Magnetisierungsorbital- und Spin -Magnetmoment, Beispiele

Der Magnetisierung Es handelt sich um eine Vektormenge. Ein magnetisches Material kann als beispielsweise oder Nickel betrachtet werden, da es aus vielen kleinen Magneten, die als Dipole bezeichnet werden.

Normalerweise sind diese Dipole, die wiederum Nord- und Südmagnetpolen haben, mit einem gewissen Grad an Störung im Volumen des Materials verteilt. Die Störung ist bei Materialien mit starken magnetischen Eigenschaften wie Eisen niedriger und bei anderen mit weniger offensichtlichen Magnetismus größer.

Abbildung 1. Magnetische Dipole sind zufällig in einem Material angeordnet. Quelle: f. Zapata.

Wenn Sie das Material jedoch in der Mitte eines externen Magnetfelds platzieren, wie das in einem Magnet auftretend, sind die Dipole nach dem Feld ausgerichtet und das Material kann sich wie ein Magnet verhalten (Abbildung 2).

Figur 2. Ein Material wie ein Eisenstück zum Beispiel in einen Magneten platzieren, durch den ein Strom, den ich verläuft, richten das Magnetfeld dieser Dipole im Material aus. Quelle: f. Zapata.

Sei M Der Magnetisierungsvektor, der definiert ist als:

Wo M_Yo Es ist wiederum ein anderer Vektor, genannt Dipolar magnetisch. Der Ursprung dieses Vektors befindet sich im Atom und wird im folgenden Abschnitt klar sein.

Nun die Intensität der Magnetisierung im Material, infolge der Eintauchen in das äußere Feld H, Es ist proportional dazu: daher:

M ∝ H

Die Verhältnismäßigkeitskonstante hängt vom Material ab, wird als magnetische Anfälligkeit bezeichnet und bezeichnet als χ:

M =χ. H

Die Einheiten von M Im internationalen System sind sie Ampere/Meter sowie die von denen von H, Deshalb ist χ dimensionlos.

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Orbital- und Spin -Magnetmoment

Der Magnetismus ergibt sich aus beweglichen elektrischen Belastungen, um den Magnetismus des Atoms zu bestimmen.

Kann Ihnen dienen: Wärmekapazität Figur 3. Die Elektronenbewegung um den Kern trägt zum Magnetismus mit dem orbitalen magnetischen Moment bei. Quelle: f. Zapata.

Beginnend mit dem Elektron, das durch die Umkreisung des Atomkerns berücksichtigt wird, ist wie eine winzige Spirale (geschlossener Stromkreis oder geschlossene Stromschleife). Diese Bewegung trägt zum Magnetismus des Atoms dank des orbitalen Magnetmoment -Vektors bei M, deren Größe ist:

M = i.ZU

Wo Yo Es ist die aktuelle Intensität und ZU Es ist der Bereich, der von der Schleife gesperrt ist. Daher die Einheiten von M Im Internationalen System (SI) sind sie AMPS x Quadratmeter.

Der Vektor M Es ist senkrecht zur Spaseebene, wie in Abbildung 3 gezeigt und wird wie durch die rechte Daumenregel angezeigt.

Der Daumen ist in Richtung des Stroms ausgerichtet und die verbleibenden vier Finger werden um die Schleife gerollt und zeigen nach oben. Dieser kleine Schaltkreis entspricht einem Stabmagneten, wie in Abbildung 3 angegeben.

Spins magnetischer Moment

Abgesehen vom Orbital -Magnetmoment verhält sich das Elektron so, als würde man sich selbst einschalten. Es geschieht nicht genau auf diese Weise, aber der daraus resultierende Effekt ist der gleiche.

In der Tat ist Espíns magnetischer Moment intensiver als der Orbitalmoment und der Hauptverantwortliche für den Netto -Magnetismus einer Substanz.

Figur 4. Der magnetische Moment von Espín ist derjenige, der am meisten zur Netto -Magnetisierung eines Materials beiträgt. Quelle: f. Zapata.

Espíns Momente sind in Gegenwart eines externen Magnetfelds ausgerichtet und erzeugen einen Wasserfall -Effekt, der nacheinander mit benachbarten Momenten ausgerichtet ist.

Nicht alle Materialien zeigen magnetische Eigenschaften. Dies sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass entgegengesetzte Spinelektronen Paare bilden und ihre jeweiligen magnetischen Momente von Espín aufsaugen.

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Nur wenn jemand verschwunden ist, besteht der Beitrag zum gesamten magnetischen Moment. Daher haben nur Atome mit ungerade Anzahl von Elektronen die Möglichkeit, magnetisch zu sein.

Die Protonen im Atomkern leisten auch einen kleinen Beitrag zum gesamten magnetischen Moment des Atoms, da sie auch Spin und damit ein assoziiertes magnetisches Moment haben.

Dies hängt jedoch umgekehrt vom Teig ab, und das des Protons ist viel größer als das des Elektrons.

Beispiele

In einer Spule, durch die ein elektrischer Strom verläuft, wird ein gleichmäßiges Magnetfeld erzeugt.

Und wie in Abbildung 2 beschrieben, sind die magnetischen Momente beim Platzieren eines Materials mit dem Feld der Spule überein. Der Nettoeffekt besteht darin, ein intensiveres Magnetfeld zu erzeugen.

Die Transformatoren, Geräte, die alternative Spannungen erhöhen oder verringern, sind gute Beispiele. Sie bestehen aus zwei Spulen, Grund- und Highschool, die von einem süßen Eisenkern überwältigt wurden.

Abbildung 5. Im Kern des Transformators tritt eine Netto -Magnetisierung auf. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Primärspule wird durch einen sich ändernden Strom hergestellt, der die Magnetfeldlinien im Zellkern abwechselnd verändert, was wiederum einen Strom in der Sekundärspule induziert.

Die Schwingungsfrequenz ist gleich, aber die Größe ist unterschiedlich. Auf diese Weise können wichtige oder kleinere Spannungen erhalten werden.

Anstatt die Spulen auf einen festen Eisenkern zu verwandeln, ist es vorzuziehen.

Der Grund ist auf das Vorhandensein von Foucaults Strömen innerhalb des Kerns zurückzuführen, die es auswirken, sie stark zu erwärmen, aber die in den Blättern induzierten Ströme sind niedriger, und daher wird die Erwärmung des Geräts minimiert.

Drahtlose Lader

Ein Handy oder eine elektrische Zahnbürste kann durch magnetische Induktion aufgeladen werden, die als drahtlose Last oder induktive Belastung bezeichnet wird.

Es funktioniert wie folgt: Es gibt eine Basis oder eine Frachtstation mit einem Hauptmagnet oder einer Spule, die einen sich ändernden aktuellen Pass macht. Im Bürstengriff wird eine andere Spule platziert (sekundär).

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Der Strom in der Primärspule induziert wiederum einen Strom in der Mangospule, wenn die Bürste in der Laststation platziert wird, und kümmert sich um das Laden der Batterie, die auch im Griff gefunden wird.

Die Größe des induzierten Stroms nimmt zu, wenn ein Kern des ferromagnetischen Materials in die Hauptspule platziert wird, die Eisen sein kann.

Damit die Primärspule die Nähe der Sekundärspule erfasst, emittiert das System ein intermittierendes Signal. Sobald die Antwort empfangen wurde, wird der beschriebene Mechanismus aktiviert und der Strom beginnt ohne Kabel erforderlich.

Ferrofluid

Eine weitere interessante Anwendung der magnetischen Eigenschaften der Materie sind ferrofluid. Diese bestehen aus winzigen magnetischen Partikeln einer Ferritverbindung, die in flüssigem Medium aufgehängt ist und organisch oder sogar Wasser sein kann.

Die Partikel sind mit einer Substanz bedeckt, die ihre Agglomeration verhindert und somit in der Flüssigkeit verteilt bleibt.

Die Idee ist, dass die Fähigkeit, aus der Flüssigkeit zu fließen.

Die erworbene Magnetisierung verschwindet, sobald das externe Feld entfernt wird.

Ferrofluiden wurden ursprünglich von der NASA entwickelt, um Kraftstoff in einem Schiff ohne Schwerkraft zu mobilisieren, was mit Hilfe eines Magnetfeldes Impuls verleiht.

Derzeit haben Ferrofluide viele Anwendungen, einige noch in einer experimentellen Phase, wie z

- Reduzieren Sie die Reibung bei Rednern von Rednern und Kopfhörern (Vermeiden Sie Nachhall).

- Ermöglichen Sie die Trennung von Materialien mit unterschiedlicher Dichte.

- Handeln Sie als Briefmarken auf den Achsen der Festplatten und wehren Sie den Schmutz ab.

- Als Krebsbehandlung (in experimenteller Phase). Ferrofluid wird in Krebszellen injiziert und ein Magnetfeld wird angewendet, das kleine elektrische Ströme erzeugt. Die von diesen Angriffen erzeugte Wärme maligne Zellen und zerstört sie.

Verweise

1. Brasilianisches Journal für Physik. Ferrofluide: Eigenschaften und Anwendungen. Erholt von: sbfisica.Org.Br
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