Apa itu diamagnetisme dan bahan diamagnetik

Bahan diamagnetik ditolak oleh medan magnet, medan magnet yang diterapkan menciptakan medan magnet yang diinduksi di dalamnya dalam arah yang berlawanan, menyebabkan gaya tolak. Sebaliknya, bahan paramagnetik dan feromagnetik tertarik oleh medan magnet. Untuk bahan diamagnetik, fluks magnetnya berkurang, dan untuk bahan paramagnetik, fluks magnetnya meningkat.

Fenomena diamagnetisme ditemukan oleh Sebald Justinus Brugmans, yang pada tahun 1778 memperhatikan bahwa bismut dan antimon ditolak oleh medan magnet. Istilah diamagnetisme diciptakan oleh Michael Faraday pada bulan September 1845. Dia menyadari bahwa semua bahan sebenarnya memiliki semacam efek diamagnetik pada medan magnet luar.

Diamagnetisme mungkin merupakan bentuk magnetisme yang paling tidak dikenal, meskipun faktanya diamagnetisme terjadi di hampir semua zat.

Kita semua terbiasa dengan daya tarik magnet karena seberapa sering bahan feromagnetik dan karena mereka memiliki kerentanan magnetik yang sangat besar.Di sisi lain, diamagnetik hampir tidak dikenal dalam kehidupan sehari-hari karena bahan diamagnetik pada umumnya memiliki kerentanan yang sangat kecil sehingga gaya tolak menolak hampir dapat diabaikan.

Fenomena diamagnetisme adalah konsekuensi langsung dari tindakan pasukan Lenzterjadi ketika suatu zat ditempatkan di ruang di mana terdapat medan magnet. Zat diamagnetik menyebabkan melemahnya medan magnet eksternal di mana mereka berada. Vektor bidang Lenz selalu diarahkan terhadap vektor bidang yang diterapkan secara eksternal. Ini berlaku untuk segala arah, terlepas dari orientasi benda diamagnetik sehubungan dengan medan yang diterapkan.

Benda apa pun yang terbuat dari bahan diamagnetik tidak hanya melemahkan medan luar karena pengaruh reaksi Lenz, tetapi juga mengalami aksi gaya tertentu jika medan luar tidak seragam di ruang angkasa.

Gaya ini, yang bergantung pada arah gradien medan dan tidak bergantung pada arah medan itu sendiri, cenderung memindahkan benda dari wilayah medan magnet yang relatif kuat ke wilayah medan yang lebih lemah—di mana perubahan orbit elektron akan terjadi. minimal.

Gaya mekanis yang bekerja pada benda diamagnetik dalam medan magnet adalah ukuran gaya atom yang cenderung menjaga elektron orbital dalam orbit bola.

Semua zat diamagnetik karena konstituen dasarnya atom dengan elektron orbit… Beberapa zat menciptakan medan Lenz dan medan spin. Karena spin field biasanya jauh lebih kuat dari Lenz field, ketika medan dari kedua jenis terjadi, efek karena spin field biasanya mendominasi.

Diamagnetisme yang dihasilkan dari perubahan orbit elektron biasanya lemah karena medan lokal yang bekerja pada masing-masing elektron jauh lebih kuat daripada medan eksternal yang diterapkan, yang cenderung mengubah orbit semua elektron. Karena perubahan orbitalnya kecil, reaksi Lenz yang terkait dengan perubahan ini juga kecil.

Pada saat yang sama, diamagnetisme disebabkan oleh gerakan acak elemen plasma, memanifestasikan dirinya jauh lebih kuat daripada diamagnetisme yang terkait dengan perubahan orbit elektron, karena ion plasma dan elektron tidak mengalami aksi besar gaya pengikat... Dalam hal ini, medan magnet yang relatif lemah secara signifikan mengubah lintasan partikel.

Diamagnetisme dari banyak partikel mikroskopis individu yang bergerak di sepanjang lintasan dari berbagai jenis dapat dianggap sebagai hasil dari pengaruh rangkaian arus ekuivalen yang mengelilingi benda yang substansinya mengandung partikel-partikel ini. Mengukur arus ini memungkinkan diamagnetisme diukur.

levitasi diamagnetik:

Beberapa contoh bahan diamagnetik adalah air, logam bismut, hidrogen, helium dan gas mulia lainnya, natrium klorida, tembaga, emas, silikon, germanium, grafit, perunggu, dan belerang.

Secara umum, diamagnetisme praktis tidak terlihat, kecuali yang disebut superkonduktor… Di sini efek diamagnetiknya begitu kuat superkonduktor bahkan bergerak di atas magnet.

Demonstrasi levitasi diamagnetik menggunakan sepiring grafit pirolitik — ini adalah bahan yang sangat diamagnetik, yaitu bahan dengan kerentanan magnet yang sangat negatif.

Ini berarti bahwa dengan adanya medan magnet, material menjadi termagnetisasi, menciptakan medan magnet yang berlawanan yang menyebabkan material tersebut ditolak oleh sumber medan magnet. Hal ini berkebalikan dengan yang terjadi pada bahan paramagnetik atau feromagnetik yang tertarik ke sumber medan magnet (misalnya besi).

Grafit pirolitik, bahan dengan struktur khusus yang memberikan diamagnetisme yang hebat. Ini, dikombinasikan dengan kerapatannya yang rendah dan medan magnet kuat yang dicapai magnet neodymium, membuat fenomena tersebut terlihat seperti di foto-foto ini.

Telah dikonfirmasi secara eksperimental bahwa bahan diamagnetik memiliki:

• Permeabilitas magnetik relatif kurang dari satu;
• induksi magnetik negatif;
• Kerentanan magnetik negatif, praktis tidak bergantung pada suhu.

Pada suhu di bawah suhu kritis, selama transisi suatu zat ke keadaan superkonduktor, ia menjadi diamagnet yang ideal:efek Meissner dan penggunaannya