X
تبلیغات
زولا

(*blog_title*)

(*blog_short_description*)

Peducate.ir

با هم بیاموزیم

جستجو
بایگانی
آمار
تعداد بازدیدکنندگان :
277579
نظرسنجی
چقدر از مطالب پورتال رضایت دارید؟

برگه‌ها

انواع مواد مغناطیسی

هر ماده ای که تحت تاثیر میدان مغناطیسی (Magnetic Field)، مغناطیس می‌شوند، مواد مغناطیسی نامیده می‌شوند. با توجه به تاثیر دما، فشار و شدت میدان بر فاز مغناطیسی، یک ماده می‌تواند چندین فاز (Phase) یا حالت مغناطیسی داشته باشد. کلمه مغناطیس معمولا برای نشان دادن پاسخ میکروسکوپی مواد به میدان مغناطیسی استفاده می شود. معمولا فاز مواد مغناطیسی بر اساس پاسخ آن ها تقسیم بندی می شوند. در حالت ماکروسکوپی، رابطه بین گشتاور (ممان) زاویه‌ای و مغناطیس بوسیله اثر انیشتن - دهاس (چرخش با مغناطیسی کردن) و اثر بارنت (مغناطیسی شدن با چرخش) بیان می‌شود. در حالت میکروسکوپی، این رابطه با نسبت ژیرومغناطیس (نسبت ممان مغناطیسی به ممان زاویه‌ای) توصیف می گردد. 

 

ابتدا نیاز است تا در مورد آهن ربا بیشتر بدانیم. آهن ربای دائمی (Permanent Magnet) خود از آلیاژ آهن و چند درصد کربن و دیگر ترکیبات خاص ساخته می شود. معمولا این ترکیبات در یک میدان مغناطیسی (Magnetic Field) قرار گرفته و خاصیت مغناطیسی به خود می گیرند. پس از قطع میدان مغناطیسی، این آلیاژ مقداری خاصیت مغناطیسی را در خود نگه می دارد که پسماند مغناطیسی (Magnetic Residual) نام دارد. هر آهن ربا معمولا دارای دو ناحیه به نام قطب است که در این ناحیه ها، میدان مغناطیسی قوی تری از خود نشان می دهد.


در مواد مغناطیسی غیر از آهنربای دائمی (Permanent Magnet)، گشتاور مغناطیسی خالص (Magnetic Moment)، ناشی از حرکات مداری و چرخشی الکترونها (Electrons) در هر اتم خاص در نبود میدان مغناطیسی اعمال شده خارجی (External Magnetic Field) صفر است. اعمال میدان مغناطیسی خارجی به مواد، باعث ایجاد نیرویی بر الکترونهای دارای حرکت مداری می شود. این نیرو سبب اختلال در سرعت های زاویه ای (Angular Velocity) می شود. این پدیده، گشتاور مغناطیسی خالصی را ایجاد می کند که به فرآیند مغناطیس شدگی القائی معروف است. مطابق قانون لنز (Lenz law)، در القای الکترومغناطیسی (Electromagnetic Induction) گشتاور مغناطیسی القا شده (Induced Magnetic Moment)، همواره با میدان مغناطیسی اعمالی (Incident Magnetic Field) مقابله می کند. به همین دلیل چگالی شار مغناطیسی کاهش می یابد. تاثیر ماکروسکوپی این فرآیند در مواد مغناطیسی، معادل تاثیر مغناطیسی شدگی منفی است که توسط ضریب حساسیت مغناطیسی منفی قابل بیان است. این تاثیر بسیار کم بوده و ضریب حساسیت مغناطیسی در بیشتر مواد مغناطیسی شناخته شده مانند بیسموت، مس، سرب، جیوه، ژرمانیوم، نقره، طلا، الماس از مرتبه منفی یک صد هزارم  است. به همین دلیل مواد از نظر خصوصیات مغناطیسی تقسیم بندی می شوند.


پارامغناطیس

به بیان ساده، این مواد الکترون منفرد دارند که باعث نزدیک‌تر شدن خطوط میدان مغناطیسی (Magnetic Field Line) می‌شوند و در راستای خطوط میدان قرار می‌گیرند. با افزایش دما خاصیت پارامغناطیسی کاهش می یابد. خاصیت پارامغناطیس از گشتاورهای دو قطبی مغناطیسی الکترون های در حال گردش نتیجه می شود. نیروهای همراستا کننده عامل بر دو قطبی های ملکولی، توسط میدان اعمالی، به وسیله تاثیرات مختل کننده آشفتگی های حرارتی خنثی می شوند. در دماهای پایین که تصادمات حرارتی کمتری وجوددارد، این خاصیت قوی تر می شود. می توان به گونه ای دیگر این خاصیت را مورد بررسی قرار داد. در موادی با این خاصیت، گشتاورهای مغناطیسی ناشی از الکترونهای دارای حرکت مداری چرخشی، به طور کامل همدیگر را خنثی نمی کنند. در نتیجه،  اتم ها و مولکولها دارای گشتاور مغناطیسی متوسط خالصی هستند. اعمال میدان مغناطیسی خارجی، علاوه بر ایجاد یک تاثیر دیامغناطیسی بسیار ضعیف، باعث می گردد گشتاورهای مغناطیسی ملکولی، در راستای میدان اعمال شده، هم راستا گردند. به همین دلیل، چگالی شار مغناطیسی افزایش می یابد. بنابراین، اثر ماکروسکوپی آن معادل اثر مغناطیس شدگی مثبت بوده که توسط ضریب حساسیت مغناطیسی مثبت بیان می شود. هر چند که از فرآیند هم راستا سازی توسط نیروهای ارتعاشات حرارتی تصادفی، جلوگیری می شود. ضریب حساسیت مغناطیسی مواد پارامغناطیسی عموما به مقدار مثبت بسیار کوچکی از مرتبه یک صد هزارم برای آلومینیوم، منیزیوم، تیتانیوم وتنگستن است.


دیامغناطیس

به بیان ساده اوربیتال‌های (Orbital) پر شده از الکترون که خطوط میدان مغناطیسی را از یکدیگر دور می‌کنند، عمود بر خطوط میدان قرار می‌گیرند. با افزایش دما خاصیت مغناطیسی بدون تغییر می‌ماند. خاصیت دیا مغناطیس از حرکت مداری الکترون ها در داخل اتم نتیجه می شود که در تمام مواد وجود دارد. معمولا تاثیر دیامغناطیس در مقایسه با مواد پارامغناطیس و فرومغناطیسی، بسیار ناچیز است. مواد دیامغناطیس، خاصیت مغناطیسی دائمی ندارند و زمانی که میدان اعمال شده حذف گردد، گشتاور مغناطیسی القا شده از بین می رود.


فرومغناطیس

به بیان ساده، یک پدیده‌ی درون حوزوی و نه درون مولکولی است. در مواد فرومغناطیس، خاصیت مغناطیسی بسیار شدیدتر از اجسام پارامغناطیس است. دلیل شدید بودن، هم‌گام بودن حوزه‌ها با هم یا به بیان دیگر هم سو بودن حوزه‌ها است. با افزایش دما خاصیت مغناطیسی به شدت کاهش می‌یابد و به حالت پارامغناطیسی می‌رسد. دمایی که ماده‌ی فرو به پارا تبدیل می‌شود را دمای کوری می‌نامند. بر طبق مدل حوزه های مغناطیسی که به طور تجربی تایید شده است، هر ماده مغناطیس مانند کبالت، نیکل، و آهن، از حوزه های کوچک متعددی تشکیل می گردد که ابعاد خطی آنها از چند میکرون تا حدود یک میلی متر متغیر است. این حوزه ها، حتی در نبود یک میدان مغناطیسی اعمال شده، به دلیل داشتن دو قطبی های مغناطیسی هم راستا، ناشی از الکترون های در حال گردش، به طور کامل مغناطیسی هستند. مطابق با تئوری کوانتوم، نیروهای تزویج کننده را به موازات یکدیگر نگه می دارد. بین حوزه های مجاور، ناحیه انتقالی به ضخامت حدود صد اتم به نام دیواره حوزه وجود دارد. در حالت مغناطیس نشدگی، گشتاورهای مغناطیسی حوزه های مجاور در یک ماده فرو مغناطیس، در راستاهای مختلف، جهت گیری شده اند. مطابق طبیعت تصادفی جهت های حوزه های مختلف، مغناطیس شدگی خالص ناچیز را در پی دارد. با اعمال میدان مغناطیس خارجی به یک ماده فرو مغناطیس، دیواره های حوزه هایی که گشتاور آنها با میدان اعمالی خارجی هم راستا باشند، به صورتی جابه جا می شوند که حجم آن حوزه ها نسبت به سایر نواحی افزایش می یابد. در نتیجه چگالی شار مغناطیسی بیشتر می گردد.


آنتی فرومغناطیس

به بیان ساده، در مواد انتی فرومغناطیس، حوزه‌ها با هم یک سو نیستند. نیمی از حوزه‌ها در یک راستا و نیمی در رستای دیگر جهت گیری کرده اند. با افزایش دما، خاصیت مغناطیسی افزایش می‌یابد. دمایی را که در آن، ماده‌ آنتی فرومغناطیس به پارامغناطیس تبدیل می گردد را دمای نیل گویند.


فری مغناطیس

به بیان ساده، همان آنتی فرومغناطیس است با این تفاوت که خاصیت مغناطیسی حوزوی آن به طور کامل خنثی نشده است. موادی که دارای الکترون تک جفت نشده هستند پارامغناطیس بوده جذب میدان مغناطیسی می شوند. کربن رادیکالی همانطور که از نامش پیدا است، دارای الکترون جفت نشده بوده بنابراین پارامغناطیس است و جذب میدان مغناطیسی می شود.


نظرات (0)


نام :
ایمیل :
وب/وبلاگ :
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد
ads