Bahan Diamagnetisme, Aplikasi, Contoh

Dia Diamagnetisme Ini adalah salah satu jawaban yang dimiliki materi sebelum kehadiran medan magnet eksternal. Ini ditandai dengan bertentangan atau berlawanan dengan medan magnet ini dan biasanya, kecuali itu adalah satu -satunya respons magnetik dari material, intensitasnya adalah yang terlemah dari semuanya.

Ketika efek menjijikkan adalah satu -satunya yang disajikan oleh suatu bahan sebelum magnet, bahan tersebut dianggap diamagnetik. Jika efek magnetik lainnya mendominasi, tergantung pada apa ini, itu akan dianggap paramagnetik atau feromagnetik.

Sepotong bismut, bahan diamagnetik. Sumber: Pixabay.

Brugmans dikaitkan dengan Sebald pada tahun 1778 referensi pertama untuk tolakan antara salah satu kutub magnet dan sepotong bahan, terutama terbukti dalam unsur -unsur seperti bismut dan antimonis.

Kemudian, pada tahun 1845 Michael Faraday mempelajari efek ini dengan lebih hati -hati dan menyimpulkan bahwa itu adalah sifat yang melekat dari seluruh masalah.

[TOC]

Bahan diamagnetik dan responsnya

Perilaku magnetik bismut dan antimon, dan lainnya seperti emas, tembaga, helium dan zat seperti air dan kayu, sangat berbeda dari daya tarik magnetik yang diketahui dan kuat yang diberikan magnet pada besi, nikel atau kobalt.

Meskipun merupakan respons intensitas rendah, sebelum medan magnet eksternal cukup intens, bahan diamagnetik apa pun, bahkan bahan organik yang hidup, mampu mengalami magnetisasi yang sangat luar biasa yang luar biasa.

Menghasilkan medan magnet sama intensnya dengan 16 Tesla (sudah salah satu dari 1 Tesla dianggap cukup intens), peneliti laboratorium magnet tinggi Nijmegen di Nether di Nether.

Dimungkinkan juga untuk melayang magnet kecil di antara jari seseorang, berkat diamagnetisme dan medan magnet yang cukup intens. Dengan sendirinya, medan magnet memberikan gaya magnet yang mampu menarik magnet kecil dan dapat mencoba bahwa gaya ini mengkompensasi berat, namun magnet kecil tidak tetap sangat stabil untuk dikatakan.

Segera setelah Anda mengalami perpindahan minimum, gaya yang diberikan oleh magnet besar dengan cepat menariknya. Namun, ketika jari manusia berdiri di antara magnet, magnet kecil menstabilkan dan levita antara ibu jari dan indeks orang tersebut. Sihir disebabkan oleh tolakan yang disebabkan oleh diamagnetisme jari.

Apa asal mula respons magnetik dalam masalah ini?

Asal usul diamagnetisme, yang merupakan respons mendasar dari zat apa pun terhadap aksi medan magnet eksternal, terletak pada kenyataan bahwa atom dibentuk oleh partikel subatomik yang memiliki muatan listrik.

Itu dapat melayani Anda: Teori Big Bang: Karakteristik, Tahapan, Bukti, Masalah

Partikel -partikel ini tidak statis dan gerakannya bertanggung jawab untuk menghasilkan medan magnet. Tentu saja, materi penuh dengan mereka dan semacam respons magnetik selalu dapat diharapkan dalam bahan apa pun, tidak hanya senyawa besi.

Elektron adalah yang utama yang bertanggung jawab atas sifat magnetik dari materi tersebut. Dalam model yang sangat sederhana, dapat diasumsikan bahwa partikel ini mengorbit ke inti atom dengan gerakan melingkar yang seragam. Ini cukup bagi elektron untuk berperilaku seperti arus kecil yang mampu menghasilkan medan magnet.

Magnetisasi dari efek ini disebut magnetisasi orbital. Tetapi elektron memiliki kontribusi tambahan untuk magnet atom: momentum sudut intrinsik.

Analogi untuk menggambarkan asal momentum sudut intrinsik adalah dengan mengasumsikan bahwa elektron memiliki gerakan rotasi di sekitar porosnya, properti yang disebut espín.

Menjadi gerakan dan untuk menjadi partikel yang dimuat, putaran juga berkontribusi dengan panggilan Magnetisasi putaran.

Kedua kontribusi menimbulkan magnetisasi bersih atau yang dihasilkan, namun yang paling penting justru apa yang disebabkan oleh putaran. Proton dalam nukleus, meskipun mereka memiliki muatan listrik dan putaran, tidak berkontribusi secara signifikan terhadap magnetisasi atom.

Dalam bahan diamagnetik magnetisasi yang dihasilkan batal, karena kontribusi momen orbital dan putaran. Yang pertama karena hukum Lenz dan yang kedua, karena elektron di orbital didirikan pada pasangan putaran yang berlawanan dan lapisan diisi dengan beberapa elektron.

Magnetisme dalam masalah ini

Efek diamagnetik muncul ketika magnetisasi orbital menerima pengaruh medan magnet eksternal. Magnetisasi yang diperoleh ditunjukkan M Dan itu adalah vektor.

Terlepas dari di mana bidang diarahkan, respons diamagnetik akan selalu menjijikkan berkat hukum Lenz, yang menyatakan bahwa arus yang diinduksi menentang setiap perubahan dalam fluks magnetik yang melintasi spase.

Tetapi jika bahan tersebut mengandung semacam magnetisasi permanen, responsnya akan menjadi daya tarik, seperti halnya kasus paramagnetisme dan feromagnetisme.

Untuk mengukur efek yang dijelaskan, mari kita pertimbangkan medan magnet eksternal H, diterapkan pada bahan isotropik (sifat -sifatnya sama pada titik mana pun dalam ruang), di mana magnetisasi berasal M. Berkat ini, induksi magnetik dibuat di dalam B, Sebagai hasil dari interaksi yang terjadi di antara H Dan M.

Itu dapat melayani Anda: Gelombang Unidimensional: Ekspresi Matematika dan Contoh

Semua jumlah ini adalah vektor. B Dan M Mereka sebanding dengan H, Menjadi permeabilitas material μ dan kerentanan magnetik χ, konstanta proporsionalitas masing -masing, yang menunjukkan mana yang merupakan respons khusus dari zat tersebut terhadap pengaruh magnetik eksternal:

B = μH

Magnetisasi material juga akan sebanding H:

M = χH

Persamaan di atas valid dalam sistem CGS. Banyak B sebagai H Dan M Mereka memiliki dimensi yang sama, meskipun unit yang berbeda. Untuk B Gauss digunakan dalam sistem ini dan untuk H The Oersted digunakan. Alasan untuk melakukannya adalah untuk membedakan bidang secara eksternal dari bidang yang dihasilkan di dalam material.

Dalam sistem internasional, yang biasa digunakan, persamaan pertama memperoleh penampilan yang agak berbeda:

B = μ_{salah satu} μ_R H

μ_{salah satu} Ini adalah permeabilitas magnetik ruang kosong yang setara dengan 4π x 10-7 t.m/a (tesla- metro/ampere) dan μ_R Ini adalah permeabilitas relatif dari media yang mengacu pada ruang hampa, yang tidak dimensi.

Dalam hal kerentanan magnetik χ, yang merupakan karakteristik yang paling tepat untuk menggambarkan sifat diamagnetik suatu bahan, persamaan ini ditulis seperti ini:

B = (1 + χ) μ_{salah satu}H

Dengan μ_R = 1 + χ

Dalam sistem internasional B Datang di Tesla (T), sementara H Ini dinyatakan dalam Ampere/Metro, sebuah unit yang diperkirakan suatu waktu untuk memanggil Lenz, tetapi sejauh ini telah ditinggalkan dalam hal unit fundamental.

Dalam bahan -bahan di mana χ negatif, mereka dianggap sebagai diamagnetik. Dan itu adalah parameter yang baik untuk mengkarakterisasi zat -zat ini, karena χ di dalamnya dapat dianggap sebagai nilai suhu yang konstan dan independen. Ini bukan dalam bahan yang memiliki lebih banyak respons magnetik.

Biasanya χ adalah urutan -10^-6 A -10^-5. Superkonduktor ditandai dengan memiliki χ = -1 dan oleh karena itu medan magnet internal sepenuhnya dibatalkan (efek Meisner).

Mereka adalah bahan diamagnetik yang sempurna, di mana diamagnetisme berhenti menjadi respons yang lemah, dan menjadi cukup intens untuk melayang objek, seperti yang dijelaskan di awal.

Aplikasi: magneto-enefalografi dan pengolahan air

Makhluk hidup terbuat dari air dan bahan organik, yang responsnya terhadap magnet biasanya lemah. Namun, diamagnetisme, seperti yang telah kami katakan, adalah bagian intrinsik dari materi, termasuk organik.

Di bagian dalam manusia dan hewan, arus listrik kecil beredar yang tidak diragukan lagi menciptakan efek magnetik. Pada saat yang sama ini, sementara pembaca mengikuti kata -kata ini, arus listrik kecil beredar di otaknya yang memungkinkannya untuk mengakses dan menafsirkan informasi.

Dapat melayani Anda: kecepatan instan: definisi, formula, perhitungan dan latihan

Magnetisasi lemah yang terjadi di otak terdeteksi. Teknik ini dikenal sebagai Magneto-ensephalography, yang menggunakan detektor yang disebut cumi -cumi (Perangkat interferensi kuantum superkonduktor) Untuk mendeteksi medan magnet yang sangat kecil, dari urutan 10^-limabelas T.

Cumi -cumi dapat menemukan sumber aktivitas otak dengan presisi yang sangat besar. Perangkat lunak bertanggung jawab untuk mengumpulkan data yang diperoleh dan mengubahnya menjadi peta aktivitas otak yang terperinci.

Medan magnet eksternal dapat mempengaruhi otak dengan cara tertentu. Berapa harganya? Beberapa investigasi baru -baru ini menunjukkan bahwa medan magnet yang cukup intens, sekitar 1 T mampu mempengaruhi lobus parietal, mengganggu bagian dari aktivitas otak pada saat -saat singkat.

Lainnya, di sisi lain, di mana sukarelawan telah menghabiskan 40 jam dalam magnet yang menghasilkan 4 t intensitas, telah pergi tanpa menderita efek negatif yang dapat diamati. Setidaknya University of Ohio, telah mengindikasikan bahwa sejauh ini tidak ada risiko tersisa dalam 8 bidang T.

Beberapa organisme seperti bakteri mampu menggabungkan kristal magnetit kecil dan menggunakannya untuk berorientasi dalam medan magnet bumi. Magnetit juga telah ditemukan dalam organisme yang lebih kompleks seperti lebah dan burung, yang akan menggunakannya dengan tujuan yang sama.

Apakah ada mineral magnetik dalam organisme manusia? Ya, magnetit telah ditemukan di otak manusia, meskipun tidak diketahui dengan tujuan apa yang ada.  Bisa berspekulasi bahwa itu adalah keterampilan yang tidak digunakan.

Adapun pengolahan air, ini didasarkan pada fakta bahwa sedimen pada dasarnya adalah zat diamagnetik. Dimungkinkan untuk menggunakan medan magnet yang intens dan dengan demikian menghilangkan sedimen kalsium karbonat, plester, garam dan zat lain yang menyebabkan kekerasan dalam air dan menumpuk di dalam pipa dan wadah.

Ini adalah sistem dengan banyak keuntungan untuk melestarikan lingkungan dan mempertahankan pipa dalam kondisi baik untuk waktu yang lama dan dengan biaya rendah.

Referensi

1. Eisberg, r. 1978.  Fisika kuantum. Limusa. 557 -577.
2. Muda, Hugh. 2016. Fisika Universitas Sears-Zansky dengan Fisika Modern. Edisi ke -14. Pearson. 942
3. Zapata, f. (2003). Studi mineralogi yang terkait dengan sumur minyak Guafita 8x milik Campo Guafita (Negara Bagian Apure) melalui pengukuran kerentanan magnetik dan Mossbauer. Tesis derajat. Universitas Pusat Venezuela.