Таблица парамагнетики диамагнетики ферромагнетики: Классификация магнитных материалов по магнитным свойствам — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 02.08.202031.05.2021 by alexxlab

Содержание

Классификация магнитных материалов по магнитным свойствам

В зависимости от магнитных свойств материалы разделяют на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики. Количественно магнитные свойства материалов принято оценивать по их магнитной восприимчивости λ = М/Н, где М — намагниченность вещества; Н — напряженность магнитного поля.

Это вещества, атомы, ионы или молекулы которых не имеют результирующего магнитного момента при отсутствии внешнего поля. Диамагнитный эффект является результатом воздействия внешнего магнитного поля на молекулярные токи и проявляется в том, что возникает магнитный момент, направленный в сторону, обратную внешнему полю. Таким образом, во внешнем магнитном поле диамагнетики намагничиваются противоположно приложенному полю, т. е. имеют отрицательную магнитную восприимчивость (λ < 0). Диамагнитные вещества выталкиваются из неравномерного магнитного поля, а в равномерном магнитном поле вектор намагниченности диамагнетика стремится расположиться перпендикулярно к направлению поля.

Диамагнетизм присущ всем без исключения веществам в твердом, жидком и газообразном состояниях, но проявляется слабо и часто подавляется другими эффектами.

Это вещества, атомы, ионы или молекулы которых имеют результирующий магнитный момент при отсутствии внешнего магнитного поля. Во внешнем магнитном поле парамагнетики намагничиваются согласно с внешним полем, т. е. имеют положительную магнитную восприимчивость (λ > 0). Парамагнитный эффект присущ веществам с нескомпенсированным магнитным моментом атомов при отсутствии у них порядка в ориентации этих моментов. Поэтому, когда нет внешнего магнитного поля, атомные магнитные моменты располагаются хаотически и намагниченность парамагнитного вещества равна нулю. При воздействии внешнего магнитного поля атомные магнитные моменты получают преимущественную ориентацию в направлении этого поля, и у парамагнитного вещества проявляется намагниченность.

Это вещества, в которых магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля. При воздействии внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов приобретают преимущественное ориентирование в направлении этого поля и ферромагнитное вещество намагничивается. Ферромагнитные вещества характеризуются большим значением магнитной восприимчивости (>> 1), а также ее нелинейной зависимостью от напряженности магнитного поля и температуры, способностью намагничиваться до насыщения при обычных температурах даже в слабых магнитных полях, гистерезисом — зависимостью магнитных свойств от предшествующего магнитного состояния, точкой Кюри, т. е. температурой, выше которой материал теряет ферромагнитные свойства. К ферромагнитным веществам относятся железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы, а также некоторые сплавы марганца, серебра, алюминия. Ферромагнитные свойства у вещества могут возникать лишь при достаточно большом значении обменного взаимодействия, что характерно для кристаллов железа, кобальта, никеля и др. Необходимое значение обменного взаимодействия ферромагнетики имеют лишь в твердом состоянии.

Этим объясняется отсутствие в природе жидких и газообразных ферромагнетиков. Ферромагнетизм сплавов, целиком состоящих из «парамагнитных» компонентов, объясняется тем, что в этих сплавах, основой которых обычно является марганец или хром, введение в решетку основы атомов висмута, сурьмы, серы и теллура изменяет электронную структуру кристаллов, в результате чего создаются условия для возникновения ферромагнетизма.

-3 до 10^-5), постоянством восприимчивости в слабых полях и сложной зависимостью от магнитного поля в сильных полях, специфической зависимостью от температуры, а также температурой точки Нееля, выше которой вещество переходит в парамагнитное состояние.

К антиферромагнетикам относятся чистые металлы хром и марганец, редкоземельные металлы цериевой подгруппы: церий, неодим, празеодим самарий и европий. Редкоземельные металлы диспрозий, гольмий и эрбий в зависимости от температуры могут быть антиферромагнетиками или ферромагнетиками. При воздействии на эти металлы, находящиеся в антиферромагнитном состоянии внешнего магнитного поля, превышающего критическое значение, происходит переход антиферромагнитного порядка в ферромагнитный, сопровождающийся скачкообразным появлением намагниченности (М~ 1600 кА/м). Аналогичные превращения можно наблюдать у тулия и тербия.

Это кристаллические вещества, магнитную структуру которых можно представить в виде двух или более подрешеток; магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля.
Магнитные материалы первой группы применяются в электронных элементах, для которых нет особых требований к температурной и временной нестабильности.

Определяющими параметрами данной группы материалов являются начальная магнитная проницаемость и тангенс угла магнитных потерь.
Материалы второй группы имеют малые значения относительного температурного коэффициента магнитной проницаемости в рабочем интервале температур и достаточно высокую временную стабильность начальной магнитной проницаемости. Значение магнитной индукции при поле Н = 800 А/м при нормальной (комнатной) температуре составляет 0,25-0,38 Тл.
К третьей группе относятся материалы с высоким значением начальной магнитной проницаемости на низких частотах. При этом повышенные требования к температурному коэффициенту проницаемости не предъявляются.
Для ферритовых материалов четвертой группы характерны малые значения магнитных потерь в сильных электромагнитных полях и высокое значение магнитной индукции при повышенной температуре (до 100-120°С) и подмагничивании.
Пятая группа ферритов характеризуется повышенными значениями импульсной магнитной проницаемости и температурной стабильностью магнитной проницаемости.

К шестой группе относятся ферритовые материалы, которые характеризуются начальной магнитной проницаемостью, коэффициентом амплитудной нестабильности магнитной проницаемости, коэффициентом перестройки по частоте, тангенсом угла магнитных потерь при различных индукциях, низкой начальной проницаемостью.
Особое место занимают ферритовые материалы седьмой группы. Они характеризуются повышенной добротностью как в слабых, так и в сильных электромагнитных полях, малыми линейными искажениями, низкой начальной проницаемостью.

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. 6)/°К Число
Бринеля Уд. сопрот. мкОм*м Магнитные свойства Алюминий Al 13 2,70 660 923 218,0 21,0 25 0,026 Парамагнетик Барий Ba 56 3,75 710 285 — 19,0 4,2 0,500 Парамагнетик Берилий Be 4 1,84 1280 1800 184 12,0 61 0,041 Диамагнетик Ванадий V 23 6,11 1900 503 31 8,3 64 0,248 Парамагнетик Висмут Bi 83 9,80 271 126 8,4 13,3 9,6 1,160 Диамагнетик Вольфрам W 74 19,30 3400 142 167,0 4,4 262 0,055 Парамагнетик Гадолиний Gd 64 7,89 1310 — 8,8 9,7 — 1,400 Ферромагнетик Галлий Ga 31 5,92 30 336 29,3 18,1 6,1 0,136 Диамагнетик Гафний Hf 72 13,29 2220 138 22,0 5,9 173 0,351 Парамагнетик Железо Fe 26 7,87 1540 453 73,3 10,7 50 0,097 Ферромагнетик Золото Au 79 19,30 1063 134 312,0 14,0 18 0,0225 Диамагнетик Индий In 49 7,30 156 239 72 28,4 0,9 0,090 Диамагнетик Иридий Ir 77 22,40 2410 130 146,0 6,5 170 0,054 Парамагнетик Иттрий Y 39 4,47 1525 310 14,6 9,3 60 0,650 Парамагнетик Кадмий Cd 48 8,65 320,9 231 92,8 29,0 21 0,074 Диамагнетик Калий K 19 0,86 63 754 97,0 83,3 0,04 0,065 Парамагнетик Кальций Ca 20 1,53 851 650 98 18,5 17 0,040 Парамагнетик Кобальт Co 27 8,85 1500 445 69,5 13,5 102 0,064 Ферромагнетик Лантан La 57 6,18 920 188 13,8 5,2 37 0,568 Парамагнетик Литий Li 3 0,53 180 3285 71 56 — 0,086 Парамагнетик Магний Mg 12 1,74 651 1040 170,0 27 30 0,045 Парамагнетик Марганец Mn 25 7,44 1244 477 66,7 22,3 196 1,850 Антиферромагн. Медь Cu 29 8,92 1083 386 406,0 16,6 35 0,017 Диамагнетик Молибден Mo 42 10,20 2620 272 150,0 5,3 153 0,050 Парамагнетик Натрий Na 11 0,97 98 1220 134,0 72,0 0,07 0,042 Парамагнетик Никель Ni 28 8,96 1453 440 75,5 13,2 68 0,068 Ферромагнетик Ниобий Nb 41 8,57 2470 268 50,0 7,2 75 0,150 Парамагнетик Олово Sn 50 7,29 231,9 226 63,1 23,0 5,2 0,113 Парамагнетик Осмий Os 76 22,50 3000 129 — 4,6 400 0,095 Парамагнетик Палладий Pd 46 12,02 1552 243 70,7 9,5 46 0,108 Парамагнетик Платина Pt 78 21,45 1773 134 71,1 9,5 40 0,098 Парамагнетик Рений Re 75 21,02 3180 138 52,0 6,7 135 0,214 Парамагнетик Родий Rh 45 12,48 1970 247 88,0 8,5 102 0,043 Парамагнетик Ртуть Hg 80 13,50 — 39 138 7,9 182,0 — 0,958 Диамагнетик Рубидий Rb 37 1,53 39 335 35,6 90,0 0,022 0,120 Парамагнетик Рутений Ru 44 12,4 2250 239 — 9,1 220 0,075 Парамагнетик Свинец Pb 82 11,34 327 130 35,0 28,3 3,9 0,190 Диамагнетик Серебро Ag 47 10,49 960,5 235 453,0 18,6 25 0,015 Диамагнетик Скандий Sc 21 3,00 1540 545 11,3 11,4 75 0,660 Парамагнетик Стронций Sr 38 2,63 770 737 — 21,0 14 0,227 Парамагнетик Таллий Tl 81 11,85 303 147 35 28,0 2,7 0,180 Диамагнетик Тантал Ta 73 16,6 3000 150 50 6,6 47 0,124 Парамагнетик Титан Ti 22 4,52 1670 550 21,9 8,1 73 0,470 Парамагнетик Торий Th 90 11,6 1750 113 37,0 11,5 41 0,130 Парамагнетик Уран U 92 19,05 1130 — 26,7 14,0 244 0,300 Парамагнетик Хром Cr 24 7,19 1900 462 88,6 6,2 114 0,130 Антиферромагн. Цезий Cs 55 1,90 28 220 18,4 97 0,015 0,190 Парамагнетик Церий Ce 58 6,78 795 210 10,9 7,1 20 0,750 Парамагнетик Цинк Zn 30 7,14 419,5 336 113,0 30,0 42 0,059 Диамагнетик Цирконий Zr 40 6,50 1855 277 29,5 6,3 66 0,410 Парамагнетик

Основные материалы таблицы получены из справочника по электротехническим материалам том 3 под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева

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]

Механизм воздействия на человека магнитного поля Земли и Солнца Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 539.1.01

01.00.00 Физико-математические науки

МЕХАНИЗМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА

Александров Борис Леонтьевич

д. г. -м. . н., профессор, а1ех2е@,уапёех. ги

Александров Алексей Жданович студент, 811уегйох1235@ета11. сот

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

Обсуждается вопрос механизма воздействия магнитного поля Земли и Солнца на организм человека. Отмечается, что в XXI веке регулярно проводятся международная конференция на тему «Человек и электромагнитные поля», а также международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Это свидетельствует о понимании важности изучения влияния внешних электромагнитных полей на организм человека. Участники этих конференций и конгрессов приводят многие экспериментальные данные по влиянию конкретных факторов на различные биологические объекты. Однако отсутствует теоретическое обоснование влияния этих полей на организм человека. В связи с этим, для решения этого вопроса в статье анализируется атомарный состав человеческого тела. Показано, что организм человека более чем на 60% состоит из атомов водорода. На примере атома водорода рассматривается взаимодействие магнитного момента электрона атома с внешним магнитным полем. Это приводит к прецессионному движению орбиты электрона. Учитывая тот факт, что вокруг электронов в атомах вращаются фотоны, а температура определяется объемной плотностью фотонной энергии, появление прецессионного движения электронов будет приводить к повышению частоты колебания фотонов и, следовательно, к повышению их энергии и температуры тела. Это подтверждается тем, что в течение суток температура тела меняется, причем, она минимальна утром и возрастает к вечеру. Анализируются химические элементы организма человека, относящиеся к разным группам магнетиков. Отмечается, что наибольшее влияние внешнее магнитное поле на состояние организма человека может оказывать через ферромагнетик -железо. Оно концентрируется в крови, причем до 60% в гемоглобине. Это сложный железосодержащий белок крови, составная часть эритроцитов — красных кровяных телец, переносчиков кислорода. В условиях повышения напряженности внешнего магнитного поля или неподвижного состояния тела будет усиливаться

UDC 539.1.01

Physics and mathematical Sciences

THE MECHANISM OF HUMAN EXPOSURE TO THE MAGNETIC FIELD OF THE EARTH AND THE SUN

Alexandrov Boris Leontyevich Dr. Sci.Phys.-Math, Professor, alex2e@yandex. ru

Alexandrov Alexey Zhdanovich student, silverfox1235@gmail. com

Kuban state agrarian University, Krasnoda, Russia

There is a discussion about the question of the mechanism of the action of the magnetic field of the Earth and the Sun on the human body. It is noted that in the 21st century an international conference on the subject «Man and electromagnetic fields» is regularly held, as well as the international congress «Weak and superweak fields and radiation in biology and medicine». This indicates the importance of studying the effect of electromagnetic fields on the human body. Participants in these conferences and congresses give a lot of experimental data on the influence of various factors on various biological objects. However, there is no theoretical justification for the influence of these fields on the human body. In this connection, in order to solve this problem, the article analyzes the atomic composition of the human body. It is shown that the human body more than 60% consists of hydrogen atoms. On the example of a hydrogen atom, the interaction of the magnetic moment of an electron of an atom with an external magnetic field is considered. This leads to a precession motion of the electron’s orbit. Taking into account the fact that photons rotate around electrons in atoms and the temperature is determined by the bulk density of photon energy, the appearance of precessional electron motion will lead to an increase in the frequency of oscillation of photons and, consequently, to an increase in their energy and body temperature. This is confirmed by the fact that the body temperature changes during the day, and, it is minimal in the morning and increases by the evening. The chemical elements of the human body, related to different groups of magnets, are analyzed. It is noted that the external magnetic field has the greatest influence on the state of the human body through a ferromagnet — iron. It is concentrated in the blood, up to 60% in hemoglobin. It is a complex iron-containing blood protein, an integral part of erythrocyte — red blood cells, oxygen carriers. Under conditions of an increase in the intensity of the external magnetic field or the immobile state of the body, the orientation of the individual erythrocytes will increase due to their iron atoms in the direction of the external field. This will lead to the pooling of erythrocytes into clusters, that is, to the formation of unique magnetic domains with a

ориентация отдельных эритроцитов за счет их атомов железа в направлении внешнего поля. Это приведет к объединению эритроцитов в кластеры, т. е. к формированию своеобразных магнитных доменов с существенным повышением вязкости крови и понижением её циркуляционной способности. Последнее подтверждается тем фактом, что у людей, страдающих сердечно -сосудистыми заболеваниями, инфаркты и инсульты чаще всего случаются ранним утром особенно в периоды проявления солнечных магнитных бурь

significant increase in the viscosity of the blood and a decrease in its circulatory ability. The last is confirmed by the fact that in people suffering from cardiovascular diseases, heart attacks and strokes most often occur in the early morning especially during periods of solar magnetic storms

Ключевые слова: МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЭЛЕКТРОН, МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ, ЭРИТРОЦИТЫ, КЛАСТЕРЫ

Рок 10.21515/1990-4665-127-006

Keywords: MAGNETIC FIELD, ELECTRON MAGNETIC MOMENT, RED BLOOD CELLS, CLUSTERS

Введение

Явление магнетизма известно людям давно, первым письменным свидетельствам знакомства человека с магнитными свойствами некоторых материалов более двух тысяч лет. Одно из первых практических использований магнетизма тел — компас, представляющий простейший навигационный прибор. Напряженность магнитного поля измеряется в нескольких единицах: в системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) в эрстедах, в Международной системе единиц (СИ) (метр, килограмм, секунда) она измеряется в амперах на метр (А/м). Эти единицы связаны между собой соотношением: 1 эрстед=79,5775 А/м. Слабые магнитные поля, например, вариации геомагнитного поля, измеряют в гаммах — одной

стотысячной доле эрстеда (17 = 10~5 эрстед). Напряженность магнитного поля Земли меняется от 0,24 эрстед (в Бразилии) до 0,68 эрстед (в Антарктиде), поэтому считается, что геомагнитное поле Земли в среднем равно 0,5 эрстед. Бывают и аномалии, например Курская магнитная, где напряженность равна 2 эрстеда.

Магнитное взаимодействие играет важную роль в процессах, протекающих во Вселенной. Магнитосфера Земли защищает нас от гибельного воздействия космических лучей. Если бы её не было, эволюция

живых существ на нашей планете, видимо, пошла бы иным путем, а может быть, жизнь на Земле не возникла бы вовсе. Самые сильные поля, зарегистрированные во Вселенной, создаются нейтронными звездами или пульсарами. В лабораториях удается достичь магнитной напряженности в сотни тысяч раз более слабой, да и то на очень короткое время, измеряемое долями секунды.

Теперь магнетизм широко используется в науке, технике и обыденной жизни. Магниты — неотъемлемая часть многих научных приборов, начиная от небольших, располагающихся на столе исследователя, и до огромных ускорителей с размерами, измеряемыми многими километрами. Но магнитные явления интересуют сейчас не только инженеров, создающих новую технику. Эти явления изучают применительно к своей специальности врачи, биологи, геологи, геофизики, представители других специальностей. Например, геологи и геофизики по аномалиям магнитного поля Земли ищут полезные ископаемые, биологи изучают магнитные поля, создаваемые живыми организмами, и влияние на них, в свою очередь, внешних магнитных полей. Интерес к воздействию магнитных полей на человека возник сразу же после открытия этого явления. Древние приписывали магниту много чудесных свойств. Некоторые современные фирмы, выпускающие магнитные изделия, типа браслеты и другие, приписывают своим изделиям массу изумительных качеств. В XXI веке многие ученые начали задумываться о влиянии на организм человека не только сильных, но слабых и сверхслабых магнитных полей. Об этом свидетельствуют регулярно проводимые Международная конференция на тему «Человек и электромагнитные поля» [7], а также Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» [8, 9].

Для понимания механизма воздействия магнитного поля на организм человека необходимо рассмотреть магнитные моменты атомов и

электронов основных химических элементов человеческого тела и их взаимодействие с внешним магнитным полем. При этом необходимо учитывать, что организм человека, как биологического объекта, более чем на 60% состоит из атомов водорода, на 25% из атомов кислорода (таблица 1, в обобщенном виде данные представлены в работе [1]), причем в виде молекул воды на водород и кислород приходится от (75^81) % у новорожденных до (48^63)% в возрасте старше 60 лет [4]. Поэтому прежде всего рассмотрим воздействие внешнего магнитного поля на атом водорода.

Таблица 1. Средний атомарный состав человеческого тела

Весовое Весовое Среднее Среднее Содержание

Элемент содержание % по [12] содержание % по [5] весовое содержание % содержание атомов % атомов, % по [7]

Водород(Н) 9, 86 10, 0 9, 93 62, 63 60, 3

Кислород (О) 62, 43 65, 0 63, 715 25, 11 25, 5

Углерод (С) 21, 15 18, 0 19, 575 10, 288 10, 5

Азот (К) 3, 10 3, 0 3, 05 1, 374 2, 42

Кальций (Са) 1, 9 1, 5 1, 7 0, 268 0, 226

Фосфор (Р) 0, 95 1, 0 0, 975 0, 198 0, 134

Калий (К) 0, 23 0, 2 0, 215 0, 035 0, 036

Сера (Б) 0, 16 0, 25 0, 205 0, 04 0, 132

Натрий (№) 0, 15 0, 075 0, 0206 0, 73

Хлор (С1) 0, 15 0, 075 0, 01336 0, 032

Магний (М^) 0, 027 0, 05 0, 0385 0, 00999

Железо (Ге) 0, 005 0, 006 0, 0055 0, 00061

Медь (Си) 0, 0002 0, 0001 0, 0000094

Марганец (Мп) 0, 00005 0, 00003 0, 00004 0,0000044

Иод (I) 0, 014 0, 00004 0, 00702 0, 0003481

Алюминий (А1) 0, 001 0, 0005 0, 000121

Бром (Вг) 0, 002 0, 001 0,0000788

Кремний (Б1) 0, 001 0, 0005 0,0001122

Никель (N1) 0, 08 0, 04 0, 004298

Фтор (Г) 0, 009 0, 0045 0, 001493

В соответствии с классическим представлением строения атома, каждый электрон, равномерно вращающийся по орбите, обладает орбитальным механическим моментом количества движения, который численно равен

р = штт, (1)

где т — масса электрона, г — скорость движения электрона по орбите, а г — радиус орбиты электрона. = (е- г г) / 2 (3)

Направление вектора р противоположно вектору рт. Отношение векторов рт /р = е /2т. Так как векторы рт и р направлены в противоположные стороны, то

рт = — (е /2т) • р = g• р, (4)

здесь g = -(е /2т) — гиромагнитное отношение.

Кроме того, на основании выполненных Эйнштейном и А-де Гаазом экспериментов [5], установлено, что электрон, помимо орбитальных механического р и магнитного рт моментов, обладает ещё собственным механическим моментом количества движения р8, который был назван спином электрона, и соответствующим ему собственным магнитным моментом рт8. Вначале представление о спине электрона связывали с его вращением вокруг собственной оси, но считается, что это упрощенное представление. Теперь принято считать, что электрону присущи некоторый собственный механический и магнитный моменты подобно

тому, как ему присущи заряд и масса. направленная в данном случае противоположно Fe . Поэтому центробежная сила числено равна разности (Fe — Fл ). При наличие магнитного поля изменение силы, действующей на электрон, приводит к изменению угловой скорости вращения электрона по орбите, которое определяется [5] выражением

(6)

здесь цо _ магнитная постоянная или магнитная проницаемость вакуума. Если орбита электрона расположена произвольным образом относительно вектора Н, так что орбитальный магнитный момент

электрона рт составляет с направлением магнитного поля угол то влияние магнитного поля оказывается более сложным. В этом случае вся орбита электрона приходит в такое движение вокруг вектора напряженности поля Н, при котором вектор магнитного момента электрона рт (перпендикулярного к плоскости орбиты электрона), сохраняя неизменным угол V своего наклона к полю, вращается вокруг

направления Н с угловой скоростью ^ 1= Л^ = — g•fvH. ь вокруг оси, проходящей через центр орбиты и параллельно вектору Н поля». Кроме того, известно [5], что атомы разных химических элементов по разному взаимодействуют с внешним магнитным полем в зависимости от того, к какому классу магнетиков они относятся. Имеется три класса атомов химических элементов или веществ, состоящих из них: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов или молекул которых при отсутствии внешнего магнитного поля равны нулю, то-есть в атомах и молекулах диамагнитных веществ векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов равна нулю. В случае однородного диамагнетика, находящегося в однородном магнитном поле, наведенный орбитальный магнитный момент всех атомов одинаков и направлен в сторону, противоположную направлению вектора внешнего магнитного поля Н, то-есть происходит намагничивание вещества противоположно внешнему полю. Поэтому в неоднородном магнитном поле диамагнетик выталкивается в область более слабого поля и устанавливается так, чтобы его ось была перпендикулярна к направлению поля [5]. ), калий (К), кальций (Са) относятся к парамагнетикам [6] и намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении поля. К какому эффекту воздействия приводит повышение напряженности внешнего магнитного поля при наличие в организме и диа-и парамагнетиков? Повышение напряженности внешнего магнитного поля будет приводить к усилению противоположно направленных магнитных моментов элементов, относящихся к диа- и парамагнетикам, с одной стороны, и к увеличению прецессионного эффекта колебания орбит электронов отдельных атомов. В соответствии с нашей концепцией [2], что вокруг электронов вращаются фотоны определенного спектра, присущего каждому электрону каждого химического элемента, и, что температура определяется объемной плотностью фотонной энергии [3], появление

прецессионного движения электронов будет приводить к повышению частоты колебания фотонов и, следовательно, к повышению температуры тела. Это подтверждается тем фактом, что в течение суток температура тела меняется, причем, как правило, она минимальна утром и возрастает к вечеру. Это можно объяснить тем, что в течение дня человек перемещается и положение его тела и, следовательно, отдельных атомов тела меняется по отношению к магнитному полю Земли и Солнца. Это создает условия для разбалансировки положения орбит электронов атомов, повышению общей частоты вращающихся вокруг них фотонов и, следовательно, к повышению температуры тела. В ночное время суток, когда человек спит, то положение его тела по отношению к внешнему магнитному полю, если и меняется, то значительно реже. В этих условиях происходит успокоение прецессионного колебания электронов атомов, снижается общая частота колебания фотонов и соответственно снижается температура тела. Однако более существенные последствия в организме могут возникнуть за счет присутствия в нем железа, как ферромагнетика. Ферромагнетиками называют такие вещества, в которых внутреннее или собственное магнитное поле может в сотни и тысячи раз превышать вызвавшее его внешнее магнитное поле. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и ряд сплавов. Из перечисленных ферромагнетиков только кобальт в незначительных количествах присутствует в скелетной мышце, в поджелудочной железе и в печени [4]. Железо концентрируется в крови, причем до 60% его от общего содержания в организме человека сконцентрировано в гемоглобине [4]. Гемоглобин — это красящее вещество крови, составная часть эритроцитов — красных кровяных телец. Это сложный железосодержащий белок крови, который способен обратимо связываться с кислородом и переносить его по тканям. Он транспортирует из легких к тканям кислород, а от тканей — углекислый газ.

Известно, что механизм высокой степени намагничивания ферромагнетиков обусловлен тем, что на предпоследнем подуровне внешнего уровня атома железа пять электронов из шести, вопреки правилу Паули, имеют одинаковое направление собственных магнитных моментов и поэтому в условиях кристаллического состояния образуются микрообласти, называемые доменами, в которых суммарные магнитные моменты всех атомов имеют одинаковое направление. При помещении такого ферромагнетика во внешнее магнитное поле в направлении этого поля разворачиваются не отдельные атомы, а целые домены и поэтому собственное магнитное поле их во много раз превышает породившее его внешнее поле. В условиях жидкой системы крови за счет наличия эритроцитов относительная вязкость крови по сравнению с её плазмой возрастает в 2, 5-3 раза [4]. Видимо возрастание вязкости крови по сравнению с её плазмой обусловлено не только присутствием эритроцитов, как кровяных клеток, но и их магнитным взаимодействием между собой за счет наличия у каждого атома железа значительного собственного магнитного момента. В условиях повышения напряженности внешнего магнитного поля или неподвижного состояния тела будет усиливаться ориентация отдельных эритроцитов за счет их атомов железа в направлении внешнего поля. Это приведет к объединению эритроцитов в кластеры, т. е. к формированию своеобразных магнитных доменов и в жидко — кристаллическое состояние крови с существенным повышением её вязкости и понижением её циркуляционной способности. Последнее подтверждается тем фактом, что у людей, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, инфаркты и инсульты за счет закупорки сосудов чаще всего случаются ранним утром особенно в периоды проявления солнечных магнитных бурь, когда из крови при её очистки удаляется много наиболее жидкой компоненты — воды и кровь становится более вязкой не только за счет повышения концентрации эритроцитов, но

и за счет их магнитного взаимодействия между собой и создания кластеров, закупоривающих кровеносные сосуды. Этому также способствует постоянство положения тела в условиях сна по отношению к направлению магнитного поля Земли и постепенной стабилизации направления магнитных моментов атомов железа в эритроцитах особенно в моменты повышения напряженности магнитного поля Земли.

Выводы

Преобладающее влияние на организм человека, как биологическую систему, слабое естественное магнитное поле Земли преимущественно оказывает через ферромагнетик — железо, сконцентрированное в красных кровяных тельцах — эритроцитах, которые в период отсутствия движения тела (во сне) выстраивают свои магнитные моменты в направлении внешнего магнитного поля Земли. В результате этого, эритроциты взаимодействуют между собой магнитными моментами и образуют кластеры. Это, наряду с обезвоживанием организма во время сна, повышает вязкость крови и артериальное давление. При соответствующей патологии организма это может приводить к инсультам и инфарктам, которые по этой причине чаще всего случаются во второй половине ночи.

Список литературы

1. Александров Б. Л. Рак глазами физика. Механизм возникновения, профилактика, лечение, защита. Издательская Группа «ВЕСЬ», Санкт-Петербург 2010, 258с.

2. Александров Б. Л., Родченко М. Б., Александров А. Б. Роль фотонов в физических и химических явлениях. Краснодар, ГУП «Печатный двор Кубани». 2002, 542 с.

3. Александров Б. Л., Александров А. Б., Родченко М. Б. Температура вещества. Труды КГАУ, вып. 381(409) «Применение электротехнических устройств в АПК», г. Краснодар 2000г.

4. Семенов Н. В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. М. : Медицина, 1971, 152 с.

5. Трофимова Т. И. Курс физики. Издание шестое, стереотипное. М. «Высшая школа», 2000, 542 с.

6. Физические величины. Справочник. Под редакцией И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М. : Энергоатомиздат, 1991, 1231 с.

7. III Международная конференция «Человек и электромагнитные поля». (г. Саров, 24-27 мая 2010 г. ). Сборник докладов. Саров, 2010, 470 с.

8. V Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Сборник избранных трудов. Санкт-Петербург 29. 06 2009 — 03. 07. 2009, 184 с.

9. VI Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Научные труды Конгресса. Санкт-Петербург 02 — 06. 07. 2012, 304 с

References

1. Aleksandrov B. L. Rak glazami fizika. Mehanizm vozniknovenija, profilaktika, lechenie, zashhita. Izdatel’skaja Gruppa «VES»», Sankt-Peterburg 2010, 258s.

2. Aleksandrov B. L., Rodchenko M. B., Aleksandrov A. B. Rol’ fotonov v fizicheskih i himicheskih javlenijah. Krasnodar, GUP «Pechatnyj dvor Kubani». 2002, 542 s.

3. Aleksandrov B. L., Aleksandrov A. B., Rodchenko M. B. Temperatura veshhestva. Trudy KGAU, vyp. 381(409) «Primenenie jelektrotehnicheskih ustrojstv v APK», g. Krasnodar 2000g.

4. Semenov N. V. Biohimicheskie komponenty i konstanty zhidkih sred i tkanej cheloveka. M. : Medicina, 1971, 152 s.

5. Trofimova T. I. Kurs fiziki. Izdanie shestoe, stereotipnoe. M. «Vysshaja shkola», 2000, 542 s.

6. Fizicheskie velichiny. Spravochnik. Pod redakciej I. S. Grigor’eva, E. Z. Mejlihova. M. : Jenergoatomizdat, 1991, 1231 s.

7. III Mezhdunarodnaja konferencija «Chelovek i jelektromagnitnye polja». (g. Sarov, 24-27 maja 2010 g. ). Sbornik dokladov. Sarov, 2010, 470 s.

8. V Mezhdunarodnyj kongress «Slabye i sverhslabye polja i izluchenija v biologii i medicine». Sbornik izbrannyh trudov. Sankt-Peterburg 29. 06 2009 — 03. 07. 2009, 184 s.

9. VI Mezhdunarodnyj kongress «Slabye i sverhslabye polja i izluchenija v biologii i medicine». Nauchnye trudy Kongressa. Sankt-Peterburg 02 — 06. 07. 2012, 304 s

Демонстрационная версия: фрагменты лекций по физике

Орбитальный магнитный момент

Магнитное поле Магнитный момент атома. Ларморовская частота. Парамагнетики и диамагнетики. Магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость. Условия для поля на границе раздела двух магнетиков. Ферромагнетики.

Подробнее Глава 13 Магнитные свойства веществ 109
Глава 13 Магнитные свойства веществ 109 Магнитные моменты электронов и атомов Опыты показывают, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются. Рассмотрим причину этого явления сточки зрения
Подробнее Магнетики и их свойства.
Магнетики и их свойства. Диамагнетики Парамагнетики Ферромагнетики Составитель: Киверин С.М. 565 группа 1 курс ИВТ ФТФ АлтГУ Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Микроскопические плотности токов
Подробнее Лекция 17.
Магнитные материалы
Лекция 17. Магнитные материалы Общая характеристика К магнитным материалам относятся вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью при температуре ниже температуры магнитного упорядочения. Это
Подробнее МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Министерство образования и науки Российской Федерации Автономное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
Подробнее МАГНЕТИКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
МАГНЕТИКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ 1. Магнитные моменты электронов и атомов Магнетиками называются вещества, способные приобретать во внешнем магнитном поле собственное магнитное поле, т.е., намагничиваться. Магнитные
Подробнее Магнетизм вещества.
d dv Л13
Л13 Магнетизм вещества Таким образом, различия в конфигурации электронных орбит в различных атомах определяют характер и величину атомных магнитных моментов, которые в свою очередь определяют различие
Подробнее 4.6. Магнитное поле в веществе
1 4.6. Магнитное поле в веществе Индуктивность длинного соленоида можно измерить, анализируя, например, переходной процесс при размыкании или замыкании тока. Опыт показывает, что индуктивность зависит
Подробнее ТЕМА 15.. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
ТЕМА 15.. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА 15.1. Намагничивание вещества 15.. Магнитное поле на границе раздела сред 15.3. Магнитомеханические явления 15.4. Виды магнетиков. Диамагнетики в магнитном поле 15.5.
Подробнее
ЭЛЕКТРОСТАТИКА 1. Два рода электрических зарядов, их свойства. Способы зарядки тел. Наименьший неделимый электрический заряд. Единица электрического заряда. Закон сохранения электрических зарядов. Электростатика.
Подробнее УТВЕРЖДАЮ Зав.кафедрой
Э К З А М Е Н А Ц И О Н Н Ы Й Б И Л Е Т 12 1. Идеальная жидкость. Уравнение Бернулли. 2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. 3. Корпускулярные свойства излучения. Фотоэффект. Э К З А
Подробнее ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.11 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ МЕТОДИЧЕСКОЕ
Подробнее Четырехполюсники. Магнитные цепи.
Лекция 13 Четырехполюсники. Магнитные цепи. Параграф 2.7, 6.1-62 учебника Лекция 13 Четырехполюсники Часть электрической цепи, рассматриваемая по отношению к любым двум парам её зажимов, называется четырехполюсником.
Подробнее Лекция 7 Магнитное поле
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления Лекция 7 Магнитное поле ВСГУТУ, кафедра «Физика» План Магнитная индукция Магнитное поле движущегося заряда Действие магнитного поля
Подробнее Лекция 15 (6) Магнитное поле в веществе
Лекция 15 (6) Магнитное поле в веществе План 1. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. 2. Виды магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
Подробнее Часть 3. Электричество и магнетизм
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра общей физики ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Часть 3. Электричество
Подробнее Программный комплекс «Е-автовокзал»
Программный комплекс «Е-автовокзал» Документация АРМ «Старший кассир» Оглавление Начало работы…3 Запуск программы…4 Подключение к основному серверу…4 Окно программы…5 Главное меню программы…6
Подробнее Электронные таблицы, листы и ячейки
Работаем с Calc Лекция посвящена работе с электронными таблицами Calc. Описываются основные элементы главного окна Calc, методы управления файлами, способы навигации по ячейкам и листам электронной таблицы.
Подробнее «Утверждаю» зав. кафедрой З.А. Филимонова
«Утверждаю» зав. кафедрой З.А. Филимонова Методические рекомендации для выполнения самостоятельной работы студентов по информатике для студентов первого курса фармацевтического факультета Тема 4: Программа
Подробнее 1.
Магнитные взаимодействия.
Магнитостатика. 1. Магнитные взаимодействия. Рассмотрим некоторые экспериментальные факты, свидетельствующие о существовании магнитного поля: Взаимодействие постоянных магнитов. Взаимодействие двух проводников
Подробнее Самостоятельная работа по информатикe
Ташкентский Государственный Институт Востоковедения Самостоятельная работа по информатикe На тему: Выполнила: Студентка 1-го курса Японской филологии Хисамова Илина. Ташкент 2015г. План: 1. Основные понятия.
Подробнее OpenOffice.org Impress
OpenOffice.org Impress Impress программа в составе OpenOffice.org для работы со слайд-шоу (презентациями). Вы можете создавать слайды, которые содержат много различных элементов, включая текст, маркированные
Подробнее Переход на PowerPoint 2010
Содержимое данного руководства Microsoft Внешний вид приложения Microsoft PowerPoint 2010 существенно отличается от PowerPoint 2003, и это руководство призвано ускорить знакомство с новой версией программы.
Подробнее Лекц ия 23 Магнитные свойства вещества
Лекц ия 3 Магнитные свойства вещества Вопросы. Магнитное поле в магнитиках. Связь индукции и напряженности магнитного поля в магнитиках. Магнитная проницаемость и восприимчивость. Гиромагнитные явления.
Подробнее Семестр 2. Модуль 5. Электромагнетизм
Семестр 2. Модуль 5. Электромагнетизм 5.1 Магнитное поле. Магнитные явления. 5.1.01 5.1.02 Объясняет физическое содержание природы магнитного поля и его основные свойства. Демонстрирует знание: источник
Подробнее ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики
Ю. В. Тихомиров ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики С ЭЛЕМЕНТАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КВАНТОВАЯ ОПТИКА. АТОМНАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ для студентов всех специальностей
Подробнее магнитных нанокристаллических систем
Лекция 1 Основы магнетизма О. С. Трушин доцент кафедры нанотехнологий в электронике, к.ф.м.н., к.ф.м.н., с.н.с ЯФ ФТИАН Введение в физику магнитных наноструктур В данном курсе мы рассмотрим основные свойства
Подробнее Общие сведения о редакторе MS WORD
Общие сведения о редакторе MS WORD Основные возможности тестового процессора Создание документа посредством: Ввода и форматирования текста; Создания таблиц и табличных форм; Верстки текста в несколько
Подробнее Лабораторная работа 8 Задание 1:
Лабораторная работа 8 «Электронные презентации PowerPoint, элементы анимации и навигации на слайдах» РАЗДЕЛ 1. Формирование структуры презентации и ее наполнение. Подготавливаясь к выступлению или рекламной
Подробнее ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3. Тема 4.3. Настройка презентации: анимация, переходы, гиперссылки. Практическая часть I. Настройка перехода слайдов 1. Откройте презентацию, созданную на прошлом занятии. 2. На титульном
Подробнее Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм Электростатическое поле в вакууме Задание 1 Относительно статических электрических полей справедливы утверждения: 1) поток вектора напряженности электростатического поля сквозь
Подробнее ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИКА
ФИЗИКА, ВТОРОЙ СЕМЕСТР. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИКА ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕКТОРНОГО ПОЛЯ Поток вектора через поверхность. Дивергенция вектора. Теорема Остроградского-Гаусса.
Подробнее ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
Подробнее 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 имеют общую 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 (материал, похожий 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, поскольку 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:
Разница между диамагнетизмом, парамагнетизмом и ферромагнетизмом • Усовершенствованный источник магнитов
Чтобы классифицировать материалы как магнитные или немагнитные, необходимо определить, действуют ли силы на материал, когда материал помещается в магнитное поле. Если стержень из любого материала подвешен в магнитном поле, он либо повернется под прямым углом к полю, либо выровняется с полем магнитным полем. Если стержень из любого материала подвешен в магнитном поле, он либо повернется под прямым углом к полю, либо выровняется с ним.
Диамагнитный материал
Материал, который поворачивается под прямым углом к полю, создавая магнитный отклик, противоположный приложенному полю, называется диамагнитным материалом, такой как серебро, медь и углерод, имеют проницаемость немного меньше, чем свободное пространство (для меди μ _r = 0.9999980).
Парамагнитный материал
Материал, выравнивающийся по приложенному полю, называется парамагнитным материалом. Парамагнитные материалы, такие как алюминий и воздух, имеют проницаемость немного больше, чем проницаемость свободного пространства (для воздуха μ _r = 1.0000004). Эффекты диамагнетизма и парамагнетизма пренебрежимо малы, поэтому материалы, обладающие этими слабыми явлениями, считаются немагнитными.
Ферромагнитный материал
В парамагнитном классе материалов есть особая классификация материалов, называемых ферромагнитными материалами.Эти материалы сильно притягиваются к магнитам и проявляют феноменальный парамагнетизм. Ферромагнитные материалы, такие как железо, сталь, кобальт и их сплавы, имеют относительную проницаемость, исчисляемую сотнями и тысячами, и считаются магнитными.
Магнитные свойства вещества связаны со вращательным движением электронов в третьей оболочке атомной структуры.
Электрон, вращающийся по орбите вокруг ядра атома, эквивалентен крошечной токовой петле, которая порождает магнитное поле.Кроме того, магнитное поле связано с угловым моментом спина электронов вокруг собственной оси.
В большинстве атомов орбитальный и спиновой угловой момент имеют тенденцию компенсировать друг друга за счет образования пар. Например, электрон, вращающийся по часовой стрелке, может соединиться с электроном, вращающимся против часовой стрелки. Тогда их общий импульс и магнетизм равны нулю. Вариации этого электронного спаривания объясняют слабый магнетизм немагнитных материалов.Диамагнетизм возникает из-за дисбаланса орбитального спаривания электронов, тогда как парамагнетизм возникает из-за дисбаланса спинового спаривания электронов.
СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПАРАМАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИАМАГНИТНЫЙ
Государство Они прочные. Они могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Они могут быть твердыми, жидкими или газообразными.
Влияние магнита Сильно притягивается магнитом. Слабо притягивается магнитом. Слабо отталкивается магнитом.
Поведение в неоднородном поле имеют тенденцию перемещаться из области низкого поля в область высокого поля. имеют тенденцию перемещаться из области низкого поля в область высокого поля. имеют тенденцию перемещаться из области высоких показателей в область низких.
Поведение во внешнем поле Они сохраняют магнитные свойства после снятия внешнего поля. Они не сохраняют магнитные свойства после удаления внешнего поля. Они не сохраняют магнитные свойства после удаления внешнего поля.
Влияние температуры Выше точки Кюри становится парамагнетиком. При повышении температуры он становится диамагнитным. Без эффекта.
Проницаемость Очень высокий Немного больше единицы Немного меньше единицы
Восприимчивость Очень высокий и положительный Немного больше единицы и положительный Немного меньше единицы и отрицательное значение
Примеры Железо, никель, кобальт Литий, тантал, магний Медь, серебро, золото
Первоисточник
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 (рис. \ (\ 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 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 у него есть неспаренные электроны, то вещество парамагнитно, а если все электроны спарены, то вещество диамагнитно. Этот процесс можно разбить на три этапа:
Запишите электронную конфигурацию
Нарисуйте валентные орбитали
Определить, существуют ли неспаренные электроны
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. {-}} \) 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.
Магнитные свойства твердых тел
Материалы можно классифицировать 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 какую-либо намагниченность, 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.
Магнитные свойства твердых тел
Чистота 8% 600121
Материал Обработка Начальная относительная проницаемость
Максимальная относительная проницаемость
Коэрцитивная сила

(эрстеды) Остаточный флюс
Плотность
(гаусс)
Отожженная 150 5000 1.0 13000
Железо чистота 99,95% Отожженная в водороде 10,000 200000
0,05 Отожженный, закаленный 8000 100000 .05 7000
Суперпермаллой Отожженный в водороде, контролируемое охлаждение 100000 1,000,000 002 7000
Кобальт, чистота 99% Отожженный 70 250 10 5000
Никель 99% чистота 4,000
Сталь, 0,9% C Закаленная 50 100 70 10,300
Сталь, 30% Co Закаленная … … 240 9,500
Alnico 5 Охлаждение в магнитном поле 4 … 575 12,500
Silmanal. .. … 6000 550
Железо, мелкий порошок Прессованный … … 470 6000
В этой таблице остаточная магнитная индукция — это остаточное магнитное поле B, а единицей СИ для B является тесла (Тл).1 тесла = 10000 гаусс. «Коэрцитивная сила» — это приложенная напряженность H обратного магнитного поля, необходимая для принуждения чистого магнитного поля к нулю после намагничивания. Единица СИ для H — А / м, а 1 А / м = 0,01257 эрстед.
Индекс
Таблицы
Каталожный номер
Коричневый
Как определить, является ли элемент парамагнитным или диамагнитным
Материалы можно классифицировать как ферромагнитные, парамагнитные или диамагнитные в зависимости от их реакции на внешнее магнитное поле.
Ферромагнетизм — это большой эффект, часто больший, чем эффект приложенного магнитного поля, который сохраняется даже в отсутствие приложенного магнитного поля. Диамагнетизм — это свойство, которое противодействует приложенному магнитному полю, но оно очень слабое.
Парамагнетизм сильнее диамагнетизма, но слабее ферромагнетизма. В отличие от ферромагнетизма, парамагнетизм не сохраняется после удаления внешнего магнитного поля, поскольку тепловое движение рандомизирует ориентацию электронного спина.
Сила парамагнетизма пропорциональна силе приложенного магнитного поля. Парамагнетизм возникает из-за того, что электронные орбиты образуют токовые петли, которые создают магнитное поле и вносят магнитный момент. В парамагнитных материалах магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга полностью.
Как работает диамагнетизм
Все материалы диамагнитны. Диамагнетизм возникает, когда орбитальное движение электронов образует крошечные токовые петли, которые создают магнитные поля.При приложении внешнего магнитного поля токовые петли выравниваются и противодействуют магнитному полю. Это атомная вариация закона Ленца, согласно которому индуцированные магнитные поля противостоят изменению, которое их сформировало.
Если у атомов есть чистый магнитный момент, результирующий парамагнетизм подавляет диамагнетизм. Диамагнетизм также подавляется, когда дальний порядок атомных магнитных моментов порождает ферромагнетизм.
Итак, парамагнитные материалы также являются диамагнитными, но поскольку парамагнетизм сильнее, их классифицируют именно так.
Стоит отметить, что любой проводник демонстрирует сильный диамагнетизм в присутствии изменяющегося магнитного поля, потому что циркулирующие токи будут противодействовать силовым линиям магнитного поля. Кроме того, любой сверхпроводник является идеальным диамагнетиком, поскольку отсутствует сопротивление образованию токовых петель.
Вы можете определить, является ли суммарный эффект в образце диамагнитным или парамагнитным, исследуя электронную конфигурацию каждого элемента. Если электронные подоболочки полностью заполнены электронами, материал будет диамагнитным, поскольку магнитные поля нейтрализуют друг друга.Если электронные подоболочки заполнены не полностью, возникнет магнитный момент, и материал будет парамагнитным.
Парамагнитные и диамагнитные. Пример
.
Какие из следующих элементов могут быть парамагнитными? Диамагнитный?
Решение
Все электроны в диамагнитных элементах спарены по спину, поэтому их подоболочки завершены, поэтому на них не действуют магнитные поля. На парамагнитные элементы сильно влияют магнитные поля, поскольку их подоболочки не полностью заполнены электронами.
Чтобы определить, являются ли элементы парамагнитными или диамагнитными, запишите электронную конфигурацию для каждого элемента.
He: 1s ² подоболочка заполнена
Be: 1s ² 2s ² подоболочка заполнена
Li: 1s ² 2s ¹ подоболочка не заполнена
N: 1s ² 2s ² 2p ³ подоболочка не заполнена
Ответ
Li и N парамагнитны.
He и Be диамагнитны.
То же относится и к соединениям, и к элементам. Если есть неспаренные электроны, они вызовут притяжение к приложенному магнитному полю (парамагнитное). Если нет неспаренных электронов, не будет притяжения к приложенному магнитному полю (диамагнитному).
Примером парамагнитного соединения может быть координационный комплекс [Fe (edta) ₃] ^2-. Примером диамагнитного соединения может быть NH ₃.
В чем разница между парамагнетизмом и ферромагнетизмом?

Спросил: Авраам Дж.
Ответ
Короче говоря, определения выглядят так: Диамагнетизм относится к материалам, на которые не действует магнитное поле. Парамагнетизм относится к материалам, таким как алюминий или платина, которые намагничиваются в магнитном поле, но их магнетизм исчезает при снятии поля. Ферромагнетизм относится к материалам (таким как железо и никель), которые могут сохранять свои магнитные свойства при удалении магнитного поля. Ферро — это латинское слово, обозначающее железо (это причина атомного символа железа — Fe), материала, который проявляет сильные магнитные свойства. Электроны создают небольшое магнитное поле, когда они вращаются и вращаются вокруг ядра атома. Для многих атомов комбинации электронов на их орбитах нейтрализуют друг друга. В ферромагнитных материалах, однако, электронные поля в атомах не компенсируются, поэтому они демонстрируют явление дальнего упорядочения на атомном уровне, которое заставляет неспаренные электронные спины выстраиваться параллельно друг другу в области, называемой доменом.Внутри домена магнитное поле является интенсивным, но в массивном образце материал обычно не намагничивается, потому что многие домены сами по себе будут ориентированы случайным образом относительно друг друга. Но когда вы подвергаете этот материал воздействию магнитного поля, магнитные поля выровняются друг с другом, и ваш материал намагнитится. Ферромагнетики будут в некоторой степени оставаться намагниченными после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция «вспоминать свою магнитную историю» называется гистерезисом.Часть намагниченности насыщения, которая сохраняется при удалении управляющего поля, называется остаточной массой материала и является основой для хранения данных на аудио- и видеокассетах и жестких дисках компьютеров. Записывающая головка магнитофона или записывающая головка дисковода прикладывает поле, которое намагничивает небольшую часть ленты (или диска). Магнетизм в каждой части сохраняется, пока другое магнитное поле не изменит его. Когда каждая намагниченная секция перемещается под головку воспроизведения или считывающую головку, движущееся магнитное поле индуцирует небольшие токи, которые усиливаются и превращаются либо в музыку, либо в биты данных.Если бы домены не могли запомнить примененное к ним поле, все это было бы невозможно. Магнитные домены будут оставаться выровненными до тех пор, пока они не будут рандомизированы тепловым перемешиванием или какой-либо другой внешней силой, которая может работать при вращении доменов внутри материала. (Например, нагревание магнита или удары молотком по нему может устранить магнитные эффекты материала!) Ферромагнитные материалы будут механически реагировать на приложенное магнитное поле, слегка изменяя длину в направлении приложенного поля.Это свойство, называемое магнитострикцией, приводит к знакомому гудению трансформаторов, поскольку они механически реагируют на переменное напряжение 60 Гц. В парамагнитных материалах орбиты электронов не компенсируются, но поля электронов не усиливают друг друга так сильно, как в ферромагнитных материалах. Поэтому они имеют постоянные дипольные моменты, которые пытаются выровняться с магнитным полем, но не могут оставаться выровненными из-за случайного теплового движения. Когда парамагнитный материал помещается в сильное магнитное поле, он становится магнитом, и, пока присутствует сильное магнитное поле, он будет притягивать и отталкивать другие магниты обычным образом.Но когда сильное магнитное поле удаляется, общее магнитное выравнивание теряется, поскольку диполи возвращаются в свое нормальное случайное движение.