Какво е диамагнетизъм и диамагнитни материали

Диамагнитните материали се отблъскват от магнитното поле, приложеното магнитно поле създава в тях индуцирано магнитно поле в обратна посока, предизвиквайки отблъскваща сила. Обратно, парамагнитните и феромагнитните материали се привличат от магнитното поле. При диамагнитните материали магнитният поток намалява, а при парамагнитните — магнитният поток се увеличава.

Феноменът на диамагнетизма е открит от Себалд Юстинус Бругманс, който през 1778 г. забелязва, че бисмутът и антимонът се отблъскват от магнитните полета. Терминът диамагнетизъм е въведен от Майкъл Фарадей през септември 1845 г. Той осъзна, че всички материали всъщност имат един вид диамагнитен ефект върху външните магнитни полета.

Диамагнетизмът е може би най -малко известната форма на магнетизъм, въпреки факта, че диамагнетизмът се среща в почти всички вещества.

Всички сме свикнали с магнитното привличане поради това колко често феромагнитни материали и тъй като те имат огромна магнитна чувствителност. От друга страна, диамагнетизмът е почти непознат в ежедневието, тъй като като цяло диамагнитните материали имат много малка чувствителност и следователно отблъскващите сили са почти незначителни.

Явлението диамагнетизъм е пряко следствие от действията на силите на Ленцвъзниква, когато веществото е поставено в пространство, където има магнитни полета. Диамагнитните вещества причиняват отслабване на всяко външно магнитно поле, в което се намират. Векторът на полето на Ленц винаги е насочен срещу вектора на полето, приложен отвън. Това важи за всяка посока, независимо от ориентацията на диамагнитното тяло спрямо приложеното поле.

Всяко тяло, направено от диамагнитен материал, не само отслабва външното поле поради влиянието на реакцията на Ленц, но и изпитва действието на определена сила, ако външното поле е неравномерно в пространството.

Тази сила, която зависи от посоката на градиента на полето и не зависи от посоката на самото поле, има тенденция да премества тялото от областта на относително силно магнитно поле в областта на по -слабото поле — където промените в електронните орбити ще бъдат минимални.

Механичната сила, действаща върху диамагнитно тяло в магнитно поле, е мярка за атомните сили, които са склонни да задържат орбиталните електрони в сферични орбити.

Всички вещества са диамагнитни, тъй като техните основни съставки са атоми с орбитни електрони… Някои вещества създават както полета на Ленц, така и спиновите полета. Поради факта, че спиновите полета обикновено са много по -силни от полетата на Ленц, когато възникват полета и от двата типа, по правило преобладават ефектите, дължащи се на спиновите полета.

Диамагнетизмът, произтичащ от промени в електронните орбити, обикновено е слаб, тъй като локалните полета, действащи върху отделни електрони, са много по -силни от приложените външни полета, които са склонни да променят орбитите на всички електрони. Тъй като орбиталните промени са малки, реакцията на Ленц, свързана с тези промени, също е малка.

В същото време диамагнетизмът се дължи на произволно движение плазмени елементи, се проявява много по -силно от диамагнетизма, свързан с промяна в електронните орбити, тъй като плазмените йони и електрони не изпитват действието на големи сили на свързване.В този случай относително слабите магнитни полета значително променят траекториите на частиците.

Диамагнетизмът на много отделни микроскопични частици, движещи се по траектории от различен тип, може да се разглежда в резултат на влиянието на еквивалентната токова верига, обграждаща тялото, чието вещество съдържа тези частици. Измерването на този ток дава възможност за количествено определяне на диамагнетизма.

Диамагнитна левитация:

Някои примери за диамагнитни материали са вода, метален бисмут, водород, хелий и други благородни газове, натриев хлорид, мед, злато, силиций, германий, графит, бронз и сяра.

Като цяло диамагнетизмът е практически невидим, с изключение на т.нар свръхпроводници… Тук диамагнитният ефект е толкова силен, че свръхпроводниците дори се движат над магнит.

При демонстрацията на диамагнитна левитация е използвана плоча от пиролитичен графит — това е силно диамагнитен материал, тоест материал с много отрицателна магнитна чувствителност.

Това означава, че в присъствието на магнитно поле материалът се намагнетизира, създавайки противоположно магнитно поле, което води до отблъскване на материала от източника на магнитното поле. Това е обратното на това, което се случва с парамагнитни или феромагнитни материали, които са привлечени от източници на магнитно поле (например желязо).

Пиролитичен графит, материал със специална структура, която му придава голям диамагнетизъм. Това, съчетано с ниската му плътност и силните магнитни полета, които се постигат с неодимови магнити, прави явлението видимо, както е на тези снимки.

Експериментално е потвърдено, че диамагнитните материали имат:

• Относителната магнитна пропускливост е по -малка от една;
• Отрицателна магнитна индукция;
• Отрицателна магнитна чувствителност, практически независима от температурата.

При температури под критичните температури, по време на преминаването на вещество в свръхпроводящо състояние, то се превръща в идеален диамагнетик:Ефект на Майснер и неговото използване