فرمت:doc

تعداد صفحه:14

بخش هایی از مقاله:

مواد پارامغناطيس

مواد پارامغناطیس گروهی از مواد هستند که موجب تقویت جزئی میدان مغناطیسی می‌شوند، یعنی اگر در داخل سیم پیچی، ماده‌ای از جنس پارامغناطیسی قرار دهیم، در این صورت میدان مغناطیسی تقویت می‌شود، هر چند این تقویت به اندازه مواد [فقط کاربران عضو میتوانند این لینک را مشاهده نمایند . ] نیست، اما قابل توجه است. به بیان دیگر، در مباحث مغناطیسی کمیتی به نام پذیرفتاری مغناطیسی تعریف می‌شود که نمادی از تقویت یا تضعیف میدان مغناطیسی است.

پارامغناطیس شکل ضعیفی از خاصیت مغناطیسی است. اتمهای مواد پارامغناطیس گشتاور دو قطبی مغناطیسی دائمی دارند که در میدان مغناطیسی خارجی دو قطبیها را با یکدیگر همسو کرده و میدان را تا اندازه‌ای تقویت می‌کنند. ماده پارامغناطیس در میدان مغناطیسی غیریکنواخت، به طرف ناحیه قویتر کشیده می‌شود.

در این مواد حركت و جنبش دوقطبي ها راحت‎تر و آسانتر است. هنگامي كه اين مواد را در ميدان مغناطيسي قرار مي‎دهيم، بر دوقطبي هاي آن نيرو وارد مي‎شود و تعداد زيادي از آنها در خطوط ميدان به طوري كه قطب‎هاي شمال در جهت خطوط قرار مي گيرند. اين امر سبب مي شود كه اين مواد به آهنربايي قوي تبديل شود؛ اما چون حركت و جنبش اين دو قطبي ها سريع است، با برداشتن اين مواد از ميدان مغناطيسي، اين دوقطبي ها به سرعت از مسير خطوط خارج مي‎شود و به حالت كاتوره اي و سمت گیری های غیر مشخص و غیر منظم قبلي برمي‎گردد و در خارج از خطوط ميدان به سرعت خاصيت مغناطيسي خود را از دست مي‎دهد؛ به عبارتی خاصیت پارامغناطیس خاصیت جذب شدن به‌وسیلهٔ یک مغناطیس را گویند. تمام فلزات داراي يك اثر پارامغناطيس ضعيف مي‌باشند كه به دما وابسته نيست و با توجه به نظرية الكترون ‌آزاد و گشتاور مغناطيسي اسپين ذاتي الكترونهاي آزاد توجيه مي‌شود. محدودة حركت الكترونهاي آزاد در نوارهاي انرژي است، در مرز اين نواحي، امواج الكترون بوسيلة بلور بازتاب براگ مي‌كند كه سبب بوجود آمدن گاف انرژي مي‌شود. اين گافهاي انرژي در تعيين عايق يا رسانا بودن جسم اهميت زيادي مي‌دارند. مواد پارامغناطیس: آلومينيوم، پلاتین، منگنز، نیکل، دی اکسیدکربن، فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی، اکسیژن و اکسید ازت.

در مواد[فقط کاربران عضو میتوانند این لینک را مشاهده نمایند . ] پذیرفتاری مغناطیسی، کمیتی منفی است و میدان مغناطیسی در اثر حضور چنین ماده‌ای تضعیف می‌شود، اما در مورد مواد پارامغناطیس، تراوایی مغناطیسی، مقداری مثبت است. بنابراین در حضور این ماده، میدان تقویت می‌شود، هر چند این تقویت به اندازه مواد [فقط کاربران عضو میتوانند این لینک را مشاهده نمایند . ] نخواهد بود.

مواد پارامغناطیس (paramagnetic) تاحدی بین مواد [فقط کاربران عضو میتوانند این لینک را مشاهده نمایند . ] و مواد [فقط کاربران عضو میتوانند این لینک را مشاهده نمایند . ] قرار میگیرند. این مواد به طور اندکی جذب میدان مغناطیسی می گردند و در اثر قطع میدان مغناطیسی خارجی ، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مواد حاجبی (contrast agent) که در MRI استفاده میگردد پارامغناطیس هستند.

خاصیت پارامغناطیسی

اگر نمونه‌ای از ماده شامل N اتم، را که گشتاور دو قطبی مغناطیسی هر کدام M است، در یک میدان مغناطیسی قرار دهیم، دو قطبی‌های اولیه اتم می‌کوشند با میدان مغناطیسی همسو شوند. این تمایل به همسو شدن را خاصیت پارامغناطیسی می‌گویند.

شرط پارامغناطیسی بودن

برای آنکه دستگاهی خواص پارامغناطیسی از خود بروز دهد، اتمها یا مولکولهای آن دستگاه باید گشتاورهای مغناطیسی دائمی داشته، و این گشتاورها تمایل داشته باشند که با میدان اعمال شده همسو شوند. گشتاورهای مولکولی مختلف واجفت شده هستند، یعنی هر یک حول میدان مغناطیسی بطور انفرادی و نه بطور هماهنگ حرکت تقدیمی می‌کنند، ولی به علت تماس گرمایی با محیط اطراف خود می‌توانند مبادله انرژی کنند. جز در دمای نزدیک به صفر مطلق توام با میدانهای بسیار قوی، مغناطش از مقدار مربوط به حالت اشباع آن که در آن حالت تمام گشتاورهای دو قطبی همسو هستند، بسیار کمتر است.

قانون کوری

در سال 1895 پیر کوری بطور تجربی کشف کرد که مغناطش M (گشتاور دو قطبی مغناطیسی در واحد حجم ماده) یک ماده پارامغناطیس با میدان مغناطیسی (B)، یعنی میدان مغناطیسی موثر که نمونه در آن قرار گرفته است، نسبت مستقیم و با دمای کلوین (T) نسبت معکوس دارد. این بیان به عنوان قانون کوری معروف است. این قانون از لحاظ فیزیکی از این جهت قابل قبول است که افزایش B باعث همسو شدن دو قطبی‌های اولیه در نمونه می‌شود و M (مغناطش) را افزایش می‌دهد، در حالی که افزایش T این همسویی را به هم می‌زند و M را کاهش می‌دهد. قانون کوری در صورتی که نسبت B/T خیلی بزرگ نباشد، از نظر تجربی تائید شده است.