Magnetizarea materiei

Momente magnetice ale electronilor și atomilor.

Toate substanțele reacționează la prezența unui câmp magnetic, astfel încât toate substanțele sunt magnetice. Am luat în considerare în mod formal proprietățile magnetice ale mediului prin intermediul permeabilității magnetice m. Acum vom încerca să determinăm ce procese în materie determină schimbarea în m sau, cu alte cuvinte, de ce substanțele se comportă diferit într-un câmp magnetic. Analiza noastră va fi calitativă și bazată pe ipoteza lui Ampere, conform căreia în orice corp există curenți microscopici cauzați de mișcarea electronilor în atomi. În acest caz, mișcarea electronului de-a lungul orbitei este considerată în cadrul conceptelor clasice. Cu această mișcare, electronul creează un curent circular I = ev (e este încărcarea electronică, v este viteza de rotație) și, prin urmare, are un moment magnetic orbital







În plus, sa constatat că electronul are propriul său moment magnetic (se numește spin) magnetic. Prin rotire ne referim la impulsul mecanic intrinsec al unui electron. Dar orice încărcare care are un impuls mecanic are un moment magnetic. De asemenea, sa constatat că proiecția momentului magnetic de rotație pe direcția câmpului extern poate lua doar 2 valori, numite magneton Bohr:

Aici h este constanta lui Planck, iar mB este așa-numitul magneton Bohr. Astfel, momentul magnetic total al electronului este compus din momentele magnetice orbitale și spinale. Momentul magnetic al atomului este pa. la rândul său, ar trebui să fie compus din momentele magnetice ale electronilor și momentele magnetice ale nucleelor. Acestea din urmă, totuși, sunt de mii de ori mai mici decât momentele magnetice ale electronilor (vezi 11.2), astfel încât să putem scrie că







Pentru a caracteriza proprietățile magnetice ale substanțelor, introducem o cantitate denumită magnetizare și care pentru o substanță omogenă poate fi definită ca fiind momentul magnetic al unui volum unitar:

Există substanțe în care, în absența unui câmp magnetic exterior, momentul magnetic al atomilor și deci magnetizarea dispar. Astfel de substanțe se numesc diamagnete. Dacă activați câmpul magnetic extern, în conformitate cu legea lui Lenz, mișcarea electronilor într-un atom este suprapus mișcare (această mișcare se numește precesiune), care va genera un moment magnetic (câmp magnetic) împotriva câmpul magnetic extern. Subliniem faptul că un astfel de câmp indus, care slăbește câmpul extern, va fi observat pentru toate substanțele, indiferent dacă atomii au sau nu un moment magnetic intrinsec. Doar pentru acest efect diamagnetice se manifestă în formă pură (care este motivul pentru care este numit diamagnetice). Deci, putem da o dublă definiție a diamagneticii. Pe de o parte, acestea sunt substanțe ale căror momente magnetice ale atomilor în absența unui câmp magnetic extern sunt zero. Pe de altă parte, acestea sunt substanțe care slăbesc câmpul magnetic extern.

Există o altă clasă de materiale, în care, în absența unui câmp magnetic exterior, momentele magnetice ale atomilor nu sunt zero, dar din cauza mișcării termice momentelor magnetice atomice sunt orientate aleatoriu, iar magnetizarea este zero. Astfel de substanțe se numesc paramagnete. Câmpul magnetic extern are un efect de orientare asupra momentelor magnetice ale atomilor, fiecare din ele obținând componenta momentului magnetic de-a lungul direcției câmpului exterior. Subliniem faptul că efectul diamagnetice și paramagnetice inerente, dar determină proprietățile sale magnetice se orientează cu precizie acțiunea unui câmp magnetic exterior pe momentele magnetice ale atomilor.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: