====== 16. Diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki ======

==== Wprowadzenie ====

Materiały różnią się reakcją na zewnętrzne pole magnetyczne. Wyróżnia się trzy podstawowe typy magnetycznego zachowania materiałów:

  * diamagnetyki,
  * paramagnetyki,
  * ferromagnetyki.

==== Diamagnetyki ====

  * Materiały, które słabo odpychają pole magnetyczne.
  * Powstaje w nich słabe pole magnetyczne przeciwnie skierowane do pola zewnętrznego.
  * Mechanizm: orbitalne ruchy elektronów powodują powstanie prądów indukowanych, które zgodnie z prawem Lenza tworzą pole przeciwdziałające zmianie pola.
  * Właściwości:
    - słaba ujemna podatność magnetyczna (\( \chi < 0 \)),
    - brak trwałego namagnesowania po usunięciu pola zewnętrznego.
  * Przykłady: miedź, srebro, złoto, woda, większość związków organicznych.

==== Paramagnetyki ====

  * Materiały, które słabo przyciągają pole magnetyczne.
  * Powstaje w nich pole magnetyczne zgodne z polem zewnętrznym, ale efekt jest niewielki.
  * Mechanizm: obecność niesparowanych elektronów (momentów magnetycznych atomów), które w polu zewnętrznym częściowo się uporządkowują.
  * Właściwości:
    - dodatnia, ale mała podatność magnetyczna (\( \chi > 0 \)),
    - brak trwałego namagnesowania po usunięciu pola.
  * Przykłady: aluminium, platyna, tlen w stanie ciekłym, sód.

==== Ferromagnetyki ====

  * Materiały, które silnie przyciągają pole magnetyczne i mogą zachować namagnesowanie po usunięciu pola zewnętrznego (remanencja).
  * Mechanizm: silne oddziaływania wymuszają spontaniczne uporządkowanie momentów magnetycznych w obszarach zwanych domenami magnetycznymi.
  * Właściwości:
    - bardzo duża dodatnia podatność magnetyczna,
    - histereza magnetyczna — pamięć magnetyczna,
    - trwałe namagnesowanie.
  * Przykłady: żelazo, nikiel, kobalt oraz ich stopy.

==== Porównanie właściwości ====

| Cecha                       | Diamagnetyki             | Paramagnetyki            | Ferromagnetyki            |
|----------------------------|-------------------------|--------------------------|---------------------------|
| Podatność magnetyczna \( \chi \) | Ujemna (mała)           | Dodatnia (mała)           | Dodatnia (duża)            |
| Reakcja na pole magnetyczne| Odpychanie              | Słabe przyciąganie       | Silne przyciąganie i trwałość |
| Namagnesowanie po usunięciu pola | Brak                   | Brak                     | Tak (remanencja)           |
| Mechanizm                  | Prądy indukowane orbitalne | Uporządkowanie momentów magnetycznych | Domeny magnetyczne          |
| Przykłady                  | Miedź, złoto, woda      | Aluminium, platyna        | Żelazo, nikiel, kobalt     |

==== Zastosowania ====

  * Diamagnetyki — materiały izolujące magnetycznie,
  * Paramagnetyki — detektory pola magnetycznego, chłodzenie magnetyczne,
  * Ferromagnetyki — magnesy trwałe, pamięci magnetyczne, silniki elektryczne.

==== Podsumowanie ====

  * Materiały różnią się reakcją na pole magnetyczne ze względu na budowę elektronową i oddziaływania wewnętrzne,
  * Diamagnetyki i paramagnetyki wykazują słabe i nietrwałe efekty,
  * Ferromagnetyki posiadają silne i trwałe właściwości magnetyczne.