• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Magnetyzm



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Diamagnetyzm – zjawisko polegające na indukcji w ciele znajdującym się w zewnętrznym polu magnetycznym pola przeciwnego, osłabiającego działanie zewnętrznego pola.Cyklotron — najprostsza i pierwsza historycznie forma akceleratora cyklicznego cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym.

    Nazwą magnetyzm określa się zespół zjawisk fizycznych związanych z polem magnetycznym, które może być wytwarzane zarówno przez prąd elektryczny jak i przez materiały magnetyczne.

    Spis treści

  • 1 Podstawy fizyczne magnetyzmu
  • 1.1 W skali makroskopowej
  • 1.2 W skali mikroskopowej
  • 2 Rodzaje magnetyzmów
  • 3 Ładunek elektryczny w ruchu
  • 4 Materiały magnetyczne
  • 5 Inne oddziaływania
  • 6 Zobacz też
  • 7 Przypisy
  • Podstawy fizyczne magnetyzmu[]

    W skali makroskopowej[]

    Siły magnetyczne są jednymi z podstawowych sił w naturze. Oddziaływania magnetyczne odbywają się za pośrednictwem pola magnetycznego, które w skali makroskopowej wytwarzane jest na skutek ruchu ładunków elektrycznych lub prądu elektrycznego. Stały prąd elektryczny wywołuje statyczne pole magnetyczne, natomiast zmienny prąd elektryczny powoduje powstanie nierozerwalnie związanego z nim zmiennego pola magnetycznego i elektrycznego (takie podwójne pole nosi nazwę pola elektromagnetycznego).

    Ferrimagnetyzm - własność magnetyczna polegająca na tym, że w temperaturach poniżej tzw. temperatury Néela pojawia się spontaniczne antyrównoległe uporządkowanie elementarnych momentów magnetycznych, a w odróżnieniu od antyferromagnetyzmu momenty te nie kompensują się wzajemnie do zera.Prąd konwekcji (prąd konwekcyjny) - rodzaj prądu elektrycznego, który nie jest powodowany różnicą potencjałów, a ruchem materii. Przykładami takich prądów mogą być:

    Magnetyzm makroskopowy jest przyczyną istnienia ziemskiego pola magnetycznego. We wnętrzu Ziemi istnieje roztopione jądro, w którym występują prądy konwekcyjne. Prądy takie unoszą ze sobą olbrzymie ilości wolnych elektronów, które są równoważne z prądem elektrycznym, który z kolei (jak opisano powyżej) skutkuje powstaniem otaczającego pola magnetycznego.

    Materiał magnetyczny jest to materiał wykazujący własności magnetyczne. Generalnie, wszystkie pierwiastki chemiczne i wszystkie ich związki chemiczne wykazują pewne własności magnetyczne (zobacz tabela pierwiastków na dole strony).Monopol magnetyczny – hipotetyczna cząstka wprowadzona w 1931 [Dirac P.A.M., Proc. Roy.. Soc., A133, 60 (1931)] przez Paula Adriena Maurice’a Diraca, posiadająca tylko jeden biegun magnetyczny.

    W skali makroskopowej powstawanie i zachowanie pola magnetycznego oraz sił z nim związanych opisane są równaniami Maxwella oraz prawem Biota-Savarta.

    W skali mikroskopowej[]

    W skali mikroskopowej pole magnetyczne powstaje głównie na skutek ruchu elektronów: orbitalnego oraz obrotowego (tzw. spin), przy czym ten ostatni jest efektem dominującym. Ruch orbitalny elektronu (dookoła jądra atomowego) jest efektem wtórnym i tylko nieznacznie modyfikuje spinowe pole magnetyczne. W niewielkim stopniu pole magnetyczne wytwarzane jest również przez moment magnetyczny protonów i neutronów.

    Natężenie pola magnetycznego – wielkość wektorowa charakteryzująca pole magnetyczne, w ogólnym przypadku określana z użyciem prawa Ampère’a wzorem:Szkło spinowe – rodzaj materiału magnetycznego, wykazujący lokalne uporządkowanie spinów (momentów magnetycznych), lecz nie posiadający wypadkowego momentu magnetycznego. Ze szkłem spinowym mamy do czynienia, gdy momenty magnetyczne rozmieszczone są przypadkowo w sieci krystalicznej, a oddziaływanie spinu z pierwszym sąsiadem ma naturę ferromagnetyczną, a z drugim antyferromagnetyczną. Oddziaływanie o charakterze ferromagnetycznym między momentami magnetycznymi następuje przez poruszające się elektrony przewodnictwa. W przypadku szkieł spinowych struktura materiału i rodzaj oddziaływań prowadzi do frustracji spinów (sprzeczne oddziaływanie z najbliższymi i drugimi sąsiadami) co sprawia, że energia układu ma wiele minimów. Konsekwencją powyższego jest płynięcie układu w czasie, tzn. wolne zmienianie się struktury spinowej – co jest cechą charakterystyczną szkieł spinowych.

    Wypadkowy moment magnetyczny atomu jest sumą wszystkich momentów magnetycznych elektronów (a także w bardzo niewielkim, zazwyczaj pomijanym stopniu również i protonów i neutronów). Z uwagi na dążenie w przyrodzie do minimalnego stanu energetycznego pojedyncze momenty magnetyczne elektronów mają tendencję do ustawiania się w przeciwnych kierunkach (zarówno momenty orbitalne jak i spinowe) czym powodują znoszenie udziału magnetycznego takich sparowanych elektronów. Dlatego też, dla atomu z całkowicie wypełnionymi powłokami i podpowłokami elektronowymi wewnętrzne magnetyczne momenty znoszą się całkowicie. Tylko atomy z częściowo wypełnionymi powłokami elektronowymi posiadają wypadkowy moment magnetyczny, którego wartość zależy głównie od ilości niesparowanych elektronów.

    Kwark – cząstka elementarna, fermion mający ładunek koloru (czyli podlegający oddziaływaniom silnym). Według obecnej wiedzy cząstki elementarne będące składnikami materii można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są leptony. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich antycząstki, istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów antykwarków.Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.

    Dla przykładu:

  • W materiałach diamagnetycznych wszystkie elektrony w atomie są sparowane, wobec czego atom nie wykazuje zewnętrznego momentu magnetycznego. Tak samo zachowuje się ciało złożone z diamagnetycznych atomów. Diamagnetyki nieznacznie osłabiają zewnętrzne pole magnetyczne.
  • Paramagnetyki z kolei posiadają co najmniej jeden niesparowany elektron, który skutkuje zewnętrznym momentem magnetycznym dla danego atomu. Jednakże uporządkowanie takich elementarnych momentów w materiale paramagnetycznym jest chaotyczne, co prowadzi do zerowego wypadkowego momentu dla całego ciała. Paramagnetyki nieznacznie wzmacniają zewnętrzne pole magnetyczne, ponieważ poszczególne momenty magnetyczne dążą do ustawienia się wzdłuż linii takiego pola. Teoretycznie przy bardzo dużych polach powinno nastąpić nasycenie magnetyczne materiału paramagnetycznego. Niemniej obecnie nie udało się tego jednoznacznie potwierdzić nawet w polach magnetycznych o bardzo dużej wartości (np. 100 T – zobacz opis ferromagnetyków poniżej).
  • Jeśli chodzi o ferromagnetyzm, to co prawda występuje on tylko dla określonych pierwiastków i związków chemicznych, jednak ferromagnetyzm jest zjawiskiem jakie występuje dla całej grupy atomów z uwagi na tzw. oddziaływania wymienne pomiędzy sąsiednimi atomami. W ferromagnetykach występuje zjawisko nasycenia magnetycznego – występuje ono w chwili kiedy wszystkie elementarne dipole magnetyczne ustawią się w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego. Najwyższa znana polaryzacja nasycenia 2,3 T istnieje dla stopu VACODUR Co(49%)Fe(48%)V(1,9%).
  • Dlatego też, różnice w konfiguracji elektronowej w różnych pierwiastkach chemicznych determinują wielkość i typ atomowych momentów magnetycznych, które z kolei determinują własności magnetyczne wszystkich materiałów (różne typy magnetyzmów).

    Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.Materiały magnetycznie miękkie – umowna grupa materiałów wykazujących własności ferromagnetyczne, dla których wartość natężenia koercji HC jest poniżej 1000 A/m (HC przyjmuje tylko wartości dodatnie).


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Pole elektromagnetyczne – pole fizyczne, stan przestrzeni, w której na obiekt fizyczny mający ładunek elektryczny działają siły o naturze elektromagnetycznej. Pole elektromagnetyczne jest układem dwóch pól: pola elektrycznego i pola magnetycznego. Pola te są wzajemnie związane, a postrzeganie ich zależy też od obserwatora, wzajemną relację pól opisują równania Maxwella. Własności pola elektromagnetycznego, jego oddziaływanie z materią bada dział fizyki zwany elektrodynamiką. W mechanice kwantowej pole elektromagnetyczne jest postrzegane jako wirtualne fotony.
    Ferromagnetyzm – zjawisko, w którym materia wykazuje własne, spontaniczne namagnesowanie. Jest jedną z najsilniejszych postaci magnetyzmu i jest odpowiedzialny za większość magnetycznych zachowań spotykanych w życiu codziennym. Razem z ferrimagnetyzmem jest podstawą istnienia wszystkich magnesów trwałych (jak i zauważalnego przyciągania innych ferromagnetycznych metali przez magnesy trwałe).
    Materiały magnetycznie półtwarde – umowna grupa materiałów wykazujących własności ferromagnetyczne, dla których wartość natężenia koercji HC zawiera się w granicach 1 – 10 kA/m.
    Superparamagnetyzm – zjawisko pojawiające się w niektórych materiałach magnetycznych, które składają się z bardzo małych krystalitów (1-10 nm) (zwanych nanocząstkami).
    Ruch w fizyce – zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie względem określonego układu odniesienia uznanego za nieruchomy.
    Indukcja magnetyczna (zwana również: "indukcją pola magnetycznego") - podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne.
    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.

    Reklama