Diferența dintre diamagnetism, paramagnetism și feromagnetism

Diferența principală - Diamagnetismul, paramagnetismul și feromagnetismul

Diamagnetismul, paramagnetismul și feromagnetismul se referă la modul în care diferite materiale răspund la câmpurile magnetice. principala diferență între diamagnetism, paramagnetism și feromagnetism este asta diamagnetism se referă la un tip de magnetism care formează în opoziție cu un câmp magnetic extern și dispare atunci când câmpul extern este îndepărtat; paramagnetism se referă la un tip de magnetism care formează de-a lungul direcției unui câmp magnetic extern și dispare atunci când câmpul magnetic extern este îndepărtat; feromagnetism se referă la un tip de magnetism în materiale care formează de-a lungul direcției câmpului magnetic extern și poate rămâne când câmpul magnetic extern este îndepărtat.

Originea magnetismului

În mecanica cuantică, electronii au un moment unghiular. "Momentul angular" la care se face referire aici este o proprietate mecanică cuantică, dar poate fi considerată ca fiind analogă momentului unghiular din fizica clasică, unde obiectele au un moment unghiular dacă sunt în mișcare de rotație. 

Electronii prezintă două tipuri de momente unghiulare: mișcare unghiulară și orbitală orbitală. Unghiul de rotire este un proprietate intrinsecă de electroni, ca și încărcătura sau masa lor. Momentul orbital orbital este o proprietate pe care electronii o au atunci cand sunt in atomi. Este un moment magnetic asociate cu fiecare din aceste momente unghiulare. Momentul magnetic este o proprietate care determină ca electronii să experimenteze o forță atunci când sunt plasați într-un câmp magnetic. 

Momentul magnetic () din cauza impulsului de rotație () este dat de:

Unde  și  sunt sarcina și masa unui electron, respectiv.

În mod similar, momentul magnetic () din cauza impulsului orbital angular () este dat de:

Ce este Diamagnetismul

Toate materialele sunt diamagnetice. Diamagnetismul este cel mai slab dintre cele trei tipuri diferite de magnetism. Prin urmare, dacă un material este paramagnetic sau feromagnetic, efectele sale diamagnetice sunt mascate de celelalte două tipuri de magnetism. În materialele diamagnetice, momentele magnetice ale fiecăruia dintre electronii individuali din material devin anulați. Atunci când un material diamagnetic este plasat sub un câmp magnetic, materialul produce un câmp magnetic care se opune câmpului magnetic extern. Ca urmare, materialul devine respins de câmpul extern. De exemplu, figura de mai jos arată o broască viu care a fost făcută pentru a levita folosind un câmp magnetic puternic. Aici, corpul broaștei prezintă diamagnetism:

Datorită diamagnetismului, broasca produce un câmp magnetic care îl face să respingă câmpul magnetic extern. Prin urmare, aceasta "plutește".

Ce este paramagnetismul

În materialele ale căror atomi au electroni neparticipați, momentele magnetice ale electronilor individuali nu pot să se anuleze complet, astfel încât atomii sunt lăsați cu un moment magnetic rezultat. Cu toate acestea, momentele magnetice ale atomilor sunt aliniate în direcții aleatoare, astfel încât materialul ca întreg nu prezintă magnetism. Cu toate acestea, dacă un astfel de material este plasat într-un câmp magnetic extern, atunci momentele magnetice ale atomilor individuali pot apoi să se alinieze cu câmpul magnetic extern, determinând ca materialul să devină magnetizat. Câmpul magnetic produs de materialele paramagnetice indică aceeași direcție ca și câmpul magnetic extern. Materialul prezintă magnetism numai atâta timp cât se află în interiorul unui câmp magnetic extern. Dacă câmpul magnetic extern este oprit, atunci materialul își pierde magnetizarea. Materialele paramagnetice includ oxigenul lichid și anumite metale. Videoclipul de mai jos demonstrează proprietatea paramagnetică a oxigenului lichid:

Ce este Ferromagnetismul

Atomii care alcătuiesc materialele feromagnetice au electroni nepartiți în atomii lor, astfel încât fiecare atom are un moment magnetic net. Momentele magnetice ale atomilor din apropiere tind să devină aliniate, creând diferite regiuni (numite domenii) în material, unde momentele magnetice datorate atomilor individuali sunt aliniate. Cu toate acestea, domenii diferite pot avea în continuare momentele lor magnetice în direcții diferite. Atunci când un material feromagnetic este plasat într-un câmp magnetic extern, diferitele domenii din câmpurile magnetice se aliniază cu câmpul magnetic extern.

Modul în care momentele magnetice ale diferitelor domenii magnetice se aliniază cu un câmp magnetic extern, deoarece intensitatea câmpului magnetic extern este mărită.

Chiar dacă câmpul magnetic extern este îndepărtat, materialul își poate păstra magnetizarea. Materialele feromagnetice includ fier, cobalt, nichel și aliajele lor.

Diferența dintre diamagnetism, paramagnetism și feromagnetism

Momentele magnetice ale atomilor individuali

În diamagnetic materiale, atomii individuali nu au un moment magnetic net.

În paramagnetic și feromagnetic materiale, fiecare atom are propriul său moment magnetic.

Comportamentul în câmpurile magnetice externe

Diamagnetic materialele își aliniază câmpurile magnetice în direcția opusă față de câmpurile magnetice externe.

Paramagnetice și feromagnetice materialele își aliniază câmpurile magnetice în aceeași direcție cu câmpurile magnetice externe.

Menținerea magnetismului

Diamagnetic și paramagnetic materialele își pierd magnetizarea atunci când câmpul magnetic extern este îndepărtat.

Feromagnetic materialele își pot păstra magnetizarea chiar și atunci când se elimină câmpul magnetic extern.

Image Courtesy

"O broască viu levitates în interiorul găurii verticale Ø32mm a unui solenoid bitter într-un câmp magnetic de aproximativ 16 tesla la Nijmegen High Field Magnet Laboratory" de Lijnis Nelemans [CC BY-SA 3.0], prin intermediul Wikimedia Commons

"Esquema de dominios magnéticos de un ferromagneto para a con un campo creciente ..." de 4lex la Wikipedia spaniolă (Transferat de la es.wikipedia la Commons) [CC BY-SA 3.0], prin Wikimedia Commons