Mikä on kuvantaminen?

magnetointi, Magneettinen tai magneettinen polarisaatio, on magneettisen dipolimomentin tiheys, joka on indusoitu magneettisessa materiaalissa, kun se on sijoitettu magneetin lähelle..

Materiaalin magneettiset vaikutukset voidaan myös indusoida siirtämällä sähkövirta materiaalin läpi.

Magneettinen vaikutus johtuu elektronien liikkumisesta atomeissa tai elektronien tai ytimien spinistä (Magnetisaatio ja magneettinen voimakkuus, 2016).

Yksinkertaisesta näkökulmasta se on materiaalin (tavallisesti raudan) muuntaminen magneetiksi. Nimi-magnetisointi perustuu ranskan sanaan aimantation joka tarkoittaa magneettia.

Inhomogeeniseen kenttään sijoitettuna aine kiinnitetään tai hylätään kenttägradientin suuntaan. Tätä ominaisuutta kuvaa aineen magneettinen herkkyys ja se riippuu aineen magnetoitumisasteesta kentässä.

Magnetointi riippuu aineen atomien dipolimomenttien koosta ja siitä, missä määrin dipolimomentit ovat linjassa toistensa kanssa.

Tietyillä materiaaleilla, kuten rautalla, on hyvin voimakkaita magneettisia ominaisuuksia, koska niiden atomien magneettiset momentit kohdistuvat tiettyihin pieniin alueisiin, joita kutsutaan verkkotunnuksiksi.

Normaaleissa olosuhteissa eri aloilla on kenttiä, jotka peruvat toisiaan, mutta ne voidaan myös kohdistaa tuottamaan erittäin suuria magneettikenttiä.

Useat seokset, kuten NdFeB (neodyymin, raudan ja boorin seos), pitävät domeenejaan linjassa ja niitä käytetään kestomagneettien valmistukseen.

Tämän materiaalin tyypillisen kolmen millimetrin paksuisen magneetin tuottama vahva magneettikenttä on verrattavissa sähkömagneettiin, joka on valmistettu kuparisilmukasta, jossa on useita tuhansia ampeereja. Vertailun vuoksi tyypillisessä lampussa virta on 0,5 ampeeria.

Koska materiaalin domeenien kohdistaminen tuottaa magneettia, järjestetyn linjauksen hajoaminen tuhoaa materiaalin magneettiset ominaisuudet..

Magneettikuumennus, joka johtuu magneetin kuumennuksesta korkeassa lämpötilassa, tuhoaa sen magneettiset ominaisuudet (Edwin Kashy, 2017).

Magnetisaation määritelmä ja ominaisuudet

Dielektrisen magnetoinnin tai magnetoinnin M määrittelee:

Jos N on magneettisten dipolien lukumäärä tilavuusyksikköä kohti ja μ on dipolimagneettinen momentti dipolia kohti (Griffiths, 1998). Magnetointi voidaan myös kirjoittaa seuraavasti:

Missä β on magnetisoituvuus.

Magnetisaation vaikutus on indusoida yhdistetyt virrantiheydet materiaalissa

Ja pintavirta liittyi sen pinnalle

Missä yksikkö osoittaa ulospäin normaaliksi (Weisstein, 2007).

Miksi jotkut materiaalit voidaan magnetisoida, kun taas toiset eivät voi?

Materiaalien magneettiset ominaisuudet liittyvät niiden atomien tai molekyylien pyörien muodostamiseen. Tämä on kvanttimekaniikan ilmiö.

Elementit, kuten nikkeli, rauta, koboltti ja jotkut harvinaisten maametallien (dysprosium, gadolinium), näyttävät ainutlaatuisen magneettisen käyttäytymisen, jota kutsutaan ferromagnetismiksi, rauta on yleisin ja dramaattisin esimerkki.

Näillä ferromagneettisilla materiaaleilla on ilmiö, jolla on pitkän kantaman tilaaminen atomitasolla ja joka aiheuttaa parittomien elektronien pyörien kohdistamisen rinnakkain toisiinsa alueella, jota kutsutaan verkkotunnukseksi.

Alueen sisällä magneettikenttä on voimakasta, mutta massamateriaalissa materiaali ei normaalisti magnetoitu, koska monet verkkotunnukset on suunnattu satunnaisesti toisiinsa nähden.

Ferromomagnetismi ilmenee siinä, että pieni magneettikenttä, joka on asetettu ulkoisesti, eli solenoidista, voi aiheuttaa magneettisten domeenien kohdistumisen toisiinsa ja sanotaan, että materiaali on magnetoitu.

Magneettinen ajo-ala kasvatetaan sitten suurella tekijällä, joka ilmaistaan ​​normaalisti materiaalin suhteellisena läpäisevyyteen. Ferromagneettisia materiaaleja, kuten sähkömagneettia (Ferromagnetism, S.F.), on monia käytännön sovelluksia..

Vuodesta 1950 ja erityisesti vuodesta 1960 lähtien on havaittu, että useat ionisesti sitoutuneet yhdisteet ovat ferromagneettisia, joista osa on sähköeristeitä. Toisilla on puolijohteille tyypillinen johtavuus.

Curie-pisteen yläpuolella (jota kutsutaan myös Curie-lämpötilaksi) ferromagneettisen materiaalin spontaani magnetointi häviää ja muuttuu paramagnetiseksi (eli pysyy heikosti magneettisena).

Tämä johtuu siitä, että lämpöenergia riittää voittamaan materiaalin sisäisen kohdistuksen voimat.

Curie-lämpötilat joidenkin tärkeiden ferromagneettisten materiaalien osalta ovat: rauta, 1043 K; Koboltti, 1394 K; Nikkeli, 631 K; Ja gadolinium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Materiaaleja, joilla ei ole magneettisia ominaisuuksia, kutsutaan diamagnetisiksi. Tämä johtuu siitä, että niillä on spin-pariliitos molekyyleissä olevissa kiertoradan orbitaaleissaan.

Tapoja, joilla materiaali magnetoidaan

1- Hiero metallia vahvalla magneetilla

1. Kerää tarvittavat materiaalit. Metallin magnetoimiseksi tällä menetelmällä tarvitset vain vahvan magneetin ja metallin, jolla on tunnettu rautapitoisuus. Metallit ilman rautaa eivät ole magneettisia.
2. Tunnista magneetin pohjoisnapa. Jokaisella magneetilla on kaksi napaa, pohjoinen ja eteläpylväs. Pohjoinen napa on negatiivinen puoli, kun taas eteläpylväs on positiivinen puoli. Joillakin magneeteilla on pylväät merkitty suoraan niihin.
3. Hiero pohjoispylväs metallin keskeltä loppuun. Suorita voimakas paine, suorita magneetti nopeasti metallikappaleen läpi. Magneetin hankaaminen metallin läpi auttaa rauta-atomeja kohdistumaan yhteen suuntaan. Metallien toistaminen toistuvasti antaa atomille enemmän mahdollisuuksia riviin.
4. Testaa magnetismi. Kosketa metallia vastaan ​​joukko leikkeitä tai yritä tarttua siihen jääkaappiin. Jos pidikkeet jäävät tai jäävät jääkaappiin, metalli on magnetoitu riittävästi. Jos metalli ei magnetoi, jatka hieromista samalla tavalla metallin läpi.
5. Jatka magneettia edelleen hieromalla objektia vasten. Muista hieroa magneetti samaan suuntaan joka kerta. Kymmenen lyönnin jälkeen tarkista magnetismi. Toista, kunnes magneetti on tarpeeksi vahva tarttumasta. Jos hierot sitä vastakkaiseen suuntaan pohjoisnavan kanssa, se todella demagnetoi metallin (miten Magnetoi metalli, S.F.).

2 - Luo sähkömagneetti

1. Sähkömagneettia varten tarvitaan eristetty kuparilanka, metalliosa, jolla on tunnettu rautapitoisuus, 12 voltin akku (tai muu DC-virtalähde), lankaerottimet ja sähköleikkurit sekä eristysnauha..
2. Kääri eristetty lanka metallikappaleen ympärille. Ota lanka ja jätä hännät noin tuumaa, kääri lanka metallin ympärille muutaman kymmenen kertaa. Mitä enemmän kelaa kääritään, sitä voimakkaampi magneetti on. Jätä jousi myös langan toiseen päähän.
3. Poista kuparilangan päät. Irrota vähintään ¼ tuumaa ½ tuuman etäisyydellä viiran molemmista päistä käyttämällä langan silppureita. Kupari on paljastettava niin, että se voi koskettaa virtalähdettä ja antaa sähköä järjestelmään.
4. Liitä kaapelit akkuun. Ota langan paljas pää ja kääri se akun negatiivisen liittimen ympärille. Kiinnitä se paikalleen sähköteipillä ja varmista, että metallilanka koskettaa päätejohtoa. Kierrä toinen kaapeli ja kiinnitä se akun positiivisen liittimen ympärille.
5. Testaa magnetismi. Kun akku on liitetty oikein, se saa sähkövirran, joka aiheuttaa rauta-atomien muodostumisen magneettipylväiden muodostamiseen. Tämä johtaa metalliin, joka on magnetoitu. Kosketa metallia joitakin leikkeitä vastaan ​​ja katso, voitko noutaa ne (Ludic Science, 2015).

viittaukset

1. Edwin Kashy, S. B. (2017, tammikuu 25). magnetismi. Palautettu britannica.comista.
2. Encyclopædia Britannica. (2014, 2. maaliskuuta). ferromagnetismi. Palautettu britannica.comista.
3. ferromagnetismi. (S.F.). Haettu hyperphysics.phy-astr.gsu.edusta.
4. Griffiths, D. J. (1998). Johdatus elektrodynamiikkaan, 3. ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
5. Metallien magnetointi. (S.F.). Haettu osoitteesta wikihow.com.
6. Ludic Science. (2015, 8. toukokuuta). Magnetointi sähköllä. Palautettu YouTubesta.
7. Magnetointi ja magneettinen voimakkuus. (2016, 6. lokakuuta). Haettu osoitteesta byjus.com.
8. Weisstein, E. W. (2007). magnetoinnin. Haettu osoitteesta scienceworld.wolfram.com.