ПАРАМАГНЕТИЗМ: ПРИЧИНЫ, ПАРАМАГНЕТИКИ, ПРИМЕРЫ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Парамагнетизм является формой магнетизма, некоторые материалы слабо привлекает внешним магнитным полем и образуют внутренние магнитные поля , индуцированные в направлении приложенного магнитного поля.

Вопреки тому, что многие люди часто думают, магнитные свойства не ограничиваются только ферромагнитными веществами. Все вещества обладают магнитными свойствами, даже в более слабом смысле. Эти вещества называют парамагнитными и диамагнитными.

Таким образом, можно выделить два типа веществ: парамагнитные и диамагнитные. В присутствии магнитного поля парамагнитные притягиваются к зоне, где напряженность поля больше. Вместо этого диамагнетики притягиваются к той области поля, где напряженность самая низкая.

В присутствии магнитных полей парамагнитные материалы испытывают притяжение и отталкивание того же типа, что и магниты. Однако, когда магнитное поле исчезает, энтропия прекращает магнитное выравнивание, которое было вызвано.

Другими словами, парамагнитные материалы притягиваются магнитными полями, хотя они не становятся постоянно намагниченными материалами. Некоторые примеры парамагнитных веществ: воздух, магний, платина, алюминий, титан, вольфрам и литий и другие.

причины

Парамагнетизм связан с тем, что некоторые материалы состоят из атомов и молекул, которые имеют постоянные магнитные моменты (или диполи), даже когда они не находятся в присутствии магнитного поля.

Магнитные моменты вызваны спинами неспаренных электронов в металлах и других материалах, которые обладают парамагнитными свойствами.

В чистом парамагнетизме диполи не взаимодействуют друг с другом, а ориентированы случайным образом в отсутствие внешнего магнитного поля вследствие теплового возбуждения. Это создает нулевой магнитный момент.

Однако при приложении магнитного поля диполи стремятся выровняться с приложенным полем, в результате чего возникает чистый магнитный момент в направлении этого поля и добавляется к магнитному моменту внешнего поля.

В любом случае выравниванию диполей может противодействовать влияние температуры.

Таким образом, когда материал нагревается, тепловое перемешивание способно противодействовать влиянию магнитного поля на диполи, и магнитные моменты хаотически переориентируются, уменьшая интенсивность индуцированного поля.

Закон Кюри

Закон Кюри был экспериментально разработан французским физиком Пьером Кюри в 1896 году. Его можно применять только при высоких температурах, а парамагнитное вещество находится в присутствии слабых магнитных полей.

Это потому, что он не может описать парамагнетизм, когда большая часть магнитных моментов выровнена.

Закон гласит, что намагниченность парамагнитного материала прямо пропорциональна напряженности приложенного магнитного поля. Это так называемый закон Кюри:

M = X ∙ H = CH / T

В приведенной выше формуле M - намагниченность, H - плотность магнитного потока приложенного магнитного поля, T - температура, измеряемая в градусах Кельвина, а C - постоянная, специфичная для каждого материала и называемая постоянной Кюри.

Соблюдение закона Кюри также показывает, что намагниченность обратно пропорциональна температуре. По этой причине, когда материал нагревается, диполи и магнитные моменты имеют тенденцию терять ориентацию, приобретаемую присутствием магнитного поля.

Парамагнитные материалы

Парамагнитные материалы - это все материалы с магнитной проницаемостью (способностью вещества притягивать или вызывать прохождение магнитного поля), подобной магнитной проницаемости вакуума. Такие материалы показывают незначительный уровень ферромагнетизма.

С физической точки зрения утверждается, что его относительная магнитная проницаемость (отношение проницаемости материала или среды и проницаемости вакуума) приблизительно равна 1, что является магнитной проницаемостью вакуума.

Среди парамагнитных материалов есть особый тип материалов, который называют суперпарамагнетиками. Хотя они следуют закону Кюри, эти материалы имеют довольно высокое значение постоянной Кюри.

Различия между парамагнетизмом и диамагнетизмом

Именно Майкл Фарадей в сентябре 1845 года осознал, что на самом деле все материалы (не только ферромагнитные) реагируют на присутствие магнитных полей.

В любом случае, правда в том, что большинство веществ имеют диамагнетизм, поскольку пары спаренных электронов - и, следовательно, с противоположным спином - слабо поддерживают диамагнетизм. Напротив, только при наличии неспаренных электронов возникает диамагнетизм.

И парамагнитные, и диамагнитные материалы обладают слабой восприимчивостью к магнитным полям, но если в первом случае она положительна, то во втором - отрицательна.

Диамагнитные материалы слегка отталкиваются магнитным полем; с другой стороны, парамагнетики притягиваются, хотя и с небольшой силой. В обоих случаях при снятии магнитного поля эффекты намагниченности исчезают.

Как уже упоминалось, подавляющее большинство элементов, составляющих периодическую таблицу, являются диамагнитными. Таким образом, примерами диамагнитных веществ являются вода, водород, гелий и золото.

Приложения

Поскольку парамагнитные материалы в отсутствие магнитного поля ведут себя так же, как вакуум, их применение в промышленности несколько ограничено.

Одним из самых интересных приложений парамагнетизма является электронный парамагнитный резонанс (РПЭ), который широко используется в физике, химии и археологии. Это метод спектроскопии, с помощью которого можно обнаружить частицы с неспаренными электронами.

Этот метод применяется, среди прочего, при ферментации, промышленном производстве полимеров, износе моторных масел и производстве пива. Точно так же этот метод широко используется при датировании археологических останков.

Ссылки

1. Парамагнетизм (nd). В Википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
2. Диамагнетизм (nd). В Википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
3. Парамагнетизм (nd). В Википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
4. Диамагнетизм (nd). В Википедии. Получено 24 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
5. Чанг, MC "Диамагнетизм и парамагнетизм" (PDF). Конспект лекций НТНУ. Проверено 25 апреля, 2018.
6. Орчард, AF (2003) Магнитохимия. Издательство Оксфордского университета.