Manyetik Maddelerin Sınıflandırılması

... konulu sunumlar: "Manyetik Maddelerin Sınıflandırılması"— Sunum transkripti:

1 Manyetik Maddelerin Sınıflandırılması
Manyetik özelliklerine bağlı olarak maddeler başlıca 5 sınıfa ayrılabilir. Paramanyetik Diyamanyetik Ferrimanyetik Ferromanyetik Antiferromanyetik

2 Manyetik Maddelerin Sınıflandırılması
Paramanyetik ve diyamanyetik maddelerin mıknatıslanma vektörleri(M) ve manyetik alan şiddeti(H) ile orantılıdır. M= X.H Burada X manyetik duygunluk (süseptibilite) Eğer madde paramanyetikse, X pozitif olup bu durumda M ve H ile aynı yöndedir. Madde diyamanyetik ise ,X negatif olup M ve H ters yöndedir.

3 Paramanyetik Maddeler
Paramanyetik maddeler pozitif fakat küçük bir manyetik duyarlılığa sahiptir. Bu duyarlılık sürekli manyetik dipol momenti olan atomların (ya da iyonların) varlığından kaynaklanır. Bu momentler birbirleri ile yalnız çok zayıf etkileşimde bulunurlar ve bir dış manyetik alan içerisinde bulunmadıkları zaman gelişigüzel yönelmişlerdir.

4 Paramanyetik Maddeler
Madde bir dış manyetik alan içerisine konulduğu zaman, atomik momentleri alan yönünden yönelmeye zorlanırlar. Ancak bu yönelim süreci, momentleri rastgele yönlere yöneltmeye çalışan ısısal hareketin etkileri ile yarışmak zorundadır. Dış manyetik alan kalktığında manyetizmaları yok olur.

5 Paramanyetik Maddeler
Pierre Curie deneysel olarak bazı koşullar altında paramanyetik bir maddenin mıknatıslanmasının manyetik alanla doğru, mutlak sıcaklıkla ters orantılı olduğunu tespit etmiştir. M=C*B0/T Bağıntı;mıknatıslanmanın artan alanla ve azalan sıcaklıkla arttığını göstermektedir.

6 Paramanyetik Maddeler
M=C*B0/T B0 = 0 olduğunda mıknatıslanma sıfırdır; bu durum dipol momentlerin rastgele yönelmiş olmalarına karşılık gelir. Çok yüksek alanlarda ve çok düşük sıcaklıklarda,mıknatıslanma maksimum veya doyum değerine yaklaşır. Bu durumda, tüm manyetik dipol momentler uygulanan alan yönünde dizilmişler demektir ve eşitlik artık geçerli değildir.

7 Paramanyetik Maddeler
Ferromanyetik bir madde,sıcaklığı Curie Sıcaklığı denen bir kritik sıcaklığa ulaştığı ya da geçtiği zaman kalıcı mıknatıslanmasını kaybeder ve paramanyetik duruma geçer. Bazı Ferromanyetik maddelerin Curie sıcaklıklarının listesi; Madde Tc(K) demir kobalt nikel

8 Paramanyetik Maddeler
Ferromanyetik bir maddenin mıknatıslanmasının mutlak sıcaklıkla değişimi.

9 Paramanyetik Maddeler
Paramanyetik materyaller (P) ise daha güçlü manyetik etki oluştururlar ve bu, güçlü manyetik alan vektörü ile aynı yönde olur. Diyamanyetik materyaller (D) oldukça zayıf manyetik etki oluşturmaktadır ve bu güçlü manyetik alan vektörüne ters yöndedir.

10 Diyamanyetik Maddeler
Diyamanyetik bir maddeye bir dış manyetik alan uygulandığında, bu alana zıt yönde zayıf bir manyetik moment oluşur. Bu diyamanyetik maddeler dış manyetik alan tarafından zayıfça itilirler.

11 Diyamanyetik Maddeler
Çekirdeğin etrafında zıt yönlerde fakat aynı süratle dolanan iki elektronlu klasik atom modelini düşünerek diamanyetizmayı bir ölçüde anlayabiliriz. Elektronlar, pozitif yüklü çekirdeğin oluşturduğu çekici elekrostatik kuvvet nedeniyle çembersel yörüngelerde dolanırlar.

12 Diyamanyetik Maddeler
İki elektronun manyetik momentlerinin büyüklükleri eşit fakat yönleri zıt olduğundan birbirini yok ederler ve atomun manyetik momenti sıfır olur. Sonuçta,elektronların manyetik momentleri birbirini yok edemezler ve madde uygulanan manyetik alana zıt yönde net bir manyetik moment edinir.

13 Ferrimanyetik Maddeler
Ferrimanyetizma, maddede paramanyetik atomlar tarafından iki veya daha fazla türde moment oluşturmuşsa gözlenebilen bir özelliktir. Farklı değerdeki momentlerin zıt yönlerde dizilişlerinden bu momentlerin farklarına eşit bir moment doğar ki, böylece ferrimanyetizma ortaya çıkar.

14 Ferrimanyetik Maddeler
Ferrimanyetik maddeler, oda sıcaklığında kendiliğinden manyetizasyonu olan endüstriyel açıdan daha fazla önemi olan manyetik malzemelerdir. Ferrimanyetik maddeler, ferromanyetik maddelerle aynı davranışları(manyetik doyum, histerisiz özellikleri) gösterirler.

15 Ferrimanyetik Maddeler
Ferrimanyetikler, manyetik sınıflamaya 1948 yılında dahil edilinceye kadar ferromanyetik malzemelerle birlikte incelenmiştir. Ferrimanyetikler, demir ve bir başka metal katyonunun oluşturduğu karışım oksitlerdir ve ferrit olarak da adlandırılırlar.

16 Ferromanyetik Maddeler
Atomları sürekli manyetik momente sahip olan az sayıda kristal yapılı madde, ferromanyetizma denen kuvvetli manyetik olaylar gösterir. Ferromanyetik maddelerin bazı örnekleri demir ve nikeldir. Bu tür maddeler, zayıf bir dış manyetik alan içinde bile birbirine paralel olarak yönelmeye çalışan atomik manyetik dipol momentler içerirler, dış manyetik alan kalktığında manyetik özelliklerini korurlar.

17 Ferromanyetik Maddeler
Momentler bir kere paralel hale getirildikten sonra, dış alan ortamdan kaldırılırsa bile madde mıknatıslanmış olarak kalır. Bu sürekli yönelim, komşu olan manyetik momentler arasındaki kuvvetli bir etkileşimden kaynaklanır. Bu etkileşim, ancak kuantum mekaniksel ifadelerle anlaşılabilir.

18 Ferromanyetik Maddeler
Mıknatıslanmamış bir maddede, şekilde gösterildiği gibi bölgeler,net manyetik moment sıfır olacak biçimde rastgele yönelirler. Numune bir dış manyetik alan içine konduğu zaman, bölgeler hafifçe dönerek alan yönünde yönelmeye çalışırlar.

19 Ferromanyetik Maddeler
Madde, bir dış manyetik alan içine konduğu zaman, bölgeler hafifce dönerek alan yönünde yönelmeye çalışırlar. Bu yönelme olayı, şekildeki gibi olur. Bir B0 dış alanı uygulandığı zaman atomik manyetik dipollerin alan yönünde yönelmeye çalışırlar ve böylece maddeye net bir M mıknatıslanması kazandırırlar.

20 Ferromanyetik Maddeler
Dış alan ortadan kalktığı zaman madde mıknatıslık özelliğini korumaya devam eder. Bir ferromanyetik maddenin manyetik özelliklerini şekilde görülen toroid biçimli düzenekle ölçeriz.

21 Antiferromanyetik Maddler
Antiferrromanyetizma da paramanyetik atomlardan ibaret maddelerde gözlenir. Malzemeyi oluşturan atomlar aynı büyüklükte moment meydana getirmiş ve bunlar karşılıklı etkileşimle birbirlerini yok edeceklerdir. Sonuçta madde diamanyetik bir özellik gösterecektir ve bu özelliğe antiferromanyetizma denir.

22 Antiferromanyetik Maddeler
Bu maddeler tüm sıcaklıklarda düşük doygunluk değerleri verirler. Bu maddeler yalnızca Neel sıcaklığında maksimum doygunluk değeri gösterirler. Neel sıcaklığının altında antiferromanyetik davranış gösterirken, bu sıcaklığın üstünde ise diamanyetik davranış gösterir. Yönelmeleri sonucu atom veya iyonların manyetik momentleri birbirlerini yok eder, net manyetik moment sıfırdır.

23 Antiferromanyetik Maddeler
İyonik bileşiklerin çoğu; oksitler, sülfatlar, klorürler vb. antiferromanyatizma özelliği gösterirler. Antiferromanyetik davranışı açıklamak için metal oksitlerdeki süper değişim olarak adlandırılan davranışı incelemek gerekir. Bunun mekanizması kısaca; manyetik spinlerin oksijen orbitallerindeki antiparalel çiftleşmesi olarak tarif edilir.

24 Antiferromanyetik Maddeler

25

26 KAYNAKLAR Fen ve Mühendislik İçin Fizik 2 (Servay Beichner)

27 HAZIRLAYAN Emrah BOZKURT