и также положительная, но значительно больше, чем у парамагнетиков. Кроме того, к у них зависит от Я. Помимо железа, в эту группу входят никель, кобальт, гадолиний и т. д., а также ряд сплавов. Закономерности намагничивания ферромагнетиков были впервые исследованы Столетовым. На рис. 11.2 показана зависимость от Я намагниченности J , индукции В и восприимчивости к мягкого железа. С увеличением напряженности намагничивающего поля В и растут вначале быстро, з тем рост замедлястся, а начиная с некоторого значений Н ,. памагни-  [c.286]

В ферромагнетиках, в отличие от парамагнитных тел, между неспаренными электронами внутренних недостроенных оболочек имеет место сильное обменное взаимодействие, вызывающее упорядоченное расположение их СПИновых магнитных моментов и спонтанное намагничивание доменов до насыщения Это приводит к существенным особенностям в протекании резонансного поглощения высокочастотной энергии ферромагнетиками, которое называют ферромагнитным резонансом. Физическая суть его состоит е том, что под действием внешнего магнитного поля Нд, намагничивающего ферромагнетик до насыщения, полный магнитный момент образца М начинает прецессировать вокруг этого поля с ларморовой частотой ojl, зависящей от Яо (11.25). Если на такой образец наложить высокочастотное электромагнитное поле, перпендикулярное Яо, и изменять его частоту ш, то при ю = i. наступает резкое (резонансное) усиление поглощения энергии поля. Резонанс наблюдается на частотах порядка 20-Г-30 ГГц в полях 4- 10 -А/м (л 5000 Э). Поглощение при этом на несколько порядкоз выше, чем при парамагнитном резонансе, так как магнитная восприимчивость ферромагнетиков (а следовательно, и магнитный момент насыщения М) у них много выше, чем у парамагнетиков. Кроме того, так как в формировании эффективного магнитного поля в ферромагнетиках участвуют размагничивающий фактор и поле магнитной анизотропии, то частота ферромагнитного резонанса оказывается зависящей от формы образца.и,направления поля относительно осей легкого намагничивания.  [c.306]


Парамагнетики — это вещества, атомы, ионы или молекулы которых имеют результирующий магнитный момент при отсутствии внешнего магнитного поля. Во внешнем магнитном поле они намагничиваются согласованно с внешни.м полем, т. е. имеют положительную магнитную восприимчивость (я > 0). Парамагнитный эффект присущ веществам с неском-пенсированным. магнитным моменто.м ато.мов при отсутствии у них порядка в ориентировании этих моментов. Поэтому, когда нет внешнего магнитного поля, атомные магнитные моменты располагаются хаотически и намагниченность парамагнитного вещества равна нулю. При воздействии внешнего поля атомные магнитные моменты получают преимущественную ориентировку в направлении этого поля и у парамагнитного вещества проявляется намагниченность.  [c.6]

КЮРЙ ЗАКОН тетературная зависимость. магнитной восприимчивости % парамагнетиков вида  [c.537]

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ, величина, характеризующая связь намагниченности вещества с магнитным ппле.к в атом веществе. М, в, х в статич. полях равна отнохненню намагниченности вещества М к напряжённости Я намагничивающего поля к — величина безразмерная. М. в., рассчитанная на 1 кг (или 1 г) вещества, наз. удельной (у.уд -л/р, где р — плотность вещества), а М. в. одного моля — м о-л я р н о ii (или атомной) у =Худ-т, где т — молекулярная масса вещества. С магнитной проницаемостью М. в. D статнч. полях (статич. М. в.) связана соотношениями ) = 1 + 4як (в ед. СГС), (,1 = 1+и (в ед. СИ), М. в. может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной М. в. обладают диамагнетики (ДМ), они намагничиваются против поля ноложитель-Пой — парамагнетики (ПМ) и ферромагнетики. (ФМ), они намагничиваются по нолю. М. в. ДМ и ПМ мала по абс. величине —10 ), она слабо зависит от Н и то лишь в области очень сильных полей (и низких темп-р). Значения Й1. в. си. в табл.  [c.649]

Что касается парамагнетиков и ферромагнетиков, то у них, как отмечено выше, (д%1дТ) р — магнитная восприимчивость уменьшается с ростом температуры. С учетом этого обстоятельства из уравнения (3-34) следует, что величина duldj)j. для этих типов магнетиков, вообще говоря, может быть и положительной, и отрицательной. Очевидно, чтб если (д%1дТ). > (Х Т), то (Эи/[c.50]

---

Физика — 9

При введении в катушку с током сердечника в ней возникает дополнительное магнитное поле с индукцией . Таким образом, суммарное магнитное поле катушки с током:

Разные вещества создают разные магнитные индукции, это значит, что их магнитные свойства различаются. Магнитные свойства веществ характеризуются физической величиной, называемой магнитной проницаемостью вещества.

Магнитная проницаемость вещества показывает, во сколько раз модуль магнитной индукции однородного магнитного поля в веществе отличается от модуля магнитной индукции поля в вакууме B₀:

μ = B₀ + B_ин
B₀ = B₀
B₀,         B = μB₀ .

Здесь μ(mю) магнитная проницаемость вещества. Это безразмерная величина.

Вещества по своим магнитным свойствам делятся на три вида:

1. Парамагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых незначительно больше единицы (μ > 1). Парамагнетики (Al, Li, O₂,Na и другие) слабо притягиваются постоянными магнитами.

2. Диамагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых незначительно меньше единицы (μ < 1). Диамагнетики (Cu, Ag, Au и все инертные газы) слабо отталкиваются постоянными магнитами.

3. Ферромагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше единицы (μ >> 1). Ферромагнетики (Gd, Fe, Ni, Co и некоторые их сплавы) сильно притягиваются постоянными магнитами. Все ферромагнетики — кристаллические вещества.

Магнитная проницаемость некоторых веществ показана в таблице 2.1


Таблица 2.1. Магнитная проницаемость некоторых веществ

Диамагнитные вещества	μ	Парамагнитные вещества	μ	Ферромагнитны веществае	μ
Висмут	0,999834	Воздух	1,000038	Железо	8000
Медь	0,999990	Алюминий	1,000023	Никель	1100
Золото	0,999964	Кислород	1,0000019	Сплав никеля и железа	250000

Для каждого ферромагнетика существует предельная температура, называемая точкой Кюри. При нагревании выше этой температуры он теряет ферромагнитные свойства и превращается в парамагнетик. Например, температура Кюри для железа равна 769°С. Поэтому железные гвозди, нагретые до температуры 800°С, размагничиваются.

Ферромагнетики (2) (Реферат) — TopRef.ru

Содержание:

• Магнитное поле в веществе

• Намагниченность

• Магнитная проницаемость различных тел

• Опыты Фарадея

• Молекулярная теория магнетизма

• Магнитная защита

• Особенности ферромагнитных тел

• Основы теории ферромагнетизма

• Список использованной литературы

В магнитном отношении все вещества можно разделить на слабомагнитные

( парамагнетики и диамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики).

Пара- и диамагнетики при отсутствии магнитного поля не намагничены и характеризуются однозначной зависимостью J от H.

Ферромагнетиками называют вещества (твердые), которые могут обладать спонтанной намагниченностью, т.е. намагничены уже при отсутствии внешнего магнитного поля. Типичные представители ферромагнетиков – это железо, кобальт и многие их сплавы.

Магнитное поле в веществе.

Если в магнитное поле, образованное токами в проводах ввести то или иное вещество, поле изменится. Это объясняется тем, что всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под воздействием магнитного поля намагничиваться – приобретать магнитный момент М. Этот магнитный момент складывается из элементарных магнитных моментов m_o , связанных с отдельными частицами тела М = m_o.

В настоящее время установлено, что молекулы многих веществ обладают собственным магнитным моментом, обусловленным внутренним движением зарядов. Каждому магнитному моменту соответствует элементарный круговой ток, создающий в окружающем пространстве магнитное поле. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты молекул ориентированы беспорядочно, поэтому обусловленное ими результирующее магнитное поле равно нулю. Равен нулю и суммарный магнитный момент вещества. Последнее относится и к тем веществам, молекулы которых при отсутствии внешнего поля не имеют магнитных моментов.

Если же вещество поместить во внешнее магнитное поле, то под действием этого поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, и вещество намагничивается – его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. При этом магнитные поля отдельных молекул уже не компенсируют друг друга, в результате возникает поле B. Иначе происходит намагничивание веществ, молекулы которых при отсутствии внешнего поля не имеют магнитного момента. Внесение таких веществ во внешнее поле индуцирует элементарные круговые токи в молекулах, и молекулы, а вместе с ними и все вещество приобретают магнитный момент, что также приводит к возникновению поля В¹. Большинство веществ при внесении в магнитное поле намагничиваются слабо. Сильными магнитными свойствами обладают только ферромагнитные вещества : железо, никель, кобальт, многие их сплавы и др.

Намагниченность.

Термин «магнетики» применяется ко всем веществам при рассмотрении их магнитных свойств. Степень намагничения магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют намагниченностью и обозначают J. Она представляет собой магнитный момент единичного объема

Намагниченность является величиной векторной. Она возрастает с увеличением индукции В (или напряженности Н) магнитного поля.

Величина , получившая название относительной магнитной проницаемости среды, показывает, во сколько раз магнитная индукция поля в данной среде больше, чем магнитная индукция в вакууме. Величину называют магнитной восприимчивостью. Если во всех точках вещества вектор J одинаков, говорят, что вещество намагничено однородно.

Магнитная проницаемость различных тел. Тела парамагнитные и диамагнитные.

Магнитная восприимчивость может быть как положительной, так и отрицательной. Если она <0, то вектор J антипараллелен вектору Н. Магнетики, обладающие таким свойством, называют диамагнетиками. При м.в.>0 вектор J параллелен вектору Н. Магнетики, обладающие таким свойством, называют парамагнетиками. В большинстве случаев по модулю магнитные восприимчивости парамагнетиков превышают магнитные восприимчивости диамагнетиков. Зависимость намагниченности этих двух типов магнетиков от напряженности поля является линейной.

Следует отметить, что линейная зависимость J(H) для парамагнетиков наблюдается только в области слабых полей и при высоких температурах. В сильных полях и при низких температурах J(H) постепенно выходит на «насыщение». Как в диамагнетиках, так и в парамагнетиках в отсутствие магнитного поля намагниченность равна нулю.

В приведенной ниже таблице показаны значения магнитной проницаемости для некоторых парамагнитных и диамагнитных веществ

Парамагнитные Вещества	Магнитная Прониц-ть	Диамагнитные Вещества	Магнитная прониц-ть
Азот (газообразный)	1,000013	Водород (газообразный) ……	0, 999937
Воздух (газообразный)	1,000038	Вода ……..	0, 999991
Кислород (газообразный)	1,000017	Стекло ……	0, 999987
Кислород (жидкий) . .	1,0034	Цинк ……..	0, 999991
Эбонит ……..	1,000014	Серебро ……	0, 999981
Алюминий ……	1,000023	Золото …….	0, 999963
Вольфрам ……	1,000175	Медь ……..	0, 999912
Платина …….	1,000253	Висмут …….	0, 999824

Табл.1

Измерения показывают, что магнитная проницаемость всех веществ отлична от единицы, хотя в большинстве случаев это отличие очень мало. Но особенно замечательным оказывается тот факт, что у одних тел величина магнитной проницаемости >1 , а у других она <1, т. е. внесение в магнитное поле одних веществ увеличивает магнитный поток, а других веществ — уменьшает этот поток. Первые из этих веществ называются парамагнитными, а вторые — диамагнитными. Как показывает таблица 1, отличие величины м.п. от единицы как у парамагнитных, так и у диамагнитных веществ невелико.

Нужно особенно подчеркнуть, что для парамагнитных и диамагнитных тел величина проницаемости не зависит от напряженности внешнего, намагничивающего поля, т. е. представляет собой постоянную величину, характеризующую данное вещество. Как мы увидим ниже, это не имеет места для железа и других сходных с ним (ферромагнитных) тел.

С помощью очень тщательных измерений можно изменение обнаружить изменение магнитного поля и определить величину магнитной проницаемости различных материалов..

Влияние парамагнитных и диамагнитных веществ на величину магнитного потока мы объясняем так же, как и влияние веществ ферромагнитных, тем, что к магнитному потоку, создаваемому током в обмотке катушки, присоединяется поток, исходящий из элементарных амперовых токов. Парамагнитные тела увеличивают магнитный поток катушки. Это увеличение потока при заполнении катушки парамагнитным веществом указывает на то, что и в парамагнитных веществах под действием внешнего магнитного поля элементарные токи ориентируются так, что направление их совпадает с направлением тока обмотки (рис. 1). Небольшое отличие от единицы указывает лишь на то, что в случае парамагнитных веществ этот добавочный магнитный поток очень невелик, т. е. что парамагнитные вещества намагничиваются очень слабо.

Рис. 1. Диамагнитные вещества внутри катушки ослабляют магнитное поле соленоида.

Элементарные токи в них направлены противоположно току в соленоиде.

Уменьшение магнитного потока при заполнении катушки диамагнитным веществом означает, что в этом случае магнитный поток от элементарных токов направлен противоположно магнитному потоку катушки, т. е. что в диамагнитных веществах под действием внешнего магнитного поля возникают элементарные токи, направленные противоположно токам обмотки (рис. 1). Малость отклонений от единицы и в этом случае указывает на то, что дополнительный поток этих элементарных токов невелик.

Кроме диа- и парамагнетиков существует большая группа веществ, обладающих спонтанной намагниченностью, т.е. имеющих не равную нулю намагниченность даже в отсутствие магнитного поля. Эта группа магнетиков получила название ферромагнетиков. Для них зависимость J(H) является нелинейной функцией, и полный цикл перемагничивания описывается петлей гистерезиса. В этих веществах магнитная восприимчивость сама зависит от Н

Магнитные свойства твердых тел

Материал (AUersteds) … … 470 Материал Обработка Первоначальный относительную Проницаемость Максимальный относительную проницаемость Максимальный относительный Проницаемость Cerrative Force Remanent Flux Плотность (Гаусс) Утюг, 99,8% Чистый 150 5000 1,0 13 000 Железо, 99.95% чистый отжигается в водорода 10 000 200 000 0,05 0,05 13 000 отжига 7000 7000 8000 100 000 0,05 7000 Superpermalloy отжигается в водород, контролируемое охлаждение 100 000 1 000 000 0,002 70003 70003 Cobalt, 99% Pure отжига 70 250 250 10 5000 Никель, 99 % чистый Отожженный 110 600 0.7 4000 4000 Сталь, 0,9% C Uhited 50 50 100 70 10 300 Сталь, 30% CO Усынал … 240 9500 9500 Alnico 5 Охлаждение в магнитном поле 4 … 575 12 500 12 500 Silmanal Испеченные … … 6000 550 Утюг, Прекрасный порошок Нажал … 6000 В этой таблице остаточная магнитная индукция представляет собой сохраняемое магнитное поле B, а единицей СИ для B является Тесла (Тл). 1 Тесла = 10 000 Гс. «Коэрцитивная сила» — это приложенная сила обратного магнитного поля H, необходимая для того, чтобы вернуть чистое магнитное поле к нулю после намагничивания. Единицей СИ для Н является А/м, а 1 А/м = 0.01257 Эрстедс. Индекс Таблицы Справочник Браун Диамагнетизм, ферромагнетизм и парамагнетизм Происхождение магнетизма объясняется с учетом кругового движения электронов. Электроны внутри атомов движутся по круговым орбитам вокруг ядра; это похоже на круглую катушку с током. Орбитальное движение электрона порождает орбитальный магнитный момент. Электроны имеют тенденцию вращаться вокруг своей оси, создавая спиновый магнитный момент. Магнитный момент атома является результатом векторной суммы орбитального и спинового магнитного момента. В зависимости от магнитных свойств магнитные вещества делятся на три группы: диамагнетики, ферромагнетики и парамагнетики.   Краткий обзор диамагнетиков Определение диамагнетиков Диамагнетики слабо намагничиваются, если их поместить во внешнее магнитное поле в направлении, противоположном приложенному полю.Тип магнетизма, проявляемый этими веществами, известен как диамагнетизм. Примерами диамагнитных веществ являются медь, золото, сурьма, висмут, серебро, свинец, кремний, ртуть и т. д.  Орбитальное движение электрона порождает орбитальный магнитный момент. Вдобавок к этому электроны стремятся вращаться вокруг своей оси, создавая спиновый магнитный момент. Электроны в атоме могут вращаться по или против часовой стрелки. Точно так же электроны могут вращаться вокруг ядра по часовой стрелке или против часовой стрелки. В случае диамагнетиков магнитные моменты атомов и орбитальные магнитные моменты ориентированы таким образом, что векторная сумма магнитных моментов атома становится равной нулю.   Характеристики В диамагнетике магнитный момент каждого атома равен нулю. Внешнее магнитное поле может их слабо отталкивать. Если диамагнетики поместить в неоднородное магнитное поле, то вещества будут двигаться в сторону более слабой стороны поля от более сильной стороны. Когда эти вещества помещаются во внешнее магнитное поле, они слабо намагничиваются в направлении, противоположном направлению поля. Магнитная восприимчивость оказывается отрицательной у диамагнетиков.   Ферромагнитное вещество Вещества, которые сильно намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, совпадающем с направлением внешнего поля, известны как ферромагнитные вещества.Эти типы веществ сохраняют свой магнитный момент даже после снятия магнитного поля. Ферромагнетики стремятся двигаться от более слабых к более сильным частям внешнего поля. Некоторыми примерами ферромагнитных веществ являются железо, кобальт и никель. В спин ферромагнитных веществ большой вклад вносят магнитные моменты. Эти вещества состоят из большого количества мелких единиц, известных как домены. Эти домены испытывают крутящий момент, когда ферромагнитное вещество подвергается воздействию внешнего магнитного поля.Благодаря этому домены вращаются и остаются параллельными направлению поля.   Характеристики Большое количество небольших доменов образует ферромагнитные вещества. Эти вещества не теряют своего магнетизма при удалении внешнего магнитного поля. Эти вещества становятся парамагнитными при нагревании выше точки Кюри. Внешнее магнитное поле сильно притягивает ферромагнитные вещества. Эти ферромагнитные материалы имеют тенденцию перемещаться от более слабой части поля к более сильной, когда магнитное поле неоднородно. Если стержень из ферромагнитного материала поместить в однородное магнитное поле, стержень остановится так, что его длина будет параллельна направлению поля.   Парамагнитные вещества Вещества, которые слабо намагничиваются при помещении во внешнее магнитное поле в том же направлении, что и направление внешнего приложенного поля, называются парамагнитными веществами.Эти вещества отличаются от ферромагнитных и диамагнитных веществ. Они имеют тенденцию перемещаться от более слабой части магнитного поля к более сильной. Некоторыми примерами парамагнитных веществ являются кальций, литий, вольфрам, алюминий, платина и т. д. В парамагнитном веществе каждый атом имеет постоянный магнитный дипольный момент из-за того, как они вращаются, магнитные моменты ориентированы. Однако направление магнитных моментов может иметь случайную ориентацию при наличии теплового движения.Из-за чего суммарный магнитный момент этого вещества равен нулю.   Характеристики Каждый атом в этом веществе рассматривается как магнитный диполь, обладающий результирующим магнитным моментом. Внешнее магнитное поле создает слабое притяжение к этим веществам. Они перемещаются от более слабой части поля к более сильной, если помещены в неоднородное поле. Эти вещества теряют свой магнетизм при удалении внешнего магнитного поля.   Типы магнитов 3 типа магнитов: Причина магнитного поля на Земле Поток жидкого железа в центре Земли генерирует электрический ток, который создает магнитные поля. Магнитное поле Земли создается очень глубоко в ядре планеты. Цикл продолжается, потому что Заряженные металлы, проходя через эти поля, производят свои электрические токи. Этот тип самоподдерживающейся петли называется геодинамо.Коллективный эффект магнитных полей производит 1 обширное магнитное поле, идущее к планете. Это причина магнитных полей на Земле. Свойства магнита Магнитные полюса всегда встречаются парами. Одноименные полюса любого магнита будут отталкиваться друг от друга, а разноименные всегда будут притягиваться. Чем меньше расстояние между 2 магнитами, тем большая магнитная сила существует между 2 магнитами. Всякий раз, когда магнит остается свободно подвешенным в воздухе, он всегда в конце концов останавливается в направлении север-юг. Полюс, указывающий на географический север, называется северным полюсом магнита. Полюс, указывающий на географический Юг, называется Южным полюсом магнита. Магниты всегда притягивают ферромагнитные вещества. Заметно, что когда любой магнит погружается в железные опилки, железные опилки прилипают только к концу этого магнита.Это происходит потому, что магнитное притяжение максимально на концах любого магнита. Эти концы также называют полюсами магнита. Заключение В этой статье представлена ​​четкая картина диамагнетизма, ферромагнетизма и парамагнетизма. Вы можете проверить Vedantu для получения дополнительной информации. Диамагнетик — обзор 1.2.1 Диамагнетизм В большинстве диамагнетиков атомы имеют четное число электронов в частично заполненных оболочках, так что основные магнитные моменты обусловлены движением электронов по орбитам, спиновым магнитным полем. моменты (один при вращении вверх и один при вращении вниз) имеют тенденцию компенсировать друг друга.Под внешним магнитным полем поле будет создавать момент, действующий на электрон. Этот крутящий момент определяется формулой (1-54)τ=ddtLor=μ→or×B→  . Направление вектора крутящего момента перпендикулярно как u , так и и B . Этот крутящий момент стремится повернуть магнитный диполь так, чтобы он выровнялся с внешним магнитным полем, чтобы уменьшить его потенциальную энергию. Переписывая уравнение 1-54 в виде (1-55)dLdt=(−q2m)L×B→ или dL=(−qm)L→×B→dt становится ясно, что dL перпендикулярна L и B .Поскольку B постоянна, единственная возможность того, что импульс может измениться со временем, — это вращение или прецессия вокруг вектора B , как показано на рис. 1-7. Рис. 1-7. Ларморовское движение орбиты электрона вокруг магнитного поля H = u o B . Таким образом, уравнение 1-54 может быть записано как (1-56)dLdt=−L→×qB→2m=−L×ωp , где ω p равно ωp9=1qB82 которая известна как ларморовская частота.Теоретически магнитный диполь стремится не выровняться с магнитным полем, а скорее прецессировать вокруг B , даже не приближаясь к направлению магнитного поля. В чистой ларморовской прецессии никакого выравнивания не произошло бы. Однако прецессия всегда сталкивается с множеством столкновений, и тогда диполь будет постепенно терять энергию и приближаться к выравниванию с B , потому что при условии выравнивания потенциальная энергия − u или B становится минимальной.Из-за крутящего момента ориентационная потенциальная энергия магнитного диполя может быть записана как (1-57)Uor=-µorB=-(q2m)LB=(q2m)(mlℏ)B=mlµBB Например, если ℓ = 1, м ℓ принимает значения −1, 0 и +1. Это означает, что энергетический уровень атома под действием приложенного магнитного поля B расщепляется на три уровня. Это расщепление, вызванное магнитным полем, впервые было обнаружено Зееманом; поэтому его обычно называют эффектом Зеемана или расщеплением Зеемана.Разница между двумя соседними расщепленными уровнями в этом случае составляет (1-58)ΔUor=μBB Самый нижний уровень, м ℓ = −1, в данном случае относится к минимальной потенциальной энергии, соответствующей ориентация u или в направлении совмещения с магнитным полем B ; самый высокий энергетический уровень, м ℓ = +1, относится к максимальной потенциальной энергии, соответствующей ориентации u или в направлении, противоположном B . Эффект Зеемана имеет место и в спиновых магнитных диполях, но в этом случае уровень потенциальной энергии расщепляется только на два уровня: один связан с с = −1/2, а другой с с = +1/2 . Разница между этими двумя уровнями составляет (1-59)ΔUs=2μBB Здесь желательно вернуться к классическому подходу, поскольку так легче визуализировать механизм прецессии. В магнитном поле движение электронов вокруг ядра такое же, как и в отсутствие поля, за исключением того, что угловая частота изменяется на ω p из-за прецессии.Таким образом, новая угловая частота ω равна (1-60)ω=ωo−ωp , где ω o — угловая частота в отсутствие поля. Причина небольшого уменьшения угловой частоты заключается в том, что в присутствии поля B на орбитальный электрон будет действовать сила Лоренца −q(v→×B→)=−q(ωrB), как показано на рисунке 1. -7. Это направленная радиально наружу сила, которая стремится уменьшить первоначальную центробежную силу на q ω r B , а новая центробежная сила равна mω2r=mωo2r−qωrB , что приводит к 61)ωp=qB2m Желательно иметь некоторое представление о порядке величины угловых частот.Ω O O составляет порядка 10 16 Radian / Sec, ω P ≃ 1,05 × 10 5 H , который будет порядка 10 7 Radians / Sec для H = 100 ампер/м. В этом случае ω o /ω p = 10 −9 . Итак, ω p чрезвычайно мало по сравнению с ω o Однако движение электрона замедлилось из-за этого уменьшения угловой частоты.Это означает, что орбитальный магнитный момент также уменьшается на следующую величину: вращаясь против часовой стрелки, индуцированный магнитный момент параллелен B , но его направление противоположно B , как показано на рисунке 1-7. Следует отметить, что электрон вращается не по одной окружности, а по орбите вокруг сферической поверхности. Если мы выберем B в направлении z , орбитальный магнитный момент µ или токовой петли составит мкА .Площадь проекции петли на плоскость x−y равна πρ 2 с новым радиусом ρ. Таким образом, средний квадрат радиуса может быть записан как 〈ρ 2 〉=〈 x 2 〉 + 〈 y 2 〉, который является средним квадратом расстояния орбитальной нормали электрона к магнитному полю ( z -оси) через ядро. Но вращающийся по орбите электрон циркулирует по сферической поверхности; Средний квадрат расстояния электрона от ядра составляет < R 2 > = < x 2 > + < y 2 > + < Z 2 >.Для сферически-симметричного распределения заряда электрона имеем 〈 x 2 〉 = 〈 y 2 〉 = 〈 z 2 〉. Таким образом, 〈r2〉=32〈ρ2〉. Предположим, что материал имеет 90 360 N 90 363 атомов на единицу объема и 90 360 Z 90 363 электронов на атом, которые подвергаются ларморовской прецессии. Из уравнения 1-62 мы можем записать намагниченность M , заменив r на ρ, поскольку мы ссылаемся на электрон, циркулирующий в плоскости x–y, как (1-63)M=NZ〈Δµor〉 =-(q2Bρ24m)NZ и, следовательно, к восприимчивости как (1-64)χm=MH=µoNZ〈△µor〉B=-µoq2ρ2NZ4m=-µoq2r2NZ6m г < 1.Например, для N = 10 23 см -3 , Z = 2, и R = 1 R = 10 A = 10 -8 см, χ м порядок −10 −6 . Как правило, диамагнетик не имеет постоянных магнитных диполей; индуцированная намагниченность имеет тенденцию уменьшать общее магнитное поле. Вот почему χ m отрицательно. Материалы с полными оболочками, такие как кристаллы с ионными и ковалентными связями, являются диамагнитными.Их диамагнитное поведение обусловлено главным образом искажением орбитального движения электронов внешним магнитным полем. Твердые диэлектрики, такие как изолирующие полимеры с ионными и ковалентными связями, в основном диамагнитны. Диамагнетики обычно имеют четное число электронов, поэтому магнитные эффекты, возникающие из-за восходящего и нисходящего вращений, имеют тенденцию компенсировать друг друга. В таком случае, как водород, где имеется только один электрон на орбитали s (или в состоянии s ), вклад орбитального движения в магнитный эффект равен нулю, а диамагнитный момент в основном связан со спином. В некоторых материалах, таких как полупроводники и металлы, свободные электроны также вносят вклад в диамагнитное поведение, потому что в присутствии магнитного поля электроны будут испытывать магнитную силу ( qv × B ), а их квантовые состояния и движение будет изменен. Когда это произойдет, они создадут локальный магнитный момент, который стремится противодействовать внешнему магнитному полю в соответствии с законом Ленца. Это способствует отрицательной намагниченности и отрицательному значению χ m .Некоторые значения χ м равны χ м (медь) = -0,74 × 10 -6 ; χ м (золото) = −3,7 × 10 −5 ; χ м (кремний) = −0,4 × 10 −5 ; χ м . (диоксид кремния) = −1,5 × 10 −5 Поскольку χ m чрезвычайно мало, мы можем рассматривать все диамагнетики как немагнитные материалы, поскольку u r = 1 и u 6 о . Диамагнетик Парамагнетик и ферромагнетик Диамагнетик Парамагнетик и ферромагнетик Набор диамагнитных парамагнетиков и ферромагнетиков Магнитные свойства материалов Eema Контроль и испытания сварных швов: разрушающие и неразрушающие Парамагнетизм и диамагнетизм — YouTube Список металлов, которые притягиваются к магнитам • Расширенный Как температура влияет на магнитную восприимчивость? — Квора ХИМИЯ 101: Магнитные свойства и размеры ионов — YouTube Список металлов, которые притягиваются к магнитам | Наука Основы магнитного поля, магнитная проницаемость суперпарамагнетизм и его биологические применения Магнетизм: [Основы + Свойства + Причины + Факты Графическое изображение ферромагнетиков, ферримагнетиков, парамагнетиков… Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом … Магнитная энергия / Основы магнетизма Диамагнитное/парамагнитное и магнитное поле Кто-нибудь может объяснить это… парамагнитный || диамагнитный || ферромагнитный материал|| с трюком… Что такое магнитная восприимчивость парамагнитного вещества? — Квора Диамагнитные парамагнитные ферромагнитные вещества Назначение Справка … ДИАМАГНЕТИЗМ ПАРАМАГНЕТИЗМ ФЕРРОМАГНЕТИЗМ PDF Разница между диамагнетиком, парамагнетиком и ферромагнетиком … В чем разница между парамагнетиком, ферромагнетиком и … | Магнитные свойства кристаллов: парамагнитные, диамагнитные… Магнитная восприимчивость (χ) — Вопросы и ответы по МРТ Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом Виды магнетизма. а) парамагнетизм, б) ферромагнетизм, в … Намагничивание под действием внешнего магнитного поля для… Ферромагнитные (полные символы) и парамагнитные или диамагнитные свойства … Виды магнетизма. а) парамагнетизм, б) ферромагнетизм, в… Магнитные свойства материалов Eema Различать ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные материалы 1 Схематическая диаграмма, изображающая различные типы магнетизма горных пород… Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом … Магнитная энергия / Основы магнетизма Разница между парамагнитным диамагнетиком и ферромагнитным pdf Что такое магнитная восприимчивость парамагнитного вещества? — Квора Важные примечания для CBSE Class 12 Physics, Magnetism and Matter Re: Может ли лед стать магнитным? Разница между парамагнетиком и диамагнетиком — javatpoint Разница между Dia Para и ферромагнитными материалами | Сравните… Какие материалы может притягивать магнит? Типы магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм … Диамагнетик || Парамагнитный || Ферромагнитный материал || Что такое… Диамагнетизм и парамагнетизм — MagLab 3 м магнитные эффекты тока магнетизма Парамагнетик против диамагнетика — Парные и непарные электроны — Электрон … Типы магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм … Переход от ферромагнетизма к суперпарамагнетизму. | Скачать… Что вы знаете о магните на холодильнике? | Европейский … Схематическое изображение парамагнитного состояния, дальнодействующего магнитного поля … глава 11 Парамагнетизм и диамагнетизм Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные вещества. Физика | BYJU’S 7.Влияние магнитных материалов на (а) однородное магнитное поле … | Магнитные свойства кристаллов: парамагнитные, диамагнитные… Как быстро размагнитить магнит? » Научная азбука Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Физика | BYJU’S Сравнительная таблица: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнитные материалы (PDF) Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные свойства мяча… Разница между парамагнетиком и диамагнетиком | Сравните … Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом … Важные вопросы для CBSE Class 12 Physics Магнитное поле Земли … Идентификация элементов, которые являются парамагнитными или диамагнитными — YouTube разница между диамагнетиком, парамагнетиком и ферромагнетиком — YouTube Доменная теория диамагнетизма — dominaon #40 Ферромагнитное, диамагнетическое, парамагнитное вещество, магнитный момент … 12 наука диамагнетик парамагнетик и ферромагнетик — YouTube Рисунок A.2: Классификация магнитных материалов. (1) Диамагнетик… Почему O2 парамагнетик, а N2 диамагнетик? | Химия!!! не тайна Магнитная энергия / Основы магнетизма Контроль и испытания сварных швов: разрушающие и неразрушающие методы Различают по магнитным свойствам диамагнетики, парамагнетики и … В чем разница между парамагнетиком, ферромагнетиком и… CBSE Класс 12 Примечания по физике: Магнетизм | АглаСем Школы Свойства диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков Электрохромные и магнитные свойства электродных материалов для лития … Re: Может ли лед стать магнитным? ИЖМС | Бесплатный полнотекстовый | Настройка магнитных свойств наночастиц… Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом … Магнитная восприимчивость (χ) — Вопросы и ответы по МРТ Ферромагнитный ll Парамагнитный ll Диамагнитный материал Магнит, его … Парамагнетизм и диамагнетизм — YouTube Доменная теория диамагнетизма — dominaon Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные свойства шаровой мельницы… Чем поведение диамагнетика отличается от … Магнитная энергия / Основы магнетизма Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … Ведупро: Что такое диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики… Магнитостатика 11: Парамагнетизм и диамагнетизм — YouTube Диамагнитная левитация: невидимая сила | Магазин датчиков Диамагнитная восприимчивость Важные вопросы для CBSE Class 12 Физика Магнитное поле Земли … Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … Концептуальная диаграмма, показывающая отклики магнитной восприимчивости для (A … Типы магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм … Парамагнитные образцы — 0313designs Запутался! Пожалуйста, объясните, иглы N1, N2 и N3 изготовлены из … A.2 Диамагнетизм и парамагнетизм (SL) — YouTube ИЖМС | Бесплатный полнотекстовый | Настройка магнитных свойств наночастиц … 5G30.10 — Парамагнитные, диамагнитные и ферромагнитные демонстрации … Магнитный эффект тока Примечания к редакции | Магнитный эффект тока … Ферромагнитные (полные символы) и парамагнитные или диамагнитные свойства… Важные вопросы для CBSE Class 12 Physics Магнитное поле Земли … Разница между Dia Para и ферромагнитными материалами | Сравните … 12.10: Спин электрона и принцип Паули — Химия LibreTexts Спин электрона — диамагнетик против парамагнетика и ферромагнетика … Решено: (3) Для сильно ферромагнитных материалов в таблице … | Chegg.com Магнитные материалы | Сообщество EEWeb Виды магнетизма. а) парамагнетизм, б) ферромагнетизм, в… В чем разница между парамагнетиком, ферромагнетиком и… Свойства диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков Ведупро: Что такое диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики… Магнитная проницаемость и кривая b/h, электротехника Типы магнитных материалов • Усовершенствованный источник магнитного поля B-H и M-H петли гистерезиса: магнитная индукция и намагниченность … Суперпарамагнитные наночастицы и проблема разделения. Картирование … Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом Что такое парамагнетик, диамагнетик, ферромагнитный, антиферромагнитный и … Построить график магнитной восприимчивости ферромагнетиков, диамагнетиков … Ni(CO)4 | [Ni(CN)4]2-| [Ni(Cl)4]2- | dsp2 ГИБРИДИЗАЦИЯ-СТРУКТУРА … Решено: магнитные свойства материи можно разделить на категории… | Chegg.com Является ли C2 парамагнетиком или диамагнетиком? | Химия Вопросы и ответы | Савал Линкольн Физика: три типа магнетизма Схематические иллюстрации спиновых взаимодействий для нескольких распространенных … Как температура влияет на магнитную восприимчивость? — Квора Класс 12 Физика Важные вопросы Глава 5 Магнетизм и материя … МАГНИТИЗМ, важная тема в КООРДИНАЦИОННОЙ ХИМИИ | Учебники по Бытию Разница между парамагнитным диамагнетиком и ферромагнитным pdf Типы магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм… В чем разница между парамагнетиком и диамагнетиком Начертите силовые линии магнитного поля, когда: (i) диамагнетик, (ii) парамагнетик … химия: почему O2 парамагнетик, а N2 диамагнетик? парамагнитный диамагнитный | ферромагнитные |Ферримагнитные материалы … Магнитные материалы, Парамагнитные материалы, Ферромагнитные материалы… Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … 5G30.10 — Парамагнитные, диамагнитные и ферромагнитные демонстрации … Виды магнетизма. а) парамагнетизм, б) ферромагнетизм, в… Схематическое изображение диамагнетиков, парамагнетиков и … Научный вариант: ноябрь 2012 г. Решено: Константы Периодической таблицы, часть A Чем отличаются… | Chegg.com Ведупро: Что такое диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики… [Объяснение] Типы магнитных материалов и их свойства … Свойства диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом … Магнитные материалы ~ Pooza Creations Разница между Dia Para и ферромагнитными материалами 6 апреля 2018 г. Автор: Madhu Ключевое отличие — диам, пара и ферромагнитные материалы В зависимости от магнитных свойств материалы можно разделить на пять основных категорий; диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, ферримагнетики и антиферромагнетики.Ключевое различие между диамагнетиками, парамагнетиками и ферромагнитными материалами заключается в том, что диамагнетики не притягиваются к внешнему магнитному полю, а парамагнетики притягиваются к внешнему магнитному полю, тогда как ферромагнитные материалы сильно притягиваются к внешнему магнитному полю. СОДЕРЖАНИЕ 1. Обзор и ключевые отличия 2. Что такое диамагнитные материалы 3. Что такое парамагнитные материалы 4.Что такое ферромагнитные материалы 5. Сравнение бок о бок – Dia, Para и ферромагнитные материалы в табличной форме 6. Резюме Что такое диамагнитные материалы? Диамагнетики — это материалы, которые не притягиваются к внешнему магнитному полю. Это потому, что атомы или ионы, присутствующие в этих материалах, не имеют неспаренных электронов. Следовательно, диамагнетики отталкиваются магнитными полями. Это происходит потому, что в этих материалах создается индуцированное магнитное поле в направлении, противоположном направлению внешнего магнитного поля.Это индуцированное магнитное поле вызывает создание силы отталкивания. Диамагнетизм можно наблюдать в материалах, имеющих симметрию электронной структуры и не имеющих постоянного магнитного момента. А также диамагнетизм не зависит от температуры. Рисунок 01: Влияние внешнего магнитного поля на диамагнитные материалы Некоторые примеры диамагнитных материалов включают; Кварц (диоксид кремния) Кальцит (карбонат кальция) Вода Например, в кварце есть атомы кремния и атомы кислорода в форме SiO 2 .Степень окисления атома Si равна +4, а степень окисления атома O равна -2. Следовательно, в обоих этих атомах нет неспаренных электронов. Что такое парамагнитные материалы? Парамагнетики — это материалы, которые притягиваются к внешнему магнитному полю. Это происходит потому, что эти материалы имеют неспаренные электроны в атомах или ионах, присутствующих в этих материалах. Эти неспаренные электроны могут создавать магнитное притяжение. Рисунок 02: Гранат Парамагнитные материалы можно отделить от других материалов с помощью высокоинтенсивных магнитных сепараторов.В этих сепараторах используется магнитное поле напряженностью 0,2-0,4 Тл. Некоторые примеры парамагнитных материалов включают в себя; Ильменит (FeTiO 3 ) Гематит (Fe 2 O 3 ) Халькопирит (CuFeS 2 ) Гранат (Fe-силикаты) Что такое ферромагнитные материалы? Ферромагнитные материалы — это материалы, которые сильно притягиваются к внешнему магнитному полю. Этот тип материалов имеет больше неспаренных электронов в атомах или ионах металлов.Когда этот тип материалов притягивается внешним магнитным полем, они индуцируются магнитным полем и могут вести себя как крошечные магниты. В промышленных масштабах ферромагнитные материалы отделяют от других материалов с помощью низкоинтенсивных магнитных сепараторов, использующих магнитное поле с напряженностью 0,04 Тл. Рисунок 03: Магнетит Наиболее распространенным магнитным сепаратором является индукционный магнитный роликовый сепаратор. Некоторые примеры ферромагнитных материалов включают; Магнетит (Fe 3 O 4 ) – есть как Fe 2+ , так и Fe 3+ Оба эти иона имеют неспаренные электроны. Железо (Fe) В чем разница между Dia Para и ферромагнитными материалами? Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнитные материалы Определение Диамагнетики — это материалы, которые не притягиваются к внешнему магнитному полю. Парамагнетики — это материалы, которые притягиваются к внешнему магнитному полю. Ферромагнитные материалы — это материалы, которые сильно притягиваются к внешнему магнитному полю. Магнитные свойства Диамагнитные материалы Не притягиваться к внешним магнитным полям. Парамагнитные материалы Притягивается внешними магнитными полями. Ферромагнитные материалы Сильно притягивается к внешним магнитным полям. Неспаренные электроны Диамагнитные материалы Не иметь неспаренных электронов в атомах или ионах, присутствующих в этих материалах. Парамагнитные материалы Имеют неспаренные электроны в атомах или ионах, присутствующих в этих материалах. Ферромагнитные материалы Имеют много неспаренных электронов в атомах или ионах, присутствующих в этих материалах. Разделение  Диамагнитные материалы Можно легко отделить от других материалов, поскольку они отталкиваются от магнитных полей. Парамагнитные материалы Может быть разделен с помощью высокоинтенсивных магнитных сепараторов. Ферромагнитные материалы Может быть отделен с помощью магнитных сепараторов низкой интенсивности. Резюме – диам, пара и ферромагнитные материалы Диамагнетики можно легко отделить от других материалов, поскольку они проявляют силы отталкивания по отношению к магнитным полям. Парамагнитные материалы и ферромагнитные материалы могут быть разделены с помощью магнитных сепараторов с индукционным валом путем изменения силы магнитного поля, используемого в сепараторе.Разница между диамагнетиками, парамагнетиками и ферромагнитными материалами заключается в том, что диамагнетики не притягиваются к внешнему магнитному полю, а парамагнетики притягиваются к внешнему магнитному полю, тогда как ферромагнитные материалы сильно притягиваются к внешнему магнитному полю. Артикул: 1. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. «Диамагнетизм». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 24 ноября 2015 г. Доступно здесь  2.»Парамагнетизм.» Википедия, Фонд Викимедиа, 3 апреля 2018 г. Доступно здесь 3. Либретексты. «Магнитные свойства». Chemistry LibreTexts, Libretexts, 5 мая 2017 г. Доступно здесь   . Изображение предоставлено: 1. «Взаимодействие диамагнитного материала в магнитном поле». Нитианабхигян — собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia  2. «Garnet Andradite20» Автор Moha112100 — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 3. «Магнетит-118736» Роб Лавински, iRocks.com (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом — Разница Wiki РЕКЛАМА ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ НИЖЕ внешнее поле удаляется, тогда как парамагнетизм возникает в направлении внешнего магнитного поля и исчезает при удалении внешнего магнитного поля, а ферромагнетизм возникает в направлении внешнего магнитного поля и может продолжать существовать при удалении внешнего магнитного поля. Диамагнетизм против парамагнетизма против ферромагнетизма В диамагнетизме диамагнетики состоят из отдельных атомов, которые не имеют чистого магнитного момента; с другой стороны, в парамагнетизме парамагнетики состоят из атомов, и каждый атом имеет свой магнитный момент; напротив, в ферромагнетизме ферромагнетики состоят из атомов, которые также имеют свой магнитный момент. РЕКЛАМА ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ НИЖЕ Диамагнетики в диамагнетизме выстраивают свои магнитные поля в направлении, противоположном внешнему магнитному полю; с другой стороны, парамагнетики в парамагнетизме выравнивают свои магнитные поля в том же направлении, что и внешние магнитные поля; напротив, ферромагнетики в ферромагнетизме делают параллельными свои магнитные поля в том же направлении, что и в направлении внешних магнитных полей. Диамагнетики замещают свою намагниченность диамагнетизмом при удалении внешнего магнитного поля; с другой стороны, парамагнетики также теряют свою намагниченность при снятии внешнего магнитного поля; с другой стороны, ферромагнитные материалы могут сохранять свою намагниченность даже при удалении внешнего магнитного поля. Диамагнетики не притягиваются к внешним магнитным полям, в то время как парамагнетики слабо притягиваются к внешним магнитным полям, тогда как ферромагнитные материалы сильно притягиваются к внешним магнитным полям.Диамагнетики не имеют неспаренных электронов в атомах или ионах; с другой стороны, парамагнетики имеют неспаренные электроны в атомах или ионах, тогда как ферромагнитные материалы имеют много неспаренных электронов в атомах или ионах. Диамагнетики можно легко отделить от многих других материалов, поскольку они состоят из отталкивания к магнитным полям, в то время как парамагнетики можно отделить с помощью высокоинтенсивных магнитных сепараторов, тогда как ферромагнитные материалы можно отделить с помощью низкоинтенсивных магнитных сепараторов. Сравнительная диаграмма диамагнетизм Paramagnetism ферромагнетизм Процесс, в котором диамагнитные материалы отталкиваются магнитным полем, является диамагнитным. Процесс, при котором парамагнетики слабо притягиваются магнитным полем, называется парамагнетизмом. Процесс, посредством которого многие материалы создают постоянные магниты или притягиваются к магнитам, называется ферромагнетизмом. Магнитные моменты отдельных атомов Диамагнетики состоят из отдельных атомов, не имеющих суммарного магнитного момента материалы состоят из атомов, которые также имеют свой магнитный момент поля в том же направлении, что и внешние магнитные поля Ферромагнитные материалы делают параллельными свои магнитные поля в том же направлении, что и направление внешних магнитных полей. Сохранение магнетизма Диамагнетики меняют свою намагниченность при удалении внешнего магнитного поля Парамагнетики также теряют свою намагниченность при удалении внешнего магнитного поля внешнее магнитное поле удалено Магнитные свойства Диамагнетики не притягиваются к внешним магнитным полям Парамагнетики слабо притягиваются к внешним магнитным полям Ферромагнитные материалы сильно притягиваются к внешним магнитным полям Неспаренные электроны Диамагнетики не имеют неспаренных электронов в атомах или ионах Парамагнетики имеют неспаренные электроны в атомах или ионах Fe Ромагнетики имеют много неспаренных электронов в атомах или ионах Разделение Диамагнетики можно легко отделить от многих других материалов, поскольку они состоят из отталкивания к магнитным полям магнитные сепараторы интенсивности Ферромагнитные материалы можно разделить с помощью магнитных сепараторов низкой интенсивности Что такое диамагнетизм? Диамагнетизм считается самым слабым магнитом из всех трех типов магнетизма.Все материалы на Земле диамагнетики. Диамагнетики не обладают магнитным притяжением к другим материалам. В материалах диамагнетизма магнитные моменты каждого отдельного электрона в конкретном материале компенсируются. Всякий раз, когда диамагнетик помещается во внешнее магнитное поле, материал образует особое магнитное поле, которое конкурирует с внешним магнитным полем, и в результате диамагнетики отталкиваются от внешнего магнитного поля. Что такое парамагнетизм? В парамагнетизме парамагнетики имеют атомы, состоящие из неспаренных электронов, и магнитные моменты каждого из разделенных электронов не могут полностью компенсироваться, поэтому в результате атомы остаются с результирующим магнитным полем. В некоторых случаях магнитные моменты атомов связаны в случайных направлениях, поэтому парамагнетик в целом не проявляет магнетизма. Однако, если материалы помещаются во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты отдельных атомов могут быть связаны с внешним магнитным полем и вызывать намагничивание парамагнитного материала. Магнитное поле, создаваемое парамагнетиками, направлено в том же направлении, что и направление внешнего магнитного поля. Так что если внешнее магнитное поле отключить, то парамагнетик потеряет свою намагниченность. Некоторыми примерами парамагнетизма являются гематит, халькопирит, гранат и ильменит. Что такое ферромагнетизм? Ферромагнитные материалы ферромагнетизма имеют неспаренные электроны, присутствующие в их атомах, поэтому каждый атом имеет четкий магнитный момент.Магнитные моменты соседних атомов склонны объединяться и создавать различные области в материалах, известные как домены. Однако у многих разных доменов магнитные моменты могут быть направлены в разные стороны. Всякий раз, когда ферромагнитный материал обычно помещается во внешнее магнитное поле, множество различных доменов, присутствующих внутри магнитных полей, выравниваются с внешними магнитными полями. К ферромагнитным материалам относятся кобальт, никель, железо и их сплавы. Ключевые отличия Материалы, которые не притягиваются внешними магнитными полями, являются диамагнитными, тогда как материалы, обладающие слабым притяжением к магнитным полям, являются парамагнитными, а материалы, которые сильно притягиваются внешними магнитными полями, являются ферромагнитными. Каждый атом диамагнетиков имеет суммарный магнитный момент; с другой стороны, каждый атом парамагнетиков и ферромагнетиков имеет свой магнитный момент. Намагничивание диамагнетиков при удалении внешнего магнитного поля; с другой стороны, парамагнетики также теряют свою намагниченность при удалении внешнего магнитного поля, в то время как материал ферромагнетизма может сохранять свою намагниченность при удалении внешнего магнитного поля. Материалы диамагнетизма можно легко отделить от других материалов, потому что они отталкиваются от магнитных полей; с другой стороны, парамагнетики можно разделить с помощью высокоинтенсивных сепараторов; напротив, материалы ферромагнетизма можно разделить с помощью магнитных сепараторов низкой интенсивности. Диамагнетики не имеют неспаренных электронов, в то время как парамагнетики имеют неспаренные электроны, тогда как ферромагнетики состоят из многих неспаренных электронов. Заключение Вышеприведенное обсуждение заключает, что диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм имеют различия, и главное различие между ними состоит в том, что диамагнетизм некоторых материалов не обладает магнитным притяжением, тогда как парамагнетизм некоторых материалов имеет слабое магнитное притяжение. притяжение, в то время как ферромагнетизм некоторых материалов обладает сильным магнитным притяжением. Почему все металлы магнитятся? Категория: Физика      Опубликовано: 20 января 2013 г. Изображение общественного достояния, источник: Кристофер С.Бэрд. Не все металлы обладают магнитными свойствами. На самом деле, это зависит от того, что вы подразумеваете под словом «магнитный». Есть четыре основных типа магнетизма, которыми может обладать материал: сверхпроводящий, диамагнитный, парамагнитный и, наконец, ферромагнитный. Сверхпроводящие материалы сильно отталкиваются от постоянных магнитов. Диамагнетики слабо отталкиваются от постоянных магнитов. Парамагнетики слабо притягиваются к постоянным магнитам. Наконец, ферромагнитные материалы сильно притягиваются к постоянным магнитам.Эти свойства сведены в таблицу ниже. Только некоторые материалы при очень низких температурах являются сверхпроводниками. С другой стороны, все материалы испытывают диамагнетизм, включая кожу и цветы. Однако диамагнетизм — очень слабый эффект, поэтому в повседневной жизни мы его не замечаем. Многие материалы являются парамагнитными, например кислород и вольфрам. Однако парамагнетизм также является очень слабым эффектом, поэтому мы обычно не замечаем его в повседневной жизни. Что касается ферромагнетизма, то лишь очень немногие элементы являются ферромагнитными, включая железо, кобальт и никель. Когда люди говорят о магнитных материалах, они обычно имеют в виду ферромагнитные материалы, потому что это единственный тип магнетизма, который легко наблюдать в повседневной жизни. Когда постоянный магнит прилипает к холодильнику, скрепке или кастрюле, это ферромагнетизм. Первоначальный вопрос, вероятно, означал: «Почему все металлы ферромагнитны?» Ответ заключается в том, что большинство металлов являются , а не ферромагнитными. Что касается предметов, которые легко найти в доме, то те, которые прилипают к постоянному магниту, делают это потому, что они, вероятно, содержат железо, никель или кобальт.Учитывая, что сталь является таким распространенным строительным материалом, а сталь содержит в основном железо, большая часть магнетизма, наблюдаемого за пределами лабораторий, связана с железом. Собственно, отсюда и название ферромагнетизма. Слово «ферро» на латыни означает «железо». Тип материала Ответ на магниты Сверхпроводник (специальные материалы при низких температурах) сильно отталкивает Диамагнетик (все материалы) слабо отталкивает Парамагнитный (напр.г. кислород, вольфрам, алюминий) слабо привлекает Ферромагнитный (например, железо, кобальт, никель) сильно привлекает Темы: все металлы магнитные, ферромагнетизм, магнитные металлы, магнетизм, магниты, металлы, сверхпроводники . Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт