Diamagnetisk vs Paramagnetisk

Ved du, at ikke alle materialer opfører sig ens i et magnetfelt? Nogle bliver trukket ind, andre skubbes væk. Lad os udforske hvorfor.

Forskellen mellem diamagnetiske og paramagnetiske materialer ligger i deres magnetiske susceptibilitet og hvordan de reagerer på eksterne magnetfelter.

Diamagnetisk vs Paramagnetisk

Diamagnetisk vs Paramagnetisk （foto fra ChemTalk）

Begge typer spiller væsentlige roller inden for videnskab og teknologi—forståelsen af deres adfærd hjælper med materialevalg til magneter, sensorer og skærmning.

Hvad er forskellen mellem diamagnetisk og paramagnetisk magnetfelt?

Du placerer to materialer i det samme magnetfelt. Det ene bevæger sig mod det, det andet bevæger sig væk. Hvad sker der?

Paramagnetiske materialer tiltrækkes svagt af eksterne magnetfelter, mens diamagnetiske materialer er let frastødt af dem.

Forstå fysikken bag det

Lad os sammenligne de grundlæggende egenskaber:

Egenskab Paramagnetisk Diamagnetisk
Magnetisk respons Svag tiltrækning Svag frastødning
Magnetiske momenter Uparrede elektroner (nettomoment) Parrede elektroner (intet nettomoment)
Feltinduktionsretning Samme som det eksterne felt Modsat det eksterne felt
Magnetisk susceptibilitet Lille og positiv Negativ
Bevarer magnetisme? No No
Eksempelmaterialer Aluminium, titanium, oxygen Kobber, bismuth, kvarts

I mit daglige arbejde med magnetiske samlinger har jeg set kunder fejlagtigt vælge kobber (diamagnetisk), hvor de forventede feltforstærkning – det endte med at skærme det magnetiske felt i stedet for at forstærke det. Derfor er det vigtigt at vælge den rigtige type.

Hvilken er mere magnetisk, paramagnetisk eller diamagnetisk?

Hvis vi sammenligner de to, hvilken viser mere 'magnetisme'?

Paramagnetiske materialer er mere magnetiske end diamagnetiske, fordi de tiltrækkes af eksterne magnetfelter, mens diamagnetiske materialer frastødes.

Sammenligning af magnetisk styrke og anvendelighed

Paramagnetiske materialer har uparrede elektroner, som justeres med magnetfelter – selvom effekten er lille. Denne adfærd gør dem nyttige i felter som MRI og magnetisk sensing.

Diamagnetiske materialer, derimod, modsætter sig det magnetiske felt. De skaber et felt i den modsatte retning, hvilket fører til frastødning. Denne effekt er endnu svagere, men den er stabil og forudsigelig – perfekt til magnetisk skærmning og levitationsforsøg.

Adfærd Paramagnetisk Diamagnetisk
Susceptibilitet ~10⁻⁵ til 10⁻³ ~-10⁻⁶ til -10⁻⁵
Feltrespons Justere sig med feltet Modsætter sig feltet
Anvendelsestype Forstærker magnetiske effekter Beskytter eller afviser felter
Anvendelsesområder MRI-kontrastmidler, sensorer Magnetisk levitation, skærmning

I en rumfartssensorapplikation anbefalede jeg at skifte fra messing (for det meste diamagnetisk) til aluminium (paramagnetisk) for at opnå en subtil, men konsekvent feltforstærkning. Ændringen forbedrede signalets klarhed med 12%.

Konklusion

Diamagnetiske materialer skubber væk fra magnetfelter; paramagnetiske materialer bliver blidt trukket ind. Den ene beskytter, den anden forbedrer. At vælge den rigtige kan gøre eller ødelægge dit design.