Магнетици

Преузми Word документ

Деловање магнетног поља на различита тела различито се испољава, зависно од њихових особина. На гвожђе делује јака магнетна сила. Када се гвожђе постави у калем, значајно се појачава магнетно поље. Сличне особине имају неке врсте челика, никл, кобалт и неке легуре.

Према магнетним особинама материјале можемо поделити у три групе:

дијамагнетици
парамaгнетици
феромагнетици

Дијамагнетици (олово, бакар, цинк, злато, водоник, племенити гасови…)

У магнетном пољу тела од дијамагнетне супстанце слабо се намагнетишу и то тако да је њихово унутрашње (сопствено) магнетно супротног смера у односу на спољашње магнетно поље. Због тога је резултујуће магнетно поље унутар дијамагнетика слабије него изван њега.
Релативна пропустљивост (пермеабилност) је $\mu_{r}<1$ (вредност је приближно 1).

Парамагнетици (натријум, алуминијум, платина, волфрам, кисеоник…)

У магнетном пољу се слабо намагнетишу. Њихово сопствено магнетно поље је истог смера као и спољашње магнетно поље. Резултујуће магнетно поље је нешто јаче у оваквим телима него изван њих. Свако тело са парамагнетним особинама постављено у магнетно поље постаје слаб магнет.
Релативна пропустљивост (пермеабилност) је $\mu_{r}>1$ (вредност је приближно 1).

Феромагнетици (гвожђе, кобалт, никл и неке легуре)

Тела од феромагнетних супстанци се под дејством магнетног поља намагнетишу веома снажно. Магнетна индукција се повећава од неколико десетина до неколико стотина хиљада пута. Смер унутрашњег магнетног поља је исти као смер спољашњег магнетног поља. Свако тело са феромагнетним особинама постављено у магнетно поље постаје јак магнет.
Релативна пропустљивост (пермеабилност) је $\mu_{r}\gg1$

Магнетне особине супстанце су објашњене тек после детаљнијег упознавања структуре атома. Атом се састоји од позитивног језгра и електрона, који се крећу око језгра. Ово кретање има за последицу постојање магнетно поља. Поред тога електрони имају још једну карактеристику – спин који је узрок постојања додатног магнетног поља.

Парамагнетна и дијамагнетна својства материјала потичу од електрона који се крећу унутар атома.

Код дијамагнетика укупан магнетни момент атома је једнак нули када се не налазе у спољашњем магнетном пољу. Магнетни моменти електрона су једнаких интензитета, али супротних смерова па се поништавају. Када се дијамагнетици нађу у спољашњем магнетном пољу у њима се индукују магнетни моменти атома који имају супротан смер од спољашњег магнетног поља. Због тога је резултујуће магнетно поље унутар дијамагнетика слабије него изван њега.

Парамагнетици у својим атомима имају одређени број неспарених електрона па је њихов укупан магнетни момент различит од нуле. Изван магнетног поља ти магнетни диполи су хаотично распоређени, тако да је резултујуће магнетно поље једнако нули. Када се нађу у спољашњем магнетном пољу магнетни моменти се оријентишу у правцу и смеру магнетног поља. Резултујуће магнетно поље је нешто јаче у оваквим телима него изван њих.

Материјали од којих се праве вештачки магнети називају се феромагнетици (назив потиче од латинске речи ferrum – гвожђе). И када се говори о магнетима углавном се мисли на феромагнетике. За разлику од дијамагнетика и парамагнетика, феромагнетици могу да се намагнетишу трајно.

Феромагнетни материјали имају доменску структуру, односно састоје се од малих области (домени) које имају сопствено магнетно поље. Домени могу да се формирају само у материјалима чија је структура кристална. Кристалну решетку чине позитивни јони који имају неспарене електроне. Захваљујући овим електронима постоје домени. Домене чине групе атома који имају исто оријентисане магнетне моменте електрона.

Када се такав материјал изложи магнетном пољу, магнетни домени се све више оријентишу у правцу спољашњег магнетног поља. Колика ће бити намагнетисаност феромагнетика зависи од индукције спољашњег магнетног поља. Када се сви домени усмере у том правцу, даља магнетизација материјала више није могућа. Тада кажемо да је дошло до засићења.

Када се уклони спољашње магнетно поље, домени се делом дезоријентишу и магнетизација опада. Феромагнетни материјал показује особину перманентне (заостале) магнетизације. Да би се материјал размагнетисао, потребно је применити спољашње магнетно поље супротног смера.

Магнетно уређење може се пореметити загревањем. Температура на којој нестаје магнетна уређеност материјала назива се Киријева температура (добила име по Пјеру Кирију). Изнад Киријеве температуре губи се доменска структура и феромагнетни материјал постаје парамагнетни – спољашњем магнетном пољу понаша се као парамагнетик и изношењем из магнетног поља брзо се размагнетише.

Киријеве температуре:

гвожђе – 770⁰Ц
кобалт – 1131⁰Ц
никл – 358⁰Ц

Укупна (резултујућа) магнетна индукција ( $\overrightarrow{B}$ ) унутар тела једнака је векторском збиру магнетне индукције спољашњег магнетног поља ( $\overrightarrow{B_{0}}$ ) и магнетне индукције индукованог поља ( $\overrightarrow{B^{'}}$ ).

$\overrightarrow{B}=\overrightarrow{B_{0}}+\overrightarrow{B^{'}}$

У највећем броју случајева, код већине дијамагнетика и парамагнетика, магнетна индукција индукованог поља сразмерна је магнетној инднукцији спољашњег магнетног поља:

$\overrightarrow{B^{'}}=\chi \overrightarrow{B_{0}}$