Что такое визуализация?

намагничивание, также называется намагниченностью или магнитной поляризацией, это плотность магнитных дипольных моментов, которые индуцируются в магнитном материале, когда он находится рядом с магнитом..

Магнитные эффекты материала также могут быть вызваны пропусканием электрического тока через материал..

Магнитный эффект вызван движением электронов в атомах или вращением электронов или ядер (намагниченность и магнитная интенсивность, 2016).

Проще говоря, это превращение материала (обычно железа) в магнит. Намагниченность имени происходит от французского слова aimantation что переводится как магнит.

При помещении в неоднородное поле вещество притягивается или отталкивается в направлении градиента поля. Это свойство описывается магнитной восприимчивостью вещества и зависит от степени намагниченности вещества в поле..

Намагниченность зависит от размера дипольных моментов атомов в веществе и степени, в которой дипольные моменты выровнены друг с другом.

Некоторые материалы, такие как железо, проявляют очень сильные магнитные свойства из-за выравнивания магнитных моментов их атомов в определенных небольших областях, называемых доменами..

В нормальных условиях разные домены имеют поля, которые взаимно компенсируют друг друга, но их также можно выровнять, чтобы создать очень большие магнитные поля..

Некоторые сплавы, такие как NdFeB (сплав неодима, железа и бора), сохраняют свои домены выровненными и используются для изготовления постоянных магнитов..

Сильное магнитное поле, создаваемое типичным магнитом толщиной три миллиметра из этого материала, сравнимо с электромагнитом, изготовленным из медной петли, с током в несколько тысяч ампер. Для сравнения, ток в обычной лампочке составляет 0,5 А.

Поскольку выравнивание доменов материала создает магнит, дезорганизация упорядоченного выравнивания разрушает магнитные свойства материала..

Термическое возбуждение, возникающее в результате нагревания магнита при высокой температуре, разрушает его магнитные свойства (Эдвин Каши, 2017).

Определение и характеристика намагниченности

Намагниченность или намагниченность М диэлектрика определяется:

Где N - количество магнитных диполей на единицу объема, а μ - дипольный магнитный момент на диполь (Griffiths, 1998). Намагниченность также может быть записана как:

Где β - намагниченность.

Эффект намагничивания состоит в том, чтобы вызвать объединенные плотности тока в материале.

И поверхностный ток присоединился к его поверхности

Где блок указывает наружу нормально (Weisstein, 2007).

Почему некоторые материалы могут намагничиваться, а другие нет?

Магнитные свойства материалов связаны со спариванием спинов в их атомах или молекулах. Это явление квантовой механики.

Такие элементы, как никель, железо, кобальт и некоторые редкоземельные элементы (диспрозий, гадолиний) демонстрируют уникальное магнитное поведение, называемое ферромагнетизмом, железо является наиболее распространенным и наиболее ярким примером..

Эти ферромагнитные материалы представляют собой явление дальнего упорядочения на атомном уровне, которое приводит к тому, что спины неспаренных электронов выравниваются параллельно друг другу в области, называемой доменом..

Внутри домена магнитное поле является интенсивным, но в объемном образце материал обычно не намагничивается, потому что многие домены будут случайным образом ориентированы относительно друг друга..

Ферромагнетизм проявляется в том, что небольшое магнитное поле, наложенное снаружи, скажем, от соленоида, может привести к выравниванию магнитных доменов, и говорят, что материал намагничен.

Магнитное поле возбуждения будет тогда увеличено на большой коэффициент, который обычно выражается как относительная проницаемость для материала. Существует много практических применений ферромагнитных материалов, таких как электромагнит (Ferromagnetism, S.F.).

С 1950 года и особенно с 1960 года было обнаружено, что некоторые ионно-связанные соединения являются ферромагнитными, некоторые из которых являются электрическими изоляторами. Другие имеют проводимость величин, типичных для полупроводников.

Выше точки Кюри (также называемой температурой Кюри) спонтанная намагниченность ферромагнитного материала исчезает и становится парамагнитной (то есть остается слабомагнитной)..

Это происходит потому, что тепловой энергии достаточно, чтобы преодолеть силы внутреннего выравнивания материала.

Температуры Кюри для некоторых важных ферромагнитных материалов: железо, 1043 К; Кобальт, 1394 К; Никель, 631 К; А гадолиний, 293 К (Encyclopædia Britannica, 2014).

Материалы, которые не имеют магнитных свойств, называются диамагнитными. Это потому, что они демонстрируют спиновое спаривание на своих молекулярных орбитальных орбитали.

Способы намагничивания материала

1- потрите металл сильным магнитом

1. Соберите необходимые материалы. Чтобы намагнитить металл этим методом, вам нужен только сильный магнит и кусок металла с известным содержанием железа. Металлы без железа не будут магнитными.
2. Определите северный полюс магнита. Каждый магнит имеет два полюса, северный и южный полюс. Северный полюс является отрицательной стороной, а южный - положительной. Некоторые магниты имеют полюса, помеченные непосредственно на них.
3. Протрите северный полюс от центра металла до конца. При сильном давлении быстро проведите магнит через кусок металла. Процесс протирания магнита через металл помогает атомам железа выравниваться в одном направлении. Повторное поглаживание металла дает атомам больше возможностей выстроиться в линию.
4. Проверьте магнетизм. Прикоснитесь к металлу рядом с зажимами или попробуйте прикрепить его к холодильнику. Если зажимы прилипнут или останутся в холодильнике, металл достаточно намагничен. Если металл не намагничивается, продолжайте протирать магнит в том же направлении через металл.
5. Продолжайте втирать магнит в предмет, чтобы увеличить магнетизм. Обязательно протирайте магнит в одном и том же направлении каждый раз. После десяти ударов перепроверьте магнетизм. Повторяйте, пока магнит не станет достаточно сильным, чтобы поднять зажимы. Если вы потрете это в противоположном направлении с Северным полюсом, это действительно размагнитит металл (Как намагнитить металл, S.F.).

2- Создать электромагнит

1. Для изготовления электромагнита вам понадобится изолированный медный провод, кусок металла с известным содержанием железа, 12-вольтовая батарея (или другой источник питания постоянного тока), разделители проводов и электрические резаки, а также изолента..
2. Оберните изолированный провод вокруг куска металла. Возьмите проволоку и оставьте хвост примерно на дюйм, оберните проволоку вокруг металла несколько десятков раз. Чем больше раз намотана катушка, тем сильнее будет магнит. Оставьте хвост на другом конце провода тоже.
3. Удалите концы медного провода. С помощью измельчителей проволоки удалите не менее ¼ дюйма до ½ дюйма с обоих концов провода. Котел должен быть открыт, чтобы он мог войти в контакт с источником питания и обеспечить электричество для системы.
4. Подсоедините кабели к аккумулятору. Возьмите оголенный конец провода и оберните его вокруг отрицательной клеммы аккумулятора. Используя изоленту, закрепите ее и убедитесь, что металлический провод касается провода терминала. С помощью другого кабеля оберните его и закрепите вокруг положительной клеммы аккумулятора..
5. Проверьте магнетизм. Когда батарея правильно подключена, она подает электрический ток, который заставляет атомы железа выстраиваться в линию, создавая магнитные полюса. Это приводит к металлу, который намагничен. Прикоснитесь к металлу к некоторым зажимам и посмотрите, сможете ли вы их поднять (Ludic Science, 2015).

ссылки

1. Эдвин Каши, С. Б. (2017, 25 января). магнетизм. Восстановлено с britannica.com.
2. Энциклопедия Британника. (2014, 2 марта). ферромагнетизм. Восстановлено с britannica.com.
3. ферромагнетизм. (S.F.). Получено с сайта hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
4. Гриффитс Д.Дж. (1998). Введение в электродинамику, 3-е изд ... Энглвудские Утесы, Нью-Джерси: Прентис-Холл.
5. Как намагнитить металл. (S.F.). Получено с wikihow.com.
6. Людическая Наука. (2015, 8 мая). Намагниченность с электричеством. Восстановлено с YouTube.
7. Намагниченность и магнитная интенсивность. (2016, 6 октября). Получено с byjus.com.
8. Weisstein, E.W. (2007). намагниченность. Получено с scienceworld.wolfram.com.