Čo je to Imaging?



magnetizácie, magnetizácia alebo magnetická polarizácia, je hustota magnetických dipólových momentov, ktoré sú indukované v magnetickom materiáli pri umiestnení v blízkosti magnetu.

Magnetické účinky materiálu môžu byť tiež indukované prechodom elektrického prúdu materiálom.

Magnetický efekt je spôsobený pohybom elektrónov v atómoch alebo spinom elektrónov alebo jadier (magnetizácia a magnetická intenzita, 2016).

Z jednoduchého hľadiska je to premena materiálu (obyčajne železa) na magnet. Názov magnetizácia pochádza z francúzskeho slova aimantation ktorý sa premieta do magnetu.

Keď je umiestnená v nehomogénnom poli, hmota je priťahovaná alebo odpudzovaná v smere gradientu poľa. Táto vlastnosť je opísaná magnetickou susceptibilitou hmoty a závisí od stupňa magnetizácie hmoty v poli.

Magnetizácia závisí od veľkosti dipólových momentov atómov v látke a od stupňa, do ktorého sú dipólové momenty navzájom vyrovnané.

Určité materiály, ako je železo, vykazujú veľmi silné magnetické vlastnosti v dôsledku usporiadania magnetických momentov ich atómov v určitých malých oblastiach nazývaných domény..

Za normálnych podmienok majú rôzne domény polia, ktoré sa navzájom rušia, ale môžu byť tiež zarovnané tak, aby produkovali mimoriadne veľké magnetické polia.

Niekoľko zliatin, ako je NdFeB (zliatina neodymu, železa a bóru), udržujú svoje domény zarovnané a používajú sa na výrobu permanentných magnetov..

Silné magnetické pole vytvárané typickým magnetom s hrúbkou tri milimetre tohto materiálu je porovnateľné s elektromagnetom vyrobeným z medenej slučky, ktorá nesie prúd niekoľko tisíc ampérov. Pre porovnanie, prúd v typickej žiarovke je 0,5 ampéra.

Pretože zarovnanie domén materiálu vytvára magnet, disorganizácia usporiadaného usporiadania ničí magnetické vlastnosti materiálu..

Tepelné miešanie, ktoré je výsledkom zahrievania magnetu pri vysokej teplote, ničí jeho magnetické vlastnosti (Edwin Kashy, 2017).

Definícia a charakteristiky magnetizácie

Magnetizácia alebo magnetizácia M dielektrika je definovaná:

Kde N je počet magnetických dipólov na jednotku objemu a μ je dipólový magnetický moment na dipól (Griffiths, 1998). Magnetizácia môže byť tiež zapísaná ako:

Kde β je magnetizovateľnosť.

Vplyvom magnetizácie je indukovať spojené prúdové hustoty v materiáli

A povrchový prúd sa spojil na jeho povrchu

Kde je jednotka smerujúca von normálne (Weisstein, 2007).

Prečo niektoré materiály môžu byť zmagnetizované, zatiaľ čo iné nemôžu?

Magnetické vlastnosti materiálov sú spojené s párovaním spinov v ich atómoch alebo molekulách. Toto je fenomén kvantovej mechaniky.

Prvky ako nikel, železo, kobalt a niektoré vzácne zeminy (dysprosium, gadolínium) vykazujú jedinečné magnetické správanie nazývané feromagnetizmus, pričom železo je najbežnejším a najdramatickejším príkladom..

Tieto feromagnetické materiály predstavujú fenomén usporiadania na dlhé vzdialenosti na úrovni atómov, čo spôsobuje, že spiny nepárových elektrónov sú v oblasti nazývanej doména zarovnané paralelne..

V rámci domény je magnetické pole intenzívne, ale v hromadnej vzorke materiál nebude normálne magnetizovať, pretože mnohé domény budú náhodne orientované voči sebe navzájom.

Feromagnetizmus sa prejavuje v tom, že malé magnetické pole, ktoré je vedené externe, povedzme zo solenoidu, môže spôsobiť, že magnetické domény sa navzájom zladia a že sa materiál magnetizuje..

Magnetické hnacie pole sa potom zvýši o veľký faktor, ktorý je normálne vyjadrený ako relatívna priepustnosť materiálu. Existuje mnoho praktických aplikácií feromagnetických materiálov, ako je elektromagnet (Ferromagnetism, S.F.)..

Od roku 1950 a najmä od roku 1960 sa zistilo, že niekoľko iónovo viazaných zlúčenín je feromagnetických, z ktorých niektoré sú elektrickými izolátormi. Iní majú vodivosť typickú pre polovodiče.

Nad bodom Curie (nazývaný aj Curieho teplota) spontánna magnetizácia feromagnetického materiálu zmizne a stane sa paramagnetickou (to znamená, že zostáva slabo magnetická).

K tomu dochádza preto, že tepelná energia je dostatočná na prekonanie síl vnútorného vyrovnania materiálu.

Curieho teploty pre niektoré dôležité feromagnetické materiály sú: železo, 1043 K; Cobalt, 1394 K; Nikel, 631 K; A gadolínium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Materiály, ktoré nemajú magnetické vlastnosti, sa nazývajú diamagnetické. Je to preto, že vykazujú spinové párovanie v orbitálnych orbitálnych molekulových orbitaloch.

Spôsoby magnetizácie materiálu

1 - Otrite kov silným magnetom

  1. Zhromaždite potrebné materiály. Na magnetizáciu kovu touto metódou potrebujete len silný magnet a kus kovu so známym obsahom železa. Kovy bez železa nebudú magnetické.
  2. Identifikujte severný pól magnetu. Každý magnet má dva póly, severný a južný pól. Severný pól je záporná strana, zatiaľ čo južný pól je kladná strana. Niektoré magnety majú póly označené priamo na nich.
  3. Rub severný pól od stredu kovu až do konca. S pevným tlakom, rýchlo spustiť magnet cez kus kovu. Akt trenia magnetu kovom pomáha atómom železa vyrovnať sa v jednom smere. Opakovane hladiť kov dáva atómom viac príležitostí na zoradenie.
  4. Otestujte magnetizmus. Dotknite sa kovu proti zväzku klipov alebo sa pokúste nalepiť na chladničku. Ak sa klipy prilepia alebo zostanú v chladničke, kov sa dostatočne zmagnetizuje. Ak sa kov nemagnetizuje, pokračujte v trení magnetom v rovnakom smere cez kov.
  5. Pokračujte v trení magnetu proti predmetu, aby ste zvýšili magnetizmus. Uistite sa, že ste magnet vždy treli v rovnakom smere. Po desiatich zdvihoch znovu skontrolujte magnetizmus. Opakujte, kým magnet nie je dostatočne silný na to, aby zachytil klipy. Ak si ho budete trieť v opačnom smere so severným pólom, bude to naozaj demagnetizovať kov (How to Magnetize Metal, S.F.).

2- Vytvorte elektromagnet

  1. Ak chcete vytvoriť elektromagnet, budete potrebovať izolovaný medený drôt, kus kovu so známym obsahom železa, 12-voltovú batériu (alebo iný zdroj jednosmerného prúdu), oddeľovače drôtov a elektrické rezačky a izolačné pásky..
  2. Omotajte izolovaný drôt okolo kusu kovu. Vezmite drôt a nechajte chvost o palec, zabalte drôt okolo kovu niekoľko desiatok krát. Čím viac je cievka zabalená, tým silnejší bude magnet. Nechajte chvost na druhom konci drôtu.
  3. Odstráňte konce medeného drôtu. Pomocou drvičov drôtov odstráňte aspoň ¼ palca až ½ palca od oboch koncov drôtu. Meď musí byť vystavená tak, aby mohla prísť do styku s napájacím zdrojom a dodávať do systému elektrickú energiu.
  4. Pripojte káble k batérii. Vezmite holý koniec drôtu a zabaľte ho okolo záporného pólu batérie. Pomocou elektrickej pásky ju upevnite na miesto a uistite sa, že sa kovový drôt dotýka vodiča svorky. S druhým káblom ho zabaľte a upevnite okolo kladného pólu batérie.
  5. Otestujte magnetizmus. Keď je batéria správne pripojená, bude poskytovať elektrický prúd, ktorý spôsobí, že atómy železa sa usporiadajú do magnetických pólov. To vedie k magnetizácii kovu. Dotknite sa kovu proti niektorým klipom a zistite, či ich môžete vyzdvihnúť (Ludic Science, 2015).

referencie

  1. Edwin Kashy, S. B. (2017, 25. január). magnetizmus. Získané z britannica.com.
  2. Encyclopædia Britannica. (2014, 2. marec). feromagnetizmus. Získané z britannica.com.
  3. feromagnetizmus. (S.F.). Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  4. Griffiths, D. J. (1998). Úvod do elektrodynamiky, 3. ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
  5. Ako magnetizovať kov. (S.F.). Získané z wikihow.com.
  6. Ludic Science. (2015, 8. máj). Magnetizácia s elektrinou. Obnovené z youtube.
  7. Magnetizácia a magnetická intenzita. (2016, 6. októbra). Zdroj: byjus.com.
  8. Weisstein, E. W. (2007). magnetizácie. Zdroj: scienceworld.wolfram.com.