Шта је дијамагнетизам и дијамагнетни материјали

Дијамагнетни материјали се одбијају магнетним пољем, примењено магнетно поље ствара у њима индуковано магнетно поље у супротном смеру, изазивајући одбојну силу. Насупрот томе, парамагнетне и феромагнетне материјале привлачи магнетно поље. За дијамагнетне материјале, магнетни флукс се смањује, а за парамагнетне материјале магнетни флукс расте.

Феномен дијамагнетизма открио је Себалд Јустинус Бругманс, који је 1778. приметио да се бизмут и антимон одбијају магнетним пољима. Термин дијамагнетизам је сковао Мајкл Фарадеј у септембру 1845. Он је схватио да сви материјали заправо имају неку врсту дијамагнетног ефекта на спољашња магнетна поља.

Дијамагнетизам је вероватно најмање познат облик магнетизма, упркос чињеници да се дијамагнетизам јавља у скоро свим супстанцама.

Сви смо навикли на магнетну привлачност због тога колико често феромагнетних материјала а пошто имају огромну магнетну осетљивост.С друге стране, дијамагнетизам је скоро непознат у свакодневном животу јер дијамагнетни материјали генерално имају врло малу осетљивост и стога су одбојне силе скоро занемарљиве.

Феномен дијамагнетизма је директна последица дејства Ленцових снаганастаје када се супстанца стави у простор где постоје магнетна поља. Дијамагнетне супстанце изазивају слабљење било ког спољашњег магнетног поља у коме се налазе. Вектор Ленцовог поља је увек усмерен против екстерно примењеног вектора поља. Ово важи у било ком правцу, без обзира на оријентацију дијамагнетног тела у односу на примењено поље.

Свако тело направљено од дијамагнетног материјала не само да слаби спољашње поље услед утицаја Ленцове реакције, већ доживљава и дејство одређене силе ако је спољашње поље неједнолико у простору.

Ова сила, која зависи од правца градијента поља и независна је од правца самог поља, тежи да помери тело из области релативно јаког магнетног поља у област слабијег поља – где ће промене у орбитама електрона бити минимално.

Механичка сила која делује на дијамагнетно тело у магнетном пољу је мера атомских сила које теже да држе орбиталне електроне у сферним орбитама.

Све супстанце су дијамагнетне јер су њихови основни састојци атоми са орбиталним електронима… Неке супстанце стварају и Ленцова и спинова поља. Због чињенице да су спинова поља обично много јача од Ленцових поља, када се јављају поља оба типа, обично преовлађују ефекти услед спин поља.

Дијамагнетизам који је резултат промена у орбитама електрона је обично слаб јер су локална поља која делују на појединачне електроне много јача од примењених спољашњих поља, која имају тенденцију да промене орбите свих електрона. Пошто су промене орбите мале, Ленцова реакција повезана са овим променама је такође мала.

У исто време, дијамагнетизам је последица случајног кретања плазма елементи, манифестује се много јаче од дијамагнетизма који је повезан са променом орбита електрона, пошто јони и електрони плазме не доживљавају дејство великих сила везивања.У овом случају релативно слаба магнетна поља значајно мењају путање честица.

Дијамагнетизам многих појединачних микроскопских честица које се крећу дуж путања различитих типова може се сматрати резултатом утицаја кола еквивалентне струје око тела чија супстанца садржи ове честице. Мерење ове струје омогућава да се дијамагнетизам квантификује.

Дијамагнетна левитација:

Неки примери дијамагнетних материјала су вода, метални бизмут, водоник, хелијум и други племенити гасови, натријум хлорид, бакар, злато, силицијум, германијум, графит, бронза и сумпор.

Генерално, дијамагнетизам је практично невидљив, осим тзв суперпроводници… Овде је дијамагнетни ефекат толико јак да суперпроводници се крећу чак и преко магнета.

У демонстрацији дијамагнетне левитације коришћена је плоча од пиролитичког графита — то је високо дијамагнетни материјал, односно материјал са веома негативном магнетном осетљивошћу.

То значи да у присуству магнетног поља, материјал постаје магнетизован, стварајући супротно магнетно поље које узрокује да се материјал одбија од извора магнетног поља. Ово је супротно од онога што се дешава са парамагнетним или феромагнетним материјалима које привлаче извори магнетног поља (нпр. гвожђе).

Пиролитички графит, материјал са посебном структуром која му даје велики дијамагнетизам. Ово, у комбинацији са његовом малом густином и јаким магнетним пољима која се постижу са неодимијумски магнети, чини феномен видљивим какав је на овим фотографијама.

Експериментално је потврђено да дијамагнетни материјали имају:

• Релативна магнетна пермеабилност је мања од један;
• Негативна магнетна индукција;
• Негативна магнетна осетљивост, практично независна од температуре.

На температурама испод критичних температура, током преласка супстанце у суправодљиво стање, она постаје идеалан дијамагнет:Мајснеров ефекат и његова употреба