Què és el diamagnetisme i els materials diamagnètics

Els materials diamagnètics són repel·lits per un camp magnètic, el camp magnètic aplicat crea en ells un camp magnètic induït en sentit contrari, provocant una força de repulsió. Per contra, els materials paramagnètics i ferromagnètics són atrets per un camp magnètic. Per als materials diamagnètics, el flux magnètic disminueix, i per als materials paramagnètics, el flux magnètic augmenta.

El fenomen del diamagnetisme va ser descobert per Sebald Justinus Brugmans, que el 1778 va notar que el bismut i l'antimoni eren repel·lits pels camps magnètics. El terme diamagnetisme va ser encunyat per Michael Faraday el setembre de 1845. Es va adonar que tots els materials en realitat tenen algun tipus d'efecte diamagnètic sobre els camps magnètics externs.

El diamagnetisme és probablement la forma menys coneguda de magnetisme, malgrat que el diamagnetisme es produeix en gairebé totes les substàncies.

Tots estem acostumats a l'atracció magnètica per la freqüència amb què materials ferromagnètics i ja que tenen una susceptibilitat magnètica enorme.D'altra banda, el diamagnetisme és gairebé desconegut a la vida quotidiana perquè els materials diamagnètics en general tenen molt poca susceptibilitat i per tant les forces repulsives són gairebé insignificants.

El fenomen del diamagnetisme és una conseqüència directa de les accions de les forces de Lenzes produeix quan una substància es col·loca en un espai on hi ha camps magnètics. Les substàncies diamagnètiques provoquen el debilitament de qualsevol camp magnètic extern en el qual es troben. El vector de camp de Lenz sempre es dirigeix ​​contra el vector de camp aplicat externament. Això és cert en qualsevol direcció, independentment de l'orientació del cos diamagnètic respecte al camp aplicat.

Qualsevol cos fet de material diamagnètic no només debilita el camp extern a causa de la influència de la reacció de Lenz, sinó que també experimenta l'acció d'una determinada força si el camp extern no és uniforme a l'espai.

Aquesta força, que depèn de la direcció del gradient de camp i és independent de la direcció del propi camp, tendeix a moure el cos de la regió del camp magnètic relativament fort a la regió del camp més feble, on els canvis en les òrbites dels electrons seran. mínim.

La força mecànica que actua sobre un cos diamagnètic en un camp magnètic és una mesura de les forces atòmiques que tendeixen a mantenir els electrons orbitals en òrbites esfèriques.

Totes les substàncies són diamagnètiques perquè els seus components bàsics ho són àtoms amb electrons orbitals… Algunes substàncies creen tant camps de Lenz com camps de spin. A causa del fet que els camps d'espín solen ser molt més forts que els camps de Lenz, quan es produeixen camps d'ambdós tipus, solen predominar els efectes deguts als camps d'espín.

El diamagnetisme resultant dels canvis en les òrbites dels electrons sol ser feble perquè els camps locals que actuen sobre electrons individuals són molt més forts que els camps externs aplicats, que tendeixen a canviar les òrbites de tots els electrons. Com que els canvis orbitals són petits, la reacció de Lenz associada a aquests canvis també és petita.

Al mateix temps, el diamagnetisme es deu al moviment aleatori elements plasmàtics, es manifesta amb molta més força que el diamagnetisme associat a un canvi en les òrbites dels electrons, ja que els ions i els electrons del plasma no experimenten l'acció de grans forces d'unió.En aquest cas, els camps magnètics relativament febles canvien significativament les trajectòries de les partícules.

El diamagnetisme de moltes partícules microscòpiques individuals que es mouen al llarg de trajectòries de diferents tipus es pot considerar com el resultat de la influència del circuit de corrent equivalent que envolta el cos la substància del qual conté aquestes partícules. La mesura d'aquest corrent permet quantificar el diamagnetisme.

Levitació diamagnètica:

Alguns exemples de materials diamagnètics són l'aigua, el bismut metàl·lic, l'hidrogen, l'heli i altres gasos nobles, el clorur de sodi, el coure, l'or, el silici, el germani, el grafit, el bronze i el sofre.

En general, el diamagnetisme és pràcticament invisible, excepte l'anomenat superconductors… Aquí l'efecte diamagnètic és tan fort que els superconductors fins i tot es mouen sobre un imant.

La demostració de la levitació diamagnètica va utilitzar una placa de grafit pirolític: és un material altament diamagnètic, és a dir, un material amb una susceptibilitat magnètica molt negativa.

Això vol dir que en presència d'un camp magnètic, el material s'imanta, creant un camp magnètic oposat que fa que el material sigui repel·lit per la font del camp magnètic. Això és el contrari del que passa amb els materials paramagnètics o ferromagnètics que són atrets per fonts de camp magnètic (per exemple, el ferro).

Grafit pirolític, un material amb una estructura especial que li confereix un gran diamagnetisme. Això, combinat amb la seva baixa densitat i els forts camps magnètics amb què s'aconsegueix imants de neodimi, fa visible el fenomen tal com és en aquestes fotos.

S'ha confirmat experimentalment que els materials diamagnètics tenen:

• La permeabilitat magnètica relativa és inferior a un;
• Inducció magnètica negativa;
• Susceptibilitat magnètica negativa, pràcticament independent de la temperatura.

A temperatures per sota de les temperatures crítiques, durant la transició d'una substància a un estat superconductor, es converteix en un diamant ideal:Efecte Meissner i el seu ús