Qu'est-ce que le diamagnétisme et les matériaux diamagnétiques

Les matériaux diamagnétiques sont repoussés par un champ magnétique, le champ magnétique appliqué crée un champ magnétique induit en eux dans la direction opposée, provoquant une force répulsive. A l'inverse, les matériaux paramagnétiques et ferromagnétiques sont attirés par un champ magnétique. Pour les matériaux diamagnétiques, le flux magnétique diminue, et pour les matériaux paramagnétiques, le flux magnétique augmente.

Le phénomène de diamagnétisme a été découvert par Sebald Justinus Brugmans, qui en 1778 a remarqué que le bismuth et l'antimoine étaient repoussés par les champs magnétiques. Le terme diamagnétisme a été inventé par Michael Faraday en septembre 1845. Il s'est rendu compte que tous les matériaux ont en fait une sorte d'effet diamagnétique sur les champs magnétiques externes.

Le diamagnétisme est probablement la forme de magnétisme la moins connue, malgré le fait que le diamagnétisme se produit dans presque toutes les substances.

Nous sommes tous habitués à l'attraction magnétique à cause de la fréquence matériaux ferromagnétiques et puisqu'ils ont une énorme susceptibilité magnétique.D'autre part, le diamagnétisme est presque inconnu dans la vie courante car les matériaux diamagnétiques en général ont très peu de susceptibilité et donc les forces répulsives sont presque négligeables.

Le phénomène de diamagnétisme est une conséquence directe de les actions des forces de Lenzse produit lorsqu'une substance est placée dans un espace où il y a des champs magnétiques. Les substances diamagnétiques provoquent l'affaiblissement de tout champ magnétique externe dans lequel elles se trouvent. Le vecteur de champ de Lenz est toujours dirigé contre le vecteur de champ appliqué de l'extérieur. Ceci est vrai dans n'importe quelle direction, quelle que soit l'orientation du corps diamagnétique par rapport au champ appliqué.

Tout corps en matériau diamagnétique non seulement affaiblit le champ externe en raison de l'influence de la réaction de Lenz, mais subit également l'action d'une certaine force si le champ externe n'est pas uniforme dans l'espace.

Cette force, qui dépend de la direction du gradient de champ et est indépendante de la direction du champ lui-même, tend à déplacer le corps de la région de champ magnétique relativement fort vers la région de champ plus faible - où les changements d'orbites d'électrons seront minimal.

La force mécanique agissant sur un corps diamagnétique dans un champ magnétique est une mesure des forces atomiques qui tendent à maintenir les électrons orbitaux sur des orbites sphériques.

Toutes les substances sont diamagnétiques parce que leurs constituants de base sont atomes avec des électrons orbitaux… Certaines substances créent à la fois des champs de Lenz et des champs de spin. En raison du fait que les champs de spin sont généralement beaucoup plus forts que les champs de Lenz, lorsque des champs des deux types se produisent, les effets dus aux champs de spin prédominent généralement.

Le diamagnétisme résultant des changements d'orbites des électrons est généralement faible car les champs locaux agissant sur les électrons individuels sont beaucoup plus forts que les champs externes appliqués, qui ont tendance à modifier les orbites de tous les électrons. Étant donné que les changements orbitaux sont faibles, la réaction de Lenz associée à ces changements est également faible.

Dans le même temps, le diamagnétisme est dû à un mouvement aléatoire éléments plasmiques, se manifeste beaucoup plus fortement que le diamagnétisme associé à un changement d'orbite des électrons, puisque les ions plasma et les électrons ne subissent pas l'action de forces de liaison importantes.Dans ce cas, des champs magnétiques relativement faibles modifient significativement les trajectoires des particules.

Le diamagnétisme de nombreuses particules microscopiques individuelles se déplaçant le long de trajectoires de types différents peut être considéré comme le résultat de l'influence du circuit de courant équivalent entourant le corps dont la substance contient ces particules. La mesure de ce courant permet de quantifier le diamagnétisme.

Lévitation diamagnétique :

Quelques exemples de matériaux diamagnétiques sont l'eau, le métal bismuth, l'hydrogène, l'hélium et d'autres gaz nobles, le chlorure de sodium, le cuivre, l'or, le silicium, le germanium, le graphite, le bronze et le soufre.

En général, le diamagnétisme est pratiquement invisible, à l'exception de ce qu'on appelle supraconducteurs… Ici l'effet diamagnétique est si fort que les supraconducteurs se déplacent même au-dessus d'un aimant.

La démonstration de la lévitation diamagnétique a utilisé une plaque de graphite pyrolytique - c'est un matériau hautement diamagnétique, c'est-à-dire un matériau avec une susceptibilité magnétique très négative.

Cela signifie qu'en présence d'un champ magnétique, le matériau devient magnétisé, créant un champ magnétique opposé qui fait que le matériau est repoussé par la source du champ magnétique. C'est le contraire de ce qui se passe avec les matériaux paramagnétiques ou ferromagnétiques qui sont attirés par des sources de champ magnétique (par exemple le fer).

Le graphite pyrolytique, un matériau à la structure particulière qui lui confère un grand diamagnétisme. Ceci, combiné à sa faible densité et aux champs magnétiques puissants qui sont obtenus avec aimants en néodyme, rend le phénomène visible tel qu'il est sur ces photos.

Il a été expérimentalement confirmé que les matériaux diamagnétiques ont :

• La perméabilité magnétique relative est inférieure à un ;
• Induction magnétique négative ;
• Susceptibilité magnétique négative, pratiquement indépendante de la température.

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