54
MAGNETNE OSOBINE MAGNETNE OSOBINE

MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

Page 2: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

• Opšte o magnetnim osobinama

• Dijamagnetizam

• Paramagnetizam

• Fero, feri i antiferomagnetizam

• Poređenje električnih i magnetnih osobina

Page 3: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETIZAM MAGNETIZAM –– ISTORIJATISTORIJAT

Reč magnetizam potiče od grčke

reči za izvestan tip minerala koji

sadrži oksid gvožđa (Fe3O4,

magnetit), koji je pronađen u

Magneziji (Grčka) pre više od 2000

godina.

Osobine ovog minerala: deluje silom

na slične materijale i može preneti tu

osobinu na komad gvožđa dodirom.

Page 4: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETIZAM MAGNETIZAM –– ISTORIJATISTORIJAT

• Prva naučna studija magnetizma potiče od Wilijema Gilberta, koji je

1600. publikovao knjigu “O magnetu.”

• 1820. Hans Kristian Ersted zapazio da električna struja proizvodi

magnetno polje.

• 1825. napravljen prvi elektromagnet.

• 1831. Majkl Faradej i Džozef Henric su nezavisno pokazali da

promenljivo magnetno polje proizvodi električnu struju u žici koja se

nalazi u tom polju (otkriće elektromagnetne indukcije).

Page 5: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

IZVOR MAGNETNOG POLJAIZVOR MAGNETNOG POLJA

Izvor magnetnog polja je naelektrisanje u kretanju!

Razumevanje izvora polja koje stvara šipka magneta leži u

razumevanju struja na atomskom nivou.

Page 6: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

Analogija između magnetnih i električnih osobina.

Magnetne osobine izazvane naelektrisanjem u kretanju, a

električne deformacijom naelektrisanja.

Tri vrste ponašanja:

• dijamagnetizam

• paramagnetizam

• feromagnetizam, ferimagnetizam, antiferomagnetizam

Page 7: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETMAGNETNI MOMENTINI MOMENTI

Magnetni momenat atoma (mp)

mp = I·A [Am2]

B – Bohr-ov magneton

(najmanja količina magnetnog momenta)

B = eh/4 me = 0,9274·10-27 Am2

mp

Page 8: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNI MOMENTIMAGNETNI MOMENTI

Tri izvora magnetnih momenata atoma:

• elektronski spinski momenat (paramagnetizam)

• elektronski orbitalni momenat (paramagnetizam)

• promena orbitalnog momenta, indukovana primenjenim

magnetnim poljem (dijamagnetizam)

Page 9: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNA PERMEABILNOSTMAGNETNA PERMEABILNOST

Relativna magnetna propustljivost (permeabilnost)

pokazuje težnju magnetnih linija sile da prođu kroz datu

sredinu u odnosu na vakuum: r = / 0.

permeabilnost vakuuma:

0 = 4·10-7 Vs/Am = 1,2566·10-6 N/A2

dijamagnetici: r < 1

paramagnetici: r > 1

Page 10: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNA SILAMAGNETNA SILA

2

21

04

1

r

mmF

r

m1, m2 – magnetni momenti (dipoli)

r – rastojanje između magnetnih momenata

Page 11: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETIZACIJA I SUSCEPTIBILNOSTMAGNETIZACIJA I SUSCEPTIBILNOST

Magnetizacija i susceptibilnost se takođe koriste za

kvantitativno izražavanje magnetnih osobina.

Magnetizacija datog uzorka se sastoji od unutrašnjih

magnetizacija (susceptibilnosti ) i spoljašnjeg polja :

= μr-1 analogno e = r-1

m

A

m

Am

V

m

M i

i

3

2

HM

Page 12: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNA SUSCEPTIBILNOSTMAGNETNA SUSCEPTIBILNOST

Postoje tri tipa susceptibilnosti:

• zapreminska susceptibilnost, = / [bezdim.]

• masena susceptibilnost, mas= / [cm3/g]

• molarna susceptibilnost, m=·Vm [cm3/mol]

m = Vm· = (M / ) = M· mas

Najčešće se koristi molarna susceptibilnost.

Često je = f ( ) komplikacija!

Page 13: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNT SUSCEPTIBILNOSTI (298K)MAGNETNT SUSCEPTIBILNOSTI (298K)

Supstancija / (106) m / (104 cm3 mol1)

H2O

C6H6

NaCl(č)

Cu(č)

Hg(t)

CuSO4H2O(č)

Al(č)

Pt(č)

Na(č)

90,0

7,2

13,9

96,0

28,5

+176,0

+22,0

+262,0

+7,3

16,0

6,4

3,8

6,8

4,2

+192,0

+2,2

+22,8

+1,7

Page 14: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE

MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI (1)MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI (1)

• Gujova vaga

• SQUID (Superconucting Quantum Interference Device)

Page 15: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE

MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI (2)MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI (2)

• Kvikeov metod

Page 16: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

OSNOVE MAGNETIZMAOSNOVE MAGNETIZMA

Magnetna idnukcija – gustina magnetnog fluksa

U vakuumu = 0. H je uzrok, a je posledica u sredini.

MHHHHHHB

Am

NTB

r

0000 1

Page 17: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETOHEMIJAMAGNETOHEMIJA

Dijamagnetizam (r<1, m<0)

-1·10-4 < m < -1·10-2 cm3/mol

• Spoljašnje polje je oslabljeno

• Atomi/joni/molekuli sa popunjenim ljuskama

Paramagnetizam (r>1, m>0)

+1·10-4 < m < +1·10-1 cm3/mol

• Spoljašnje polje je pojačano

• Atomi/joni/molekuli sa nepopunjenim ljuskama / nesparenim

elektronima

dijamagnetizam (unutrašnji e-) + paramagnetizam (valentni e-)

Page 18: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETOHEMIJAMAGNETOHEMIJA

Feromagnetizam (r>>1, m>>0)

m do +1·10+6 cm3/mol

• Magnetni momenti paralelni

• Fe, Co, Ni, Cd, Dy

Antiferomagnetizam

• Periodično paralelne i antiparalelne raspodele (susedni

magnetni momenti identični po apsolutnoj vrednosti)

• Cr, FeO, MnO

Ferimagnetizam

• Periodično paralelne i antiparalelne raspodele (susedni

magnetni momenti nisu identični po apsolutnoj vrednosti)

• Magnetit Fe3O4, gvožđe(II,III) oksid

Page 19: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

Molarna susceptibilnost elemenata

Page 20: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),
Page 21: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNA PERMEABILNOSTMAGNETNA PERMEABILNOST

HB )1(0

Page 22: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA

U ČVRSTOM STANJU U ČVRSTOM STANJU

Page 23: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA

U ČVRSTOM STANJU U ČVRSTOM STANJU

Page 24: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

• Opšte o magnetnim osobinama

• Dijamagnetizam

• Paramagnetizam

• Fero, feri i antiferomagnetizam

• Poređenje električnih i magnetnih osobina

Page 25: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

DIJAMAGNETNE SUPSTANCIJEDIJAMAGNETNE SUPSTANCIJE

popunjene elektronske ljuske magnetni momenat nula

• inertni gasovi (He, Ne, Ar)

• poliatomski gasovi (H2, N2)

• jonski kristali (NaCl: Na+, Cl-)

• materijali sa kovalentnom vezom (C-dijamant, Si, Ge)

• skoro sva organska jedinjenja

Susceptibilnost ne zavisi od temperature!

vakuum

dijamagnetik

Page 26: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

LENCOVO PRAVILOLENCOVO PRAVILO

Pravilo za određivanje smera indukovane struje:

Indukovana struja ima takav smer, da teži poništeju svog

nastanka.

Strujna kontura reaguje na promenu magnetnog polja

stvaranjem sopstvenog magnetnog polja (indukovane

struje).

Dijamagnetizam!

Page 27: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

PRECESIJAPRECESIJA

Page 28: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNEIZMATEORIJA DIJAMAGNEIZMA

Klasična Lanževenova teorija

Kada se primeni magnetno polje, magnetni momenti elektrona

precesuju oko pravca polja, usled čega se u atomu indukuje

magnetni momenat mi:

Sfernosimetričan atom

I

mi

ri

Page 29: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNETIZMATEORIJA DIJAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija

Posmatra se atom koji ima Z elektrona.

HmNV

HVmN

HmVnNHmVNHNmHM

HM

iAmm

miA

iAitoti

/

/

//////

BmN iAm /0

Page 30: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNETIZMATEORIJA DIJAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija

e

i

ei

i

m

eLm

vrmLqvr

m

dqvr

dt

lddqr

ldr

dt

dqldrIAIdAIm

2

2

22

22

Page 31: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNETIZMATEORIJA DIJAMAGNETIZMA

Klasična Lanževin-ova teorija

j

j

e

ijj

e

j

j

i

j

j

ej

jL

e

j

jLe

i

e

L

LeLee

e

i

rm

Bemrr

m

rBe

m

rm

Be

e

r

m

erm

m

m

eB

rmLrmvrmL

m

Lqm

22

22

22

22

22

22

63

2

4

2

2

22

2

2

Page 32: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNETIZMATEORIJA DIJAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija

BmN iAm /0

j

j

e

Am r

m

eN 22

0

6

j

j

e

i rm

Bem

22

6

Page 33: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA DIJAMAGNETIZMATEORIJA DIJAMAGNETIZMA

Slaganje izračunatih i

izmerenih vrednosti nije

idealno, ali je u okviru

reda veličine.

Klasična Lanževinova

i kvantna teorija dijama-

gnetizma daju isti rezultat.

Tf

Page 34: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

• Opšte o magnetnim osobinama

• Dijamagnetizam

• Paramagnetizam

• Fero, feri i antiferomagnetizam

• Poređenje električnih i magnetnih osobina

Page 35: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

PARAMAGNETNE SUPSTANCIJEPARAMAGNETNE SUPSTANCIJE

nepopunjene ljuske / nespareni elektroni magnetni

momenat ima konačnu vrednost

• soli prelaznih elemenata

• elementi retkih zemalja

• soli i oksidi retkih zemalja

• metali (Al, Cr)

Susceptibilnost opada sa porastom temperature! T

C

Page 36: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija – kao kod polarnih materijala

• nema polja,

=0

• primenjeno polje,

niska temperatura

• primenjeno polje,

visoka temperatura

Page 37: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

Klasična Lanževenova teorija – kao kod električnih osobina

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

cosBmU

Page 38: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija – kao kod električnih osobina

broj momenata u prostornom uglu između i +d je dN

• bez polja: dN d

• sa poljem: dNB d · Boltzmann-ov faktor

dkT

BmA

kT

UdAdNB sin)

cosexp(2)exp(

cos

akT

Bm

0)sin2(cos

cos

dmAem kTmB

B

B

Bi

N

mm

Page 39: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija – kao kod električnih osobina

Lanževenova funkcija

1

1

1

1

de

demm

a

a

i

)(1

coth1

aLa

aaee

ee

m

maa

aa

i

Page 40: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Klasična Lanževenova teorija – kao kod električnih osobina

945

2

453)(

53aaa

aL

malo a a

veliko a saturacija

Page 41: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Klasična teorija:

m – magnetni momenat materijala

Momenat po molu:

A

mA

m

iAmmmm

i

N

kTm

kT

mN

B

mNV

B

MV

H

MV

kT

Bmm

0

2

0

00

2

3

3

3

TRTkTN

mNM mmmA

A

83,2

33

00

Page 42: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Kvantna teorija

Centralni postulat: energija sistema je diskretna.

klasični slučaj kvantiranost

J=1/2 J=2

Page 43: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEORIJA PARAMAGNETIZMATEORIJA PARAMAGNETIZMA

Kvantna teorija

ukupni angularni momenat spina

ukupni angularni momenat elektrona

ukupni angularni momenat atoma

2

1;h

SSSS

2

1;h

LLLL

2

1;h

JJJSLJ

kT

NmgJJ

kT

BmgJJm

A

m3

)1(

3)1(

2

02

2

2

Page 44: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TEMPERATURSKA ZAVISNOST

Opšte:

• dijamagnetizam:

• paramagnetizam: (Kirijev zakon)

Tf

T

C

T

+

-

Page 45: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

• Opšte o magnetnim osobinama

• Dijamagnetizam

• Paramagnetizam

• Fero, feri i antiferomagnetizam

• Poređenje električnih i magnetnih osobina

Page 46: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),
Page 47: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

FEROMAGNETIZAMFEROMAGNETIZAM

I u odsustvu primenjenog polja magnetni dipoli teže da se

usmere u malim oblasitma, domenima. Primenom spoljašnjeg

polja domeni se usmeravaju.

magnetni

domeni

• “meki” feromagnetizam – domeni se ponovo haotizuju kada

se polje isključi

• “tvrdi” feromagnetizam

Page 48: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MEKI I TVRDI MAGNETIMEKI I TVRDI MAGNETI

• meki magneti: transformatori,

elektromagneti, električni kalemovi...

• tvrdi magneti: zvučne i video

trake, permanentni magneti...

metalni meki magneti:

• -Fe, Co, Ni i njihove legure

• Fe-Si i Fe-Ni jedinjenja i njihove legure

keramički meki magneti:

• feriti: kubni oksidi spineli ili perovskiti, garneti (Y3Fe5O12)

• spineli: magnetni momenti jona na tetraedarskim i

oktaedarskim mestima su anti-paralelni

meki tvrdi

Page 49: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

FEROMAGNETIZAM I TEMPERATURA

Povišenje temperature dovodi do transformacije feromagnetnih u

paramagnetne materijale. Ovaj prelaz se odvija na Kirijevoj

temperaturi, TC.

supstanca TC / K

Co 1395

Fe 1033

Ni 627

CrO2 390

Gd 289

Dy 85

EuO 70

Ho 20

Page 50: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA

U ČVRSTOM STANJU U ČVRSTOM STANJU

Page 51: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNO PONAŠANJE MATERIJALAMAGNETNO PONAŠANJE MATERIJALA

Magnetno ponašanje slobodnih atoma, jona ili materijala u

celini se mogu razlikovati:

• atomi Ag i Cu imaju rezultujući magnetni moment i

ponašaju se kao paramagnetici, dok se u masi ponašaju

kao dijamagnetici

• Fe2+ i Fe3+ kao i kompleksni joni nisu feromagnetni, a Fe

kao metal jeste

• metalni Cu i Cu+ joni su dijamagnetici, a Cu2+ joni su

paramagnetici

Page 52: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

STRUKTURNA ODREĐIVANJASTRUKTURNA ODREĐIVANJA

Paskal je pokazao da je aditivna veličina:

A – atomska susceptibilnost

i – susceptibilnost konstitutivnih komponenti

Ispitivanje strukture molekula.

Primer: hipofosforna kiselina ima formulu H4P2O6, a ne H2PO3.

iAm

Page 53: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

MAGNETNE OSOBINEMAGNETNE OSOBINE

• Opšte o magnetnim osobinama

• Dijamagnetizam

• Paramagnetizam

• Fero, feri i antiferomagnetizam

• Poređenje električnih i magnetnih osobina

Page 54: MAGNETNE OSOBINE - ffh.bg.ac.rs · PDF fileMAGNETIZAM – ISTORIJAT Reč magnetizam potiče od grčke reči za izvestan tip minerala koji sadrži oksid gvožđa (Fe 3 O 4, magnetit),

POREĐENJE ELEKTRIČNIH I MAGNETNIH POREĐENJE ELEKTRIČNIH I MAGNETNIH

OSOBINAOSOBINA

Električne osobine

dielektrik

• indukovanje električnih dipola

• atomska polarizacija

• ne utiče T

paraelektrik

• paraelektrična polarizacija za tri

reda veličine veća od paramagnetne

• snižavanjem T paraelektrik očvršćava

i nema orijentacije dipola

feroelektrik

Magnetne osobine

dijamagnetik

• indukovanje magnetnih momenata

• ---

• ne utiče T

paramagnetik

• za obe važi Lanževenova funkcija

• efekti se pojačavaju snižavanjem T,

pošto se samo orbitalni i spinski

momenti orijentišu

feromagnetik