Co je zobrazování?

magnetizace, také nazvaný magnetizace nebo magnetická polarizace, je hustota magnetických dipólových momentů, které jsou indukovány v magnetickém materiálu, když jsou umístěny v blízkosti magnetu..

Magnetické účinky materiálu mohou být také indukovány průchodem elektrického proudu materiálem.

Magnetický efekt je způsoben pohybem elektronů v atomech nebo spinem elektronů nebo jader (magnetizace a magnetická intenzita, 2016).

Z jednoduchého hlediska se jedná o přeměnu materiálu (obvykle železa) na magnet. Jméno magnetizace pochází z francouzského slova cílem který se promítá do magnetu.

Když je umístěna v nehomogenním poli, hmota je přitahována nebo odpuzována ve směru gradientu pole. Tato vlastnost je popsána magnetickou susceptibilitou hmoty a závisí na stupni magnetizace hmoty v poli.

Magnetizace závisí na velikosti dipólových momentů atomů v substanci a stupni, do kterého jsou dipólové momenty vzájemně sladěny.

Určité materiály, jako je železo, vykazují velmi silné magnetické vlastnosti v důsledku vyrovnání magnetických momentů svých atomů v určitých malých oblastech nazývaných domény..

Za normálních podmínek mají různé domény pole, které se navzájem ruší, ale mohou být také zarovnány tak, aby produkovaly velmi velká magnetická pole.

Několik slitin, jako je NdFeB (slitina neodymu, železa a boru), udržuje jejich domény zarovnány a jsou používány k výrobě permanentních magnetů..

Silné magnetické pole vytvořené typickým magnetem o tloušťce 3 mm tohoto materiálu je srovnatelné s elektromagnetem z měděné smyčky nesoucí proud několik tisíc ampérů. Pro srovnání, proud v typické žárovce je 0,5 ampéru.

Protože vyrovnání domén materiálu produkuje magnet, disorganizace uspořádaného uspořádání zničí magnetické vlastnosti materiálu..

Tepelné míchání, které je výsledkem ohřevu magnetu při vysoké teplotě, ničí jeho magnetické vlastnosti (Edwin Kashy, 2017).

Definice a vlastnosti magnetizace

Magnetizace nebo magnetizace dielektrika M je definována:

Kde N je počet magnetických dipólů na jednotku objemu a μ je dipólový magnetický moment na dipól (Griffiths, 1998). Magnetizace může být také zapsána jako:

Kde β je magnetizovatelnost.

Vlivem magnetizace je indukce spojených proudových hustot uvnitř materiálu

A povrchový proud se spojil na jeho povrchu

Kde je jednotka směřující ven normálně (Weisstein, 2007).

Proč některé materiály mohou být magnetizovány, zatímco jiné nemohou?

Magnetické vlastnosti materiálů jsou spojeny s párováním spinů v jejich atomech nebo molekulách. Toto je fenomén kvantové mechaniky.

Prvky jako nikl, železo, kobalt a některé vzácné zeminy (dysprosium, gadolinium) vykazují jedinečné magnetické chování zvané feromagnetismus, železo je nejběžnějším a nejdramatičtějším příkladem..

Tyto feromagnetické materiály představují jev dlouhého řádu na atomové úrovni, který způsobuje, že spiny nepárových elektronů jsou v oblasti zvané doména paralelně vyrovnány..

V rámci domény je magnetické pole intenzivní, ale v hromadném vzorku materiál nebude normálně magnetizovat, protože mnoho domén bude náhodně orientováno s ohledem na sebe navzájem..

Feromagnetismus se projevuje ve skutečnosti, že malé magnetické pole, navozené externě, řekněme ze solenoidu, může způsobit, že magnetické domény budou vzájemně sladěny a že se materiál magnetizuje..

Magnetické hnací pole pak bude zvýšeno o velký faktor, který je normálně vyjádřen jako relativní permeabilita materiálu. Existuje mnoho praktických aplikací feromagnetických materiálů, jako je elektromagnet (Ferromagnetism, S.F.).

Od roku 1950, a zejména od roku 1960, bylo zjištěno, že několik iontově vázaných sloučenin je feromagnetických, z nichž některé jsou elektrické izolátory. Jiní mají vodivost velikosti typické pro polovodiče.

Nad Curieho bodem (také zvaná Curieova teplota) spontánní magnetizace feromagnetického materiálu mizí a stává se paramagnetickou (tj. Zůstává slabě magnetickou).

K tomu dochází, protože tepelná energie postačuje k překonání sil vnitřního vyrovnání materiálu.

Curie teploty pro některé důležité ferromagnetic materiály jsou: železo, 1043 K; Cobalt, 1394 K; Nikl, 631 K; A gadolinium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Materiály, které nemají magnetické vlastnosti, se nazývají diamagnetické. Je to proto, že vykazují spinové párování v orbitálních orbitálních molekulárních orbitálech.

Způsoby magnetizace materiálu

1 - Kov otřete silným magnetem

1. Shromážděte potřebné materiály. K magnetizaci kovu touto metodou potřebujete pouze silný magnet a kus kovu se známým obsahem železa. Kovy bez železa nebudou magnetické.
2. Identifikujte severní pól magnetu. Každý magnet má dva póly, severní a jižní pól. Severní pól je záporná strana, zatímco jižní pól je kladná strana. Některé magnety mají tyčky označené přímo na nich.
3. Odtáhněte severní pól od středu kovu až do konce. S pevným tlakem, rychle spustit magnet přes kus kovu. Akt tření magnetu kovem pomáhá atomům železa vyrovnat se v jednom směru. Opakované hlazení kovu dává atomům více možností, jak se vyrovnat.
4. Otestujte magnetismus. Dotkněte se kovu proti svazku klipů nebo zkuste přilepit k chladničce. Pokud se klipy udrží nebo zůstanou v chladničce, kov se dostatečně magnetizuje. Pokud se kov nemagnetizuje, pokračujte v tření magnetu ve stejném směru kovem.
5. Pokračujte v tření magnetu proti objektu, abyste zvýšili magnetismus. Nezapomeňte pokaždé otřít magnet stejným směrem. Po deseti tahech znovu zkontrolujte magnetismus. Opakujte, dokud magnet není dostatečně silný, aby zachytil klipy. Pokud si ho otřete v opačném směru se severním pólem, bude to opravdu demagnetizovat kov (How to Magnetize Metal, S.F.).

2. Vytvořte elektromagnet

1. Chcete-li vytvořit elektromagnet, budete potřebovat izolovaný měděný drát, kus kovu se známým obsahem železa, 12-voltovou baterii (nebo jiný zdroj stejnosměrného proudu), oddělovače drátu a elektrické řezačky a izolační pásku..
2. Omotejte izolovaný drát kolem kusu kovu. Vezměte drát a nechte ocas o palec, zabalte drát kolem kovu několikrát. Čím více je cívka zabalena, tím silnější bude magnet. Na druhém konci drátu nechte ocas.
3. Odstraňte konce měděného drátu. Pomocí drtičů drátů odstraňte z obou konců drátu alespoň ¼ palce až ½ palce. Měď musí být vystavena tak, aby mohla přijít do styku s napájecím zdrojem a dodávat elektřinu do systému.
4. Připojte kabely k baterii. Vezměte holý konec drátu a zabalte jej kolem záporného pólu baterie. Pomocí elektrické pásky jej zajistěte na místě a ujistěte se, že se kovový vodič dotýká vodiče svorky. S druhým kabelem jej zabalte a zajistěte kolem kladného pólu baterie.
5. Otestujte magnetismus. Když je baterie správně připojena, bude poskytovat elektrický proud, který způsobí, že atomy železa se budou tvořit magnetickými póly. To vede k magnetizaci kovu. Dotkněte se kovu proti některým klipům a zjistěte, zda je můžete vyzvednout (Ludic Science, 2015).

Odkazy

1. Edwin Kashy, S. B. (2017, 25. ledna). Magnetismus. Získané z britannica.com.
2. Encyclopædia Britannica. (2014, 2. března). Feromagnetismus. Získané z britannica.com.
3. Feromagnetismus. (S.F.). Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
4. Griffiths, D. J. (1998). Úvod do elektrodynamiky, 3. ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
5. Jak magnetizovat kov. (S.F.). Získáno z wikihow.com.
6. Ludic Science. (2015, 8. května). Magnetizace s elektřinou. Obnoveno z youtube.
7. Magnetizace a magnetická intenzita. (2016, 6. října). Zdroj: byjus.com.
8. Weisstein, E. W. (2007). Magnetizace. Zdroj: scienceworld.wolfram.com.