Dijamagnetizam
Dijamagnetizam je osobina materijala da formiraju magnetno polje koje je suprotno spoljnjem magnetnom polju. Time se stvara efekat sila odbijanja. Spoljno magnetno polje menja brzinu kruženja elektrona, što menja magnetni dipolni momenat u smeru suprotnom spoljnjem polju. Dijamagnetici su materijali čija je magnetna permeabilnost manja od (relativna permeabilnost manja od 1). Supstanca koja u normalnim uslovima pokazuje najjači dijamagnetski efekat je bizmut.
Dijamagnetizam je oblik magnetizma koji se u materiji javlja samo u prisustvu spoljnjeg polja. U principu, izraženi efekti dijamagnetizma su slabi, izuzev kod superprovodnika.
| Materijal | χm=Km-1 x 10−5 |
|---|---|
| Bizmut | -16,6 |
| Ugljenik (dijamant) | -2,1 |
| Ugljenik (grafit) | -1,6 |
| Bakar | -1,0 |
| Olovo | -1,8 |
| Živa | -2,9 |
| Srebro | -2.6 |
| Voda | -0,91 |
| Superprovodnici | -105 |
Svi materijali pokazuju dijamagnetne osobine kada su izloženi spoljnjem magnetnom polju. Svi elektronski parovi, uključujući sve elektrone atoma, će dati mali dijamagnetni odziv kada su pobuđeni spoljnim poljem. Oni materijali koji pokazuju drugačije magnetne osobine (feromagnetizam ili paramagnetizam), u biti pokazuju efekte koji su mnogo jači od dijamagnetskog. Materijali koji dominantno iskazuju dijamagnetna svojstva se zovu dijamagnetici. Među njima su voda, drvo, plastika, neki metali (posebno oni sa puno elektrona: živa, zlato, bizmut).
Dijamagnetici imaju relativnu magnetnu permeabilnost koja je manja od 1, magnetnu susceptibilnost koja je negativna, i stoga ih magnetna polja odbijaju. Efekti dijamagnetizma su obično veoma slabi i stoga se ne mogu primetiti u svakodnevnom životu.
Superprovodnici se smatraju savršenim dijamagneticima ( = −1), jer poništavaju sve spoljašnje magnetno polje u svojoj unutrašnjosti usled Majsnerovog efekta.
Svi ostali provodnici iskazuju dijamagnetni efekat kada su izloženi promenljivom spoljnjem magnetnom polju. Lorencova sila koja deluje na elektrone izaziva njihovo kretanje, koje se u fizici zove vrtložne struje. Vrtložne struje stvaraju indukovano magnetsko polje koje poništava spoljašnje polje.
Godine 1778. prvi put je primećeno da bizmut i antimon odbijaju magnetna polja. Termin dijamagnetizam je prvi put upotrebio Majkl Faradej septembra 1845, kada je zaključio da svi materijali u prirodi pokazuju neku formu dijamagnmetizma kada su izloženi spoljnjem magnetnom polju.
Ako se tanak (ispod 0,5 cm) sloj vode stavi na vrh snažnog magneta (recimo supermagneta) tada magnetno polje odbija vodu. Posledica toga je malo udubljenje na površini vode koje se vidi po refleksiji sa površine.[2]
[[Datoteka:Frog diamagnetic levitation.jpg|desno|mini|200px|Živa žaba levitira u 32 mm širokom prorezu solenoida. Magnetno polje je jačine oko 16 Tesli. video
Dijamagnetici mogu da levitiraju u ravnoteži magnetskog polja bez utroška energije. Po Ernšoovoj teoremi nije moguća levitacija objekata, ali se ona odnosi samo na materijale sa stalnim magnetnim momentom, poput feromagnetika.
Dijamagnetizam je indukovana forma magnetizma gde je magnetni momenat proporcionalan spoljašnjem polju B. Magnetna energija dijamagneta je tako proporcionalna B². Ono što je važno primetiti je da je smer indukovane magnetizacije dijamagneta suprotan spoljašnjem polju, stoga ih privlače minimumi polja koji postoje u prostoru. Kod ostalih materijala je magnetizacija proporcionalna spoljašnjem polju i ima isto usmerenje (paramagnetici, feromagnetici), na njih je primenljiva Ernšoova teorema, i oni ne mogu da levitirati bez obzira na primenjenu kombinaciju elektromagnetnih i gravitacionih sila.
Tanak sloj pirolitičkog grafita, koji pokazuje izuzetno jaka dijamagnetna svojstva, može da levitira u magnetnom polju stalnih magneta od retkih zemlji. To je demonstracija dijamagnetizma koja je moguća na sobnoj temperaturi.
Naučnici iz Holandije su levitacijom podigli žabu (vidi sliku), a u Kaliforniji su uspeli da magnetnom levitacijom podignu miša.[3][4]
- ↑ Nave, Carl L.. „Magnetic Properties of Solids”. HyperPhysics. Pristupljeno 9. 11. 2008.
- ↑ SCIENCE HOBBYIST: neodymium supermagnet demonstrations, DIY magnet toys, Pristupljeno 1. 4. 2013.
- ↑ „HFML, Levitation”. Arhivirano iz originala na datum 2007-06-30. Pristupljeno 2014-04-04.
- ↑ Scientists levitate live mice
- Video snimci žaba i drugih predmeta koji levitiraju u magnetnom polju Arhivirano 2007-05-29 na Wayback Machine-u
- Video snimak levitacije pirolitičkog grafita
- Video demonstracije Majsnerovog efekta realizovanog pomoću tečnog azota Arhivirano 2016-03-04 na Wayback Machine-u
- Video snima neodimijumskog magneta koji levitira između blokova bizmuta Arhivirano 2012-02-15 na Wayback Machine-u