PARAMAGNETISM: ORSAKER, PARAMAGNETISKA MATERIAL, EXEMPEL - FYSISK - 2025

Den paramagnetism är en form av magnetism som vissa material är svagt attraheras av ett yttre magnetfält och bilda inre magnetfält inducerade i riktningen av det pålagda magnetfältet.

Till skillnad från vad många ofta tror är magnetiska egenskaper inte bara begränsade till ferromagnetiska ämnen. Alla ämnen har magnetiska egenskaper, även på ett svagare sätt. Dessa ämnen kallas paramagnetiska och diamagnetiska.

På detta sätt kan två typer av ämnen särskiljas: paramagnetiska och diamagnetiska. I närvaro av ett magnetfält, attraheras de paramagnetiska mot den zon där fältets intensitet är större. Istället lockas diamagnetik till området i fältet där intensiteten är lägst.

I närvaro av magnetfält upplever paramagnetiska material samma typ av attraktion och avstötning som magneter upplever. Men när magnetfältet försvinner slutar entropin den magnetiska inriktningen som hade inducerats.

Med andra ord lockas paramagnetiska material av magnetfält, även om de inte blir permanentmagnetiserade material. Några exempel på paramagnetiska ämnen är: luft, magnesium, platina, aluminium, titan, volfram och litium, bland andra.

orsaker

Paramagnetism beror på att vissa material består av atomer och molekyler som har permanenta magnetiska moment (eller dipoler), även när de inte är i närvaro av ett magnetfält.

Magnetiska ögonblick orsakas av snurret av oparade elektroner i metaller och andra material som har paramagnetiska egenskaper.

Vid ren paramagnetism interagerar dipolerna inte med varandra utan orienteras slumpmässigt i frånvaro av ett yttre magnetfält som en följd av termisk omröring. Detta genererar ett nollmagnetiskt moment.

Emellertid, när ett magnetfält appliceras, tenderar dipolerna att anpassas till det applicerade fältet, vilket resulterar i ett magnetiskt nettomoment i riktningen för det fältet och lägger till det för det yttre fältet.

I båda fallen kan inställningen av dipolerna motverkas av effekten av temperaturen.

På detta sätt, när materialet upphettas, kan den termiska omröringen motverka effekten av magnetfältet på dipolerna och de magnetiska momenten omorienterar sig själva på ett kaotiskt sätt, vilket minskar intensiteten hos det inducerade fältet.

Curies lag

Curies lag utvecklades experimentellt av den franska fysikern Pierre Curie 1896. Den kan endast tillämpas när höga temperaturer är närvarande och det paramagnetiska ämnet är i närvaro av svaga magnetfält.

Detta beror på att det misslyckas med att beskriva paramagnetism när en stor del av de magnetiska momenten är i linje.

Lagen säger att magnetiseringen av det paramagnetiska materialet är direkt proportionellt mot intensiteten hos det applicerade magnetfältet. Det är det som kallas Curies lag:

M = X 'H = CH / T

I ovanstående formel M är magnetiseringen, H är det magnetiska fältets magnetiska flödestäthet, T är temperaturen uppmätt i grader Kelvin och C är en konstant som är specifik för varje material och kallas Curie-konstanten.

Att följa Curies lag visar också att magnetisering är omvänt proportionell mot temperaturen. Av detta skäl, när materialet upphettas, tenderar dipolerna och de magnetiska momenten att förlora orienteringen erhållen av närvaron av magnetfältet.

Paramagnetiska material

Paramagnetiska material är alla dessa material med magnetisk permeabilitet (ett ämnes förmåga att locka till sig eller få ett magnetfält att passera genom) som liknar magnetiskt permeabilitet i ett vakuum. Sådana material uppvisar en försumbar nivå av ferromagnetism.

I fysiska termer anges att dess relativa magnetiska permeabilitet (kvotienten mellan materialets eller mediets permeabilitet och permeabiliteten för ett vakuum) är ungefär lika med 1, vilket är magnetiskt permeabilitet för ett vakuum.

Bland paramagnetiska material finns det en viss typ av material som kallas superparamagnetisk. Även om de följer Curies lag har dessa material ett ganska högt värde på Curie-konstanten.

Skillnader mellan paramagnetism och diamagnetism

Det var Michael Faraday som i september 1845 insåg att faktiskt alla material (inte bara ferromagnetiska sådana) reagerar på förekomsten av magnetfält.

I alla fall är sanningen att de flesta ämnen har en diamagnetisk karaktär, eftersom paren med parade elektroner - och därför med motsatt snurr - svagt föredrar diamagnetism. Tvärtom, bara när det finns oparade elektroner inträffar diamagnetism.

Både paramagnetiska och diamagnetiska material har en svag känslighet för magnetfält, men medan det i det förra är positivt i det senare är det negativt.

Diamagnetiska material avvisas något av ett magnetfält; å andra sidan lockas paramagnetik, även om den med liten kraft. I båda fallen, när magnetfältet tas bort, försvinner effekterna av magnetisering.

Som redan nämnts är de allra flesta element som utgör det periodiska systemet diamagnetiska. Således är exempel på diamagnetiska ämnen vatten, väte, helium och guld.

tillämpningar

Eftersom paramagnetiska material har ett liknande beteende som vakuum i frånvaro av ett magnetfält, är deras tillämpningar inom industrin något begränsade.

En av de mest intressanta tillämpningarna av paramagnetism är Electronic Paramagnetic Resonance (RPE), som används allmänt inom fysik, kemi och arkeologi. Det är en spektroskopiteknik med vilken det är möjligt att upptäcka arter med oparade elektroner.

Denna teknik tillämpas i jäsningar, i industriell tillverkning av polymerer, för slitage av motoroljor och vid tillverkning av öl, bland andra områden. På liknande sätt används denna teknik i stor utsträckning vid datering av arkeologiska rester.

referenser

1. Paramagnetism (nd). På Wikipedia. Hämtad den 24 april 2018 från es.wikipedia.org.
2. Diamagnetism (nd). På Wikipedia. Hämtad den 24 april 2018 från es.wikipedia.org.
3. Paramagnetism (nd). På Wikipedia. Hämtad den 24 april 2018 från en.wikipedia.org.
4. Diamagnetism (nd). På Wikipedia. Hämtad den 24 april 2018 från en.wikipedia.org.
5. Chang, MC "Diamagnetism and paramagnetism" (PDF). NTNU-föreläsningsanteckningar. Hämtad 25 april 2018.
6. Orchard, AF (2003) Magnetochemistry. Oxford University Press.