Manyetik Maddelerin
Sınıflandırılması
 Manyetik özelliklerine bağlı olarak maddeler
başlıca 5 sınıfa ayrılabilir.
•
•
•
•
•
Paramanyetik
Diyamanyetik
Ferrimanyetik
Ferromanyetik
Antiferromanyetik
Manyetik Maddelerin
Sınıflandırılması
 Paramanyetik ve diyamanyetik maddelerin
mıknatıslanma vektörleri(M) ve manyetik alan
şiddeti(H) ile orantılıdır.
M= X.H
 Burada X manyetik duygunluk (süseptibilite)
Eğer madde paramanyetikse, X pozitif olup bu
durumda M ve H ile aynı yöndedir. Madde
diyamanyetik ise ,X negatif olup M ve H ters
yöndedir.
Paramanyetik Maddeler
• Paramanyetik maddeler pozitif fakat küçük bir
manyetik duyarlılığa sahiptir. Bu duyarlılık
sürekli manyetik dipol momenti olan atomların
(ya da iyonların) varlığından kaynaklanır.
• Bu momentler birbirleri ile
yalnız çok zayıf etkileşimde
bulunurlar ve bir dış
manyetik alan içerisinde
bulunmadıkları zaman
gelişigüzel yönelmişlerdir.
Paramanyetik Maddeler
• Madde bir dış manyetik alan içerisine konulduğu
zaman, atomik momentleri alan yönünden
yönelmeye zorlanırlar.
• Ancak bu yönelim süreci, momentleri rastgele
yönlere yöneltmeye çalışan ısısal hareketin
etkileri ile yarışmak zorundadır.
• Dış manyetik alan kalktığında manyetizmaları
yok olur.
Paramanyetik Maddeler
 Pierre Curie deneysel olarak bazı koşullar
altında paramanyetik bir maddenin
mıknatıslanmasının manyetik alanla doğru,
mutlak sıcaklıkla ters orantılı olduğunu tespit
etmiştir.
 M=C*B0/T
 Bağıntı;mıknatıslanmanın artan alanla ve
azalan sıcaklıkla arttığını göstermektedir.
Paramanyetik Maddeler
M=C*B0/T
 B0 = 0 olduğunda mıknatıslanma sıfırdır; bu
durum dipol momentlerin rastgele yönelmiş
olmalarına karşılık gelir.
 Çok yüksek alanlarda ve çok düşük
sıcaklıklarda,mıknatıslanma maksimum veya
doyum değerine yaklaşır. Bu durumda, tüm
manyetik dipol momentler uygulanan alan
yönünde dizilmişler demektir ve eşitlik artık
geçerli değildir.
Paramanyetik Maddeler
 Ferromanyetik bir madde,sıcaklığı Curie
Sıcaklığı denen bir kritik sıcaklığa ulaştığı ya da
geçtiği zaman kalıcı mıknatıslanmasını
kaybeder ve paramanyetik duruma geçer.
 Bazı Ferromanyetik maddelerin Curie
sıcaklıklarının listesi;
 Madde
Tc(K)
demir
1043
kobalt
1394
nikel
651
Paramanyetik Maddeler
 Ferromanyetik bir
maddenin
mıknatıslanmasının
mutlak sıcaklıkla
değişimi.
Paramanyetik Maddeler
• Paramanyetik materyaller (P) ise daha
güçlü manyetik etki oluştururlar ve bu,
güçlü manyetik alan vektörü ile aynı yönde olur.
• Diyamanyetik materyaller (D) oldukça zayıf
manyetik etki oluşturmaktadır ve bu güçlü manyetik
alan vektörüne ters yöndedir.
Diyamanyetik Maddeler
 Diyamanyetik bir maddeye bir dış manyetik
alan uygulandığında, bu alana zıt yönde zayıf
bir manyetik moment oluşur.
 Bu diyamanyetik maddeler dış manyetik alan
tarafından zayıfça itilirler.
Diyamanyetik Maddeler
 Çekirdeğin etrafında zıt yönlerde fakat aynı
süratle dolanan iki elektronlu klasik atom
modelini düşünerek diamanyetizmayı bir
ölçüde anlayabiliriz.
 Elektronlar, pozitif yüklü çekirdeğin
oluşturduğu çekici elekrostatik kuvvet
nedeniyle çembersel yörüngelerde dolanırlar.
Diyamanyetik Maddeler
 İki elektronun manyetik momentlerinin
büyüklükleri eşit fakat yönleri zıt olduğundan
birbirini yok ederler ve atomun manyetik
momenti sıfır olur.
 Sonuçta,elektronların manyetik momentleri
birbirini yok edemezler ve madde uygulanan
manyetik alana zıt yönde net bir manyetik
moment edinir.
Ferrimanyetik Maddeler
 Ferrimanyetizma, maddede paramanyetik
atomlar tarafından iki veya daha fazla türde
moment oluşturmuşsa gözlenebilen bir
özelliktir. Farklı değerdeki momentlerin zıt
yönlerde dizilişlerinden bu momentlerin
farklarına eşit bir moment doğar ki, böylece
ferrimanyetizma ortaya çıkar.
Ferrimanyetik Maddeler
 Ferrimanyetik maddeler, oda sıcaklığında
kendiliğinden manyetizasyonu olan endüstriyel
açıdan daha fazla önemi olan manyetik
malzemelerdir.
 Ferrimanyetik maddeler, ferromanyetik
maddelerle aynı davranışları(manyetik doyum,
histerisiz özellikleri) gösterirler.
Ferrimanyetik Maddeler
 Ferrimanyetikler, manyetik sınıflamaya 1948
yılında dahil edilinceye kadar ferromanyetik
malzemelerle birlikte incelenmiştir.
 Ferrimanyetikler, demir ve bir başka metal
katyonunun oluşturduğu karışım oksitlerdir ve
ferrit olarak da adlandırılırlar.
Ferromanyetik Maddeler
 Atomları sürekli manyetik momente sahip olan
az sayıda kristal yapılı madde,
ferromanyetizma denen kuvvetli manyetik
olaylar gösterir. Ferromanyetik maddelerin
bazı örnekleri demir ve nikeldir. Bu tür
maddeler, zayıf bir dış manyetik alan içinde
bile birbirine paralel olarak yönelmeye çalışan
atomik manyetik dipol momentler içerirler, dış
manyetik alan kalktığında manyetik özelliklerini
korurlar.
Ferromanyetik Maddeler
 Momentler bir kere paralel hale getirildikten
sonra, dış alan ortamdan kaldırılırsa bile madde
mıknatıslanmış olarak kalır.
Bu sürekli yönelim,
komşu olan manyetik
momentler arasındaki
kuvvetli bir etkileşimden
kaynaklanır. Bu
etkileşim, ancak
kuantum mekaniksel
ifadelerle anlaşılabilir.
Ferromanyetik Maddeler
 Mıknatıslanmamış bir maddede, şekilde
gösterildiği gibi bölgeler,net manyetik moment
sıfır olacak biçimde rastgele yönelirler.
Numune bir dış manyetik alan içine konduğu
zaman, bölgeler hafifçe dönerek alan yönünde
yönelmeye çalışırlar.
Ferromanyetik Maddeler
 Madde, bir dış manyetik alan içine konduğu
zaman, bölgeler hafifce dönerek alan yönünde
yönelmeye çalışırlar. Bu yönelme olayı,
şekildeki gibi olur.
Bir B0 dış alanı uygulandığı
zaman atomik manyetik
dipollerin alan yönünde
yönelmeye çalışırlar ve
böylece maddeye net bir M
mıknatıslanması
kazandırırlar.
Ferromanyetik Maddeler
 Dış alan ortadan kalktığı
zaman madde
mıknatıslık özelliğini
korumaya devam eder.
 Bir ferromanyetik
maddenin manyetik
özelliklerini şekilde
görülen toroid biçimli
düzenekle ölçeriz.
Antiferromanyetik Maddler
 Antiferrromanyetizma da paramanyetik
atomlardan ibaret maddelerde gözlenir.
 Malzemeyi oluşturan atomlar aynı büyüklükte
moment meydana getirmiş ve bunlar karşılıklı
etkileşimle birbirlerini yok edeceklerdir.
 Sonuçta madde diamanyetik bir özellik
gösterecektir ve bu özelliğe
antiferromanyetizma denir.
Antiferromanyetik Maddeler
 Bu maddeler tüm sıcaklıklarda düşük
doygunluk değerleri verirler.
 Bu maddeler yalnızca Neel sıcaklığında
maksimum doygunluk değeri gösterirler.
 Neel sıcaklığının altında antiferromanyetik
davranış gösterirken, bu sıcaklığın üstünde ise
diamanyetik davranış gösterir.
 Yönelmeleri sonucu atom veya iyonların
manyetik momentleri birbirlerini yok eder, net
manyetik moment sıfırdır.
Antiferromanyetik Maddeler
 İyonik bileşiklerin çoğu; oksitler, sülfatlar,
klorürler vb. antiferromanyatizma özelliği
gösterirler.
 Antiferromanyetik davranışı açıklamak için
metal oksitlerdeki süper değişim olarak
adlandırılan davranışı incelemek gerekir.
 Bunun mekanizması kısaca; manyetik
spinlerin oksijen orbitallerindeki antiparalel
çiftleşmesi olarak tarif edilir.
Antiferromanyetik Maddeler
KAYNAKLAR
 http://ben.mukerremyilmaz.com/dersler/TBIL107/LRN
/pics/B05/KI05025.swf
 Fen ve Mühendislik İçin Fizik 2 (Servay Beichner)
 http://bilimge.com/index.php/component/content/articl
e/48-elektirik-magnetizma/626-maddenin-magnetikoezellikleri.html
 http://w3.gazi.edu.tr/web/nkaracan/inorglab/manyetiz
ma.pdf
 http://www.konez.com/atomic_particles.htm
HAZIRLAYAN
Emrah BOZKURT
Download

Paramanyetik Maddeler Diyamanyetik Maddeler