電気的および磁気的特性

固体の電気的および磁気的特性

はじめに

固体中の磁気双極子は、一般に磁性と呼ばれる、化学における固体の磁気特性の原因です。磁性材料では、磁気双極子モーメントは、軸方向に回転する電子と原子核の周りの軌道運動によって生成されます。

固体は、電子の磁気モーメントと電流によって生成される磁場により、磁気特性を持ちます。電磁気学の数多くの特徴の 1 つは固体の磁気特性であり、その 1 つです。電子の小さな電荷は、その軸に沿って磁場を作り出します。磁気モーメントは、電子の回転運動の角運動量によって作成されます。

さまざまな種類の素材

磁性材料

磁性体は、磁石に引き寄せられるものです。磁石はこれらの材料で構成されたアイテムを引き付けるため、鉄、ニッケル、およびコバルトの磁気特性が示されます。磁性材料は磁化することもできます。つまり、磁石に変換できると言えます。

非磁性体

非磁性体とは、磁石に引き付けられない物質です。鉄、ニッケル、コバルトを除いて、他のすべての物質は非磁性です。非磁性体には、プラスチック、ゴム、水などがあります。非磁性体では磁化できません。

固体の電気的および磁気的性質

前述のように、磁気的および電気的特性 固体の 2 つの異なる側面は、電磁気学として知られる 1 つの現象の 2 つの異なる側面です。固体はすべて異なる電気伝導率を持っています。導電率は、電気を通す物体の特性です。固体の他のそのような電気的特性には、抵抗率、静電容量、およびインピーダンスが含まれます。金属や合金は優れた電気伝導体ですが、セラミックやガラスは優れた絶縁体です。半導体には、電流に寄与する電子と正孔の両方があります。アルミニウム、スズ、金属合金、高濃度にドープされた半導体などの材料は、低温で超伝導を示します。

固体の磁気特性

磁気特性 は、その固体の原子またはイオン組成を構成する原子またはイオンによって決定されます。固体の磁性と磁化は、原子内の電子の動きの影響を受けます。したがって、原子の各電子は磁石のように振る舞い、固体全体に磁気特性を与えると言えます。

反磁性の物質:

磁石によって軽く反発される固体は、このグループに分類されます。反磁性体のすべての電子は結合しています。その結果、磁気双極子モーメントが無効になります。例としては、H2O、TiO2、NaCl、V2O5、およびその他の反磁性化合物があります。これらの材料は、磁場と反対方向に分極された小さな磁気双極子モーメントを示します。

強磁性特性を持つ物質:

磁場はこれらの物質を積極的に引き付け、無期限に磁化することもできます。強磁性体からのイオンは、小さな磁石として機能する小さなクラスターを形成します。ドメインは、この小さな磁気ゾーンに付けられた名前です。磁場が印加されると、ドメインは同じ方向の磁場に配向されます。磁場が取り除かれても、磁区は永久磁石の方向に整列したままです。これらの材料は低い磁気モーメントを持っています。物質のドメインの磁気モーメントは、平行および反平行の向きで不均等な量で整列しています。マグネタイトとフェライトは 2 つの例です。

常磁性の物質:

常磁性物質は、磁場にわずかにしか引き付けられない固体です。それらは同じ方向に磁石に引き付けられます。これらは長持ちする磁石ではありません。 1 つまたは複数の不対電子が磁場に引き付けられ、常磁性になります。その結果、それらは一時的な磁石 (O2、Cu2+、VO、VO2、CuO、TiO、およびその他の常磁性化合物) にすぎません。

反強磁性物質:

これらの材料は正味の磁気モーメントがゼロです。ただし、強磁性体と同様のドメインを持っています。これらのドメインは反対方向に向いているため、互いに打ち消し合い、磁気モーメントがゼロ/ゼロになります。反強磁性化合物には、MnO と V2O が含まれます。

固体の電気特性

材料の電気特性は、導電率と呼ばれます。熱または電気エネルギーを伝達する物質の能力は、その電気伝導率として定義されます。その結果、優れた電気伝導体は、沸騰、溶解、またはその他の方法で組成を変化させることなく、容易にエネルギーを運ぶことができます.

固体の導電率はさまざまです。それらの電気特性は均一ではありません。

固体は現在、電気伝導度に応じて 3 つのタイプに分類されます。これら 3 つのカテゴリは次のとおりです。

指揮者:

電気伝導率の高い固体は、導体として知られています。それらは、熱と電流がそれらを簡単かつ迅速に通過できるようにします。原子から原子への自由電子の通過により、導体はこのエネルギー移動を可能にします。電流が体の一部に適用されるだけで、このエネルギーを全身にもたらすことができます。導体は、導電率が 104 ～ 108 ohm-1 m-1 の範囲の固体です。金属は優れた電気伝導体です。銀の導電率は約 107 ohm-1 m-1 で、優れた導体です。

絶縁体:

導体とは対照的に、絶縁体は電気エネルギーや電流を伝達しない物質です。それらは、電荷が通過することを許可しません。バンドギャップが大きく、電気が流れないようになっています。木材、ゴム、プラスチック、ガラス、その他の素材はほんの一例です。絶縁体は、導電率が 10-20 から 10-10 ohm-1 m-1 の範囲の固体です。

半導体:

半導体は、導体と絶縁体の間に存在する物質です。これらは、特定の条件下でのみ電気を通すことができる固体です。このような 2 つの状況では、半導体がエネルギー、熱、および不純物を伝導する能力が制限されます。半導体は、10-6 から 104 ohm-1 m-1 の中間の導電率範囲を持つ固体です。

結論

電気的および磁気的性質は、化学において常に重要な議論でした。そのため、ここでは、記事全体でトピックに関する複雑な詳細をカバーしようとしました.詳細な定義、固体の磁気的および電気的特性、および磁気的および電気的材料の種類を含めました。