De magnetisering är en vektormängd som beskriver ett materials magnetiska tillstånd och definieras som antalet dipolmagnetiska moment per volymenhet. Ett magnetiskt material - till exempel järn eller nickel - kan betraktas som om det bestod av många små magneter som kallas dipoler.
Normalt fördelas dessa dipoler, som i sin tur har nord- och sydmagnetiska poler, med en viss grad av störning inom materialets volym. Störning är mindre i material med starka magnetiska egenskaper som järn och större i andra med mindre uppenbar magnetism.
Men genom att placera materialet mitt i ett externt magnetfält, som det som produceras i en solenoid, är dipolerna orienterade enligt fältet och materialet kan bete sig som en magnet (figur 2).
Vara M magnetiseringsvektorn, som definieras som:
Nu, magnetiseringens intensitet i materialet, en produkt av att vara nedsänkt i det yttre fältet H, är proportionell mot detta, därför:
M ∝ H
Proportionalitetskonstanten beror på materialet, det kallas magnetisk känslighet och betecknas som χ:
M =χ. H
Enheterna i M i det internationella systemet är ampere / meter, som de i H, därför är dimension dimensionlöst.
Artikelindex
Magnetism uppstår från elektriska laddningar i rörelse, för att bestämma atomens magnetism är det nödvändigt att ta hänsyn till rörelserna för de laddade partiklarna som utgör den..
Från och med elektronen, som anses kretsa kring atomkärnan, är den som en liten slinga (sluten krets eller sluten strömslinga). Denna rörelse bidrar till atomens magnetism tack vare den magnetiska ögonblicksvektorn m, vars storlek är:
m = I.A
Var Jag är strömintensiteten och TILL är det område som omges av slingan. Därför är enheterna i m i det internationella systemet (SI) är förstärkare x kvadratmeter.
Vektoren m är vinkelrätt mot slingans plan såsom visas i figur 3 och riktas som indikeras av regeln för höger tumme.
Tummen är orienterad i strömriktningen och de fyra återstående fingrarna lindas runt öglan och pekar uppåt. Denna lilla krets motsvarar en stavmagnet, som anges i figur 3.
Bortsett från det magnetiska ögonblicksmomentet beter sig elektronen som om den roterar på sig själv. Det händer inte exakt på detta sätt, men den resulterande effekten är densamma, så det är ett annat bidrag som måste tas i beaktande för en atoms magnetmoment..
I själva verket är det magnetiska ögonblicksmomentet mer intensivt än orbitalmomentet och är huvudsakligen ansvarigt för ett substans nettomagnetism..
Spinnmomenten inriktas i närvaro av ett externt magnetfält och skapar en kaskadeffekt som successivt anpassas till närliggande ögonblick.
Inte alla material uppvisar magnetiska egenskaper. Dessa beror på det faktum att elektronerna med motsatt snurrning bildar par och avbryter sina respektive magnetiska moment av snurrning..
Endast om några är oparade kan det bidra till det totala magnetiska ögonblicket. Därför är det bara atomer med udda antal elektroner som har en chans att vara magnetiska.
Protonerna i atomkärnan ger också ett litet bidrag till atomens totala magnetiska ögonblick, eftersom de också har snurr och därmed ett associerat magnetiskt moment..
Men detta beror omvänt på massan, och protonens är mycket större än elektronens..
Inuti en spole, genom vilken en elektrisk ström passerar, skapas ett enhetligt magnetfält.
Och som beskrivs i figur 2, när de placerar ett material där, ligger de magnetiska momenten i detta i linje med spolens fält. Nettoeffekten är att producera ett starkare magnetfält.
Transformatorer, enheter som ökar eller minskar växelspänningar, är bra exempel. De består av två spolar, den primära och den sekundära, lindade på en mjuk järnkärna..
En växelström passerar genom den primära spolen som växelvis modifierar magnetfältlinjerna i kärnan, vilket i sin tur inducerar en ström i sekundärspolen..
Svängningsfrekvensen är densamma, men storleken är annorlunda. På detta sätt kan högre eller lägre spänningar erhållas.
Istället för att linda spolarna till en solid järnkärna är det att föredra att fylla en metallplåt som är belagd med lack.
Orsaken beror på närvaron av virvelströmmar inuti kärnan, som har den effekten att de överhettas överdrivet, men de strömmar som induceras i arken är lägre och därför minimeras uppvärmningen av anordningen..
En mobiltelefon eller en elektrisk tandborste kan laddas med magnetisk induktion, som kallas trådlös laddning eller induktiv laddning..
Det fungerar enligt följande: det finns en bas- eller laddstation, som har en solenoid eller huvudspole, genom vilken en föränderlig ström passerar. Ytterligare en spole (sekundär) placeras på borsthandtaget.
Strömmen i primärspolen inducerar en ström i spolet på handtaget när borsten placeras i laddstationen, och detta tar hand om laddning av batteriet som också finns i handtaget.
Storleken på den inducerade strömmen ökar när en kärna av ferromagnetiskt material, som kan vara järn, placeras i huvudspolen..
För att den primära spolen ska detektera närheten till den sekundära spolen, avger systemet en intermittent signal. När ett svar har mottagits aktiveras den beskrivna mekanismen och strömmen börjar induceras utan kablar..
En annan intressant tillämpning av materiens magnetiska egenskaper är ferrofluider. Dessa består av små magnetiska partiklar av en ferritförening, suspenderad i ett flytande medium, som kan vara organiskt eller till och med vatten..
Partiklarna är belagda med ett ämne som förhindrar deras agglomerering och därmed förblir fördelat i vätskan.
Tanken är att vätskans flytbarhet kombineras med ferritpartiklarnas magnetism, som i sig inte är starkt magnetiska, men får en magnetisering i närvaro av ett yttre fält, som beskrivits tidigare.
Den förvärvade magnetiseringen försvinner så snart det yttre fältet dras tillbaka.
Ferrofluider utvecklades ursprungligen av NASA för att mobilisera bränsle i en rymdfarkost utan gravitation, vilket gav impuls med hjälp av ett magnetfält..
För närvarande har ferrofluider många applikationer, några fortfarande i experimentfasen, såsom:
- Minska friktionen på ljuddämparna på högtalare och hörlurar (förhindra efterklang).
- Tillåt separering av material med olika densitet.
- Fungera som tätningar på hårddiskaxlar och stöta bort smuts.
- Som cancerbehandling (i experimentfasen). Ferrofluid injiceras i cancerceller och ett magnetfält appliceras som producerar små elektriska strömmar. Värmen som genereras av dessa attackerar de maligna cellerna och förstör dem.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.