Propriétés magnétiques des matériaux

Les fichiers en fer répondent au champ magnétique de l'aimant et adoptent le modèle de leurs lignes

Quelles sont les propriétés magnétiques des matériaux?

Le Propriétés magnétiques Des matériaux sont les manifestations que celles-ci présentent avant la présence de champs magnétiques externes, ainsi que du fait qu'il y a des éléments et des composés qui produisent spontanément ces champs.

Des exemples de matériaux aux propriétés magnétiques notables sont le fer, le cobalt et le nickel, en plus de certains oxydes de fer tels que la magnétite et le maghémitique, les oxydes de chrome, les oxydes de nickel et les alliages tels que l'alnic (aluminium, nickel et cobalt).

Son magnétisme se manifeste à travers l'attraction exercée par des barres faites avec ces matériaux sur les liens en fer, les clips métalliques, les pièces et autres petits objets métalliques.

Si des fichiers en fer sont placés sur une feuille de papier et dépassent un aimant de barre en dessous, il est observé que les fichiers sont organisés dans un modèle de lignes incurvées et fermées, qui laissent une extrémité de la barre et se terminent dans l'autre.

Ceci est le modèle du champ magnétique que la production de l'aimant et se forment grâce à la réponse des dépôts. Une fois l'aimant supprimé, les fichiers sont facilement désorganisés.

L'origine du magnétisme sur le terrain est le mouvement des électrons à l'intérieur de l'atome. Les électrons ont un mouvement entraîné par l'attraction électrostatique exercée par le noyau sur eux et ont également un rot.

En conséquence, l'électron se comporte comme une minuscule spira actuelle qui produit son propre champ magnétique.

Réponse magnétique

Toutes les substances réagissent indistinctement à un champ magnétique externe. C'est parce que, dans n'importe quel atome, le mouvement orbital des électrons crée un vecteur appelé Moment magnétique orbital, Et le spin crée le Moment magnétique de Spin.

Entre eux, ils génèrent le moment magnétique de l'électron et cela contribue à son tour au moment magnétique net de l'atome.

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Soit dit en passant, les protons, qui, comme les électrons, sont des particules chargées en mouvement, apportent une très petite contribution au moment magnétique net de l'atome. On peut donc considérer que le moment magnétique atomique dépend presque entièrement de ses électrons.

Dans la plupart des matériaux, les moments magnétiques sont distribués au hasard, ce qui entraîne un moment magnétique atomique net 0. Mais dans les matériaux qui sont capables de produire leur propre champ magnétique, les moments sont beaucoup plus organisés, ne pas annuler et générer un moment magnétique non nul.

Supposons maintenant qu'un matériau est placé en présence d'un champ magnétique externe, qui pourrait aligner les moments magnétiques désordonnés du matériau, et créer un moment magnétique différent à partir de 0. Cela entraînerait une réponse magnétique de la substance en question.

Il y a trois types de réponses:

• Diamagnétisme
• Paramagnétisme
• Ferromagnétisme

Susceptibilité magnétique

Pour caractériser chacune de ces réponses, il y a une quantité physique sans dimensions appelées le susceptibilité magnétique. Sa valeur informe du degré d'aimantation que la substance est capable de montrer en présence du champ magnétique externe.

Ouais M C'est le vecteur de magnétisation créé par le Vector Net Mognet par unité de volume dans le matériau, H Le champ magnétique externe et χ la sensibilité magnétique doivent, pour de nombreuses substances:

M = χ ∙H

C'est-à-dire que l'aimantation créée dans le matériau est directement proportionnelle au champ externe appliqué.

Principales propriétés magnétiques des matériaux

1. Diamagnétisme

Tous les matériaux sans exception, présentent une réponse diamagnétique, qui est toujours répulsive au champ magnétique externe. Si c'est le seul effet que le champ externe a sur le matériau, cela est considéré comme diamagnétique.

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La répulsion provient de la loi de Faraday-Lenz, car le champ externe induit un courant dans le matériau qui s'oppose toujours à la cause qui la provoque.

Les matériaux avec la réponse diamagnétique la plus accentuée sont le bismuth et l'antimoine. Le diamagnétisme peut également être observé avec du bois, de l'eau, du sel, des métaux tels que l'or, l'argent et le cuivre et dans certains gaz tels que l'hélium.

La sensibilité magnétique de ces matériaux est toujours négative, par exemple, celle du bismuth est -16.6 (sans unités, car il manque de dimensions).

2. Paramagnétisme

Il y a des atomes avec un moment magnétique net de petite ampleur. Lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique externe, il exerce un couple qui a tendance à aligner les moments magnétiques individuels sur ce champ.

La réponse du matériau au champ est l'attraction, générant un vecteur de magnétisation M filet à l'intérieur. Par conséquent, la sensibilité magnétique d'un matériau paramagnétique est toujours positive.

Lors du chauffage du matériau, l'alignement de l'aimantation acquis avec le champ externe est contrecarré par l'agitation thermique, qui a tendance à la détruire.

Expérimentalement, il est connu que la sensibilité magnétique χ des matériaux paramagnétiques dépend de la température t comme:

Où c est une constante du matériau paramagnétique en question. Cette équation représente le Curie Law.

Des exemples de matériaux paramagnétiques sont: l'uranium, le platine, l'aluminium, le sodium, le sulfate de cuivre et les terres rares.

3. Ferromagnétisme

Dans les matériaux ferromagnétiques, tels que le fer, le nickel, le cobalt et les alliages, les moments magnétiques de chaque atome ont tendance à s'aligner beaucoup plus, formant des micro-régions appelées Domaines magnétiques.

Les domaines sont orientés au hasard lorsque le matériau n'est pas magnétisé, comme un clou de fer, ce qui rend l'énergie potentielle dans le matériau.

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Mais lors de l'application d'un champ magnétique externe, les limites des domaines sont modifiées, gagnant de la taille de celles qui parviennent à s'aligner sur le champ externe. Si cela est suffisamment intense, tous les domaines acquièrent la même direction et que le matériau y est magnétisé.

Les objets en fer, nickel ou cobalt, avec une forte sensibilité magnétique, peuvent acquérir une magnétisation intense lorsqu'ils sont soumis à l'influence d'un champ externe fort et le conserver en grande partie lorsque le champ est supprimé. De cette façon, vous pouvez fabriquer des aimants permanents.

Comme avec les matériaux paramagnétiques, le ferromagnétisme diminue avec la température, disparaissant à une température critique appelée Température de Curie.

Une autre façon d'affaiblir la magnétisation consiste à laisser tomber l'aimant ou à la frapper, car les impacts ont tendance à annuler les domaines magnétiques.

Ferrimagnétisme

Dans les matériaux ferrimagnétiques, il y a aussi un ordre dans les moments magnétiques individuels de chaque atome. Tous sont alignés dans la même direction, mais alternant le sens, ce qui signifie que certains peuvent être annulés, mais pas tous, donc le résultat est une magnétisation nette dans le matériau.

Un exemple de matériau ferrimagnétique est Maghemita, un oxyde de fer qui dans certaines conditions se forme à partir de magnétite et présente un fort magnétisme.

4. Antiferromagnétisme

Une autre façon dont les moments magnétiques sont ordonnés est antiparallela, c'est-à-dire en alternant leurs sens, comme dans l'oxyde de manganèse, de sorte qu'ils ne répondent pas de la même manière aux champs externes qui font les matériaux ferromagnétiques.

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