ویژگی‌های مغناطیسی مواد (پارامغناطیسی، دیامغناطیسی و فرومغناطیسی)

در این فیلم آموزشی با انواع مواد پارامغناطیسی، دیامغناطیسی و فرومغناطیسی آشنا خواهید دید.

پخش ویدئو

ویژگی‌های مغناطیسی مواد

موادی را که اتم‌ها یا مولکول‌های آن خاصیت مغناطیسی داشته باشند را مواد مغناطیسی می‌نامند. رفتار آهنرباهای دائمی، نوارهای مغناطیسی پشت کارتهای بانکی و دیسک‌های رایانه‌ای به‌طور مستقیم به ویژگی‌های مغناطیسی مواد بستگی دارد. کوچکترین ذرات مواد مغناطیسی مانند دوقطبی مغناطیسی رفتار می‌کنند.

دوقطبیهای مغناطیسی را می‌توا‌نند جهت‌گیری‌های متفاوتی داشته باشند

مواد پارامغناطیسی

اتم‌های مواد پارامغناطیسی، خاصیت مغناطیسی دارند اما دوقطبیهای مغناطیسی وابسته به آنها، به‌طور کاتوره‌ای سمتگیری کرده‌اند و میدان مغناطیسی خالصی ایجاد نمی‌کنند. تصویر زیر شکل‌گیری مواد پارامغناطیسی را در نبود آهنربا نشان می‌دهد.

با قرار دادن مواد پارامغناطیسی درون میدان مغناطیسی خارجی قوی مثل نزدیک یک آهنربای قوی، دو قطبی‌های مغناطیسی آنها، مانند عقربه قطب‌نما در نزدیکی آهنربا رفتار می‌کنند و به مقدار مختصری در راستای خط‌های میدان مغناطیسی منظم می‌شوند. با دور کردن آهنربا از این مواد، دوقطبیهای مغناطیسی آنها، دوباره به‌طور کاتوره‌ای سمتگیری می‌کنند.

مواد پارامغناطیسی در حضور میدان‌های مغناطیسی قوی، خاصیت مغناطیسی ضعیف و موقت پیدا می‌کنند. اورانیم، پلاتین، آلومینیم، سدیم، اکسیژن و اکسید نیتروژن از جمله مواد پارامغناطیسی‌ هستند.

مواد دیامغناطیسی

مواد دیامغناطیسی به‌طور ذاتی فاقد خاصیت مغناطیسی‌ هستند. به عبارت دیگر، هیچ یک از اتم‌های این مواد، دارای دوقطبی مغناطیسی خالصی نیستند. با وجود این، حضور میدان مغناطیسی خارجی، می‌تواند سبب القای دوقطبی‌های مغناطیسی در خلاف سوی میدان خارجی، در مواد دیامغناطیسی شود.

مواد دیامغناطیسی شامل مواد دیامغناطیسی، نظیر مس، نقره، سرب و بیسموت هستند.

مواد دیامغناطیسی فاقد خاصیت مغناطیسی هستند.

مواد فرومغناطیسی

اتمهای مواد فرومغناطیسی به طور ذاتی دارای دوقطبی مغناطیسی هستند. آهن، نیکل، کبالت و بسیاری از آلیاژهای دارای این عنصرها فرومغناطیسی هستنند. برهمکنش‌های قوی بین دوقطبی‌های مغناطیسی در این مواد موجب می‌شود که این دوقطبیها، حتی در نبود میدان خارجی، در ناحیه‌هایی که حوزه‌های مغناطیسی نامیده می‌شود، همسو شوند. شکل زیر ماده فرومغناطیس در حضور میدان مغناطیسی قوی نشان می‌دهد.

مواد فرومغناطیسی را می‌توان با قرار دادن در یک میدان مغناطیسی، آهنربا کرد. اثر میدان مغناطیسی خارجی بر حوزه‌های مغناطیسی باعث می‌شود که دوقطبی‌های مغناطیسی هر حوزه تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار گیرند و جهت آنها به جهت میدان خارجی متمایل شود. به این ترتیب، حوزه‌هایی که نسبت به میدان همسو هستند، رشد می‌کنند و حجمشان زیاد می‌شود. از سوی دیگر حجم حوزه‌هایی که سمتگیری آنها در راستای میدان نیست، کم می‌شود. در این فرایند، مرز بین بیشتر حوزه‌ها جابه جا می‌شود، و ماده خاصیت آهنربایی پیدا می‌کند.

فرومغناطیس نرم

حوزه های مغناطیسی برخی از مواد فرومغناطیسی، در حضور میدان مغناطیسی خارجی به سهولت تغییر می‌کند و ماده به‌سادگی آهنربا می‌شود و با حذف میدان خارجی نیز، خاصیت آهنربایی خود را به آسانی از دست می‌دهد. این مواد را مواد فرومغناطیسی نرم می‌نامند. از این مواد در ساخت هسته پیچه‌ها و سیملوله‌ها استفاده می‌شود. مواد فرومغناطیسی نرم برای ساختن آهنرباهای الکتریکی نیز مناسب هستند.

فرومغناطیس سخت

برخی از مواد فرومعناطیسی به سختی آهنربا می‌شوند؛ یعنی در حضور میدان مغناطیسی خارجی، حجم حوزه‌ها در آنها به سختی تغییر می‌کند. این مواد را مواد فرومغناطیسی سخت می‌نامند. در این مواد، سمتگیری دوقطبی‌های مغناطیسی حوزه‌ها پس از حذف میدان خارجی، تا مدت زمان زیادی، تقریبا بدون تغییر باقی می‌ماند. به همین دلیل، این مواد برای ساختن آهنرباهای دائمی مناسب هستند. فولاد، آلیاژهای آهن، کبالت و نیکل جز مواد فرومغناطیس سخت محسوب می‌شوند.

برای آشنایی بیشتر با انواع مواد پارامغناطیسی، دیامغناطیسی و فرومغناطیسی ویدئو آموزشی را به طور کامل مشاهده کنید.