Właściwości magnetyczne materii dla początkujących
Chociaż nie każdą substancję można wytworzyć trwały magnes, wszystkie substancje umieszczone w zewnętrznym polu magnetycznym zostają namagnesowane w taki czy inny sposób. Niektóre substancje są bardziej namagnesowane, a niektóre są tak słabe, że nie można ich zobaczyć bez specjalnych urządzeń.
Kiedy mówimy „substancja jest namagnesowana”, mamy na myśli fakt, że sama substancja stała się źródłem pola magnetycznego w wyniku działania na nią zewnętrznego pola magnetycznego. Oznacza to, że parametry wektora indukcji magnetycznej B w obecności tej substancji w danej przestrzeni nie odpowiadają wektorowi indukcji magnetycznej B0 w próżni, jeśli substancji nie ma.
W związku z tym zjawiskiem takie pojęcie jak przenikalność magnetyczna materii... Ten parametr substancji pokazuje, ile razy wielkość wektora indukcji magnetycznej B w danej substancji jest większa niż w próżni przy tej samej sile przyłożonego pola magnetycznego H.
Charakter reakcji na zewnętrzne pole magnetyczne determinuje właściwości magnetyczne substancji, które zależą od tego, jak ułożona jest wewnętrzna struktura tych substancji. W ten sposób można wyróżnić trzy klasy substancji o wyraźnych właściwościach magnetycznych (substancje te nazywane są magnesami): ferromagnesy, paramagnetyki i diamagnetyki.
Ferromagnesy i punkt Curie
W przypadku ferromagnesów przenikalność magnetyczna jest znacznie większa od jedności. Ferromagnesy obejmują na przykład żelazo, nikiel i kobalt. Z nich, jak łatwo zauważyć, najczęściej wykonuje się magnesy trwałe. W tym miejscu należy zauważyć, że przenikalność magnetyczna ferromagnesów zależy od indukcji magnetycznej zewnętrznego pola magnetycznego.
Główną cechą ferromagnesów jest to, że charakteryzują się one magnetyzmem szczątkowym, to znaczy po namagnesowaniu ferromagnes pozostaje nim nawet po wyłączeniu źródła zewnętrznego pola magnetycznego.
Ale jeśli namagnesowany ferromagnes zostanie podgrzany do określonej temperatury, ponownie się rozmagnesuje. Ta krytyczna temperatura nazywana jest punktem Curie lub temperaturą Curie — jest to temperatura, w której substancja traci swoje właściwości ferromagnetyczne. Dla żelaza punkt Curie wynosi 770°C, dla niklu 365°C, dla kobaltu 1000°C. Jeśli weźmiemy magnes stały i podgrzejemy go do temperatury Curie, przestaje on być magnesem.
Paramagnesy
Wiele substancji, które są utrzymywane w zewnętrznym polu magnetycznym, takie jak żelazo, to znaczy są namagnesowane w kierunku pola magnetycznego i są do niego przyciągane, nazywa się paramagnesami.Ich przenikalność magnetyczna jest nieco większa niż jedność, jej rząd to 10-6... Przenikalność magnetyczna paramagnesów zależy również od temperatury i maleje wraz ze wzrostem.
W przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego paramagnesy nie mają namagnesowania szczątkowego, to znaczy nie mają własnego pola magnetycznego. Magnesy trwałe nie są wykonane z paramagnesów. Do paramagnesów zalicza się np.: aluminium, wolfram, ebonit, platynę, azot.
Diamagnetyzm
Ale wśród magnesów są też substancje, które są namagnesowane pod wpływem przyłożonego do nich zewnętrznego pola magnetycznego. Nazywa się je diamagnetycznymi. Przepuszczalność magnetyczna diamagnesów jest nieco mniejsza od jedności, jej rząd to 10-6.
Przenikalność magnetyczna diamagnesów praktycznie nie zależy od indukcji przyłożonego do nich pola magnetycznego, ani od temperatury.Po usunięciu diamagnesu z magnetyzującego pola magnetycznego jest on całkowicie rozmagnesowany i nie przenosi własnego pola magnetycznego.
Diamagnesy to np.: miedź, bizmut, kwarc, szkło, sól kamienna. Diamagnesy idealne to tzw nadprzewodniki, ponieważ zewnętrzne pole magnetyczne w ogóle ich nie przenika. Oznacza to, że przenikalność magnetyczna nadprzewodnika można uznać za zero.
Zobacz też: Jaka jest różnica między magnesami sztucznymi a naturalnymi?