Magnetisointi

Magnetisointi Pysyvällä magneetilla on magnetoituminen, joka on suunnattu etelänavasta pohjoisnavaan. Avaintiedot

SI-yksiköt	ampeeria metriä kohti
Ulottuvuus	L-1Minä{\ displaystyle {\ mathsf {L}} ^ {- 1} {\ mathsf {I}}}
SI-pohja	A m- 1
Luonto	Koko vektori intensiivinen
Tavallinen symboli	M
Linkki muihin kokoihin	Magneettinen momentti / tilavuus

Vuonna kielenkäyttöön The magnetoinnin esineen on se, että se on magnetoitu - että se käyttäytyy kuin magneetti  - tai muuten prosessi, jossa se tulee magnetisoitu . In fysiikka , magnetointi on enemmän, ja ennen kaikkea vektori määrä , joka on ominaista on makroskooppinen mittakaavassa suunnan ja voimakkuuden sen magnetoinnin ensimmäisen kahden edellisen aistien. Se on peräisin mikroskooppisen virrat johtuvat liikkeen elektronien atomissa ( kiertoaika magneettinen momentti elektroneja), sekä magneettinen spin hetki on elektronien tai atomiytimet . Se mitataan ampeereina metriä kohden tai joskus tesloina per u 0 .

Määritelmät

Magnetisointi, yleensä merkitty symbolilla M (isoilla kirjaimilla), määritellään magneettisen momentin tilavuustiheydeksi . Toisin sanoen,

M=dmdV,{\ displaystyle \ mathbf {M} = {\ frac {\ mathrm {d} \ mathbf {m}} {\ mathrm {d} V}},}

jossa d m on magneettinen momentti sisältyvät ala-tilavuus on V .

Magnetisaatio voidaan päätellä myös mikroskooppisesta kuvauksesta: jos mallinnamme materiaali erillisten magneettidipolien kokoonpanona, joista jokaisella on magneettinen momentti m , magnetisaatio saadaan

M=ei⟨m⟩,{\ displaystyle \ mathbf {M} = n \ langle \ mathbf {m} \ rangle,}

jossa n merkitsee määrää tiheys dipolien ja ⟨ m ⟩ keskiarvo niiden magneettisen momentin.

Vuorovaikutukset magneettikentän kanssa

Aineelle on ominaista magneettisesta näkökulmasta sen tuottama magneettikenttä ja tapa, jolla se reagoi ulkoiseen magneettikenttään.

Magnetoitumisen vaikutus magneettikenttään

Magneettinen aine on sähkövirran ohella yksi kahdesta tavasta tuottaa staattinen magneettikenttä. Magnetisaation M tuottama induktio B ja kenttä H ovat ratkaisu yhtälöihin

∇⋅B=0{\ displaystyle \ nabla \ cdot \ mathbf {B} = 0} ∇×B=μ0∇×M.{\ displaystyle \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu _ {0} \ nabla \ times \ mathbf {M}.} ∇⋅H=-∇⋅M{\ displaystyle \ nabla \ cdot \ mathbf {H} = - \ nabla \ cdot \ mathbf {M}} ∇×H=0{\ displaystyle \ nabla \ times \ mathbf {H} = 0}

Pysyvä magneetti tuottaa magneettikentän viivoja sen ulkopuolella, jotka osoittavat pohjoisnavasta etelänapaan.

Magneettikentän vaikutus magnetoitumiseen

Ulkoinen magneettikenttä pystyy kohdistamaan vääntömomentin magnetointiin. Jos se on tarpeeksi vahva, tämä vääntömomentti voi muuttaa magnetoinnin suuntaa tai jopa johtaa magnetoinnin kääntymiseen . Se voi myös tuottaa magnetoidun kohteen mekaanisen pyörimisen, jos se voi vapaasti pyöriä. Tätä vaikutusta käytetään kompasseissa .

Magneettikenttä luo voiman myös magnetoiduille esineille. Siten magneetit houkuttelevat kentän vaikutuksesta magnetoituja esineitä, ja magneetit houkuttelevat toisiaan tai hylkäävät toisiaan napojensa suunnasta riippuen.

Magneettiset materiaalityypit

Materiaaleille on yleensä tunnusomaista magneettinen näkökulma siten, että niiden magnetoituminen riippuu niihin kohdistetusta magneettikentästä . Eristämme näin:

• Paramagneettinen materiaalit , että silloin, kun ulkoinen magneettikenttä on sovellettu, katso magneettinen momentti niiden elektronien orientoituvat yhdensuuntainen kentän. Jos ulkoinen magneettikenttä poistetaan, magneettimomentit palaavat sitten häiriintyneeseen suuntaan. Juuri tämä ilmiö on vastuussa rauta- tai teräsesineiden (muun muassa) vetovoimasta magneeteilla.
• Ferromagneettisia materiaaleja , jotka kun ulkoinen magneettikenttä on sovellettu, katso magneettinen momentti niiden elektronien tasata yhdensuuntainen magneettikentän. Toisin kuin paramagneettiset materiaalit, kun poistamme ulkoisen magneettikentän, magneettimomentit pyrkivät kuitenkin pitämään suunnan ja pitämään siten magnetointia (kutsutaan remanenttimagnetisaatioksi) näiden magneettisten momenttien välisen vuorovaikutuksen vuoksi. Niitä käytetään kestomagneeteissa ja magneettisessa tallennuksessa ( nauhat ja kiintolevyt );

• Diamagneettisia materiaaleja nähdä magneettiset momentit niiden elektronit liikkuvat vastakkaiseen suuntaan, mikä aiheuttaa matalan magnetoinnin vastapäätä tämän ulkoisen magneettikentän (lähde ulkoisen magneettikentän ja diamagneettiset materiaali on siis hylkivät). Magneettimomentit palaavat alkuperäiseen suuntaansa ulkoisen magneettikentän poistamisen jälkeen.
• ferrimagneettisesta materiaalista ja antiferromagneettinen samanlainen makroskooppisesti ferromagneettisia ja paramagneettiset (vastaavasti), kun taas, jolla on erilainen mikroskooppinen magneettinen rakenne.
• monomolekulaaristen magneetteja , joilla käyttäytymistä superparamagneettisen alle tietyn esto lämpötila .

Remanenttimagnetisaatio (ts. Se, joka jää sovelletun kentän puuttuessa) on yhdessä pakkokentän kanssa yksi tärkeimmistä parametreista, jotka luonnehtivat kestomagneetteja.

Demagnetointi

Muiden kuin ferromagneettisten materiaalien tapauksessa demagnetoituminen tapahtuu luonnollisesti, kun ulkoinen magneettikenttä peruutetaan. Näissä tapauksissa demagnetisoitumiskäyrä seuraa samaa polkua kuin magnetointikäyrä ja magnetointiarvo tulee nollaksi samanaikaisesti magneettikentän kanssa. Ferromagneettisten materiaalien tapauksessa demagnetointikäyrä ei kuitenkaan seuraa samaa polkua kuin magnetisointikäyrä (se seuraa hystereesisykliä ). Siten, kun magneettikentän arvo muuttuu nollaksi, jäljellä on nollasta poikkeava remanenttimagnetisaatio. Sitten on olemassa useita menetelmiä näiden materiaalien demagnetisoimiseksi. Ensimmäinen koostuu sen lämmittämisestä: lämpötilan kynnysarvo, Curie-lämpötila , on todellakin sellainen , että lämpövaihtelut ovat riittäviä peruuttamaan magnetoinnin. Toinen menetelmä koostuu useiden magnetointi- / demagnetointisyklien suorittamisesta yhä heikommilla intensiteeteillä, kunnes magnetointi peruutetaan.

Huomautuksia ja viitteitä

1. Reis M. (2013) Magnetismin perusteet ( ISBN  978-0-12-405545-2 )
2. Cyrot M., Décorps M., Dieny B., Geoffroy O., Gignoux D., Lacroix C., Laforest J., Lethuillier P., Molho P., Peuzin JC, Pierre J., Porteseil JL, Rochette P., Rossignol MF, Schlenker M., Segebarth C., Souche Y., du Trémolet de Lacheisserie E., Yonnet JP (2001) Magnetismi - säätiöt ( ISBN  2-86883-463-9 )
3. Abrahams E. & Keffer F. (2019). Paramagnetismi. AccessScience. Haettu 23. marraskuuta 2020 osoitteesta https://doi.org/10.1036/1097-8542.487500
4. Abrahams E., Keffer F. & Herbst JF (2020). Ferromagneetti. AccessScience. Haettu 1. joulukuuta 2020 osoitteesta https://doi.org/10.1036/1097-8542.254600
5. Abrahams E. & Keffer F. (2020). Diamagnetismi. AccessScience. Haettu 1. joulukuuta 2020 osoitteesta https://doi.org/10.1036/1097-8542.190700
6. Hummel RE (2011) Electronic Properties of Materials, 4. painos ( ISBN  978-1-4419-8163-9 )

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Jatkuvien väliaineiden elektrodynamiikka , jonka magnetointi on yksi perusmääristä
• Magnetismi
• Magnetostaattinen
• Magneettinen herkkyys  : suhteellisuusvakio lineaariselle materiaalille magnetoitumisen ja magneettikentän H välillä
• Curie-  lämpötila: lämpötila, jossa ferromagneettinen materiaali menettää spontaanin magnetointinsa
• Magneettinen hystereesi  : magnetisaation hystereettinen käyttäytyminen
• Magnetismin sovellukset