Paramagnetism: Orsaker, Paramagnetiska Material, Exempel och Skillnader med Diamagnetism
Paramagnetism är en form av magnetism där vissa material är svagt attraherade av ett yttre magnetfält och bildar interna magnetiska fält som induceras i riktning mot det applicerade magnetfältet.
I motsats till vad många tror ofta, reduceras magnetiska egenskaper inte bara till ferromagnetiska ämnen. Alla ämnen har magnetiska egenskaper, om än i svagare form. Dessa ämnen kallas paramagnetiska och diamagnetiska.
På så sätt kan två typer av ämnen särskiljas: paramagnetiska och diamagnetiska. I närvaro av ett magnetfält lockas paramagnetiska mot området där intensiteten i fältet är större. Å andra sidan attraheras de diamagnetiska områdena till fältområdet där intensiteten är lägre.
När närvaro av magnetfält upplever paramagnetiska material samma slags attraktion och repulsion som upplevs av magneter. När magnetfältet försvinner emellertid entropin den magnetiska inriktningen som inducerades.
Med andra ord lockas paramagnetiska material av magnetfält, även om de inte omvandlas till permanentmagnetiserade material. Några exempel på paramagnetiska ämnen är bland annat luft, magnesium, platina, aluminium, titan, volfram och litium.
orsaker
Paramagnetism beror på att vissa material består av atomer och molekyler som har permanenta magnetiska moment (eller dipoler), även när de inte är i närvaro av ett magnetfält.
De magnetiska stunderna härstammar från spinnen hos de icke-parade elektronerna av metaller och andra material som har paramagnetiska egenskaper.
I ren paramagnetism interagerar dipolerna inte med varandra utan orienteras slumpmässigt i avsaknad av ett yttre magnetfält som en konsekvens av termisk omrörning. Detta alstrar ett nullmagnetiskt moment.
När ett magnetfält appliceras tenderar dock dipolerna att rikta sig mot det applicerade fältet, vilket resulterar i ett magnetiskt magnetmoment i riktning mot fältet och adderar till det yttre fältet.
I vilket fall som helst kan inriktningen av dipolerna motverkas av effekten av temperatur.
På detta sätt när materialet upphettas kan den termiska omrörningen motverka den effekt som magnetfältet har på dipolerna och de magnetiska momenten omorienteras på ett kaotiskt sätt, vilket reducerar intensiteten hos det inducerade fältet.
Curies lag
Curies lag utvecklades experimentellt av den franska fysikern Pierre Curie år 1896. Den kan endast användas när höga temperaturer uppstår och den paramagnetiska substansen är i närvaro av svaga magnetfält.
Detta beror på att det inte beskriver paramagnetismen när en stor del av magnetmagneterna är inriktade.
Lagen säger att magnetiseringen av det paramagnetiska materialet är direkt proportionellt mot den applicerade magnetiska fältstyrkan. Det är det som kallas Curies lag:
M = X ∙ H = CH / T
I den tidigare formeln M är magnetiseringen, H är magnetfluiddensiteten hos det applicerade magnetfältet, T är temperaturen uppmätt i grader Kelvin och C är en konstant som är specifik för varje material och kallas Curie-konstanten.
Från observationen av Curies lag följer det också att magnetiseringen är omvänt proportionell mot temperaturen. Av detta skäl tenderar dipolerna och de magnetiska momenten att förlora orienteringen som erhållits genom närvaron av magnetfältet när materialet upphettas.
Paramagnetiska material
De paramagnetiska materialen är alla sådana material med magnetisk permeabilitet (kapaciteten hos ett ämne att locka till eller låta det passera genom ett magnetfält) som liknar den magnetiska permeabiliteten hos vakuumet. Sådana material visar en försumbar nivå av ferromagnetism.
I fysiska termer anges att dess relativa magnetiska permeabilitet (kvoten mellan permeabiliteten hos materialet eller mediet och permeabiliteten hos vakuumet) är ungefär lika med 1, vilket är den magnetiska permeabiliteten hos vakuumet.
Bland de paramagnetiska materialen finns en speciell typ av material som kallas superparamagnetic. Även om de följer Curie Law, har dessa material ett ganska högt Curie konstant värde.
Skillnader mellan paramagnetism och diamagnetism
Det var Michael Faraday som i september 1845 insåg att i verkligheten reagerar allt material (inte bara ferromagneter) på närvaron av magnetfält.
I vilket fall som helst är sanningen att de flesta ämnen har diamagnetisk karaktär, eftersom par av elektroner parade - och därför med motsatt snurrning - svagt favoriserar diamagnetism. Tvärtom sker endast diamagnetism när det finns orörda elektroner.
Både paramagnetiska och diamagnetiska material har en svag känslighet för magnetfält, men i det förra är det positivt i det senare, det är negativt.
De diamagnetiska materialen avstötas något av ett magnetfält; Å andra sidan attraheras de paramagnetiska, även med liten kraft. I båda fallen, när magnetfältet tas bort, försvinner magnetiseringens effekter.
Som det redan sagts är de allra flesta element som utgör det periodiska bordet diamagnetiska. Således är exempel på diamagnetiska ämnen vatten, väte, helium och guld.
tillämpningar
Eftersom paramagnetiska material har ett vakuumliknande beteende i frånvaro av ett magnetfält, minskar deras tillämpningar inom industrin något.
En av de mest intressanta tillämpningarna av paramagnetism är den elektroniska paramagnetiska resonansen (RPE), som används allmänt inom fysik, kemi och arkeologi. Det är en spektroskopisk teknik med vilken det är möjligt att detektera arter med oparmade elektroner.
Denna teknik tillämpas i fermentationer, industriell tillverkning av polymerer, för slitage av motoroljor och vid tillverkning av öl, bland andra områden. På samma sätt används denna teknik i stor utsträckning vid dejting av arkeologiska kvarlevor.
