IMANTATIE: WAARUIT HET BESTAAT, METHODE EN VOORBEELDEN - FYSIEK - 2026

De magnetisatie of magnetisatie is een vectorgrootheid die ook wel magnetisatievectorsterkte wordt genoemd. Het wordt aangeduid als M en wordt gedefinieerd als het magnetische moment m per volume-eenheid V. Wiskundig wordt het als volgt uitgedrukt:

M = d m / dV

Eenheden M in het internationale systeem van eenheden SI zijn ampere / meter, gelijk aan die van het magnetisch veld H . De vetgedrukte notatie geeft aan dat dit vectoren zijn en geen scalairen.

Figuur 1. Ferrietmagneten in de vorm van ringen. Bron: Wikimedia Commons.

Nu, het magnetische moment van een materiaal of substantie is de manifestatie van de beweging van elektrische ladingen binnen het atoom, in wezen die van het elektron.

In principe kan het elektron in het atoom worden voorgesteld als een klein gesloten stroomcircuit, terwijl het een cirkelvormige baan rond de kern beschrijft. In werkelijkheid gedraagt ​​het elektron zich niet op deze manier volgens het kwantummechanische model van het atoom, maar het valt hiermee samen in termen van het magnetische effect.

Bovendien heeft het elektron een spin-effect, analoog aan een rotatie op zichzelf. Deze tweede beweging levert een nog belangrijkere bijdrage aan het totale magnetisme van het atoom.

Wanneer een materiaal in een extern magnetisch veld wordt geplaatst, worden de magnetische momenten van beide bijdragen uitgelijnd en wordt een magnetisch veld in het materiaal gecreëerd.

Magnetisatiemethoden

Magnetiseren van een materiaal betekent dat het magnetische eigenschappen krijgt, tijdelijk of permanent. Maar het materiaal moet gepast reageren op magnetisme om dit te laten gebeuren, en niet alle materialen doen dat.

Afhankelijk van hun magnetische eigenschappen en de reactie die ze hebben op een extern magnetisch veld zoals dat van een magneet, worden materialen ingedeeld in drie grote groepen:

-Diamagnetisch

-Paramagnetisch

-Ferromagnetisch

Alle materialen zijn diamagnetisch, waarvan de respons bestaat uit een zwakke afstoting wanneer ze in het midden van een extern magnetisch veld worden geplaatst.

Paramagnetisme van zijn kant is typerend voor sommige stoffen, die een niet erg intense aantrekkingskracht op een extern veld ervaren.

Ferromagnetische materialen zijn echter die met de sterkste magnetische respons van allemaal. Magnetiet is een ijzeroxide dat een natuurlijke magneet is die bekend is uit het oude Griekenland.

Figuur 2. Magnetiet of magneetsteen uit Brazilië. Bron: Wikimedia Commons.

De magnetisatiemethoden die hieronder worden beschreven, maken gebruik van materialen met een goede magnetische respons om de gewenste effecten te bereiken. Maar op het niveau van nanodeeltjes is het zelfs mogelijk om goud te magnetiseren, een metaal dat doorgaans geen opmerkelijke magnetische respons heeft.

Hoe een ferromagnetisch object magnetiseren?

Tenzij het materiaal een natuurlijke magneet is, zoals een stuk magnetiet, is het doorgaans gedemagnetiseerd of gedemagnetiseerd. Dit leidt tot een andere classificatie van magnetische materialen:

- Hard , dit zijn permanente magneten.

- Zacht of zoet , die, hoewel het geen permanente magneten zijn, een goede magnetische respons hebben.

- Halfhard , met tussenliggende eigenschappen van de bovenstaande.

De magnetische respons van ferromagnetische materialen is te wijten aan het feit dat de magnetische domeinen erin zijn gerangschikt , gebieden met willekeurig gerangschikte magnetisatievectoren.

Dit heeft tot gevolg dat de magnetisatievectoren worden opgeheven en de netto magnetisatie nul is. Om deze reden, om een ​​magnetisatie te creëren, moeten de magnetisatievectoren worden uitgelijnd, hetzij permanent, hetzij tenminste voor een bepaalde tijd. Op deze manier wordt het materiaal gemagnetiseerd.

Er zijn verschillende manieren om dit te bereiken, bijvoorbeeld door inductiemagnetisatie, contact, wrijven, koelen en zelfs het object raken, zoals hieronder wordt beschreven.

Voorbeelden

De geselecteerde magnetisatiemethode is afhankelijk van het materiaal en de doelstellingen van de procedure.

Kunstmagneten kunnen worden gemaakt voor een breed scala aan functies. Tegenwoordig worden magneten industrieel gemagnetiseerd, volgens een zeer zorgvuldig proces.

Inductie magnetisatie

Bij deze methode wordt het te magnetiseren materiaal in het midden van een intens magnetisch veld geplaatst, zoals dat van een krachtige elektromagneet. Op deze manier worden de domeinen en hun respectievelijke magnetisaties onmiddellijk uitgelijnd met het externe veld. En het resultaat is dat het materiaal wordt gemagnetiseerd.

Afhankelijk van het materiaal kan het de aldus verkregen magnetisatie permanent vasthouden, of het kan deze verliezen zodra het externe veld verdwijnt.

Magnetisatie wrijven

Deze methode vereist het wrijven van een uiteinde van het te magnetiseren materiaal met de pool van een magneet. Het moet in dezelfde richting gebeuren, zodat het ingewreven gebied op deze manier de tegenovergestelde polariteit krijgt.

Hierdoor ontstaat een magnetisch effect, zodanig dat aan het andere uiteinde van het materiaal een tegengestelde magnetische pool ontstaat, waardoor de stof wordt gemagnetiseerd.

Contact magnetisatie

Bij contactmagnetisatie moet het te magnetiseren object in direct contact komen met de magneet, zodat deze zijn magnetisatie verkrijgt. De uitlijning van de domeinen in het te magnetiseren object vindt plaats als een cascade-effect, dat snel van het uiteinde in contact komt met het andere uiteinde.

Een typisch voorbeeld van contactmagnetisatie is het bevestigen van een clip aan een permanente magneet, en de magneet blijft gemagnetiseerd en trekt andere clips aan om een ​​ketting te vormen. Het werkt ook met nikkelmunten, spijkers en stukjes ijzer.

Maar zodra de eerste clip, spijker of munt van de magneet is verwijderd, verdwijnt de magnetisatie van de andere, tenzij het een echt sterke magneet is die in staat is om permanente magnetisatie te produceren.

Elektrische methode om te magnetiseren

Het te magnetiseren materiaal is omwikkeld met geleidende draad waardoor een elektrische stroom wordt geleid. Elektrische stroom is niets meer dan een bewegende lading die een magnetisch veld produceert. Dit veld is verantwoordelijk voor het magnetiseren van het materiaal dat erin is geplaatst en het effect is om het resulterende veld aanzienlijk te vergroten.

De aldus gecreëerde magneten kunnen naar believen worden geactiveerd en gedeactiveerd, eenvoudig door de schakeling los te koppelen, naast het feit dat het vermogen van de magneet kan worden gewijzigd door meer of minder stroom te laten passeren. Ze worden elektromagneten genoemd en daarmee kun je gemakkelijk zware voorwerpen verplaatsen of magnetische van niet-magnetische materialen scheiden.

Magnetisatie door een slag

Een ijzeren staaf of zelfs een metalen archiefkast kan worden gemagnetiseerd door er in een magnetisch veld op te slaan. Op sommige plaatsen is het magnetische veld van de aarde sterk genoeg om dit effect te bereiken. Een ijzeren staaf die verticaal de grond raakt, kan gemagnetiseerd raken omdat het magnetische veld van de aarde een verticale component heeft.

Magnetisatie wordt gecontroleerd met een kompas dat bovenop de balk wordt geplaatst. Voor een archiefkast is het voldoende om de laden met voldoende vastberadenheid te openen en te sluiten.

Een slag kan ook een magneet demagnetiseren, omdat het de volgorde van de magnetische domeinen in het materiaal vernietigt. Warmte heeft ook hetzelfde effect.

Magnetisatie door afkoeling

Er zijn stoffen zoals basaltlava's in het inwendige van de aarde, die, wanneer ze worden afgekoeld in aanwezigheid van een magnetisch veld, de magnetisatie van dat veld vasthouden. Het onderzoeken van dit soort stoffen bewijst dat het magnetische veld van de aarde van oriëntatie is veranderd sinds de aarde is gemaakt.

Referenties

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 6. Elektromagnetisme. Bewerkt door Douglas Figueroa (USB).
2. Hewitt, Paul. 2012. Conceptuele fysische wetenschappen. 5 ^e . Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Natuurkunde: een blik op de wereld. 6 ^ta Bewerken afgekort. Cengage leren
4. Luna, M. Wist je dat goud een magneet kan zijn? Hersteld van: elmundo.es.
5. Tillery, B. 2012. Physical Science. McGraw Hill.