Magnetism

Magnetism
Permanent magnet
Permanent magnet består av magnetiska material
som t.ex magnetit.
Magnetit innehåller järnatomer som var och en är
en liten magnet.
Dessa kan i ett yttre magnetfält ställa in sig i
samma riktning och bilda en permanentmagnet
Runt magneten finns ett
magnetfält
www.gcsescience.com/a/pme1.htm
Storheter och enheter
• Fältetstyrka (flödestäthet) B (T, Tesla
=(Vs/m2)
2007 Aston University, Aston Triangle, Birmingham, B4 7ET
MRI Magnetic Resonance
Imaging (1,5 T)
memorylossonline.com/glossary/images/mri.jpg
Magnetfält i bostaden
• Genomsnittliga magnetfält i bostader
uppgår i storstader till ungefär 0,1 μT och i
mindre tätorter ungefär 0,05 μT.
• Under de största kraftledningarna (400 kV)
ligger fälten på 10 – 20 μT.
Permeabilitet (m)
(=genomtränglighet)
-7
Luft har m0 = 4 10 Vs/Am
• Ferromagnetiska mr >> 1 (Fe- och Coföreningar) oparade e
• Paramagnetiska mr> 1 (Mg, Al, Na, ...)
några parade e
• Diamagneiska mr< 1 (Au, Ag, ...) ej parade e
Susceptibilitet
(=”magnetisk påverkan av yttre fält”)
• För para- och diamagnetiska material är
susceptibiliteten linjärt prop. mot pålagt
magn.fält men liten (10-3 resp -10-5 )
• För ferromagneter är susceptibiliteten
positiv och vm kan vara 103 till 105.
Den är beroende av det pålagda fältet
och av materialets tidigare historia
(hysteres).
Permanentmagnet (ferromagnet)
Hysteres-slinga
Hystereskurva med
magnetisk
flödestäthet B som
funktion av magnetisk
fältstyrka H.
Arbetspunkten för en
permanentmagnet
markeras med A.
Nationalencyklopedin och Språkdata (ordboksartiklar) 2007
Andra typer av magneter
•
•
•
Ferrimagneter: t.ex magnetiska oxider med lägre
nettomagnetfält då förekommer både parallella
och antiparallella strukturer.
Paramagneter: bl.a. alla atomer och molekyler
som har udda antal elektroner.
Diamagneter: magnetiseras i motsatt riktning
mot pålagt magnetfält. Kan användas till
superledare.
Curie temp.
där magnetiseringen upphör
Krafter i magnetfält
ferro- och paramagnetiskt material
Diamagnetiskt material
Superledare
• Material med resitiviteten 0 och därmed
ledingsförmågan oändlig. Perfekt
diamagnet.
• I praktiken de flesta ämnen ner mot absoluta
nollpunkten (0 K), Flytande helium används
för kylning.
• Nb3Ge är ett ämne som är supraledande vid
23,2 K (- 250 0C)
Gastrointestinalt Diamagnetiskt kontrastmedel
Ett materials diamagnetism uppstår endast i
närvaro av ett externt pålagt magnetfält.
Diamagnetiska kontrastmedel är komplex i
vilka metalljon (t.ex. Zn, Bi och Ca) är
diamagnetiska. Potentiella diamagnetiska
material i mag-MRI
Permanentmagneter
(Ferromagneter)
Elektromagneter
Influens
Influens gör att
magnetfältet förstärks, av
den magnetiserade
järnstaven
Remanens
Om järnstaven är
magnetiserad även om
det yttre magnetfältet
försvinner kallas det
remanens
Elektromagnet
Runt en ledare som leder ström uppstår ett
magnetfält.
B
I
Storleken på magnetfältet beror på B
avståndet d till ledaren och strömmen I.
Skruvregeln
Den elektriska strömmen ger upphov till
ett magnetfält som är vinkelrätt mot
strömriktningen.
Tummen är i
strömriktningen
Magnetfältet runt en
elektrisk ledare
Fältstyrka kring en rak ledare:
m0
k=
4
2I
B=k d
m0=
4 10-7 N/A2
I
d
Fältstyrkan avtar
med avståndet från
ledaren
Storheter och enheter
magnetiskt flöde,
U
weber, Wb, voltsekund, Vs
magnetiskt flöde, F
Weber, Wb (Vs)
magnetisk flödestäthet, B
tesla, T (Vs/m 2)
remanent flödestäthet, B r
magnetisk fältstyrka, H
tesla, T
magnetisering, M
ampere per meter, A/m
magnetisk polarisation, J
tesla, T
Vs/Am (henry per meter,
H/m)
m
permeabilitet,
permeabilitet för vakuum
(fria rymden),
m
0,
ampere per meter, A/m
4·
 ·10
–7
Vs/Am (H/m)
relativ permeabilitet,m r
dimension 1
magnetisk susceptibilitet,c m
induktans
dimension 1 , m r = 1 + c
Henry, H (Vs/A)
Relä
strömstyrd strömbrytare
Magnet som sensor