Vad är bildbehandling?

Magnetisering, även kallad magnetisering eller magnetisk polarisation, är densiteten hos magnetiska dipolmoment som induceras i ett magnetiskt material när det placeras nära en magnet.

De magnetiska effekterna av ett material kan också induceras genom att en elektrisk ström passerar genom materialet.

Den magnetiska effekten är orsakad av elektronernas rörelse i atomer, eller elektronens eller kärnans rotation (magnetisering och magnetisk intensitet, 2016).

Sett från en enkel synpunkt är det omvandling av ett material (vanligtvis järn) till en magnet. Namnet magnetisering härstammar från det franska ordet mål som översätter till magnet.

När den placeras i ett inhomogent fält lockas materia eller repelleras i riktning mot fältgradienten. Denna egenskap beskrivs av materiellets magnetiska känslighet och beror på graden av magnetisering av materien i fältet.

Magnetisering beror på storleken på dipolmomenterna hos atomerna i en substans och i vilken grad dipolmomentema är inriktade mot varandra.

Vissa material, såsom järn, uppvisar mycket starka magnetiska egenskaper, på grund av inriktningen av de magnetiska momenten hos sina atomer inom vissa små områden som kallas domäner.

Under normala förhållanden har olika domäner fält som avbryter varandra, men de kan också anpassas för att producera extremt stora magnetfält.

Flera legeringar, såsom NdFeB (en legering av neodym, järn och bor), håller sina domäner inriktade och används för att göra permanenta magneter.

Det starka magnetfältet som produceras av en typisk tre millimeter tjock magnet av detta material är jämförbar med en elektromagnet gjord av en kopparkrets som bär en ström av flera tusen ampere. I jämförelse är strömmen i en typisk glödlampa 0, 5 ampere.

Eftersom inriktningen av domänerna i ett material producerar en magnet förstör desorganiseringen av den ordnade inriktningen materialets magnetiska egenskaper.

Den termiska omröringen som härrör från upphettningen av en magnet vid hög temperatur förstör dess magnetiska egenskaper (Edwin Kashy, 2017).

Definition och egenskaper hos magnetisering

Magnetiseringen eller magnetiseringen M av en dielektrisk definieras av:

Där N är antalet magnetiska dipoler per volymenhet och μ är dipolmagnetiska momentet per dipol (Griffiths, 1998). Magnetiseringen kan också skrivas som:

Där β är magnetiserbarheten.

Effekten av magnetisering är att inducera förenade strömtätheter inom ett material

Och en ytspänning förenades på ytan

Var pekar enheten utåt normal (Weisstein, 2007).

Varför kan vissa material magnetiseras medan andra inte kan?

De magnetiska egenskaperna hos materialen är förknippade med parning av spinn i deras atomer eller molekyler. Detta är ett fenomen av kvantmekanik.

Element som nickel, järn, kobolt och några av de sällsynta jordartsmetallerna (dysprosium, gadolinium) uppvisar ett unikt magnetiskt beteende som kallas ferromagnetism, järn är det vanligaste och mest dramatiska exemplet.

Dessa ferromagnetiska material presenterar ett fenomen av långdistansbeställning vid atomnivån som gör att spinnarna hos oparmade elektroner är inriktade parallellt med varandra i en region som kallas domänen.

Inom domänen är magnetfältet intensivt, men i ett massprov kommer materialet normalt inte att magnetiseras eftersom de många domänerna kommer att vara slumpmässigt orienterade i förhållande till varandra.

Ferromagnetismen manifesteras i det faktum att ett litet magnetiskt fält som påläggs externt, säger från en solenoid, kan göra att de magnetiska domänerna stämmer i linje med varandra och det sägs att materialet magnetiseras.

Det magnetiska drivfältet kommer då att ökas med en stor faktor som normalt uttrycks som en relativ permeabilitet för materialet. Det finns många praktiska tillämpningar av ferromagnetiska material, såsom elektromagneten (Ferromagnetism, SF).

Sedan 1950, och särskilt sedan 1960, har det upptäckts att flera joniskt bundna föreningar är ferromagnetiska, varav några är elektriska isolatorer. Andra har en konduktivitet som är typisk för halvledare.

Ovanför Curie-punkten (även kallad Curie-temperatur) försvinner den spontana magnetiseringen av det ferromagnetiska materialet och blir paramagnetiskt (det vill säga förblir svagt magnetiskt).

Detta inträffar på grund av att värmeenergin är tillräcklig för att övervinna krafterna för inre inriktning av materialet.

Curie temperaturer för några viktiga ferromagnetiska material är: järn, 1043 K; Kobolt, 1394 K; Nickel, 631 K; Och gadolinium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Material som inte har magnetiska egenskaper kallas diamagnetiska. Detta beror på att de uppvisar en snurrkoppling i sina atoma orbitaler eller molekylära orbitaler.

Sätt att magnetisera ett material

1- Gnid en metall med en stark magnet

1. Samla nödvändiga material. För att magnetisera metall med denna metod behöver du bara en stark magnet och en metallbit med känt järninnehåll. Metaller utan järn kommer inte att vara magnetiska.
2. Identifiera magnetens nordpol. Varje magnet har två poler, en nord och en sydpol. Nordpolen är den negativa sidan, medan sydpolen är den positiva sidan. Vissa magneter har polerna märkta direkt på dem.
3. Gnid norrstången från mitten av metallen till slutet. Med fast tryck kör du snabbt magneten genom metallstycket. Handlingen med att gnugga magneten genom metallen hjälper järnatomer att rikta in i en riktning. Upprepad sträckning av metallen ger atomerna mer möjlighet att ställa upp.
4. Testa magnetismen. Rör på metallen mot en massa klämmor eller prova att klistra fast den i ditt kylskåp. Om klämmorna stannar eller stannar i kylskåpet har metallen blivit tillräckligt magnetiserad. Om metallen inte magnetiserar, fortsätt att gnugga magneten i samma riktning genom metallen.
5. Fortsätt gnugga magneten mot objektet för att öka magnetismen. Var noga med att gnugga magneten i samma riktning varje gång. Efter tio sträckor, kontrollera magnetismen igen. Upprepa tills magneten är tillräckligt stark för att hämta klippen. Om det gnids i motsatt riktning med Nordpolen kommer detta verkligen att avmagnetisera metallen (How to Magnetize Metal, SF).

2- Skapa en elektromagnet

1. För att göra en elektromagnet behöver du en isolerad koppartråd, en metalldel med ett känt järninnehåll, ett 12 volts batteri (eller annan likström), trådavskiljare och elektriska skärare och isoleringsband.
2. Vik den isolerade ledningen runt metallstycket. Ta ledningen och lämna en svans om en tum, linda tråden runt metallen några tiotal gånger. Ju fler gånger spolen är insvept, ju starkare magneten kommer att vara. Lämna också en svans i den andra änden av ledningen.
3. Ta bort kopparledarens ändar. Använda trådfördelarna, ta bort minst ¼ tum till ½ tum från båda ändarna av ledningen. Koppar måste exponeras så att den kan komma i kontakt med strömkällan och ge el till systemet.
4. Anslut kablarna till batteriet. Ta ett naket änd av ledningen och linda den runt batteriets negativa kontakt. Använd ett elektriskt band, säkra det på plats och se till att metalltråden rör på anslutningstråden. Med den andra kabeln, linda den och säkra den runt batteriets positiva kontakt.
5. Testa magnetismen. När batteriet är ordentligt anslutet kommer det att ge en elektrisk ström som gör att järnatomerna stämmer upp och skapar magnetiska poler. Detta leder till metall som är magnetiserad. Tryck på metallen mot några klipp och se om du kan hämta dem (Ludic Science, 2015).