Најважније из лекције
| Тип магнетика | Магнетни моменти атома | Унутрашње поље | Понашање у нехомогеном пољу | Карактеристични примери |
|---|---|---|---|---|
| Дијамагнетици | Немају сопствени момент (спарени \(e^-\)); индукује се супротан смер | Незнатно слабије од спољашњег (\(B < B_0\)) | Потискују се ка слабијем пољу (одбијање, левитација) | Вода, бизмут, графит, бакар, живо ткиво |
| Парамагнетици | Стални диполи (неспарени \(e^-\)); ван поља хаотични, у пољу се делимично усмеравају | Мало јаче од спољашњег (\(B > B_0\)) | Повлаче се ка јачем пољу (слабо привлачење) | Алуминијум, кисеоник, платина, натријум |
| Феромагнетици | Поседују доменску структуру (спонтано оријентисани трајни магнети) | Многоструко јаче од спољашњег (\(B \gg B_0\)) | Снажно се привлаче ка јачем пољу; трајно се магнетишу | Гвожђе, никл, кобалт и легуре |
Дијамагнетици су материјали чији је укупан магнетни момент атома или молекула једнак нули када се налазе ван магнетног поља, јер садрже спарене електроне чији се магнетни моменти међусобно поништавају.
Када се дијамагнетик унесе у спољашње магнетно поље \(\vec{B}_0\), у њему се индукују магнетни моменти супротног смера од спољашњег поља. Због тога је резултујуће магнетно поље унутар дијамагнетика незнатно слабије од спољашњег поља.
У нехомогеном магнетном пољу на дијамагнетике делује сила која их потискује из области јачег у област слабијег поља (поље их одбија). Након уклањања спољашњег поља, њихова магнетна својства потпуно нестају.
Магнетна левитација: Пошто живо ткиво и пиролитички графит имају дијамагнетна својства, у веома јаком магнетном пољу на њих делује одбојна сила навише која може поништити гравитациону силу и омогућити им да лебде.
Примери дијамагнетика: бизмут, пиролитички графит, вода, бакар, сребро, злато, жива, олово, угљен-диоксид, већина гасова и жива ткива.
Примери дијамагнетика: бизмут, пиролитички графит, вода, бакар, сребро, злато, жива, олово, угљен-диоксид, већина гасова и жива ткива.
Шта ће се догодити са танком плочицом од бизмута када се приближи једном полу јаког магнета?
Пошто је бизмут дијамагнетик, јако нехомогено магнетно поље ће га потискивати ка области слабијег поља, што значи да ће га пол магнета благо одбијати.
Парамагнетици су материјали чији атоми или молекули садрже неспарене електроне, због чега поседују сопствени стални магнетни момент различит од нуле и понашају се као стални магнетни диполи.
Ван спољашњег магнетног поља, магнетни диполи су услед топлотног кретања хаотично усмерени, па је укупан магнетни момент једнак нули и материјал није намагнетисан.
У спољашњем магнетном пољу \(\vec{B}_0\), магнетни моменти атома се делимично оријентишу у правцу и смеру спољашњег поља, па је резултујуће магнетно поље унутар парамагнетика мало јаче од спољашњег поља.
Повећањем температуре појачава се хаотично топлотно кретање које нарушава усклађену оријентацију дипола, чиме се магнетна својства парамагнетика смањују. Искључивањем спољашњег поља, парамагнетици одмах губе намагнетисаност.
У нехомогеном магнетном пољу парамагнетици се благо увлаче (потискују) ка подручју веће јачине поља.
Примери парамагнетика: алуминијум, кисеоник, натријум, платина, калцијум, магнезијум, литијум, молибден, тантал, оксиди гвожђа.
Примери парамагнетика: алуминијум, кисеоник, натријум, платина, калцијум, магнезијум, литијум, молибден, тантал, оксиди гвожђа.
Зашто парамагнетни материјал не показује магнетна својства када није изложен спољашњем магнетном пољу?
Иако појединачни атоми парамагнетика имају магнетне моменте различите од нуле, услед хаотичног топлотног кретања они су произвољно усмерени у свим правцима, тако да је њихов векторски збир (укупан магнетни момент) ван поља једнак нули.
Феромагнетици су материјали у којима је резултујуће магнетно поље знатно јаче (многоструко увећано) од спољашњег магнетног поља у коме се налазе и који се могу трајно намагнетисати.
Домени: Микроскопске области унутар кристалне решетке феромагнетика у којима су магнетни моменти великог броја суседних јона са неспареним електронима спонтано паралелно оријентисани у истом смеру. Сваки домен се понаша као мали перманентни магнет.
Примери феромагнетика: гвожђе (лат. ferrum), никл, кобалт и њихове легуре.
По чему се понашање феромагнетика суштински разликује од дијамагнетика и парамагнетика након уклањања спољашњег магнетног поља?
Дијамагнетици и парамагнетици потпуно губе своју намагнетисаност чим се уклони спољашње поље, док феромагнетици могу задржати усклађену оријентацију магнетних домена и остати трајно намагнетисани (постати стални магнети).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Како уношење супстанце утиче на јачину спољашњег магнетног поља унутар:
- дијамагнетних материјала,
- парамагнетних материјала,
- феромагнетних материјала?
- Дијамагнетици: Резултујуће магнетно поље је незнатно слабије од спољашњег поља.
- Парамагнетици: Резултујуће магнетно поље је мало јаче од спољашњег поља.
- Феромагнетици: Резултујуће магнетно поље је знатно јаче (многоструко увећано) у односу на спољашње поље.
Задатак 2 (средњи): Имате три необележене шипке направљене од алуминијума, бакра и гвожђа. Како ће се свака од њих понашати у јаком нехомогеном магнетном пољу?
- Бакар (дијамагнетик): Биће благо потиснут из области јачег у област слабијег магнетног поља (слабо се одбија).
- Алуминијум (парамагнетик): Биће благо привучен ка области јачег магнетног поља.
- Гвожђе (феромагнетик): Биће веома снажно привучено ка области најјачег магнетног поља и може се трајно намагнетисати.
Задатак 3 (тежак): Зашто загревање парамагнетног материјала смањује његову способност појачавања магнетног поља, док код дијамагнетика температура нема такав утицај?
Код парамагнетика већ постоје стални магнетни моменти атома који се у спољашњем пољу усклађују. Повећање температуре појачава топлотно хаотично кретање честица које ремети ту оријентацију и тиме слаби укупно поље.
Код дијамагнетика атоми ван поља немају сопствени магнетни момент (сви електрони су спарени), већ се супротни магнетни моменти директно индукују деловањем спољашњег магнетног поља на кретање електрона, што не зависи од топлотног кретања и температуре супстанце.
Код дијамагнетика атоми ван поља немају сопствени магнетни момент (сви електрони су спарени), већ се супротни магнетни моменти директно индукују деловањем спољашњег магнетног поља на кретање електрона, што не зависи од топлотног кретања и температуре супстанце.
