Własności magnetyczne substancji

Własności magnetyczne substancji
Magnes trwały to ciało wykonane z
ferromagnetyka np. żelaza, kobaltu, niklu,
niektórych stopów metali. Magnesy trwałe
przyciągają między innymi ciała wykonane
z żelaza.
Zastosowania magnesów trwałych: uchwyty mocujące
maksymalne obciążenie 3 kg
maksymalne obciążenie 120 kg
Zastosowania magnesów trwałych: silnik
elektryczny
Każdy magnes ma dwa bieguny magnetyczne:
północny (N – ang. north) i południowy (S – ang. south).
Nie można rozdzielić biegunów magnesów.
Jeśli rozetniemy magnes, to otrzymamy dwie części, z Zastosowania magnesów trwałych: prądnica
których każda będzie posiadała dwa bieguny magnetyczne.
Własności magnesu można zaobserwować stosując
opiłki żelaza...
Pole
magnetyczne jest
również
wytwarzane
przez Ziemię.
...lub igłę magnetyczną, czyli
kawałek namagnesowanego
żelaza osadzony na osi tak, aby
mógł się obracać.
Magnesy wytwarzają wokół
siebie pole magnetyczne.
Graficznie przedstawiane są za
pomocą linii sił pola.
Wzdłuż tych linii układają się
żelazne opiłki i igła magnetyczna.
Wzdłuż linii sił pola układa się
również tzw. ciecz ferromagnetyczna.
Jest to zawiesina bardzo drobnych
opiłków ferromagnetyka.
Dwa magnesy oddziałują ze sobą.
Bieguny różnoimienne przyciągają się,
a jednoimienne odpychają się.
Zastosowania magnesów
trwałych: głośniki, słuchawki
Według
współczesnych teorii
źródłem pola
magnetycznego
jest ruch ciekłej
substancji w
zewnętrznej warstwie
jądra Ziemi.
Pole magnetyczne Ziemi
wykorzystuje się w
kompasie. Głównym
elementem budowy
kompasu jest igła
magnetyczna.
Skutkiem istnienia pola magnetycznego Ziemi są zorze
polarne.
Własności magnetyczne substancji
Źródła pola magnetycznego
wytwarzanego przez substancje
Wokół przewodnika z prądem powstaje pole magnetyczne.
Wewnątrz atomu, wokół jądra
atomowego, poruszają się elektrony.
Każdy poruszający się w atomie
elektron można uważać za obwód
elektryczny.
Ruch elektronu, podobnie jak w
przypadku przewodnika z prądem,
wywołuje wokół atomu pole
magnetyczne opisywane przez tzw.
orbitalny moment magnetyczny.
Każdy elektron wytwarza również własne pole
magnetyczne opisane przez tzw. spinowy moment
magnetyczny. Jest to cecha elektronu podobnie jak masa i
ładunek elektryczny.
Jeśli orbitalny moment magnetyczny kompensuje się ze
spinowym to atom nie wytwarza własnego pola
magnetycznego. Takie atomy to atomy diamagnetyczne.
Substancje zbudowane z takich atomów to diamagnetyki:
gazy szlachetne, część metali: bizmut, krzem, cynk,
magnez, złoto, miedź, fosfor, grafit, woda i inne.
Diamagnetyki umieszczone w zewnętrznym polu
magnetycznym osłabiają je.
Jeśli orbitalny moment magnetyczny nie kompensuje się
ze spinowym to atom wytwarza własne pole magnetyczne.
Takie atomy to atomy paramagnetyczne. Substancje
zbudowane z takich atomów to paramagnetyki: aluminium,
cyna, ebonit, hemoglobina krwi, ciekły tlen.
Pola magnetyczne poszczególnych atomów w
paramagnetyku są ułożone chaotycznie i wzajemnie się
kompensują. Jeśli jednak paramagnetyk znajdzie się w
polu magnetycznym, to następuje ich uporządkowanie i
paramagnetyk wytwarza słabe pole magnetyczne, które
wzmacnia zewnętrzne pole magnetyczne.
Atomy ferromagnetyka tworzą tzw. domeny, tj. małe
(o wymiarach mniejszych od jednej setnej milimetra)
obszary, w których pola magnetyczne poszczególnych
atomów są jednakowo zorientowane.
Zewnętrzne pole magnetyczne porządkuje domeny,
a substancja staje się bardzo silnym magnesem.
W niektórych przypadkach ferromagnetyki magnesują się
trwale (np. hartowane żelazo)