Κεντρική σελίδα ] Επάνω ]

 

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ  ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

 

Τα ηλεκτρόνια των ιόντων των ορυκτών, επειδή περιστρέφονται περί τον άξονά τους παράλληλα με την κίνησή τους επί τροχιών εντός ηλεκτρικού πεδίου, έχουν μαγνητικές στιγμές (magnetic moments). Ο μαγνητισμός ενός ορυκτού αποτελεί ατομική ιδιότητα η οποία εξαρτάται κυρίως από τον τύπο περιστροφής των ηλεκτρονίων περί τον άξονά τους (spin). Όταν οι περιστροφές δύο ηλεκτρονίων είναι αντίθετες, η καθαρή μαγνητική στιγμή είναι μηδενική αφού υπάρχει αλληλοαναίρεση των περιστροφών. Αντίθετα, όταν οι περιστροφές είναι παράλληλες οι μαγνητικές στιγμές προστίθενται. Τα ορυκτά όταν βρεθούν σε ένα μαγνητικό πεδίο επηρεάζονται κατά διαφορετικό βαθμό, που εκφράζεται με τη καλούμενη μαγνητική επιδεκτικότητα αυτών, και με βάση αυτήν διακρίνονται σε:

  • Διαμαγνητικά

  • Παραμαγνητικά

  • Σιδηρομαγνητικά

Διαμαγνητικά

Διαμαγνητικά είναι τα ορυκτά οι κρύσταλλοι των οποίων περιέχουν χημικά στοιχεία, που τα ηλεκτρόνιά τους έχουν περιστροφές (spins) αντίθετες (ισορροπημένες). Εμφανίζονται με μικρή ή μηδενική μαγνητική ευαισθησία και απωθούνται ελαφρά από μαγνητικό πεδίο.

Διαμαγνητικά σώματα είναι ο ασβεστίτης, το ορυκτό άλας ή αλίτης, o χαλαζίας SiO2, o αλβίτης, η γύψος, ο απατίτης, τα μέταλλα Au, Ag, Bi καθώς επίσης τα ορυκτά που οι κρύσταλλοί τους σχηματίζονται με δυνάμεις ομοιοπολικού δεσμού ή έχουν ιόντα με διαμόρφωση ίδια με εκείνη που έχουν τα ευγενή αέρια.
 

Παραμαγνητικά

Παραμαγνητικά είναι τα ορυκτά οι κρύσταλλοι των οποίων περιέχουν ιόντα που χαρακτηρίζονται από παράλληλη ταξινόμηση ηλεκτρονικών περιστροφών (spins). Η δομή των ορυκτών αυτών χαρακτηρίζεται από τυχαία διευθέτηση των μαγνητικών διπόλων. Εχουν μικρή μαγνητική επιδεκτικότητα και έλκονται ελαφρά από μαγνητικό πεδίο.

Ως παραδείγματα παραμαγνητικών ορυκτών αναφέρονται ο αυγίτης (πυρόξενος), ο ολιβίνης, ο βιοτίτης.

Μεγάλη σημασία στο μαγνητισμό των ορυκτών έχει η παρουσία στη σύστασή τους ορισμένων μεταβατικών στοιχείων όπως Fe, Mn, Cr και Ti και σε λιγότερο βαθμό V, Ni, Co και Cu, τα οποία, λόγω της ηλεκτρονικής τους διαμόρφωσης, είναι από τα πιο μαγνητικά.

Τα περισσότερα μαγνητικά υλικά που κυκλοφορούν στο εμπόριο είναι παραμαγνητικά τα οποία έχουν υποβληθεί σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τμήμα των μαγνητικών διπόλων ευθυγραμμίζεται με το μαγνητικό πεδίο και έτσι καθίστανται μαγνητικά. Μετά, όμως, την απομάκρυνση του μαγνητικού πεδίου χάνουν τον μαγνητισμό τους.
 

Σιδηρομαγνητικά

Σε αντίθεση με τα παραμαγνητικά, τα σιδηρομαγνητικά ορυκτά μαγνητίζονται έντονα όταν βρεθούν σε μαγνητικό πεδίο αλλά διατηρούν το μαγνητισμό τους και μετά την απομάκρυνσή του πεδίου. Με θέρμανση πάνω από τη θερμοκρασία Curie, την κρίσιμη θερμοκρασία μετατροπής ενός σιδηρομαγνητικού υλικού σε παραμαγνητικό, τα σιδηρομαγνητικά υλικά χάνουν το μόνιμο μαγνητισμό τους και μεταπίπτουν σε παραμαγνητικά.  Η θερμοκρασία Curie για το μεταλλικό σίδηρο είναι 770 οC και για το μαγνητίτη 580 οC.

Τα φυσικά σιδηρομαγνητικά σώματα είναι λίγα όπως ο μαγνητίτης, ο μαγνητοπυρίτης και ο μαγκεμίτης, ένα πολύμορφο του αιματίτη (γ-Fe2O3). Οι κοινοί μαγνήτες δεν είναι φυσικοί. Είναι κράματα τα οποία έχουν υποβληθεί σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Τα σιδηρομαγνητικά ορυκτά διακρίνονται στην πραγματικότητα σε δύο ομάδες, τα σιδηρο(Fe2+)μαγνητικά και τα σιδηρο(Fe3+)μαγνητικά με βάση τον παράλληλο ή αντιπαράλληλο ευθυγραμμισμένο προσανατολισμό των μαγνητικών διπόλων.

 

 

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ

 

Είναι γνωστό ότι εάν τρίψουμε ένα κομμάτι πλαστικό σε μάλλινο ύφασμα αποκτά την ιδιότητα να έλκει ελαφριά αντικείμενα (όπως λ.χ. μικρά χαρτάκια και σκόνη). Αυτή η ιδιότητα που απέκτησε το κομμάτι πλαστικού οφείλεται στα ηλεκτρικά φορτία που περιέχει. Υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικών φορτίων, τα οποία ονομάζουμε θετικό και αρνητικό .

Ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο κανονικά είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων του. Αν από ένα άτομο φύγουν ηλεκτρόνια, τότε υπερτερούν τα πρωτόνια του πυρήνα και το άτομο παραμένει θετικά φορτισμένο. Το άτομο έτσι ονομάζεται θετικό ιόν ή κατιόν. Αντίθετα αν ένα άτομο προσλάβει και έχει περισσότερα ηλεκτρόνια απ’ όσα πρωτόνια, υπερισχύει το αρνητικό φορτίο και τότε  ονομάζεται αρνητικό ιόν ή ανιόν.

 

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ
 

Η κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων από μια περιοχή προς μια άλλη, είναι το ηλεκτρικό ρεύμα. Η κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων προκαλεί διάφορα φαινόμενα.. Π.χ. αν μέσα σε ένα καλώδιο κινούνται ηλεκτρικά φορτία το καλώδιο θα ζεσταθεί. Μπορεί ακόμα να φωτοβολήσει ή να προκαλέσει την απόκλιση ενός μικρού μαγνήτη που βρίσκεται κοντά του.

Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος μας δείχνει πόσα ηλεκτρικά φορτία περνούν από κάποιο σημείο του κυκλώματος κάθε δευτερόλεπτο. Μονάδα με την οποία μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι το αμπέρ (Α) - προς τιμήν του Γάλλου φυσικού και μαθηματικού Αμπέρ. Το 1Α αντιστοιχεί στην κίνηση ηλεκτρικού φορτίου ενός Coulomb σε ένα δευτερόλεπτο.



ΑΓΩΓΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΩΤΕΣ

 

Η κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων δεν είναι δυνατό να γίνει μέσα σε όλα τα υλικά. Υπάρχουν υλικά που επιτρέπουν την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων μέσα τους και ονομάζονται αγωγοί. Όσα δεν την επιτρέπουν ονομάζονται μονωτές. Οι πιο γνωστοί και καλοί αγωγοί είναι τα μέταλλα. Μονωτές είναι το γυαλί, η πορσελάνη, ο βακελίτης,  το κοινό πλαστικό, το ξερό ξύλο κ.λ.π.

 

ΣΧΕΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ-ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ

Τη συγγένεια των ηλεκτρικών και μαγνητικών δυνάμεων διαπίστωσε πρώτος ο Δανός φυσικός Έρστεντ (Hans Christian Oersted). Αυτό έγινε τυχαία όταν, καθώς έδινε μια διάλεξη, συνέδεσε ένα σύρμα με τους πόλους μιας μπαταρίας. Προς μεγάλη του έκπληξη παρατήρησε ότι η βελόνα μιας πυξίδας που βρισκόταν κοντά στο σύρμα στράφηκε από την αρχική της θέση.

Τις παρατηρήσεις του Έρστεντ περιέγραψε και ερμήνευσε θεωρητικά ο Αμπέρ (Andre Mari Ampere).

 

Ο ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΕΙ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ

 

Η πρώτη γεννήτρια του Faraday
Η πρώτη γεννήτρια του Φαραντέι. Όταν ο χάλκινος δίσκος περιστρέφεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο του ηλεκτρομαγνήτη, δημιουργείται ηλεκτρική τάση και ο δίσκος μπορεί αν συνδεθεί με έναν αγωγό, να μας δώσει ηλεκτρικό ρεύμα.

 

Πολύ σημαντική για την ιστορία του ηλεκτρισμού ήταν η συμβολή του Φαραντέι. Το 1831 παρατήρησε ότι αν ένας κλειστός αγωγός κινηθεί κοντά σε έναν μαγνήτη, τότε στον αγωγό αναπτύσσεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Το φαινόμενο αυτό ονομάστηκε "ηλεκτρο-μαγνητική επαγωγή" και ουσιαστικά με αυτό ο Φαραντέι βρήκε ότι ο μαγνητισμός μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό.

Η πειραματική τεκμηρίωση αυτής της υπόθεσης έγινε με τον γνωστό "Δακτύλιο του Φαραντέι" με τα δύο ηλεκτρικά ανεξάρτητα πηνία, που ήταν ο πρώτος μετασχηματιστής.

Η παρατήρηση αυτή εφαρμόστηκε από τον ίδιο και από άλλους για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας  μέσω μηχανών. Αρχικά οι μηχανές αυτές ονομάστηκαν μαγνητοηλεκτρικές και  αργότερα έγιναν  γνωστές σαν  γεννήτριες και  δυναμό.  Επίσης, ο Φαραντέι είχε κατασκευάσει λίγο παλαιότερα και ένα πρώτο μοντέλο ηλεκτροκινητήρα.

 

 

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΗΣ

Εάν περάσουμε μια ράβδο σιδήρου (την οποία ονομάζουμε πυρήνα) στο εσωτερικό του πηνίου ή αν τυλίξουμε μονωμένο σύρμα γύρω από ένα σιδερένιο καρφί, τότε δημιουργούμε έναν ηλεκτρομαγνήτη.
 

Όταν το πηνίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, ο σίδηρος μαγνητίζεται και συμπεριφέρεται σαν φυσικός μαγνήτης. Όταν διακοπεί η παροχή ρεύματος, ο ηλεκτρομαγνήτης χάνει τις μαγνητικές του ιδιότητες. Μπορούμε να έχουμε ένα μαγνήτη  ισχυρότερο από τους φυσικούς και το βασικότερο, με μαγνητικές ιδιότητες μόνο για όσο θέλουμε εμείς.
 

Εφαρμογές του ηλεκτρομαγνήτη είναι το τηλέφωνο, το ηλεκτρικό κουδούνι, οι αυτόματες ηλεκτρικές κλειδαριές, οι ηλεκτρομαγνητικοί γερανοί, ενώ ηλεκτρομαγνήτης χρησιμοποιείται και στα μικρόφωνα, τα μεγάφωνα, τα μαγνητόφωνα κ.α.
 

 

Αρχική σελίδα

 

SUPER ELECTRONICS GR

© 2004-05