Magneetikud

Paramagnetism ja paramagneetikud

Paramagneetikuteks nimetatakse aineid, mille aatomite magnetmoment erineb nullist vähe (kuid on positiivne) . Kui me mõjutame neid magneetikuid välise magnetväljaga, siis see püüab aine aatomite magnetmomenti orienteeruda piki H suunda. Samas aga teeb soojusliikumine vastutööd, üritades neid suundi ühtlaselt igale poole laiali paisata. Sellest tulenevalt sõltub magnetväli aines välisest väljast ja temperatuurist. Kui me loobuksime välisväljast H, siis spinnide kindel orientatsioon rikutakse. Seetõttu kaob sisemine magnetväli B. Magnetmomendi sõltuvust temperatuurist kirjeldas Pierre Curie.
Paramagneetikud on näiteks alumiinium, vask, kroom, vasksulfaat, vedel lämmastik, kaalium ja mangaan .
Nende ainete aatomid sisaldavad enamasti elektrone, mille spinnid on samasuunalised. See annab aatomitele polaarsuse.

Diamagnetism ja diamagneetikud

Väli, mis tekib diamagneetikutes, on vastupidine nendele mõjuvale magnetväljale. Erinevalt ferromagneetikutest, pole diamagneetikud püsimagneetikud. Diamagnetism on võimalik kvantmehaanika tõttu ja see ilmneb, kui väline väli muudab orbitaalidel olevate elektronide kiirust ümber tuuma ning see mõjutab magnetilist dipoolmomenti. Lähtuvalt Lenzi seadusest, on elektronide tekitatud magnetväli vastupidi talle mõjunud välja suhtes. Magnetiline vastuvõtlikkus µ₀ diamagneetikutel on alla 1. Suurema osa materjalide diamagnetismi efekt on nõrk. Kuid eksisteerib ka ülijuhte, kus on tugev kvantefekt, nendest ainetest tõrjutakse magnetväli täielikult.

Ajalugu

Diamagneetikud avastas Sebald Justinus Brugmans aastal 1778. Ta pani tähele, et vismut ja antimon tõrjusid magnetvälja. Nimetuse diamagnetism mõtles välja Michael Faraday aastal 1845.

Diamagnetite levitatsioon

Diamagneetikud suudavad leviteerida (hõljuda) magnetvälja tasakaalulises seisundis, ilma jõu kuludeta. Earnshaw' teoreem välistab staatilise magnetilise levitatsiooni. Kuid see teoreem rakendub ainult materjalidele, mis omavad positiivset momenti. Üks tuntuim leviteerimise viis kaasneb Meissneri efektiga. See ei toimu harilike diamagneetikutega, mille vastuvõtlikkus läheneb miinus ühele, kui külmutame teda väga madalale temperatuurile. Neid materjale kutsutakse ülijuhtideks ning need ained saavad leviteerida magnetite kohal. Selle põhjus seisneb selles, et ülijuht ei lase magnetväljal ennast läbida. Iseloomulikku leviteerimist kutsutakse Meissneri efektiks.

Ferromagnetism ja ferromagneetikud

Ferromagneetikud moodustavad erilise klassi magneetikute hulgas. Nad on võimelised magneetuma isegi välise magnetvälja puudumisel. Ferromagneetikud on oma nime saanud selle kõige levinuma esindaja, raua järgi. Samas kuuluvad selle rühma hulka veel: nikkel, koobalt, gadoliinium, nende sulamid ja ühendid, samuti mõningad mangaani ja kroomi sulamid ning ühendid mitteferromagnetiliste elementidega (näiteks MnAlCu, CrTe jne). Nende erivastuvõtlikkus on väga suur – kuni 10⁶, ületades dia- ja paramagneetikute vastuvõtlikkuse tohutu arv kordi.
Ferromagneetikute magneetumine ei allu lineaarsele kasvule ja kahanemisele. Nimelt esineb küllastusmagneetuvus , millest kõrgemale magnetväli aines ei saa kasvada. Vastav magnetinduksioon on . Niisugust mittelineaarse kasvu ja kahanemise nähtust nimetatakse magnetiliseks hüstereesiks ja selle kirjeldamiseks kasutatakse hüstereesisilmust.

Ajalugu

Ajalooliselt kasutati terminit "ferromagnet" ainete kohta, mis suutsid ilma välise välja puudumiseta tekitada magnetvälja, see tähendab, et neil olid magnetilised omadused. Üht olulisemat uuringut ferromagneetikutest teostas Aleksandr Stoletov, nimelt vaatles ta nende magnetilist läbilaskvust. Vastavat funktsiooni kutsutakse Stoletovi kurviks.