Vad är diamagnetism och diamagnetiska material

Diamagnetiska material stöts bort av ett magnetfält, det applicerade magnetfältet skapar ett inducerat magnetfält i dem i motsatt riktning, vilket orsakar en frånstötande kraft. Omvänt attraheras paramagnetiska och ferromagnetiska material av ett magnetfält. För diamagnetiska material minskar det magnetiska flödet och för paramagnetiska material ökar det magnetiska flödet.

Fenomenet diamagnetism upptäcktes av Sebald Justinus Brugmans, som 1778 märkte att vismut och antimon stöttes bort av magnetfält. Termen diamagnetism myntades av Michael Faraday i september 1845. Han insåg att alla material faktiskt har någon form av diamagnetisk effekt på yttre magnetfält.

Diamagnetism är förmodligen den minst kända formen av magnetism, trots att diamagnetism förekommer i nästan alla ämnen.

Vi är alla vana vid magnetisk attraktion på grund av hur ofta ferromagnetiska material och eftersom de har enorm magnetisk känslighet.Å andra sidan är diamagnetism nästan okänd i vardagen eftersom diamagnetiska material i allmänhet har mycket liten känslighet och därför är frånstötande krafter nästan försumbara.

Fenomenet diamagnetism är en direkt följd av Lenz-styrkornas agerandeuppstår när ett ämne placeras i ett utrymme där det finns magnetiska fält. Diamagnetiska ämnen orsakar försvagning av alla yttre magnetfält där de befinner sig. Lenz-fältvektorn är alltid riktad mot den externt applicerade fältvektorn. Detta gäller i vilken riktning som helst, oavsett orienteringen av den diamagnetiska kroppen i förhållande till det applicerade fältet.

Varje kropp gjord av diamagnetiskt material försvagar inte bara det yttre fältet på grund av påverkan av Lenz-reaktionen, utan upplever också verkan av en viss kraft om det yttre fältet är ojämnt i rymden.

Denna kraft, som beror på fältgradientens riktning och är oberoende av själva fältets riktning, tenderar att flytta kroppen från området med relativt starkt magnetfält till området med svagare fält – där förändringar i elektronbanor kommer att ske. minimal.

Den mekaniska kraften som verkar på en diamagnetisk kropp i ett magnetfält är ett mått på de atomkrafter som tenderar att hålla orbitalelektronerna i sfäriska banor.

Alla ämnen är diamagnetiska eftersom deras grundläggande beståndsdelar är det atomer med orbitala elektroner… Vissa ämnen skapar både Lenzfält och spinnfält. På grund av det faktum att spin-fält vanligtvis är mycket starkare än Lenz-fält, när fält av båda typerna uppstår, dominerar vanligtvis effekterna på grund av spin-fält.

Diamagnetism till följd av förändringar i elektronbanor är vanligtvis svag eftersom de lokala fälten som verkar på individuella elektroner är mycket starkare än de applicerade externa fälten, som tenderar att ändra banorna för alla elektroner. Eftersom orbitalförändringarna är små, är Lenz-reaktionen associerad med dessa förändringar också liten.

Samtidigt beror diamagnetism på slumpmässig rörelse plasmaelement, manifesterar sig mycket starkare än diamagnetism förknippad med en förändring i elektronbanor, eftersom plasmajoner och elektroner inte upplever verkan av stora bindningskrafter.I detta fall förändrar relativt svaga magnetfält partikelbanorna avsevärt.

Diamagnetismen hos många individuella mikroskopiska partiklar som rör sig längs banor av olika typer kan betraktas som ett resultat av påverkan av den ekvivalenta strömkretsen som omger kroppen vars substans innehåller dessa partiklar. Genom att mäta denna ström kan diamagnetismen kvantifieras.

Diamagnetisk levitation:

Några exempel på diamagnetiska material är vatten, metallen vismut, väte, helium och andra ädelgaser, natriumklorid, koppar, guld, kisel, germanium, grafit, brons och svavel.

I allmänhet är diamagnetism praktiskt taget osynlig, förutom den så kallade supraledare… Här är den diamagnetiska effekten så stark att supraledare rör sig till och med över en magnet.

Demonstrationen av diamagnetisk levitation använde en platta av pyrolytisk grafit - det är ett mycket diamagnetiskt material, det vill säga ett material med en mycket negativ magnetisk känslighet.

Detta innebär att i närvaro av ett magnetiskt fält blir materialet magnetiserat, vilket skapar ett motsatt magnetfält som gör att materialet stöts bort av källan till magnetfältet. Detta är motsatsen till vad som händer med paramagnetiska eller ferromagnetiska material som attraheras av magnetfältskällor (t.ex. järn).

Pyrolytisk grafit, ett material med en speciell struktur som ger det stor diamagnetism. Detta i kombination med dess låga densitet och de starka magnetfält som uppnås med neodymmagneter, gör fenomenet synligt som det är på dessa bilder.

Det har experimentellt bekräftats att diamagnetiska material har:

• Den relativa magnetiska permeabiliteten är mindre än en;
• Negativ magnetisk induktion;
• Negativ magnetisk känslighet, praktiskt taget oberoende av temperatur.

Vid temperaturer under kritiska temperaturer, under övergången av ett ämne till ett supraledande tillstånd, blir det en ideal diamagnet:Meissner-effekten och dess användning