Diamagnetism ist das Eigentum eines Gegenstands oder Materials, das es veranlasst, ein magnetisches Feld entgegen einem äußerlich angewandten magnetischen Feld zu schaffen.

Wie man

glaubt, ist Diamagnetism wegen der Quant-Mechanik (und wird in Bezug auf Niveaus von Landau verstanden), und kommt vor, weil das Außenfeld die Augenhöhlengeschwindigkeit von Elektronen um ihre Kerne verändert, so den magnetischen Dipolmoment ändernd. Gemäß dem Gesetz von Lenz wird das Feld dieser Elektronen den magnetischen durch das angewandte Feld zur Verfügung gestellten Feldänderungen entgegensetzen.

In den meisten Materialien ist diamagnetism eine schwache Wirkung, aber in einem Supraleiter treibt eine starke Quant-Wirkung das magnetische Feld völlig abgesondert von einer dünnen Schicht an der Oberfläche zurück.

Diamagnets sind Materialien mit einer magnetischen Durchdringbarkeit weniger als (eine Verhältnisdurchdringbarkeit weniger als 1).

Geschichte

1778 war Sebald Justinus Brugmans die erste Person, um zu bemerken, dass Wismut und Antimon durch magnetische Felder zurückgetrieben wurden. Jedoch wurde der Begriff diamagnetism von Michael Faraday im September 1845 ins Leben gerufen, als er begriffen hat, dass jedes Material (entweder in einem diamagnetic oder in paramagnetischem Weg) zu einem angewandten magnetischen Feld geantwortet hat.

Materialien von Diamagnetic

Diamagnetism ist ein sehr allgemeines Phänomen, weil alle Elektronen, einschließlich der Elektronen eines Atoms, immer einen schwachen Beitrag zur Antwort des Materials leisten werden. Jedoch für Materialien, die eine andere Form des Magnetismus (wie Ferromagnetismus oder Paramagnetismus) zeigen, wird der diamagnetism völlig überwältigt. Substanzen, die größtenteils diamagnetic Verhalten zeigen, werden diamagnetic Materialien oder diamagnets genannt. Materialien, die, wie man sagt, diamagnetic sind, sind diejenigen, die, wie man gewöhnlich betrachtet, von Nichtphysikern nichtmagnetisch sind, und Wasser, Holz, die meisten organischen Zusammensetzungen wie Erdöl und etwas Plastik und viele Metalle einschließlich Kupfer, besonders die schweren mit vielen Kernelektronen, wie Quecksilber, Gold und Wismut einschließen. Die magnetische Empfänglichkeit von verschiedenen molekularen Bruchstücken wird die Konstanten des Pascal genannt.

Materialien von Diamagnetic haben eine magnetische Verhältnisdurchdringbarkeit, die weniger ist als oder gleich 1, und deshalb eine magnetische Empfänglichkeit, die weniger als 0 ist, da Empfänglichkeit als χ = μ  1 definiert wird. Das bedeutet, dass diamagnetic Materialien durch magnetische Felder zurückgetrieben werden. Jedoch, da diamagnetism solch ein schwaches Eigentum ist, sind seine Effekten im täglichen Leben nicht erkennbar. Zum Beispiel ist die magnetische Empfänglichkeit von diamagnets wie Wasser χ = 9.05×10. Am stärksten diamagnetic Material ist Wismut, χ = 1.66×10, obwohl pyrolytic Kohlenstoff eine Empfänglichkeit von χ = 4.00×10 in einem Flugzeug haben kann. Dennoch sind diese Werte Ordnungen von Umfängen, die kleiner sind als der Magnetismus, der durch Paramagnete und Ferromagnete ausgestellt ist. Bemerken Sie, dass, weil χ aus dem Verhältnis des inneren magnetischen Feldes zum angewandten Feld abgeleitet wird, es ein ohne Dimension Wert ist.

Alle Leiter stellen einen wirksamen diamagnetism aus, wenn sie ein sich änderndes magnetisches Feld erfahren. Die Lorentz-Kraft auf Elektronen veranlasst sie, um sich formende Wirbel-Ströme zu zirkulieren. Die Wirbel-Ströme erzeugen dann ein veranlasstes magnetisches Feld, das dem angewandten Feld entgegensetzt, der Bewegung des Leiters widerstehend.

Wie man

betrachten kann, sind Supraleiter vollkommener diamagnets (χ = 1), da sie alle Felder (außer in einer dünnen Oberflächenschicht) wegen der Wirkung von Meissner vertreiben. Jedoch ist diese Wirkung nicht wegen Wirbel-Ströme, als in gewöhnlichen diamagnetic Materialien (sieh den Artikel über die Supraleitfähigkeit).

Demonstrationen von diamagnetism

Das Kurven von Wasseroberflächen

Wenn ein starker Magnet (wie ein Supermagnet) mit einer Schicht von Wasser bedeckt wird (der im Vergleich zum Diameter des Magnets dünn ist) dann, treibt das Feld des Magnets bedeutsam das Wasser zurück. Das verursacht ein geringes Grübchen in der Oberfläche von Wasser, die durch sein Nachdenken gesehen werden kann.

Levitation von Diamagnetic

Diamagnets kann im stabilen Gleichgewicht in einem magnetischen Feld ohne Macht-Verbrauch frei geschwebt werden. Der Lehrsatz von Earnshaw scheint, die Möglichkeit der statischen magnetischen Levitation auszuschließen. Jedoch gilt der Lehrsatz von Earnshaw nur für Gegenstände mit positiven Momenten, wie Ferromagnete (die einen dauerhaften positiven Moment haben) und Paramagnete (die einen positiven Moment veranlassen). Diese werden von Feldmaxima angezogen, die im freien Raum nicht bestehen. Diamagnets (die einen negativen Moment veranlassen) werden von Feldminima angezogen, und es kann ein Feldminimum im freien Raum geben.

Eine dünne Scheibe des pyrolytic Grafits, der ein ungewöhnlich starkes diamagnetic Material ist, kann in einem magnetischen Feld, wie das von seltenen dauerhaften Erdmagneten stabil schwimmen lassen werden. Das kann mit allen Bestandteilen bei der Raumtemperatur getan werden, eine visuell wirksame Demonstration von diamagnetism machend.

Der Radboud akademische Nijmegen, die Niederlande, hat Experimente durchgeführt, wo Wasser und andere Substanzen erfolgreich frei geschwebt wurden. Am meisten eindrucksvoll wurde ein lebender Frosch (sieh Zahl), frei geschwebt.

Im September 2009, das Strahlantrieb-Laboratorium der NASA in Pasadena, hat Kalifornien bekannt gegeben, dass sie Mäuse mit einem Superleiten-Magnet, ein wichtiger Schritt vorwärts erfolgreich frei geschwebt waren, da Mäuse biologisch an Menschen näher sind als Frösche. Sie hoffen, Experimente bezüglich der Effekten des Mikroernstes auf der Knochen- und Muskelmasse durchzuführen.

Neue Experimente, die das Wachstum von Protein-Kristallen studieren, haben zu einer Technik mit starken Magneten geführt, um Wachstum auf Weisen zu erlauben, die dem Ernst der Erde entgegenwirken.

Ein einfaches selbst gemachtes Gerät für die Demonstration kann aus Wismut-Tellern und einigen dauerhaften Magneten gebaut werden, die einen dauerhaften Magnet frei schweben werden.

Theorie von diamagnetism

Der Lehrsatz von Bohr van Leeuwen beweist, dass es keinen diamagnetism oder Paramagnetismus in einem rein klassischen System geben kann. Und doch gibt die klassische Theorie für Langevin diamagnetism dieselbe Vorhersage wie die Quant-Theorie. Die klassische Theorie wird unten gegeben.

Langevin diamagnetism

Die Langevin Theorie von diamagnetism gilt für Materialien, die Atome mit geschlossenen Schalen enthalten (sieh Dielektriken). Ein Feld mit der Intensität, die auf ein Elektron mit der Anklage und Masse angewandt ist, verursacht Vorzession von Larmor mit der Frequenz. Die Zahl von Revolutionen pro Einheitszeit ist, so ist der Strom für ein Atom mit Elektronen (in SI-Einheiten)

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Der magnetische Moment einer aktuellen Schleife ist den aktuellen Zeiten das Gebiet der Schleife gleich. Nehmen Sie an, dass das Feld nach der Achse ausgerichtet wird. Das durchschnittliche Schleife-Gebiet kann als gegeben werden, wo die Mittelquadratentfernung der Elektronsenkrechte zur Achse ist. Der magnetische Moment ist deshalb

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Wenn der Vertrieb der Anklage kugelförmig symmetrisch ist, können wir annehmen, dass der Vertrieb von Koordinaten unabhängig und identisch verteilt ist. Dann, wo die Mittelquadratentfernung der Elektronen vom Kern ist. Deshalb. Wenn die Zahl von Atomen pro Einheitsvolumen ist, ist die diamagnetic Empfänglichkeit

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Diamagnetism in Metallen

Die Langevin Theorie gilt für Metalle nicht, weil sie Elektronen nichtlokalisiert haben. Die Theorie für den diamagnetism eines freien Elektronbenzins wird Landau diamagnetism genannt, und denkt stattdessen das schwache Entgegenwirken-Feld, das sich formt, wenn ihre Schussbahnen wegen der Kraft von Lorentz gebogen werden. Landau diamagnetism sollte jedoch mit dem Paramagnetismus von Pauli, eine mit der Polarisation der Drehungen von delocalized Elektronen vereinigte Wirkung gegenübergestellt werden.

Siehe auch

• Ferromagnetismus
• Magnetochemistry
• Paramagnetismus

Außenverbindungen

• Das Video einer mit dem Museum artigen magnetischen Erhebung erzieht Modell, das von diamagnetism Gebrauch macht
• Videos von Fröschen und anderem diamagnets sind in einem starken magnetischen Feld frei geschwebt
• Video, pyrolytic Grafit frei zu schweben
• Video der Meissner-Ochsenfeld Wirkung, die flüssigen Stickstoff einschließt
• Video eines Stückes des Neodym-Magnets, der zwischen Blöcken des Wismuts frei schwebt.
• Website über dieses Gerät, mit Images (auf Finnisch).