Diamagnetism

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 september 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Diamagnetism (från grekiskan. "dia ..." - diskrepans och "magnetism") - en av de typer av magnetism , manifesterad i magnetiseringen av ett ämne i motsatt riktning mot det externa magnetfältet som verkar på det [1] .

Fysisk natur

Effekten beror på det faktum att i processen att införa en kropp i ett magnetfält eller skapa ett fält vid platsen för kroppen, visar sig omloppsbanan för varje elektron i kroppen vara en "loop" genomträngd av en alternerande magnetiskt flöde . Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion ska i detta fall inducerade ("inducerade") cirkulära strömmar uppstå, det vill säga en ytterligare cirkulär rörelse av elektroner runt magnetfältets riktning. Dessa strömmar skapar ett inducerat magnetiskt moment i varje atom , riktat, enligt Lenz regel , mot det yttre fältet. Således har diamagnetism en grundläggande natur och är en mikroskopisk manifestation av samma Faradays lag, som är ansvarig för uppkomsten av elektromotorisk kraft inom elektroteknik.

Vissa aspekter av diamagnetism kan dock inte beskrivas från endast klassisk fysiks synvinkel, och kvantmekanikens inblandning krävs [2] .

Diamagnetiska media

Diamagnetism är inneboende i alla medier, oavsett om partiklarna i mediet från början hade sitt eget magnetiska moment eller inte och hur det var orienterat. Emellertid är diamagnetismen svag och åsidosätts av fält av annan karaktär, om det finns inneboende magnetiska moment i systemet.

Elektronerna som ger induktionsströmmen kan vara fria, det vill säga röra sig genom kroppen som helhet (i metaller, halvledare, plasma), eller bundna, det vill säga tillhöra en viss atom (i dielektrikum, delvis i halvledare).

När det gäller fria elektroner är deras banor förvrängda - i metaller kallas denna mekanism för Landau-diamagnetism.

När det gäller bundna elektroner sker en rotation som helhet av elektronbanorna i atomen runt fältets riktning, kallad Larmor-precession .

En speciell typ av diamagnetism realiseras i supraledare . I dem, när man försöker pålägga ett externt fält, börjar inte mikroskopiska, men makroskopiska strömmar att flyta över ytan, på grund av vilket fältet inuti materialet visar sig vara noll ( Meissner-effekten ).

Ämnen-diamagneter

Ämnen där diamagnetismens roll inte blockeras av andra reaktionsmekanismer på ett externt magnetfält kallas diamagneter . I rent diamagnetiska ämnen har molekylernas elektronskal inte ett konstant momentum. Momenten som skapas av individuella elektroner i sådana ämnen i frånvaro av ett yttre fält kompenseras ömsesidigt. Framför allt sker detta i joner och molekyler med helt fyllda elektronskal, till exempel i inerta gaser, i väte- och kvävemolekyler. Exempel på rent diamagnetiska fasta ämnen ( diamagneter ) i klassen kristallina metaller och dielektrikum är Cu respektive NaCl , och i klassen amorfa fasta ämnen, SiO 2 .

Magnetiska parametrar

För diamagnetiska medier är den magnetiska känsligheten (kopplingskoefficienten mellan spänningen och magnetiseringen är negativ och liten i storleken (i storleksordningen 10 -5 -10 -6 . Följaktligen är den magnetiska permeabiliteten för sådana ämnen något mindre än enhet. På grund av den lilla inverkan av magnetiska moment på andra delar av samma kropp är försumbar.

För supraledare, formellt, men faktiskt i princip, kan sådana ämnen inte hänvisas till som magneter, eftersom införandet av ett fält i dem är omöjligt (en analogi: i elektrostatik skulle det vara konstigt att kalla en metall för ett dielektrikum med ett dielektrikum känslighet lika med -1).

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Ya. G. Dorfman , M. Yu. Kagan . Diamagnetism . Great Russian Encyclopedia (2004). Hämtad 24 augusti 2021. Arkiverad från originalet 24 augusti 2021.
  2. ↑ R. Feynman. Feynman föreläser om fysik. - M .: Mir, 1966. - T. 7. - S. 104-105.
 Magnetiska tillstånd