Μαγνητισμός: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ r2.7.3) (Ρομπότ: Προσθήκη: sq:Magnetizimi
Divineale (συζήτηση | συνεισφορές)
μ μδρθσς
Γραμμή 18:
όπου
<math>q\,</math> είναι το [[ηλεκτρικό φορτίο]] του σωματιδίου,
<math>\vec{v} \,</math> είναι το [[διάνυσμα]] της [[Ταχύτητα|ταχύτητας]] του σωματιδίου και <math>\vec{B} \,</math> είναι η [[ένταση]] του [[Μαγνητικό Πεδίοπεδίο|μαγνητικού πεδίου]]. Επειδή προέρχεται από εξωτερικό γινόμενο, η δύναμη είναι [[Κάθετος|κάθετη]] και στο διάνυσμα της ταχύτητας και στο διάνυσμα της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Ως εκ τούτου, η μαγνητική δύναμη δεν παράγει, ούτε καταναλώνει [[Έργο (φυσική)|έργο]] στο σωματίδιο. Μπορεί δηλαδή να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησης του σωματιδίου αλλά δεν μπορεί να το επιταχύνει ή να το επιβραδύνει. Το [[Μέτρο (διανύσματος)|μέτρο]] της [[Δύναμη|δύναμης]] είναι:
<math>F = q v B \sin\theta\,</math>
όπου <math>\theta \,</math> είναι η γωνία μεταξύ των διανυσμάτων <math>\vec{v} \,</math> και <math>\vec{B} \,</math>.
Γραμμή 34:
Η σύγχρονη αντίληψη για τον μαγνητισμό έχει ως αρχή ότι όλα τα μαγνητικά φαινόμενα προκύπτουν στην πραγματικότητα από σχετικιστικά φαινόμενα που προκύπτουν από σχετική κίνηση μεταξύ του παρατηρητή και των φορτισμένων σωματιδίων. Εφόσον κάθε είδους μαγνητισμός προκύπτει από κινούμενα φορτία, ''όλοι'' οι [[Μαγνήτης|μαγνήτες]] είναι στην πραγματικότητα ''[[Ηλεκτρομαγνήτης|ηλεκτρομαγνήτες]]''.
 
Ακόμη και τα [[Άτομο|άτομα]] έχουν ένα μικρό πεδίο. Στο [[Ατομική Θεωρίαθεωρία|πλανητικό μοντέλο]] του ατόμου, τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω απ' τον πυρήνα και ως εκ τούτου υπάρχει αλλαγή στην κατεύθυνση της κίνησης τους που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Οι μόνιμοι μαγνήτες έχουν ορατά μαγνητικά πεδία γιατί τα άτομα (και τα μόρια) είναι διευθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε τα μικρά ατομικά πεδία τους να ευθυγραμμίζονται και να ενισχύονται.
 
Σε αυτό το μοντέλο, η έλλειψη απομονωμένου πόλου προκύπτει ως εξής: κόβοντας ένα ραβδοειδή μαγνήτη στη μέση δεν έχει επίδραση στη διευθέτηση των μορίων και καταλήγουμε έχοντας δύο ράβδους με την ίδια διευθέτηση, και ως αποτέλεσμα το ίδιο πεδίο. Αυτό επίσης εξηγεί πως η θέρμανση ή το απλό χτύπημα ενός μαγνήτη κατασκευασμένου από ένα μαλακό υλικό θα τον [[Απομαγνητισμός|απομαγνητίσει]], καθώς τα μόρια εσωτερικά θα ανακατανεμηθούν σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Γραμμή 40:
Εφόσον όλα τα γνωστά είδη των μαγνητικών φαινομένων περιλαμβάνουν την κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων (και εφόσον καμία θεωρεία δεν καθορίζει επακριβώς τι είναι "πόλος"), ένα μαγνητικό μονόπολο δεν μπορεί να υπάρξει απομονωμένο στη φύση, δεν υπήρξε ποτέ και δε θα μπορούσε να υπάρξει.
 
Σε αντίθεση με την ανθρώπινη εμπειρία, κάποια μοντέλα της [[Θεωρητική Φυσική|θεωρητικής Φυσικής]] προβλέπουν την ύπαρξη των [[Μαγνητικό μονόπολο|μαγνητικών μονοπόλων]]. Ο Πολ Ντιράκ παρατήρησε το 1931 ότι επειδή ο [[ηλεκτρισμός]] και ο μαγνητισμός παρουσιάζουν μια ορισμένη [[συμμετρία]], ακριβώς όπως και η [[Κβαντική Ηλεκτροδυναμική|κβαντική θεωρία]] προβλέπει την ύπαρξη θετικών ή αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων χωρίς την ύπαρξη του αντιθέτου φορτίου , απομονωμένοι βόρειοι ή νότιοι μαγνητικοί πόλοι θα μπορούσα να παρατηρηθούν. Πρακτικά, όμως, παρόλο που φορτισμένα σωματίδια όπως πρωτόνια ή ηλεκτρόνια μπορούν εύκολα να απομονωθούν, μαγνητικοί βόρειοι ή νότιοι πόλοι δε βρέθηκαν ποτέ απομονωμένοι. Χρησιμοποιώντας τη κβαντική θεωρία ο Ντιράκ έδειξε ότι αν όντως τα μαγνητικά μονόπολα υπάρχουν, τότε θα μπορούσε να εξηγηθεί γιατί τα παρατηρούμενα [[Στοιχειώδες σωματίδιο|στοιχειώδη σωματίδια]] έχουν φορτία που είναι ακέραια πολλαπλάσια του φορτίου του ηλεκτρονίου.
 
Στη σύγχρονη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων, η κβάντωση του φορτίου θεωρείται ως μια ταυτόχρονη αποτυχία του μη αβελιανού προτύπου συμμετρίας. Μονόπολα που έχουν προβλεφθεί σε συγκεκριμένες μεγάλες ενοποιητικές θεωρίες διαφέρουν απ' αυτές που αρχικά σκέφτηκε ο Ντιράκ. Αυτά το μονόπολα, σε αντίθεση με τα στοιχειώδη σωματίδια, είναι [[σολιτόνιο|σολιτόνια]], δηλαδή συγκεντρωμένα ενεργειακά πακέτα. Αν όντως υπάρχουν, έρχονται σε αντιπαράθεση με τις κοσμολογικές παρατηρήσεις. Μια λύση στο πρόβλημα των μονοπόλων στην [[Κοσμολογία]] είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μιας ενδιαφέρουσας σύγχρονης σύλληψης, της κοσμικής διαστολής.
 
== Ατομικά μαγνητικά δίπολα ==
Η φυσική αιτία του μαγνητισμού των αντικειμένων, εκτός του [[Ηλεκτρικό Ρεύμαρεύμα|ηλεκτρικού ρεύματος]], είναι το ατομικό μαγνητικό [[δίπολο]]. Μαγνητικά [[Δίπολο|δίπολα]], ή μαγνητικές ροπές, είναι το αποτέλεσμα, σε ατομικό επίπεδο, δύο ειδών κίνησης των ηλεκτρονίων. Η πρώτη είναι η περιστροφική κίνηση του ηλεκτρονίου γύρω απ' τον [[Ατομικός Πυρήναςπυρήνας|πυρήνα]]. Η κίνηση αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως μια συνεχής επανάληψη, έχοντας ως αποτέλεσμα μια περιστροφική μαγνητική διπολική ροπή στην κατεύθυνση του άξονα περιστροφής του πυρήνα. Η δεύτερη πηγή της ηλεκτρονιακής μαγνητικής ροπής, που είναι πολύ ισχυρότερη, οφείλεται σε μια [[Κβαντική Μηχανική|κβαντομηχανική]] ιδιότητα που ονομάζεται μαγνητική διπολική ροπή [[Σπιν|ιδιοπεριστροφής]] ) (αν και η παρούσα κβαντομηχανική θεωρία διατυπώνει ότι τα ηλεκτρόνια ούτε ιδιοπεριστρέφονται, ούτε περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα).
 
Η συνισταμένη μαγνητική ροπή στο άτομο είναι το διανυσματικό άθροισα των ξεχωριστών μαγνητικών ροπών όλων των ηλεκτρονίων. Εξ αιτίας της τάσης των μαγνητικών διπόλων να ανθίστανται μεταξύ τους ώστε να μειώνουν την συνολική ενέργεια, σε ένα άτομο οι αντίθετες μαγνητικές ροπές από μερικά ζευγάρια ηλεκτρονίων αλληλοεξουδετερώνονται, τόσο στην περιστροφική κίνηση όσο και στις μαγνητικές ροπές ιδιοπεριστροφής. Ως εκ τούτου, στην περίπτωση ενός ατόμου με γεμάτη ηλεκτρονιακή στοιβάδα ή υποστοιβάδα, οι μαγνητικές ροπές συνήθως αλληλοεξουδετερώνονται εντελώς και μόνο άτομα με μερικώς γεμάτες ηλεκτρονιακές στοιβάδες έχουν μαγνητική ροπή, η δύναμη των οποίων εξαρτάται απ' τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δεν αλληλοεξουδετερώνονται σε ζευγάρια.
Γραμμή 69:
 
=== Μόνιμοι και προσωρινοί μαγνήτες ===
Ένας μόνιμος μαγνήτης διατηρεί τις μαγνητικές του ιδιότητες χωρίς εξωτερικό [[Μαγνητικό Πεδίο|μαγνητικό πεδίο]] ενώ ένας προσωρινός μαγνήτης έχεις μαγνητικές ιδιότητες μόνο μέσα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ο μαγνητισμός στο ατσάλι έχει ως αποτέλεσμα ένα μόνιμο μαγνήτη ενώ ο σίδηρος χάνει τις μαγνητικές του ιδιότητες μόλις αποσύρουμε το μαγνητικό πεδίο. Γι' αυτό το λόγο ένας προσωρινός μαγνήτης όπως ο σίδηρος είναι χρήσιμος για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνήτη. Μαγνήτες δημιουργούνται με το τρίψιμο πάνω σε έναν άλλον μαγνήτη, με την κρούση του υλικού μέσα σε μαγνητικό πεδίο ή με την εισαγωγή τους μέσα σε σωληνοειδές στο οποίο παρέχουμε συνεχές ρεύμα. Ένας μόνιμος μαγνήτης μπορεί να απομαγνητιστεί αν τον υποβάλλουμε σε θέρμανση ή [[κρούση]] ή με την εισαγωγή του σε σωληνοειδές στο οποίο παρέχουμε [[εναλλασσόμενο ρεύμα]] μειούμενης έντασης.
 
==== Μαγνητικά μεταλλικά υλικά ====