- สาเหตุ
- กฎหมายของ Curie
- วัสดุพาราแมกเนติก
- ความแตกต่างระหว่าง paramagnetism และ diamagnetism
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
พาราเป็นรูปแบบของสนามแม่เหล็กซึ่งวัสดุบางอย่างที่ไม่ค่อยจะถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กภายนอกและรูปแบบสนามแม่เหล็กภายในเหนี่ยวนำให้เกิดในทิศทางของที่ใช้สนามแม่เหล็ก
ตรงกันข้ามกับสิ่งที่หลาย ๆ คนมักคิดว่าคุณสมบัติของแม่เหล็กไม่ได้ จำกัด เฉพาะสารแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น สารทั้งหมดมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กแม้ในทางที่อ่อนแอกว่า สารเหล่านี้เรียกว่าพาราแมกเนติกและไดแมกเนติก
ด้วยวิธีนี้สามารถแยกแยะสารได้สองประเภท ได้แก่ พาราแมกเนติกและไดอะแมกเนติก เมื่อมีสนามแม่เหล็กพาราแมกเนติกจะถูกดึงดูดเข้าหาโซนที่ความเข้มของสนามมากกว่า แต่ diamagnetics จะถูกดึงดูดไปยังพื้นที่ของสนามที่มีความเข้มต่ำที่สุด
เมื่ออยู่ต่อหน้าสนามแม่เหล็กวัสดุพาราแมกเนติกจะสัมผัสกับแรงดึงดูดและแรงผลักแบบเดียวกับที่แม่เหล็กสัมผัส อย่างไรก็ตามเมื่อสนามแม่เหล็กหายไปเอนโทรปีจะสิ้นสุดการจัดแนวแม่เหล็กที่ถูกเหนี่ยวนำ
กล่าวอีกนัยหนึ่งวัสดุพาราแมกเนติกถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กแม้ว่าจะไม่ได้กลายเป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรก็ตาม ตัวอย่างบางส่วนของสารพาราแมกเนติก ได้แก่ อากาศแมกนีเซียมแพลทินัมอะลูมิเนียมไทเทเนียมทังสเตนและลิเธียมเป็นต้น
สาเหตุ
Paramagnetism เกิดจากการที่วัสดุบางชนิดประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลที่มีช่วงเวลาแม่เหล็กถาวร (หรือไดโพล) แม้ว่าจะไม่ได้อยู่ในสนามแม่เหล็กก็ตาม
โมเมนต์แม่เหล็กเกิดจากการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ในโลหะและวัสดุอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติพาราแมกเนติก
ในพาราแมกเนติกบริสุทธิ์ไดโพลจะไม่โต้ตอบกัน แต่จะมีการสุ่มตัวอย่างในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกอันเป็นผลมาจากการกวนด้วยความร้อน สิ่งนี้ทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กเป็นศูนย์
อย่างไรก็ตามเมื่อมีการใช้สนามแม่เหล็กไดโพลมักจะอยู่ในแนวเดียวกันกับสนามที่นำไปใช้ส่งผลให้โมเมนต์แม่เหล็กสุทธิในทิศทางของสนามนั้นและเพิ่มเข้าไปในสนามภายนอก
ไม่ว่าในกรณีใดการจัดตำแหน่งของไดโพลสามารถต่อต้านได้โดยผลของอุณหภูมิ
ด้วยวิธีนี้เมื่อวัสดุได้รับความร้อนการกวนด้วยความร้อนจึงสามารถต่อต้านผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อไดโพลและช่วงเวลาแม่เหล็กจะปรับทิศทางตัวเองอย่างไม่เป็นระเบียบซึ่งจะช่วยลดความเข้มของสนามเหนี่ยวนำ
กฎหมายของ Curie
กฎของ Curie ได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Pierre Curie ในปี พ.ศ. 2439 สามารถใช้ได้เฉพาะเมื่อมีอุณหภูมิสูงและสารพาราแมกเนติกอยู่ในที่ที่มีสนามแม่เหล็กอ่อน
เป็นเช่นนี้เนื่องจากไม่สามารถอธิบายพาราแมกเนติสซึมได้เมื่อช่วงเวลาแม่เหล็กส่วนใหญ่จัดแนว
กฎหมายระบุว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กของวัสดุพาราแมกเนติกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของสนามแม่เหล็กที่ใช้ เป็นสิ่งที่เรียกว่ากฎของ Curie:
M = X ∙ H = CH / T
ในสูตรข้างต้น M คือการทำให้เป็นแม่เหล็ก H คือความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่นำไปใช้ T คืออุณหภูมิที่วัดเป็นองศาเคลวินและ C เป็นค่าคงที่ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับวัสดุแต่ละชนิดและเรียกว่าค่าคงที่ Curie
การปฏิบัติตามกฎของ Curie ยังแสดงให้เห็นว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กแปรผกผันกับอุณหภูมิ ด้วยเหตุนี้เมื่อวัสดุได้รับความร้อนไดโพลและโมเมนต์แม่เหล็กจึงมีแนวโน้มที่จะสูญเสียการวางแนวที่ได้มาจากการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก
วัสดุพาราแมกเนติก
วัสดุพาราแมกเนติกคือวัสดุทั้งหมดที่มีความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็ก (ความสามารถของสารในการดึงดูดหรือทำให้สนามแม่เหล็กผ่าน) คล้ายกับความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กของสุญญากาศ วัสดุดังกล่าวแสดงระดับเฟอร์ริติกเล็กน้อย
ในทางกายภาพมีการระบุว่าความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ (ผลหารระหว่างความสามารถในการซึมผ่านของวัสดุหรือตัวกลางกับความสามารถในการซึมผ่านของสูญญากาศ) มีค่าเท่ากับ 1 ซึ่งเป็นความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กของสุญญากาศ
ในบรรดาวัสดุพาราแมกเนติกมีวัสดุประเภทหนึ่งที่เรียกว่า superparamagnetic แม้ว่าพวกเขาจะปฏิบัติตามกฎของ Curie แต่วัสดุเหล่านี้ก็มีค่าคงที่ของ Curie ที่ค่อนข้างสูง
ความแตกต่างระหว่าง paramagnetism และ diamagnetism
Michael Faraday ในเดือนกันยายนปี 1845 ได้ตระหนักว่าในความเป็นจริงแล้ววัสดุทั้งหมด (ไม่ใช่แค่วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้า) ตอบสนองต่อการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก
ไม่ว่าในกรณีใดความจริงก็คือสารส่วนใหญ่เป็นแม่เหล็กในธรรมชาติเนื่องจากอิเล็กตรอนที่จับคู่กันเป็นคู่และด้วยการหมุนตรงข้ามจึงเอื้อประโยชน์ต่อแม่เหล็กไฟฟ้าเล็กน้อย ในทางตรงกันข้ามเมื่อมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่จะเกิดภาวะแม่เหล็กไฟฟ้า
ทั้งวัสดุพาราแมกเนติกและไดอะแมกเนติกมีความอ่อนแอต่อสนามแม่เหล็ก แต่ในขณะที่ก่อนหน้านี้มีค่าเป็นบวกในภายหลังจะเป็นลบ
วัสดุ Diamagnetic ถูกขับไล่ด้วยสนามแม่เหล็กเล็กน้อย ในทางกลับกันพาราแมกเนติกส์จะถูกดึงดูดแม้ว่าจะมีแรงเพียงเล็กน้อยก็ตาม ในทั้งสองกรณีเมื่อสนามแม่เหล็กถูกลบออกผลของการทำให้เป็นแม่เหล็กจะหายไป
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วองค์ประกอบส่วนใหญ่ที่ประกอบขึ้นเป็นตารางธาตุคือแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นตัวอย่างของสารแม่เหล็ก ได้แก่ น้ำไฮโดรเจนฮีเลียมและทองคำ
การประยุกต์ใช้งาน
เนื่องจากวัสดุพาราแมกเนติกมีลักษณะการทำงานคล้ายกับสูญญากาศในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กการใช้งานในอุตสาหกรรมจึงค่อนข้าง จำกัด
หนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจที่สุดของพาราแมกเนติกคือ Electronic Paramagnetic Resonance (RPE) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในฟิสิกส์เคมีและโบราณคดี เป็นเทคนิคทางสเปกโทรสโกปีที่สามารถตรวจจับสิ่งมีชีวิตที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่
เทคนิคนี้ใช้ในการหมักในอุตสาหกรรมการผลิตโพลีเมอร์สำหรับการสึกหรอของน้ำมันเครื่องและในการผลิตเบียร์รวมถึงพื้นที่อื่น ๆ ในทำนองเดียวกันเทคนิคนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสืบหาซากทางโบราณคดี
อ้างอิง
- Paramagnetism (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.
- Diamagnetism (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.
- Paramagnetism (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
- Diamagnetism (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
- Chang, MC "Diamagnetism and paramagnetism" (PDF) เอกสารประกอบการบรรยายของ NTNU สืบค้นเมื่อ 25 เมษายน 2561.
- Orchard, AF (2003) Magnetochemistry. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด