On kuparimagneettinen

Kupari puhtaimmassa muodossaan on ei-magneettista. Se osoittaa kuitenkin heikkoja magneettisia ominaisuuksia, kun se altistuu voimakkaille ulkoisille magneettikentille. Kupari hylkii magneetteja, mutta heikommin kuin magneettiset metallit.

Kupari elementti
Kupari elementti

Kuparin magneettiset perusominaisuudet

Kupari on tunnettu ja laajalti käytetty sähköjohdoissa sen vaikuttavan johtavuuden ansiosta. Se on myös tunnettu ei-magneettisista ominaisuuksistaan. Tässä on sen pääominaisuudet ja kuinka ne vaikuttavat sen magnetismiin.

Kuparin kristallirakenne
Kuparin kristallirakenne

· Atomirakenne

Kupariatomi koostuu tyypillisesti 29 elektronista, jotka ovat jakautuneet sen ydintä ympäröiviin kuoriin. Suurin osa näistä elektroneista on järjestetty pareiksi ja tämä johtaa siihen, että niiden spinit mitätöivät toisensa. Tämä vähentää siten kuparin magnetoitumisen todennäköisyyttä ja tekee kuparista heikosti hylkivän magneetteja vastaan.

Kuparin atomirakenne
Kuparin atomirakenne

· Lämpöominaisuudet

Kupari on yleisesti tunnettu erinomaisesta lämmönjohtavuudestaan. Pyörrevirrat, jotka syntyvät, kun kupari altistetaan voimakkaalle magneettikentällä, johtavat lämmön muodostumiseen. Tämä vakaa lämpöominaisuus varmistaa, että kupari säilyttää diamagneettisen luonteensa myös silloin, kun se altistuu ulkoisille magneettisille voimille.

· Johtavuus

Kuparille on ominaista vahva sähkönjohtavuus, mikä selittää sen, miksi sitä käytetään laajasti sähköjohdoissa. Sen elektronit voivat liikkua vapaasti, mikä lisää sen johtavuutta. Tämä vapaa elektronien liike ei kuitenkaan vaikuta niiden magnetismiin. Elektronit eivät ole kohdakkain ulkoisten magneettikenttien kanssa, mikä johtaa ei-magnetismiin.

· Magneettinen herkkyys

Kun kohdistat kupariobjektin voimakkaaseen magneettikenttään, se tuskin magnetoituu negatiivisen magneettisen suskeptiivisuutensa vuoksi. Tämä tarkoittaa, että sen elektronit eivät ole linjassa ulkoisten magneettikenttälinjojen kanssa normaaleissa olosuhteissa. Sen alhainen magneettinen herkkyys vaikuttaa sen huonoihin magneettisiin ominaisuuksiin.

Kuinka magnetoida kupari

Vaikka kupari on luonnostaan ​​ei-magneettista, voit muuttaa kuparisen esineen magneetiksi erilaisilla menetelmillä.

· Elektromagneettinen induktio

Sähkömagneettista induktiota käytetään ensisijaisesti väliaikaisen magnetismin indusoimiseen kuparissa. Tämän saavuttamiseksi sinun on indusoitava voimakas magneettikenttä sähköllä. Tarvitset lankakelan, jonka voit niputtaa kupariesineen ympärille, ja virtalähteen.

Kun kytket virtalähteen päälle, johdon läpi kulkeva virta kohdistaa kohteen atomit voimakkaasti magneettikenttälinjoihin. Tämä johtaa väliaikaiseen magnetismiin, joka häviää, kun katkaiset virtalähteen.

· Seostus

Lejeeraus käsittää puhtaan kuparin sekoittamisen magneettisten elementtien, kuten nikkelin ja mangaanin, kanssa. Tuloksena olevan yhdisteen altistaminen voimakkaille magneettikentille voi aiheuttaa pysyvää magnetismia vastaavien metalliseosten vahvojen magneettisten ominaisuuksien vuoksi.

Kupariseosvalut
Kupariseosvalut

· Korkeapaineinduktio

Voit myös indusoida kuparin magneettisia ominaisuuksia altistamalla sen korkealle, tyypillisesti useiden gigapascalien paineelle. Korkea paine muuttaa kuparin kidekonfiguraatiota, mikä johtaa elektronijärjestelyyn, joka suosii magnetismia.

Kuparin magnetismiin vaikuttavat tekijät

Vaste tai reaktio kupari osoittaa altistuessaan magneettisille voimille eroaa eri olosuhteissa. Tässä on joitain tekijöitä, jotka vaikuttavat suuresti kuparin magneettiseen käyttäytymiseen.

· Ulkoinen magneettikenttä

Kuparia pidetään diamagneettisena sen suhteellisen heikon hylkimisen vuoksi, kun se altistuu ulkoisille magneettikentille. Tämä on seurausta kuparin magneettisista momenteista, jotka torjuvat kohdistusta ulkoisten magneettikenttälinjojen kanssa.

Ulkoinen magneettikenttä
Ulkoinen magneettikenttä

· Lämpötila

Äärimmäisen korkeissa lämpötiloissa kuparilla on taipumus osoittaa vähemmän magneettista hylkimistä väärin kohdistettujen magneettisten momenttien vuoksi. Lämpötilan lasku päinvastoin indusoi suprajohtavuutta, mikä johtaa voimakkaampaan hylkimiseen magneettien edessä.

· Seosten läsnäolo

Ferromagneettisten elementtien, kuten raudan ja nikkelin, ruiskuttaminen puhtaaseen kupariin parantaa sen magneettisia ominaisuuksia. Kupari olettaa metalliseosten magneettiset ominaisuudet, mikä johtaa magnetismiin. Saatua materiaalia voidaan käyttää erilaisiin magneettisiin sovelluksiin, kuten magneettiseen erotukseen.

· Epäpuhtaudet

Kupari, jossa ei ole epäpuhtauksia, on tyypillisesti diamagneettista, mutta kun epäpuhtauksia lisätään, sen magneettinen käyttäytyminen muuttuu. Ferromagneettisten epäpuhtauksien läsnäolo pyrkii saamaan aikaan vahvempia magneettisia ominaisuuksia kuparissa, kun taas ei-magneettisten epäpuhtauksien läsnäolo heikentää sen ominaisuuksia.

· Sähkövirta

Sähkövirta aiheuttaa väliaikaista magnetismia kuparissa. Kun käärit puhtaasta kuparista tehdyn esineen sähköä kuljettavaan langaan, esine todennäköisesti magnetoituu. Kuitenkin johdon irrottaminen tai irrottaminen virtalähteestä johtaa magnetismin menettämiseen.

· Leikkausjännitys

Voima voi muuttaa merkittävästi kupariesineen rakennetta ja elektronien järjestelyä. Tämä voi johtaa magneettisten ominaisuuksien muuttumiseen. Esimerkiksi kupariesineeseen lyöminen vasaralla vaikuttaa sen vasteeseen magneettikenttiä vastaan.

Esittely kuparin ei-magneettisesta luonteesta

Jotta voit määrittää kuparin reaktion magneetteihin, tarvitset ensisijaisesti kuparikappaleen ja vahvan magneetin. Saatat tarvita myös paperin ja tasaisen pinnan.

  • Pyyhi ensin magneetti liinapalalla poistaaksesi pölyn ja muut epäpuhtaudet, jotka voivat vaikuttaa sen magneettisiin ominaisuuksiin.
  • Aseta sitten magneetti tasaiselle alustalle, kuten pöydälle.
  • Vie kupariesineen magneettia kohti hitaasti ja varovasti. Älä anna näiden kahden joutua kosketuksiin.

Havainto

Kun tuot kuparitankoa lähemmäksi magneettia, huomaat, että se ei vedä magneettiin. Päinvastoin, saatat huomata lievää hylkimistä, mikä selittää kuparin diamagneettiset ominaisuudet.

Kuparin magneettiset käyttötarkoitukset

Tietyissä olosuhteissa puhdas kupari osoittaa diamagneettisia ominaisuuksia, jotka johtavat heikkoon vastenmielisyyteen. Sellaisenaan kuparia käytetään usein sovelluksissa, jotka edellyttävät sen diamagneettisia ominaisuuksia.

  • Magneettinen suojaus: Jos sinulla on tiettyjä laitteita, jotka on suojattava ulkoisilta magneettisilta voimilta, voit suojata ne kuparilla. Tämä johtuu siitä, että se hylkii magneettikenttiä.
  • Magneettinen pinnoite: Kuparia käytetään usein myös magneettisiin esineisiin niiden toimivuuden parantamiseksi. Sitä käytetään esimerkiksi magneettisissa tallennuslaitteissa, kuten nauhoissa, parantamaan niiden toimivuutta.
  • Sähkömagneettien valmistus: Lanka, jota käytetään käärimään ferromagneettinen materiaali sähkömagneetteihin, on pääasiassa valmistettu kuparista. Tämä johtuu siitä, että se on erittäin johtava.
Sähkömagneetti
Sähkömagneetti
  • Muuntajakelat: Ensiö- ja toisiokäämit, joita käytetään energian siirtämiseen muuntajissa, on tyypillisesti valmistettu kuparista.
Muuntajan kela
Muuntajan kela
  • Magneettinen levitaatio: Diamagneettisen luonteensa vuoksi kuparia käytetään usein sellaisten esineiden valmistukseen, jotka on ripustettava ilmaan magneettisen levitaation avulla.

Lisää resursseja:

Kuparin sulamispiste – Lähde: HM

Kuparin magneettiset ominaisuudet – Lähde: UMD

Luettelo magneettisista metalleista – Lähde: SCIENCING

Päivitä evästeasetukset
Siirry alkuun