Wat is beeldvorming?

de magnetisatie, ook wel magnetisatie of magnetische polarisatie genoemd, is de dichtheid van magnetische dipoolmomenten die worden geïnduceerd in een magnetisch materiaal wanneer ze in de buurt van een magneet worden geplaatst.

De magnetische effecten van een materiaal kunnen ook worden geïnduceerd door een elektrische stroom door het materiaal te leiden.

Het magnetische effect wordt veroorzaakt door de beweging van elektronen in atomen, of de spin van elektronen of kernen (magnetisatie en magnetische intensiteit, 2016).

Vanuit een eenvoudig oogpunt is het de omzetting van een materiaal (gewoonlijk ijzer) in een magneet. De naam magnetisatie is afgeleid van het Franse woord aimantation wat zich vertaalt naar magneet.

Wanneer geplaatst in een inhomogeen veld, wordt materie aangetrokken of afgestoten in de richting van de veldgradiënt. Deze eigenschap wordt beschreven door de magnetische susceptibiliteit van materie en hangt af van de mate van magnetisatie van de materie in het veld.

Magnetisatie hangt af van de grootte van de dipoolmomenten van de atomen in een stof en de mate waarin de dipoolmomenten met elkaar zijn uitgelijnd.

Bepaalde materialen, zoals ijzer, vertonen zeer sterke magnetische eigenschappen, vanwege de afstemming van de magnetische momenten van hun atomen in bepaalde kleine gebieden die domeinen worden genoemd.

Onder normale omstandigheden hebben verschillende domeinen velden die elkaar opheffen, maar ze kunnen ook worden uitgelijnd om extreem grote magnetische velden te produceren.

Verschillende legeringen, zoals NdFeB (een legering van neodymium, ijzer en boor), houden hun domeinen op één lijn en worden gebruikt om permanente magneten te maken.

Het sterke magnetische veld dat door een magneet typische drie millimeter dikte van dit materiaal is vergelijkbaar met een elektromagneet uit een koperen lus welke een stroom van enkele duizenden ampères. Ter vergelijking: de stroom in een typische gloeilamp is 0,5 ampère.

Omdat de uitlijning van de domeinen van een materiaal een magneet produceert, vernietigt de desorganisatie van de geordende uitlijning de magnetische eigenschappen van het materiaal.

De thermische agitatie die het gevolg is van het verwarmen van een magneet op hoge temperatuur vernietigt zijn magnetische eigenschappen (Edwin Kashy, 2017).

Definitie en kenmerken van magnetisatie

De magnetisatie of magnetisatie M van een diëlektricum wordt gedefinieerd door:

Waarbij N het aantal magnetische dipolen per volume-eenheid is en μ het dipoolmagnetische moment per dipool is (Griffiths, 1998). De magnetisatie kan ook worden geschreven als:

Waar β de magnetiseerbaarheid is.

Het effect van magnetisatie is om gekoppelde stroomdichtheden binnen een materiaal te induceren

En een oppervlaktestroom verbonden op het oppervlak

Waar wijst de eenheid naar buiten normaal (Weisstein, 2007).

Waarom sommige materialen kunnen worden gemagnetiseerd, terwijl anderen dat niet kunnen?

De magnetische eigenschappen van de materialen zijn geassocieerd met het paren van spins in hun atomen of moleculen. Dit is een fenomeen van de kwantummechanica.

Elementen zoals nikkel, ijzer, kobalt en een van de zeldzame aarden (dysprosium, gadolinium) vertonen een unieke magnetisch gedrag genoemd ferromagnetisme ijzer het meest voorkomende voorbeeld en dramatischer.

Deze ferromagnetische materialen vertonen een verschijnsel lange afstandsordening van atomaire niveau dat de windingen (spins) ongepaarde elektronen veroorzaakt zijn evenwijdig aan elkaar in een gebied genaamd domein.

Binnen het domein is het magnetische veld intens, maar in een bulkmonster zal het materiaal normaal niet magnetiseren omdat de vele domeinen willekeurig ten opzichte van elkaar worden georiënteerd.

Ferromagnetisme komt tot uiting in het feit dat een kleine buitenaf opgelegde magnetische veld, bijvoorbeeld een solenoïde, kan de magnetische domeinen zich aan te sluiten en men zegt dat het materiaal gemagnetiseerd.

Het magnetische aandrijfveld zal dan worden verhoogd met een grote factor die normaal wordt uitgedrukt als een relatieve permeabiliteit voor het materiaal. Er zijn veel praktische toepassingen van ferromagnetische materialen, zoals de elektromagneet (Ferromagnetism, S.F.).

Sinds 1950, en vooral sinds 1960, is ontdekt dat verschillende ionisch gebonden verbindingen ferromagnetisch zijn, waarvan sommige elektrische isolatoren zijn. Anderen hebben een geleidbaarheid van grootte die typisch is voor halfgeleiders.

Boven het Curie-punt (ook wel Curietemperatuur), de spontane magnetisatie verdwijnt en paramagnetisch materiaal ferromagnetisch wordt (dat wil zeggen, blijft zwakmagnetische).

Dit gebeurt omdat de thermische energie voldoende is om de krachten van inwendige uitlijning van het materiaal te overwinnen.

Curietemperaturen voor sommige belangrijke ferromagnetische materialen zijn: ijzer, 1043 K; Cobalt, 1394 K; Nikkel, 631 K; En gadolinium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Materialen die geen magnetische eigenschappen hebben, worden diamagnetisch genoemd. Dit komt omdat ze een spin-paring vertonen in hun orbitaal orbitaal orbitalen.

Manieren om een ​​materiaal te magnetiseren

1- Wrijf een metaal met een sterke magneet

1. Verzamel de benodigde materialen. Om metaal te magnetiseren met deze methode, heb je alleen een sterke magneet en een stuk metaal met bekend ijzergehalte nodig. Metalen zonder ijzer zullen niet magnetisch zijn.
2. Identificeer de noordpool van de magneet. Elke magneet heeft twee polen, een noordpool en een zuidpool. De noordpool is de negatieve kant, terwijl de zuidpool de positieve kant is. Sommige magneten hebben de polen die erop staan.
3. Wrijf de noordpool vanaf het midden van het metaal tot het einde. Druk met stevige druk de magneet snel door het stuk metaal. De handeling van het wrijven van de magneet door het metaal helpt de ijzeratomen in één richting uit te lijnen. Het herhaaldelijk strijken van het metaal geeft de atomen meer kans om op één lijn te komen.
4. Test het magnetisme. Raak het metaal aan tegen een aantal clips of plak het in de koelkast. Als de clips blijven hangen of in de koelkast blijven, is het metaal voldoende gemagnetiseerd. Als het metaal niet magnetiseert, blijft u de magneet in dezelfde richting door het metaal wrijven.
5. Blijf de magneet tegen het object wrijven om het magnetisme te vergroten. Wrijf de magneet elke keer in dezelfde richting. Na tien slagen, controleer het magnetisme opnieuw. Herhaal totdat de magneet sterk genoeg is om de clips op te pakken. Als je het in de tegenovergestelde richting wrijft met de noordpool, demagnetiseert het het metaal (hoe magnetiseer je metaal, S.F.).

2- Maak een elektromagneet

1. Een elektromagneet vervaardigen hoeft een geïsoleerde koperdraad, een metalen stuk bekend ijzerhoudende een 12 volt batterij (of andere krachtbron DC), separatoren en elektrische draad scharen en isolatieband.
2. Wikkel de geïsoleerde draad rond het stuk metaal. Neem de draad en laat een staart ongeveer een centimeter achter, wikkel de draad enkele keren rond het metaal. Hoe vaker de spoel wordt gewikkeld, hoe sterker de magneet zal zijn. Laat ook een staart aan het andere uiteinde van de draad achter.
3. Verwijder de uiteinden van de koperdraad. Gebruik de draadhakselaars om minstens ¼ inch tot ½ inch aan beide uiteinden van de draad te verwijderen. Het koper moet worden blootgesteld zodat het in contact kan komen met de voeding en het systeem van elektriciteit kan voorzien.
4. Sluit de kabels op de batterij aan. Pak een leeg uiteinde van de draad en wikkel het om de negatieve pool van de batterij. Gebruik een elektrische tape om deze op zijn plaats te bevestigen en zorg ervoor dat de metalen draad de aansluitingskabel raakt. Met de andere kabel, wikkel het en bevestig het rond de positieve pool van de batterij.
5. Test het magnetisme. Wanneer de batterij op de juiste manier is aangesloten, zorgt deze voor een elektrische stroom waardoor de ijzeren atomen op een lijn komen te staan, waardoor magnetische polen ontstaan. Dit leidt tot het metaal dat is gemagnetiseerd. Raak het metaal aan met enkele clips en kijk of je ze kunt oppakken (Ludic Science, 2015).

referenties

1. Edwin Kashy, S. B. (2017, 25 januari). magnetisme. Hersteld van britannica.com.
2. Encyclopædia Britannica. (2014, maart 2). ferromagnetisme. Hersteld van britannica.com.
3. ferromagnetisme. (S.F.). Teruggeplaatst van hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
4. Griffiths, D.J. (1998). Introductie tot Electrodynamics, 3rd ed ... Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
5. Hoe Metal te magnetiseren. (S.F.). Opgehaald van wikihow.com.
6. Ludic Science. (2015, 8 mei). Magnetisatie met elektriciteit. Hersteld van youtube.
7. Magnetisatie en magnetische intensiteit. (2016, 6 oktober). Opgehaald van byjus.com.
8. Weisstein, E.W. (2007). magnetizatie. Opgehaald van scienceworld.wolfram.com.