În fizica, magnetismul este un fenomen prin care materialele exercita o forță de atracție sau de respingere asupra altor materiale. Magnetismul apare ori de câte ori particulele încărcate electric sunt în mișcare. Unele materiale bine cunoscute, care prezintă proprietăți magnetice, sunt fierul, unele oțeluri, și magnetita. Toate materialele sunt influențate într-o măsură sau alta de prezența unui câmp magnetic, cu toate că în unele cazuri, influența este prea mică pentru a fi detectată fără echipament special.
Forțele magnetice sunt forțe fundamentale care apar din cauza mișcării particulelor încărcate electric. Ecuațiile lui Maxwell descriu originea și comportamentul câmpurilor care guvernează aceste forțe.
Atunci când curentul electric se deplasează printr-un fir, câmpul rezultat este direcționat în funcție de „regula de dreapta”. Dacă mâna dreaptă este folosită ca model, iar degetul mare al mâinii drepte este îndreptat de-a lungul firului de la partea pozitivă spre partea negativă, atunci câmpul magnetic se va încadra în jurul firului în direcția indicată de degetele mâinii drepte. Dacă se formează o buclă, astfel încât particulele încărcate se învârt în cerc, atunci toate liniile de câmp în centrul buclei sunt îndreptate în aceeași direcție. Rezultatul este numit un dipol magnetic. Atunci când este plasat într-un câmp magnetic, un dipol magnetic va tinde să se alinieze cu acest câmp. Pentru cazul unei bucle, dacă degetele mâinii drepte sunt îndreptate în direcția fluxului de curent, degetul mare va arăta direcția corespunzătoare polului nord al dipolului.
Dipoli magnetici
Dipoli magnetici sau momentele magnetice se pot forma de multe ori la scară atomică, datorită mișcărilor electronilor. Fiecare electron are momente magnetice care provin din două surse. Primul este mișcarea orbitală a electronului în jurul nucleului. Într-un fel această mișcare poate fi considerată ca o buclă de curent, rezultând un moment magnetic de-a lungul axei sale de rotație. A doua sursă de moment magnetic al electronului se datorează proprietaăţii din mecanica cuantică numită spin.
Într-un atom momentele magnetice orbitale ale unor perechi de electroni se anulează reciproc. Același lucru este valabil pentru momentele magnetice de spin. Momentul magnetic global al atomului este astfel suma tuturor momentelor magnetice ale electronilor individuali, electronii împerecheaţi corect anulându-ţi reciproc momentele. În cazul unei pături de electroni complet umplute sau a unei subpături, momentele magnetice se anulează complet reciproc. Astfel, numai atomii cu pături de electroni parțial umplute vor avea un moment magnetic. Proprietățile magnetice ale materialelor sunt în mare parte determinate de natura și amploarea momentelor magnetice atomice.
Există mai multe forme de comportament magnetic, inclusiv:
-
diamagnetism
-
paramagnetism
-
magnet molecular
-
-
feromagnetism
-
antiferomagnetism
-
ferimagnetism
-
metamagnetism
-
-
sticla de spin
-
superparamagnetism
Se presupune că există şi stele extrem de magnetice, numite magnetari.
Modele de materiale magnetice
Materialele magnetic pot fi modelate printr-un sistem de spini situat în anumite poziții într-o rețea, unde interacțiunea spinilor vecini contribuie la energia totală a sistemului și stările spinilor se schimbă în funcție de unele reguli non-deterministe (probabalistice) ( dinamica sistemului). În modelul Ising apinii au doar două stări posibile (sus și jos), în timp ce în modelul Potts acestea pot avea mai mult de două stări posibile.
Lasă un răspuns