PARAMAGNETISME: SEBAB, BAHAN PARAMAGNETIK, CONTOH - FIZIKAL - 2025

The keparamagnetan adalah satu bentuk kemagnetan yang bahan-bahan tertentu tertarik sedikit oleh medan magnet luar dan membentuk medan magnet dalaman teraruh ke arah yang dipohon medan magnet.

Berbeza dengan apa yang sering difikirkan oleh banyak orang, sifat magnetik tidak hanya terbatas pada bahan feromagnetik. Semua bahan mempunyai sifat magnetik, walaupun dengan cara yang lebih lemah. Bahan-bahan ini disebut paramagnetik dan diamagnetik.

Dengan cara ini, dua jenis bahan dapat dibezakan: paramagnetik dan diamagnetik. Dengan adanya medan magnet, paramagnetik tertarik ke arah zon di mana intensiti medan lebih besar. Sebaliknya, diamagnetik tertarik ke kawasan medan di mana intensiti paling rendah.

Apabila terdapat medan magnet, bahan paramagnetik mengalami daya tarikan dan tolakan yang sama seperti yang dialami oleh magnet. Namun, apabila medan magnet hilang, entropi mengakhiri penjajaran magnetik yang disebabkan.

Dengan kata lain, bahan paramagnetik tertarik oleh medan magnet, walaupun tidak menjadi bahan magnet kekal. Beberapa contoh bahan paramagnetik adalah: udara, magnesium, platinum, aluminium, titanium, tungsten dan litium, antara lain.

Punca

Paramagnetisme disebabkan oleh fakta bahawa bahan tertentu terdiri dari atom dan molekul yang mempunyai momen magnet kekal (atau dipol), bahkan ketika mereka tidak berada di hadapan medan magnet.

Momen magnetik disebabkan oleh putaran elektron yang tidak berpasangan dalam logam dan bahan lain yang mempunyai sifat paramagnetik.

Dalam paramagnetisme murni, dipol tidak saling berinteraksi antara satu sama lain, tetapi berorientasi secara rawak dengan tidak adanya medan magnet luaran sebagai akibat daripada pergolakan terma. Ini menghasilkan momen magnetik sifar.

Namun, ketika medan magnet diterapkan, dipol cenderung sejajar dengan medan yang diterapkan, menghasilkan momen magnetik bersih ke arah medan itu dan menambah medan luaran.

Dalam kedua-dua kes tersebut, penjajaran dipol dapat dilawan oleh pengaruh suhu.

Dengan cara ini, apabila bahan dipanaskan, pergolakan terma mampu mengatasi kesan medan magnet pada dipol dan momen magnetik melakukan penalaan semula dengan cara yang huru-hara, mengurangkan intensiti medan yang diinduksi.

Undang-undang Curie

Undang-undang Curie dikembangkan secara eksperimen oleh ahli fizik Perancis Pierre Curie pada tahun 1896. Undang-undang ini hanya dapat diterapkan apabila suhu tinggi hadir dan bahan paramagnetik berada di hadapan medan magnet yang lemah.

Ini berlaku kerana ia tidak dapat menggambarkan paramagnetisme apabila sebahagian besar momen magnetik diselaraskan.

Undang-undang tersebut menyatakan bahawa magnetisasi bahan paramagnetik berkadar langsung dengan intensiti medan magnet yang digunakan. Inilah yang dikenali sebagai Curie's Law:

M = X ∙ H = CH / T

Dalam formula di atas M adalah kemagnetan, H adalah ketumpatan fluks magnet medan magnet yang diterapkan, T adalah suhu yang diukur dalam darjah Kelvin dan C adalah pemalar yang khusus untuk setiap bahan dan disebut pemalar Curie.

Mematuhi undang-undang Curie juga menunjukkan bahawa kemagnetan berbanding terbalik dengan suhu. Atas sebab ini, apabila bahan dipanaskan, dipol dan momen magnetik cenderung kehilangan orientasi yang diperoleh dengan adanya medan magnet.

Bahan Paramagnetik

Bahan paramagnetik adalah semua bahan yang mempunyai kebolehtelapan magnetik (kemampuan suatu bahan untuk menarik atau menyebabkan medan magnet melewati) yang serupa dengan kebolehtelapan magnetik vakum. Bahan sedemikian menunjukkan tahap feromagnetisme yang dapat diabaikan.

Dari segi fizikal, dinyatakan bahawa kebolehtelapan magnetik relatifnya (hasil antara kebolehtelapan bahan atau medium dan kebolehtelapan vakum) kira-kira sama dengan 1, yang merupakan kebolehtelapan magnetik vakum.

Di antara bahan paramagnetik terdapat jenis bahan tertentu yang disebut superparamagnetic. Walaupun mereka mengikuti Undang-Undang Curie, bahan-bahan ini mempunyai nilai pemalar Curie yang cukup tinggi.

Perbezaan antara paramagnetisme dan diamagnetisme

Michael Faraday yang, pada bulan September 1845, menyedari bahawa pada kenyataannya semua bahan (bukan hanya bahan feromagnetik) bertindak balas terhadap kehadiran medan magnet.

Bagaimanapun, kebenarannya adalah bahawa kebanyakan zat mempunyai sifat diamagnetik, kerana pasangan elektron berpasangan - dan, oleh itu, dengan putaran berlawanan - lemah menyokong diamagnetisme. Sebaliknya, hanya apabila terdapat elektron yang tidak berpasangan maka diamagnetisme berlaku.

Kedua-dua bahan paramagnetik dan diamagnetik mempunyai kerentanan yang lemah terhadap medan magnet, tetapi semasa yang pertama, bahan positif dan negatif.

Bahan diameter sedikit ditolak oleh medan magnet; sebaliknya, paramagnetik tertarik, walaupun juga dengan sedikit kekuatan. Dalam kedua kes, apabila medan magnet dikeluarkan, kesan magnetisasi hilang.

Seperti yang telah disebutkan, sebahagian besar elemen yang membentuk jadual berkala adalah diamagnetik. Oleh itu, contoh bahan diamagnetik ialah air, hidrogen, helium dan emas.

Permohonan

Oleh kerana bahan paramagnetik mempunyai tingkah laku yang serupa dengan vakum tanpa adanya medan magnet, aplikasinya dalam industri agak terhad.

Salah satu aplikasi paramagnetisme yang paling menarik adalah Electronic Paramagnetic Resonance (RPE), yang banyak digunakan dalam fizik, kimia dan arkeologi. Ini adalah teknik spektroskopi yang memungkinkan untuk mengesan spesies dengan elektron yang tidak berpasangan.

Teknik ini diterapkan dalam fermentasi, dalam pembuatan polimer industri, untuk pemakaian minyak motor dan pembuatan bir, antara lain. Begitu juga, teknik ini digunakan secara meluas dalam peninggalan peninggalan arkeologi.

Rujukan

1. Paramagnetisme (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 24 April 2018, dari es.wikipedia.org.
2. Diamagnetisme (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 24 April 2018, dari es.wikipedia.org.
3. Paramagnetisme (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 24 April 2018, dari en.wikipedia.org.
4. Diamagnetisme (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 24 April 2018, dari en.wikipedia.org.
5. Chang, MC "Diamagnetisme dan paramagnetisme" (PDF). Nota kuliah NTNU. Diakses pada 25 April 2018.
6. Orchard, AF (2003) Magnetokimia. Akhbar Universiti Oxford.