Причины парамагнетизма, парамагнитные материалы, примеры и различия с диамагнетизмом



парамагнетизм это форма магнетизма, при которой некоторые материалы слабо притягиваются внешним магнитным полем и образуют внутренние магнитные поля, индуцированные в направлении приложенного магнитного поля.

Вопреки тому, что часто думают многие, магнитные свойства не сводятся только к ферромагнитным веществам. Все вещества обладают магнитными свойствами, хотя и в более слабой форме. Эти вещества называются парамагнитными и диамагнитными.

Таким образом, можно выделить два типа веществ: парамагнитный и диамагнитный. В присутствии магнитного поля парамагнитные притягиваются к области, где интенсивность поля больше. Напротив, диамагнитные притягиваются к области поля, в которой интенсивность ниже.

Находясь в присутствии магнитных полей, парамагнитные материалы испытывают такой же вид притяжения и отталкивания, как и магниты. Однако, когда магнитное поле исчезает, энтропия прекращает магнитное выравнивание, которое было вызвано.

Другими словами, парамагнитные материалы притягиваются магнитными полями, хотя они не превращаются в постоянно намагниченные материалы. Некоторые примеры парамагнитных веществ: воздух, магний, платина, алюминий, титан, вольфрам и литий, среди других.

индекс

  • 1 Причины
    • 1.1 Закон Кюри
  • 2 Парамагнитные материалы
  • 3 Различия между парамагнетизмом и диамагнетизмом
  • 4 Приложения
  • 5 ссылок 

причины

Парамагнетизм связан с тем, что некоторые материалы состоят из атомов и молекул, которые имеют постоянные магнитные моменты (или диполи), даже когда они не находятся в присутствии магнитного поля.

Магнитные моменты вызваны спинами неспаренных электронов металлов и других материалов, обладающих парамагнитными свойствами..

При чистом парамагнетизме диполи не взаимодействуют друг с другом, а ориентируются случайным образом в отсутствие внешнего магнитного поля вследствие теплового возбуждения. Это генерирует нулевой магнитный момент.

Однако когда магнитное поле приложено, диполи имеют тенденцию выравниваться с приложенным полем, что приводит к суммарному магнитному моменту в направлении указанного поля и добавлению к внешнему полю..

В любом случае выравниванию диполей можно противодействовать под воздействием температуры.

Таким образом, когда материал нагревается, термическое перемешивание способно противодействовать влиянию магнитного поля на диполи, а магнитные моменты хаотично переориентируются, уменьшая напряженность индуцированного поля..

Закон Кюри

Закон Кюри был экспериментально разработан французским физиком Пьером Кюри в 1896 году. Его можно применять только при наличии высоких температур и при наличии парамагнитного вещества в присутствии слабых магнитных полей..

Это так, потому что он не может описать парамагнетизм, когда большая часть магнитных моментов выровнена.

Закон гласит, что намагниченность парамагнитного материала прямо пропорциональна приложенной напряженности магнитного поля. Это то, что известно как закон Кюри:

M = X ∙ H = C H / T

В предыдущей формуле M - намагниченность, H - плотность магнитного потока приложенного магнитного поля, T - температура, измеренная в Кельвинах, и C - постоянная, которая специфична для каждого материала и называется постоянной Кюри..

Из наблюдения закона Кюри также следует, что намагниченность обратно пропорциональна температуре. По этой причине, когда материал нагревается, диполи и магнитные моменты имеют тенденцию терять ориентацию, приобретаемую присутствием магнитного поля..

Парамагнитные материалы

Парамагнитные материалы - это все материалы с магнитной проницаемостью (способностью вещества притягивать или пропускать его через магнитное поле), подобной магнитной проницаемости вакуума. Такие материалы показывают незначительный уровень ферромагнетизма.

В физическом выражении утверждается, что его относительная магнитная проницаемость (отношение между проницаемостью материала или среды и проницаемостью вакуума) приблизительно равна 1, что является магнитной проницаемостью вакуума..

Среди парамагнитных материалов есть особый тип материалов, который называется суперпарамагнитным. Хотя они следуют закону Кюри, эти материалы имеют довольно высокое значение постоянной Кюри.

Различия между парамагнетизмом и диамагнетизмом

Именно Майкл Фарадей в сентябре 1845 года осознал, что в действительности все материалы (не только ферромагнетики) реагируют в присутствии магнитных полей..

В любом случае, правда в том, что большинство веществ имеют диамагнитный характер, поскольку пары электронов в паре - и, следовательно, с противоположным спином - слабо благоприятствуют диамагнетизму. Наоборот, только когда есть неспаренные электроны, возникает диамагнетизм.

Как парамагнитные, так и диамагнитные материалы обладают слабой восприимчивостью к магнитным полям, но, хотя в первой она положительна, во второй она отрицательна.

Диамагнитные материалы слегка отталкиваются магнитным полем; С другой стороны, парамагнитные притягиваются, хотя и с небольшой силой. В обоих случаях, когда магнитное поле удалено, эффекты намагниченности исчезают.

Как уже было сказано, подавляющее большинство элементов, составляющих периодическую таблицу, являются диамагнитными. Так, примерами диамагнитных веществ являются вода, водород, гелий и золото.

приложений

Поскольку парамагнитные материалы имеют вакуумоподобное поведение в отсутствие магнитного поля, их применение в промышленности несколько сокращается..

Одним из наиболее интересных приложений парамагнетизма является электронный парамагнитный резонанс (РПЭ), который широко используется в физике, химии и археологии. Это спектроскопический метод, с помощью которого можно обнаружить частицы с неспаренными электронами.

Этот метод применяется в ферментации, в промышленном производстве полимеров, для износа моторных масел и в производстве пива, а также в других областях. Точно так же этот метод широко используется при датировке археологических памятников..

ссылки

  1. Парамагнетизм (н.д.). В википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
  2. Диамагнетизм (н.д.). В википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
  3. Парамагнетизм (н.д.). В википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
  4. Диамагнетизм (н.д.). В википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
  5. Чанг, М. С. "Диамагнетизм и парамагнетизм" (PDF). Лекционные заметки НТНУ. Получено 25 апреля 2018 г..
  6. Орчард, А. Ф. (2003) магнитохимией. Издательство Оксфордского университета.