Diyamanyetizma ve diyamanyetik malzemeler nedir

Diyamanyetik malzemeler bir manyetik alan tarafından itilir, uygulanan manyetik alan içlerinde ters yönde indüklenmiş bir manyetik alan oluşturarak itici bir kuvvete neden olur. Tersine, paramanyetik ve ferromanyetik malzemeler bir manyetik alan tarafından çekilir. Diyamanyetik malzemeler için manyetik akı azalır ve paramanyetik malzemeler için manyetik akı artar.

Diamanyetizma fenomeni, 1778'de bizmut ve antimonun manyetik alanlar tarafından itildiğini fark eden Sebald Justinus Brugmans tarafından keşfedildi. Diamanyetizma terimi, Eylül 1845'te Michael Faraday tarafından icat edildi. Tüm malzemelerin aslında dış manyetik alanlar üzerinde bir çeşit diamanyetik etkiye sahip olduğunu fark etti.

Diamanyetizma, neredeyse tüm maddelerde bulunmasına rağmen, muhtemelen manyetizmanın en az bilinen şeklidir.

Hepimiz manyetik çekime alışkınız çünkü ne sıklıkta ferromanyetik malzemeler ve muazzam manyetik duyarlılığa sahip oldukları için.Öte yandan, diyamanyetizma günlük yaşamda neredeyse bilinmiyor çünkü genel olarak diyamanyetik malzemeler çok az duyarlılığa sahiptir ve bu nedenle itme kuvvetleri neredeyse ihmal edilebilir düzeydedir.

Diyamanyetizma olgusu doğrudan bir sonucudur Lenz kuvvetlerinin eylemleriManyetik alanların olduğu bir boşluğa bir madde yerleştirildiğinde oluşur. Diyamanyetik maddeler bulundukları her türlü dış manyetik alanın zayıflamasına neden olurlar. Lenz alan vektörü her zaman harici olarak uygulanan alan vektörüne yöneliktir. Bu, diyamanyetik cismin uygulanan alana göre yönü ne olursa olsun, her yönde geçerlidir.

Diyamanyetik malzemeden yapılmış herhangi bir cisim, Lenz reaksiyonunun etkisiyle dış alanı zayıflatmakla kalmaz, aynı zamanda dış alan uzayda tekdüze değilse belirli bir kuvvetin etkisini de deneyimler.

Alan gradyanının yönüne bağlı olan ve alanın yönünden bağımsız olan bu kuvvet, vücudu nispeten güçlü manyetik alan bölgesinden daha zayıf alan bölgesine - elektron yörüngelerindeki değişikliklerin olacağı bölgeye - hareket ettirme eğilimindedir. en az.

Manyetik alanda diyamanyetik bir cisme etki eden mekanik kuvvet, yörünge elektronlarını küresel yörüngelerde tutma eğiliminde olan atomik kuvvetlerin bir ölçüsüdür.

Tüm maddeler diyamanyetiktir çünkü temel bileşenleri yörünge elektronlu atomlar… Bazı maddeler hem Lenz alanlarını hem de spin alanlarını oluşturur. Döndürme alanlarının genellikle Lenz alanlarından çok daha güçlü olması nedeniyle, her iki tür alan oluştuğunda, genellikle döndürme alanlarından kaynaklanan etkiler baskındır.

Elektron yörüngelerindeki değişikliklerden kaynaklanan diyamanyetizma genellikle zayıftır çünkü bireysel elektronlara etki eden yerel alanlar, tüm elektronların yörüngelerini değiştirme eğiliminde olan uygulanan dış alanlardan çok daha güçlüdür. Yörünge değişiklikleri küçük olduğundan, bu değişikliklerle ilişkili Lenz reaksiyonu da küçüktür.

Aynı zamanda, diyamanyetizma rastgele hareketten kaynaklanmaktadır. plazma elemanları, plazma iyonları ve elektronlar büyük bağlanma kuvvetlerinin eylemini yaşamadıklarından, elektron yörüngelerindeki bir değişiklikle ilişkili diyamanyetizmden çok daha güçlü bir şekilde kendini gösterir.Bu durumda, nispeten zayıf manyetik alanlar, parçacık yörüngelerini önemli ölçüde değiştirir.

Farklı türlerdeki yörüngeler boyunca hareket eden birçok bireysel mikroskobik parçacığın diyamanyetizması, maddesi bu parçacıkları içeren vücudu çevreleyen eşdeğer akım devresinin etkisinin bir sonucu olarak düşünülebilir. Bu akımın ölçülmesi, diyamanyetizmanın ölçülmesini sağlar.

Diyamanyetik havaya yükselme:

Diyamanyetik malzemelerin bazı örnekleri su, metal bizmut, hidrojen, helyum ve diğer soy gazlar, sodyum klorür, bakır, altın, silikon, germanyum, grafit, bronz ve kükürttür.

Genel olarak, diyamanyetizma, sözde dışında pratik olarak görünmezdir. süper iletkenler… Burada diyamanyetik etki o kadar güçlü ki, süper iletkenler bir mıknatıs üzerinde bile hareket eder.

Diyamanyetik havaya yükselmenin gösterilmesinde bir pirolitik grafit levha kullanıldı - bu oldukça diyamanyetik bir malzemedir, yani çok negatif manyetik duyarlılığa sahip bir malzemedir.

Bu, bir manyetik alanın varlığında, malzemenin mıknatıslanarak, malzemenin manyetik alan kaynağı tarafından itilmesine neden olan karşıt bir manyetik alan oluşturduğu anlamına gelir. Bu, manyetik alan kaynaklarına (örneğin demir) çekilen paramanyetik veya ferromanyetik malzemelerde olanın tam tersidir.

Pirolitik grafit, kendisine büyük diamanyetizma veren özel bir yapıya sahip bir malzemedir. Bu, düşük yoğunluğu ve elde edilen güçlü manyetik alanlarıyla birleştiğinde Neodim mıknatıslar, fenomeni bu fotoğraflarda olduğu gibi görünür kılar.

Diyamanyetik malzemelerin sahip olduğu deneysel olarak doğrulanmıştır:

• Bağıl manyetik geçirgenlik birden küçüktür;
• Negatif manyetik indüksiyon;
• Pratik olarak sıcaklıktan bağımsız negatif manyetik duyarlılık.

Kritik sıcaklıkların altındaki sıcaklıklarda, bir maddenin süper iletken bir duruma geçişi sırasında, ideal bir diamagnet haline gelir:Meissner etkisi ve kullanımı