ویژگی مواد مغناطیسی - آموزش تصویری - زبان ساده

1 - ویژگی مواد مغناطیسی

مواد را از نظر مغناطیسی به دو دسته تقسیم می کنند: مواد مغناطیسی و مواد غیر مغناطیسی.

مواد غیر مغناطیسی، موادی هستند که میدان مغناطیسی روی آنها اثر ندارد. مثلا چوب جذب آهنربا نمی شود.

مواد مغناطیسی، موادی هستند که میدان مغناطیسی روی آنها اثر دارد. مثلا وقتی آهنربا را به میخ نزدیک می کنیم آن را جذب می کند.

به شکل روبرو دقت کنید. می بینیم که مواد مغناطیسی به سه دسته تقسیم می شوند. دیامغناطیس، پارامغناطیس و فرومغناطیس. در ادامه انواع مواد مغناطیسی را شرح می دهیم

برای بررسی بیشتر خاصیت مغناطیسی مواد، باید باید دو قطبی مغناطیسی را تعریف کنیم.

2 - دوقطبی مغناطیسی

جهت میدان مغناطیسی در خارج آهنربا از N به S است اما در درون آهنربا از S به N است. ما جهت دو قطبی مغناطیسی را با بردار زرد رنگ نشان دادیم. در شکل های بعدی، برای راحتی نمایش، جهت دو قطبی را فقط با بردار نشان خواهیم داد.

3 - مواد پارامغناطیس

1. هنوز میدان مغناطیسی اعمال نشده است( شکل بالایی ): این حالتی است که ماده پارامغناطیس در میدان قرار ندارد. به همین دلیل جهت دو قطبی ها به صورت کاتوره ای( یعنی تصادفی) است. در نتیجه اثر همدیگر را خنثی می کنند. بنابراین، ماده دارای خاصیت مغناطیسی نیست.
   
2. میدان مغناطیسی اعمال می کنیم( شکل دوم ): وقتی که به ماده پارامغناطیس، میدان مغناطیسی خارجی اعمال می کنیم( بردار آبی رنگ) دوقطبی ها هم جهت می شوند. بنابراین، خاصیت مغناطیسی در این ماده ظاهر می شود.
3. میدان اعمال شده را حذف می کنیم( شکل سوم): وقتی که میدان مغناطیسی را حذف می کنیم خاصیت مغناطیسی که ایجاد شده بود از بین می رود. یعنی دوقطبی ها دوباره به صورت تصادفی قرار می گیرند و ماده خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد.

به طور خلاصه، مواد پارامغناطیس موادی هستند که دارای دو قطبی مغناطیسی هستند. در حالت عادی خاصیت مغناطیسی ندارند. اما اگر میدان مغناطیسی خارجی به آنها اعمال شود خاصیت مغناطیسی به دست می آورند و با حذف میدان، خاصیت مغناطیسی این مواد از بین می رود.

4 - مواد دیامغناطیس

 تفاوت پارامغناطیس و دیامغناطیس در این است که مواد پارامغناطیس جذب آهنربا می شوند اما مواد دیامغناطیس، دفع می شوند.

در فیلم روبرو، یک آهنربا به یک ماده دیامغناطیس نزدیک می شود. مشاهده می کنید که با نزدیک شدن آهنربا، ماده مذکور از آن دور می شود.

5 - مواد فرومغناطیس

اثر میدان مغناطیسی خارجی بر ماده فرومغناطیس. دوقطبی های این ماده طوری جابجا می شوند که حوزه ای که هم جهت میدان است رشد می کند. به شکل بالایی دقت کنید. ما سه حوزه رسم کردیم( در واقعیت تعداد حوزه ها بسیار زیاد است). در شکل پایینی، یک میدان مغناطیسی اعمال می کنیم. در شکل بالایی یکی از حوزه ها که با میدان مغناطیسی هم جهت است با رنگ سبز نشان داده شده است. این حوزه گسترش می یابد و رشد می کند. بقیه حوزه ها کوچک می شوند و از بین می روند. در نتیجه دوقطبی های سرتاسر ماده هم جهت میدان خارجی می شوند. به این ترتیب، کل ماده، دارای خاصیت مغناطیسی می گردد.

6 - فرومغناطیس نرم و فرومغناطیس سخت

فرومغناطیسی نرم: مواد فرومغناطیسی هستند که اگر در میدان خارجی قرار گیرند به آسانی آهنربا می‌شوند و اگر میدان مغناطیسی را حذف کنیم به راحتی خاصیت مغناطیسی خود را از دست می‌دهند. مانند آهن  این مواد در : در هستهٔ سیملوله ها، آهنرباهای الکتریکی ( آهنرباهای غیر دائم ) و زنگ اخبار...به کار می روند.

فرومغناطیسی سخت: مواد فرومغناطیسی هستند که اگر در میدان خارجی قوی قرار گیرند ( به سختی ) آهنربا می‌شوند و اگر میدان مغناطیسی را حذف کنیم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می‌کنند. مانند فولاد ( آهن به اضافهٔ دو درصد کربن ). این مواد برای ساختن آهنرباهای دائمی مناسب اند. 

تفاوت این دو ماده در شکل روبرو نشان داده شده است.

1. در تصاویر ردیف اول، هنوز به این مواد، میدان اعمال نشده است. بنابراین حوزه های مغناطیسی هم جهت نشده اند. یعنی جهت آنها تصادفی است.
2.  در شکل های ردیف دوم، میدان مغناطیسی اعمال شده پس تمام دو قطبی های حوزه ها، هم جهت شده اند. 
3. در ردیف سوم میدان را حذف کردیم مشاهده می کنید که حوزه های مغناطیسی ماده فرومغناطیس سخت، هم جهت باقی مانده اند بنابراین خاصیت مغناطیسی خود را حفظ کرده است. اما در ماده فرومغناطیس نرم، حوزه ها دوباره به صورت نامنظم درآمده اند. در نتیجه خاصیت مغناطیسی خود را از دست داده اند.