Maddede Manyetizma
Malzemeler manyetik alanlara manyetize olarak tepki vermekte olup, diyamanyetik, paramanyetik ve ferromanyetik davranış sergilemektedirler.
Tanım
Malzemelerin uygulanan alanlara tepki olarak birim hacim başına manyetik moment (manyetizasyon) kazanmasını inceleyen, makroskobik olarak süseptibilite ve geçirgenlik (permeability) ile karakterize edilen ve tepkinin işareti ile büyüklüğüne göre diyamanyetik, paramanyetik veya ferromanyetik olarak sınıflandırılan bir çalışma alanıdır.
Kapsam
Bu konu, maddenin manyetizasyonunu, bağlı akımları, yardımcı H alanını, manyetik süseptibiliteyi ve geçirgenliği (permeability) ile manyetik tepkinin üç ana sınıfını — diyamanyetizma, paramanyetizma ve ferromanyetizma — histerezis ve manyetik alanlar (magnetic domains) dahil olmak üzere kapsamaktadır. Doğrusal ortamları ve manyetik düzenin niteliksel mikroskobik kökenini ele alırken, ayrıntılı kuantum teorisi yoğun madde fiziğine aittir.
Temel sorular
- Manyetizasyon, bağlı akımlara ve H alanına nasıl yol açmaktadır?
- Diyamanyetik, paramanyetik ve ferromanyetik malzemeleri birbirinden ayıran nedir?
- Ferromanyetik maddeler neden histerezis göstermekte ve manyetizasyonu korumaktadır?
Anahtar kavramlar
- manyetizasyon
- bağlı akım
- yardımcı H alanı
- manyetik süseptibilite
- geçirgenlik (permeability)
- diyamanyetizma
- paramanyetizma
- ferromanyetizma
- histerezis
- manyetik alanlar (magnetic domains)
Temel kuramlar
- Manyetizasyon ve bağlı akımlar
- Hizalanmış atomik dipoller, uzaysal değişimi bağlı hacim ve yüzey akımlarına eşdeğer olan bir manyetizasyon üretmekte ve bu durum, yalnızca serbest akımlardan kaynaklanan yardımcı H alanına yol açmaktadır.
- Manyetik tepki sınıfları
- Diyamanyetik maddeler alanı zayıfça karşılamakta, paramanyetik maddeler alanla zayıfça hizalanmakta ve ferromanyetik maddeler, Curie sıcaklığının altında alan yapısı (domain structure) ve histerezis ile güçlü, genellikle kalıcı manyetizasyon göstermektedir.
Klinik önem
Manyetik malzemeler, kalıcı mıknatıslar, transformatör ve motor çekirdekleri, manyetik kayıt ortamları ile manyetik rezonans görüntülemedeki kontrast ve ekranlama (shielding) hususları için merkezi bir öneme sahiptir.
Tarihçe
Faraday, 1840'larda maddeleri paramanyetik veya diyamanyetik olarak sınıflandırmıştır. Pierre Curie, 1895 civarında manyetik süseptibilite için sıcaklık yasalarını belirlemiş ve Weiss, yirminci yüzyılın başlarında ferromanyetizma ve alanların (domains) moleküler alan teorisini tanıtmış, bu teori daha sonra kuantum değişim etkileşimlerine dayandırılmıştır.
Öne çıkan isimler
- Pierre Curie
- Pierre Weiss
- Michael Faraday
İlgili konular
Temel eserler
- landau1984
- kittel2005
Sıkça sorulan sorular
- B ve H arasındaki fark nedir?
- B, manyetize olmuş maddenin katkısını içeren toplam manyetik alan iken, H (yardımcı alan) kaynakları yalnızca serbest akımlar olacak şekilde oluşturulmuştur; doğrusal ortamlarda geçirgenlik (permeability) aracılığıyla orantılıdırlar.
- Ferromanyetik maddeler neden manyetize kalmaktadır?
- Güçlü değişim kuplajı (exchange coupling), komşu atomik momentleri alanlar (domains) halinde hizalamaktadır; harici bir alan alanları hizaladıktan sonra, histerezis manyetizasyonun çoğunun alan kaldırıldıktan sonra da devam etmesini sağlamakta ve böylece kalıcı bir mıknatıs oluşmaktadır.