Manyetik Malzemelerin Sınıflandırılması

Manyetik malzemenin sınıflandırılması: Manyetik malzemelerin davranışı beş ana grupta sınıflandırılabilir. Manyetizmanın kökeni elektronların yörüngesel hareketleri, spin hareketleri ve elektronların birbirleri ile nasıl etkileştiklerine dayanır. Farklı manyetizma tipleri, malzemelerin manyetik alana karşı nasıl tepki gösterdiğidir.

Faraday Yasası’na göre, iletken bir maddenin üzerinden elektrik akımı geçirildiğinde manyetik alan oluşur. Aynı zamanda bir devre üzerinde manyetik alan ile oynandığında elektrik akımı oluşur. Elektronların hareketlerinden oluşan manyetik moment sayesinde malzemelerin manyetik özellikleri ortaya çıkar.

Manyetik momentlerin oluşma nedeni:

İlki elektronun çekirdeğin yörüngesinde dönmesiyle oluşan manyetik momenttir. İkincisi de elektronun kendisi etrafında dönerek oluşturduğu manyetik momenttir. İkinci olaya bu yüzden spin manyetik moment denir.

Manyetik malzemelerin davranış sınıflandırılması;

• Diyamanyetizma
• Paramanyetizma
• Ferromanyetizma
• Ferrimanyetizma
• Antiferromanyetizma

İlk iki gruptaki malzemeler manyetik olarak düzensizdir. Toplam manyetik etkileşim göstermezler. Son üç gruptaki malzemeler belirli bir kritik sıcaklık altında uzun menzilli manyetik düzen gösterirler. Ferromanyetik ve ferrimanyetik malzemeleri genellikle manyetik olarak düşünürüz. (yani demirin davranışı gibi). Diğer üçü manyetik olarak çok zayıftır ve genel olarak “manyetik olmayan” olarak düşünülür.

Diyamanyetizma 

Manyetik malzemelerin sınıflandırılmasında, diyamanyetizma çok zayıf bir türü olup kalıcı manyetikliği yoktur. Bütün maddelerin temel bir özelliğidir. Manyetik alana maruz kaldığında yörüngedeki elektronları ortak bir davranış göstermezler. Diyamanyetik maddeler net manyetik momente sahip olmayan atomlardan oluşur. Yani, yörüngesel kabukların tümü doludur ve çiftlenmemiş elektronlar yoktur.

Ancak, bir alana maruz kaldığında negatif bir mıknatıslılık gösterir. Bu nedenle diyamanyetik malzemelerin duygunluğu negatiftir. Altın, bakır, gümüş, elmas gibi maddeler diyamanyetik maddelerdir. Bir mıknatısın manyetik alanı içindeyken manyetik alan çizgilerine zıt yönde mıknatıslaştırılmaya uğrayabilir. Kendisini mıknatıslaştıran cisim tarafından itilirler.

Ferromanyetizma

Manyetik malzemelerin sınıflandırılmasında ferromanyetizma da malzemeler manyetik alan olmadan da manyetiklik gösterebilir. Bu yüzden manyetiklikleri kalıcıdır ve manyetik akı yoğunlukları fazladır. Ferromanyetik malzemeler, birbirini yok etmeyen elektron spin hareketlerine sahiptir. Bu sayede kalıcı manyetik momentler oluşur.

Manyetik alan tarafından etkilenmese bile, spinler arasında etkileşimler bütün atomların birlikte yönlenmesine ve spin momentinin oluşmasına sebep olur. Bu sayede kesin ve sürekli manyetiklik oluşur. Oda sıcaklığında demir, nikel, kobalt ferromanyetiktir. Bu maddeler kendi Curie sıcaklığını geçtikten sonra, ferromanyetik özelliğini kaybederler. Paramanyetik özellik kazanırlar.

Paramanyetizma

Ferrimanyetizma

Daha karmaşık yapılı bazı kristallerde iki alt örgünün her biri üzerindeki manyetik momentlerin büyüklüğü tamamen aynı değildir. Kendiliğinden anti paralel dizilme oluşur. Maddenin manyetik momenti olacağı yerde net bir daimi mıknatıslanma olur. Bu olaya ferrimanyetizma denir.

Bu davranışı gösteren en yaygın madde magnettir. Hiç demir içermeseler bile, ferrimanyetizma özelliği gösterirler. Bu maddelerin hepsine birden ferrit denir. Çok yüksek elektrik dirençleri vardır. Ayrıca yüksek manyetik geçirgenlikleri olduğu için ferritler teknolojik öneme sahiptir.

Ferrimanyetik malzemeler yalıtkandır. Bu nedenle ferromanyetlerde görülen yüksek mıknatıslanma değerlerine sahiptirler. Ayrıca ferromanyetlerde görülen kalıcı mıknatıslanma, ferrimanyetlerde de görülür. Pirotin, greigit, magnezoferrit, jakopsit gibi maddeler ferrimanyetik maddelerdir.

Antiferromanyetizma