Magnétisme

Sujets connexes: électricité et électronique ; Physique

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Electromagnétisme

Électricité Magnétisme
Électrostatique Charge électrique Électricité statique Champ électrique Conducteur Isolant Triboélectricité Décharge électrostatique Induction La loi de Coulomb La loi de Gauss Flux électrique / énergie potentielle Moment dipolaire électrique Polarisation
Magnétostatique La loi d'Ampère Champ magnétique Magnétisation Flux magnétique Loi de Biot-Savart Moment de dipôle magnétique La loi de Gauss à magnétisme
Électrodynamique Droit de la force de Lorentz Induction électromagnétique La loi de Faraday La loi de Lenz Déplacement actuel Les équations de Maxwell Champ électromagnétique Un rayonnement électromagnétique Tenseur de Maxwell Vecteur de Poynting Potentiel Liénard-Wiechert Les équations de Jefimenko À courant de Foucault
Réseau électrique Courant électrique Potentiel électrique Tension Résistance La loi d'Ohm circuit de la série Circuit parallèle Courant continu Courant alternatif Force électromotrice Capacitance Inductance Impédance Cavités résonnantes Guides d'ondes
Formulation covariante Tenseur électromagnétique ( tenseur-énergie) Four à courant continu Potentiel électromagnétique à quatre
Les scientifiques Ampère Coulomb Faraday Gauss Heaviside Henri Hertz Lorentz Maxwell Tesla Volta Weber Ørsted

Le magnétisme est une classe de phénomènes physiques qui comprend forces exercées par des aimants sur d'autres aimants. Il a son origine dans les courants électriques et les moments magnétiques fondamentales des particules élémentaires. Ceux-ci donnent lieu à une champ magnétique qui agit sur d'autres courants et des moments. Tous les matériaux sont influencées dans une certaine mesure par un champ magnétique. L'effet le plus fort est sur les aimants permanents, qui ont des moments magnétiques persistantes causées par ferromagnétisme. La plupart des matériaux ne ont pas moments permanents. Certains sont attirés par un champ magnétique ( paramagnétisme); d'autres sont repoussés par un champ magnétique ( diamagnétisme); d'autres ont une relation beaucoup plus complexe avec un champ magnétique appliqué ( comportement de verre de spin et antiferromagnétisme). Les substances qui sont affectés de façon négligeable par les champs magnétiques sont connus comme substances non magnétiques. Ils comprennent le cuivre , l'aluminium , des gaz , et plastique . Pur l'oxygène présente des propriétés magnétiques lorsqu'il est refroidi à un liquide Etat.

L'état magnétique (ou phase) d'un matériau dépend de la température (et d'autres variables telles que la pression et le champ magnétique appliqué) de sorte qu'un matériau peut présenter plus d'une forme de magnétisme en fonction de sa température, etc.

Histoire

Aristote attribué le premier de ce qu'on pourrait appeler une discussion scientifique sur le magnétisme à Thales de Milet, qui a vécu environ 625 BC à environ 545 BC. Vers la même époque, dans l'Inde ancienne , le Chirurgien indien, Sushruta, était le premier à faire usage de l'aimant à des fins chirurgicales.

Dans la Chine ancienne , la référence littéraire plus tôt au magnétisme se trouve dans un livre 4ème siècle BC nom de son auteur, Le Maître de Démon Valley (鬼谷子): "Le magnétite de fer fait venir ou il l'attire "La plus ancienne mention de l'attraction d'une aiguille apparaît dans un ouvrage composé entre AD 20 et 100 (Louen-heng):".. un aimant attire une aiguille "L'ancienne Scientifique chinois Shen Kuo (1031-1095) était la première personne à écrire de la boussole de l'aiguille magnétique et qu'il a amélioré la précision de la navigation en utilisant le astronomique concept de True North ( Mengxi Bitan, AD 1088), et par le 12ème siècle les Chinois étaient connus pour utiliser l'aimant compas pour la navigation. Ils sculptées une cuillère directionnel de magnétite de façon que le manche de la cuillère toujours souligné sud.

Alexander Neckham, par 1187, a été le premier dans l'Europe pour décrire la boussole et son utilisation pour la navigation. En 1269, Peter Peregrinus de Maricourt écrit l'Epistola de magnete, le premier traité existant qui décrit les propriétés des aimants. En 1282, les propriétés des aimants et la boussole sèche ont été discutés par Al-Ashraf, un Physicien yéménite, astronome, et géographe.

Michael Faraday, 1842

En 1600, William Gilbert publie son De Magnete, Magneticisque corporibus, et de Magno Magnete Tellure (sur l'aimant et magnétiques organes, et sur la Grande Aimant la Terre). Dans cet ouvrage, il décrit un grand nombre de ses expériences avec sa terre de modèle appelé le terrella. De ses expériences, il a conclu que la Terre elle-même était magnétique et que ce était la raison, les boussoles ont souligné nord (précédemment, certains croyaient que ce était l'étoile polaire ( Polaris) ou une grande île magnétique sur le pôle nord qui a attiré la boussole).

Une bonne compréhension de la relation entre l'électricité et le magnétisme a commencé en 1819 avec le travail par Hans Christian Oersted, professeur à l'Université de Copenhague, qui a découvert plus ou moins par accident qu'un courant électrique pourrait influencer une aiguille de boussole. Cette expérience historique est connu comme l'expérience d'Oersted. Plusieurs autres expériences ont suivi, avec André-Marie Ampère, qui découvrit en 1820 que le champ magnétique circulant dans un chemin fermé est liée au courant circulant à travers le périmètre de la voie; Carl Friedrich Gauss ; Jean-Baptiste Biot et Félix Savart, tous deux en 1820 est venu avec la Loi de Biot-Savart donnant une équation pour le champ magnétique d'un fil de transport de courant; Michael Faraday , qui en 1831 a constaté qu'un variant dans le temps du flux magnétique à travers une boucle de fil induit une tension, et d'autres de trouver d'autres liens entre magnétisme et l'électricité . James Clerk Maxwell synthétisé et étendu ces idées dans les équations de Maxwell , unifiant l'électricité, le magnétisme et l'optique dans le domaine de l'électromagnétisme . En 1905, Einstein a utilisé ces lois pour motiver sa théorie de la relativité restreinte , exigeant que les lois lieu de vrai dans tout cadres de référence inertiels.

Electromagnétisme a continué à se développer dans le 21ème siècle, d'être incorporés dans les théories les plus fondamentaux de théorie de jauge, électrodynamique quantique, théorie électrofaible, et enfin le modèle standard .

Sujets

Hiérarchie des types de magnétisme.

Diamagnetism

Diamagnétisme apparaît dans tous les matériaux, et ce est la tendance d'un matériau à se opposer à un champ magnétique appliqué et, par conséquent, à être repoussée par un champ magnétique. Cependant, dans un matériau ayant des propriétés paramagnétiques (ce est-à tendance à améliorer un champ magnétique externe), le comportement paramagnétique domine. Ainsi, malgré sa présence universelle, le comportement diamagnétique est observée que dans un matériau purement diamagnétique. Dans un matériau diamagnétique, il n'y a pas des électrons non appariés, de sorte que les moments magnétiques des électrons intrinsèque ne peuvent pas produire un effet de volume. Dans ces cas, l'aimantation résulte de mouvements orbitaux des électrons, qui peuvent être comprises classiquement comme suit:

Lorsqu'un matériau est placé dans un champ magnétique, les électrons en orbite autour du noyau connaîtront, en plus de leur Coulomb attirance pour le noyau, un Force de Lorentz du champ magnétique. Selon la direction dans laquelle l'électron est en orbite, cette force peut augmenter le force centripète sur les électrons, en les tirant vers le noyau, ou bien il peut diminuer la force, en les écartant du noyau. Cet effet augmente systématiquement les moments magnétiques orbitaux qui ont été alignées en face du champ et diminue ceux alignés parallèlement au champ (conformément à La loi de Lenz). Il en résulte un faible moment magnétique en vrac, avec un sens opposé au champ appliqué.

A noter que cette description est destinée uniquement à titre d' heuristique; une bonne compréhension nécessite une mécanique quantique description.

Notez que tous les matériaux subissent cette réponse orbitale. Cependant, dans les substances paramagnétiques et ferromagnétiques, l'effet diamagnétique est submergé par les effets beaucoup plus fortes provoquées par les électrons non appariés.

Paramagnétisme

Dans un matériau paramagnétique des électrons non appariés, il ya, à savoir atomique ou orbitales moléculaires avec exactement un électron en eux. Bien électrons appariés sont tenus par le Principe d'exclusion de Pauli d'avoir leur intrinsèque («spin») des moments magnétiques pointant dans des directions opposées, provoquant leurs champs magnétiques se annulent, un électron non apparié est libre pour aligner son moment magnétique dans ne importe quelle direction. Quand un champ magnétique externe est appliqué, ces moments magnétiques tendent à se aligner dans la même direction que le champ appliqué, renforçant ainsi.

Ferromagnétisme

Un aimant permanent brandissant plusieurs pièces de monnaie

Un ferromagnétique, comme une substance paramagnétique, a électrons non appariés. Cependant, en plus de la tendance du moment magnétique intrinsèque des électrons à être parallèle à un champ appliqué, il est aussi dans ces matériaux une tendance de ces moments magnétiques à orienter parallèlement les uns aux autres pour maintenir un état d'énergie basse. Ainsi, même lorsque le champ appliqué est enlevé, les électrons dans le matériau de maintenir une orientation parallèle.

Chaque substance ferromagnétique a sa propre température individuel, appelé Température de Curie, ou point de Curie, au-dessus duquel il perd ses propriétés ferromagnétiques. Ce est parce que la tendance au désordre thermique accable l'énergie baissant en raison de l'ordre ferromagnétique.

Certains matériaux ferromagnétiques bien connus qui présentent des propriétés magnétiques facilement détectables (pour former aimants ) sont le nickel , le fer , le cobalt , le gadolinium et de leur alliages.

Domaines magnétiques

Domaines magnétiques dans un matériau ferromagnétique.

Le moment magnétique des atomes dans un matériau ferromagnétique les amener à se comporter quelque chose comme de minuscules aimants permanents. Ils collent ensemble et se rallient en petites régions de l'alignement plus ou moins uniforme appelés domaines magnétiques ou Domaines de Weiss. Des domaines magnétiques peuvent être observés avec un microscope à force magnétique pour révéler les limites des domaines magnétiques qui ressemblent à des lignes blanches dans l'esquisse. Il ya de nombreuses expériences scientifiques qui peuvent physiquement montrer champs magnétiques.

Effet d'un aimant sur les domaines.

Quand un domaine contient trop de molécules, il devient instable et se divise en deux domaines alignés dans des directions opposées afin qu'ils collent ensemble plus stable comme indiqué à droite.

Lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique, les limites du domaine se déplacent de sorte que les domaines alignés avec le champ magnétique se développent et dominent la structure telle que représentée à gauche. Lorsque le champ de magnétisation est retiré, les domaines ne peuvent pas retourner à un état non magnétisé. Il en résulte étant magnétisé de matériau ferromagnétique, la formation d'un aimant permanent.

Lorsque magnétisé jamais assez que le domaine en vigueur envahit tous les autres pour aboutir à un seul domaine unique, le matériau est magnétiquement saturé. Lorsqu'un matériau ferromagnétique magnétisé est chauffé à la Température du point de Curie, les molécules sont agités au point que les domaines magnétiques perdent l'organisation et les propriétés magnétiques qu'ils causent cessez. Lorsque le matériau est refroidi, cette structure d'alignement de domaine retourne spontanément, de façon à peu près analogue à la façon dont un liquide peut figer dans un solide cristallin.

Antiferromagnétisme

Ordre antiferromagnétique

Dans un antiferromagnétique, contrairement à un matériau ferromagnétique, il ya une tendance pour les moments magnétiques intrinsèques des électrons de valence voisin pour pointer dans des directions opposées. Lorsque tous les atomes sont disposés dans une substance telle sorte que chaque voisin est «anti-alignés", la substance est antiferromagnétique. Antiferroaimants ont un moment magnétique net de zéro, ce qui signifie pas de champ est produit par eux. Antiferromagnétiques sont moins fréquents par rapport aux autres types de comportements, et sont le plus souvent observés à de basses températures. Dans des températures variables, antiferroaimants peuvent être vus pour présenter des propriétés diamagnétiques et ferromagnétiques.

Dans certains matériaux, les électrons voisins veulent pointer dans des directions opposées, mais il n'y a aucune disposition géométrique dans laquelle chaque paire de voisins est anti-aligné. Ceci est appelé un tourner le verre, et est un exemple de frustration géométrique.

Ferrimagnétisme

Commande ferrimagnétique

Comme ferromagnétisme, ferrimagnétiques conservent leur magnétisation en l'absence d'un champ. Cependant, comme antiferromagnétiques, paires voisines de spins électroniques comme le point dans des directions opposées. Ces deux propriétés ne sont pas contradictoires, puisque dans l'arrangement géométrique optimal, il n'y a actuellement plus de la sous-réseau magnétique des électrons qui pointent dans une direction, à partir du sous-réseau qui pointe dans la direction opposée.

Plus ferrites sont ferrimagnétique. La substance magnétique d'abord découvert, la magnétite, est une ferrite et a été considéré comme un matériau ferromagnétique; Louis Néel réfuté cela, cependant, après avoir découvert ferrimagnétisme.

Superparamagnétisme

Quand un ferromagnétique ou ferrimagnétique est suffisamment petit, il agit comme un spin magnétique unique qui est soumis à Mouvement brownien. Sa réponse à un champ magnétique est qualitativement similaire à la réponse d'un paramagnétique, mais beaucoup plus grande.

Électro-aimant

Une électro-aimant est un type d' aimant dont le magnétisme est produit par le courant électrique de courant. Le champ magnétique disparaît lorsque le courant cesse.

Autres types de magnétisme

Aimant moléculaire
Métamagnétisme
Aimant à base de molécule-
verre Spin

Magnétisme, l'électricité et la relativité restreinte

En conséquence de la théorie d'Einstein de la relativité restreinte, l'électricité et le magnétisme sont fondamentalement liés. Les deux magnétisme manque d'électricité, le magnétisme et l'électricité sans, sont incompatibles avec la relativité restreinte, à cause des effets tels que la contraction des longueurs, dilatation du temps, et le fait que le force magnétique est fonction de la vitesse. Toutefois, lorsque l'électricité et le magnétisme sont pris en compte, la théorie qui en résulte (électromagnétisme) est pleinement compatible avec la relativité restreinte. En particulier, un phénomène qui apparaît purement électrique pour un observateur peut être purement magnétique à l'autre, ou plus généralement les contributions relatives de l'électricité et le magnétisme sont dépendants sur le cadre de référence. Ainsi, la relativité restreinte "mélange" électricité et le magnétisme en une seule, phénomène inséparable appelé électromagnétisme, analogue à la façon dont la relativité "mélange" espace et le temps dans l'espace-temps.

Les champs magnétiques dans un matériau

Dans le vide,

$\ Mathbf {B} \ = \ \ mu_0 \ mathbf {} H,$

où $μ 0$ est la la perméabilité du vide.

Dans un matériau,

$\ Mathbf {B} \ = \ \ mu_0 (\ mathbf {H} + \ mathbf {M}). \$

La quantité $μ 0 M$ est appelé polarisation magnétique.

Si le champ $H$ est faible, la réponse de l'aimantation $M$ en un diamagnet ou paramagnétique est à peu près linéaire:

$\ Mathbf {M} = \ chi \ mathbf {} H,$

la constante de proportionnalité appelée la susceptibilité magnétique. Dans l'affirmative,

$\ Mu_0 (\ mathbf {H} + \ mathbf {M}) \ = \ \ mu_0 (1+ \ chi) \ mathbf {H} \ = \ \ mu_r \ mu_0 \ mathbf {H} \ = \ \ mu \ mathbf {H}.$

Dans un aimant dure comme un ferromagnétique, $M$ ne est pas proportionnelle au champ et est généralement non nulle même lorsque $H$ est égal à zéro (voir Rémanence).

Force due au champ magnétique - La force magnétique

Lignes de force magnétique d'un aimant bar montrées par la limaille de fer sur papier

Le phénomène du magnétisme est "médiation" par le champ magnétique. Un dipôle de courant électrique ou magnétique crée un champ magnétique, et ce champ, à son tour, transmet des forces magnétiques sur d'autres particules qui se trouvent dans les champs.

Les équations de Maxwell, qui simplifient la Loi de Biot-Savart dans le cas des courants stables, décrire l'origine et le comportement des champs qui régissent ces forces. Par conséquent, chaque fois que le magnétisme est considéré électriquement les particules chargées sont en mouvement --- par exemple, de mouvement des électrons dans un courant électrique, ou dans certains cas de mouvement orbital des électrons autour du noyau d'un atome. Ils découlent également de «intrinsèque» dipôles magnétiques résultant de la mécanique quantique essorage.

Les mêmes situations qui créent des champs magnétiques - charge se déplaçant sur un courant ou dans un atome, et dipôles magnétiques intrinsèques - sont également les situations dans lesquelles un champ magnétique a un effet, la création d'une force. Voici la formule de déplacement des charges; pour les forces sur un dipôle intrinsèque, voir dipôle magnétique.

Lorsque une particule chargée se déplace à travers un champ magnétique B, il se sent un Force de Lorentz F donné par le produit croisé :

$\ Mathbf {F} = q (\ mathbf {v} \ times \ mathbf {B})$

où

$q$ est la charge électrique de la particule, et

v est la vitesse vecteur de la particule

Parce que ce est un produit en croix, est la force perpendiculaire à la fois le mouvement de la particule et du champ magnétique. Il se ensuit que la force magnétique ne fait pas de travaux sur la particule; il peut changer le sens du mouvement de la particule, mais il ne peut pas la faire accélérer ou ralentir. La grandeur de la force est

$F = QVB \ sin \ theta \,$

où $\ Theta$ est l'angle entre V et B.

Un outil pour déterminer la direction du vecteur de vitesse d'une charge en mouvement, le champ magnétique, et la force exercée est la étiqueter l'index "V", le doigt du milieu "B", et la pouce "F" avec votre main droite. Lorsque vous effectuez une configuration des armes à feu comme, avec le majeur passer sous l'index, les doigts représentent le vecteur vitesse, vecteur du champ magnétique, et vecteur de force, respectivement. Voir également règle de la main droite.

Dipôles magnétiques

Une source très courante du champ magnétique montré dans la nature est un dipôle, avec un " Pôle sud "et un" Pôle Nord ", termes qui remontent à l'utilisation d'aimants que compas, l'interaction avec le Le champ magnétique terrestre pour indiquer Nord et du Sud sur le monde. Depuis extrémités opposées d'aimants sont attirés, le pôle nord d'un aimant est attiré par le pôle sud d'un autre aimant. De la Terre Pôle Nord magnétique (actuellement dans l'océan Arctique, au nord du Canada) est physiquement un pôle sud, car il attire le pôle nord d'une boussole.

Un champ magnétique contient l'énergie , et les systèmes physiques se déplacer vers des configurations avec une énergie inférieure. Lorsque le matériau diamagnétique est placé dans un champ magnétique, un dipôle magnétique a tendance à se aligner dans une polarité opposée à celle champ, réduisant ainsi l'intensité du champ net. Lorsque le matériau ferromagnétique est placé dans un champ magnétique, les dipôles magnétiques se alignent au champ appliqué, élargissant ainsi les parois de domaine des domaines magnétiques.

Monopôles magnétiques

Depuis une barre aimantée tire son ferromagnétisme des électrons répartis uniformément dans la barre, quand un barreau aimanté est coupé en deux, chacune des pièces résultant est un aimant de petit bar. Même si un aimant est dit avoir un pôle nord et un pôle sud, ces deux pôles ne peuvent être séparées l'une de l'autre. Un monopole - si une telle chose existe - serait une nouvelle et fondamentalement différente de l'objet magnétique. Il serait agir comme un pôle nord isolé, relié à un pôle sud ou inversement. Monopôles porteraient "charge magnétique" analogue à charge électrique. Malgré des recherches systématiques depuis 1931, à partir de 2010, ils ne ont jamais été observés, et pourraient très bien ne pas exister.

Néanmoins, certaines modèles de physique théorique prédisent l'existence de ces monopôles magnétiques. Paul Dirac a observé en 1931 que, parce que l'électricité et le magnétisme montrent une certaine symétrie , tout comme la théorie quantique prédit que individuels positifs ou négatifs des charges électriques peuvent être observés sans la charge adverse, isolés pôles sud ou le nord magnétique devraient être observables. En utilisant la théorie quantique de Dirac a montré que si monopôles magnétiques existent, on pourrait expliquer la quantification de la charge électrique --- ce est, pourquoi l'observé particules élémentaires portent des charges qui sont des multiples de la charge de l'électron.

Certain grandes théories unifiées prédisent l'existence de monopôles qui, à la différence des particules élémentaires, sont solitons (paquets d'énergie localisées). Les premiers résultats de l'utilisation de ces modèles pour estimer le nombre de monopoles créés dans le big bang contredites observations cosmologiques - les monopoles auraient été si abondante et massif qu'ils ont depuis longtemps stoppé l'expansion de l'univers. Cependant, l'idée de l'inflation (pour lequel ce problème a été une motivation partielle) a réussi à résoudre ce problème, la création de modèles dans lequel monopôles existé, mais étaient assez rare pour être compatible avec les observations actuelles.

Origine mécanique quantique du magnétisme

En principe, tous les types de magnétisme origine (similaire à supraconductivité ) à partir de phénomènes de la mécanique quantique spécifique (par exemple, Formulation mathématique de la mécanique quantique, en particulier les chapitres sur rotation et sur la Principe de Pauli). Un modèle de réussite a déjà été développé en 1927, par Walter et Heitler Fritz London, qui dérive mécaniquement quantique, comment les molécules d'hydrogène sont formés à partir d'atomes d'hydrogène, ce est à dire à partir des orbitales atomiques d'hydrogène $u_A$ et $u_B$ centrée sur les noyaux A et B, voir ci-dessous. Cela conduit à ce magnétisme, ne est pas du tout évident, mais cela sera expliqué dans la suite.

Selon la théorie Heitler-Londres, soi-disant à deux corps moléculaire $\ Sigma$ -orbitals sont formés, à savoir l'orbitale résultant est:

$\ Psi (\ mathbf r_1, \, \, \ mathbf r_2) = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \, \, \ left (u_A (\ mathbf r_1) u_B (\ mathbf r_2) + u_B ( \ mathbf r_1) u_A (\ mathbf r_2) \ right)$

Ici, le dernier produit signifie qu'un premier électron, R ₁ est un atome d'hydrogène en-orbital centré sur le deuxième noyau, tandis que le second électron tourne autour du premier noyau de l'atome. Ce phénomène "d'échange" est une expression pour la propriété de la mécanique quantique que les particules avec des propriétés identiques ne peuvent être distingués. Il est spécifique non seulement pour la formation de liaisons chimiques , mais comme nous allons le voir, également pour le magnétisme, ce est à dire à cet égard le terme interaction d'échange se présente, un terme qui est essentiel pour l'origine de magnétisme, et qui est plus fort, plus ou moins par des facteurs de 100 et même 1000, que les énergies résultant de l'électrodynamique interaction dipôle-dipôle.

Quant à la fonction de vrillage $\ Chi (s_1, S_2)$ , Qui est chargé de le magnétisme, nous avons déjà mentionné le principe de Pauli, à savoir qu'une orbitale symétrique (ce est à dire avec le signe + comme ci-dessus) doivent être multipliées avec une fonction de spin antisymétrique (avec un signe -), et vice versa. Ainsi:

$\ Chi (s_1, \, \, S_2) = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \, \, \ left (\ alpha (s_1) \ beta (S_2) - \ beta (s_1) \ alpha ( S_2) \ right)$ ,

Ce est à dire, non seulement $u_A$ et $u_B$ doit être substitué par α et β, respectivement (la première entité signifie "spin up", la seconde une «spin down"), mais aussi le signe + par le signe -, r _i et enfin par les valeurs discrètes s _(i = ± ½); de ce fait, nous avons $\ Alpha (+1/2) = \ beta (-1/2) = 1$ et $\ Alpha (-1/2) = \ beta (+1/2) = 0$ . Le " Singulet ", ce est à dire le signe -, signifie: les spins sont antiparallèles, ce est à dire pour le solide, nous avons antiferromagnétisme, et pour les molécules deux atomiques on a diamagnétisme. La tendance à former un (homoeopolar) liaison chimique (ce qui signifie: la formation d'une orbitale moléculaire symétrique, ce est à dire avec le signe +) résulte à travers le principe de Pauli automatiquement dans un état de spin antisymétrique (ie avec le signe -). En revanche, la répulsion de Coulomb des électrons, ce est à dire la tendance qu'ils tentent d'éviter l'autre par cette répulsion, conduirait à une fonction antisymétrique orbitale (ce est à dire avec le signe -) de ces deux particules, et complémentaire à une fonction de rotation symétrique (ce est à dire avec le signe +, l'un des soi-disant " fonctions triplet "). Ainsi, maintenant les tours seraient parallèles ( ferromagnétisme dans un solide, paramagnétisme dans les gaz deux atomiques).

Cette dernière tendance domine dans la métaux fer , cobalt et nickel , et dans certaines terres rares, qui sont ferromagnétique. La plupart des autres métaux, où la tendance mentionnée en premier domine, sont non magnétique (par exemple, sodium , aluminium et magnésium ) ou antiferromagnétique (par exemple manganèse ). Gaz diatomiques sont également presque exclusivement diamagnétique, et non paramagnétique. Cependant, la molécule d'oxygène, en raison de l'implication de π-orbitales, est une exception importante pour les sciences de la vie.

Les considérations Heitler-Londres peuvent être généralisés à la Modèle de Heisenberg du magnétisme (Heisenberg 1928).

L'explication des phénomènes est donc essentiellement basée sur toutes les subtilités de la mécanique quantique, alors que l'électrodynamique couvre principalement la phénoménologie.

Unités de l'électromagnétisme

Unités SI liée au magnétisme

Unités SI de l'électromagnétisme
Symbole	Nom de la Quantité	Des unités dérivées	Conversion de International unités SI de base
Je	Courant électrique	Ampère ( SI unité de base )	$\ Mathrm {A = C \ s ^ {- 1}}$
q	Charge électrique	Coulomb	$\ Mathrm {C = A \ s}$
$U, \ \ Delta V, \ \ Delta \ phi, \ \ Epsilon$	Différence de potentiel; Force électromotrice	volt	$\ Mathrm {V = J \ C ^ {- 1} = \ kg A ^ {- 1} m ^ 2s ^ {- 3}}$
$R; \ \ Zeta; \ \ Chi$	Résistance électrique ; Impédance; Réactance	ohm	$\ Mathrm {\ Omega = V \ A ^ {- 1} = kg \ m ^ {2} \ A ^ {- 2} s ^ {- 3}}$
$\ \ Rho$	Résistivité	ohm mètre	$\ Mathrm {\ Omega \ m = kg \ A ^ {- 2} m ^ 3s ^ {- 3}}$
$\ \ Rho$	Courant électrique	watt	$\ mathrm {W = V \ A = kg \ m ^ 2s ^ {- 3}}$
$\ C$	Capacitance	farad	$\ Mathrm {F = C \ V ^ {- 1} = A ^ 2 kg ^ {- 1} m ^ {- 2} s ^ 4}$
$\ Mathbf {\ Epsilon}$	Champ électrique force	volt par mètre	$\ Mathrm {V \ m ^ {- 1} = C ^ {- 1} N = kg \ A ^ {- 1} m \ s ^ {- 3}}$
$\ Mathbf {D}$	Induction électrique	Coulomb par mètre carré	$\ Mathrm {C \ m ^ {- 2} = A \ m ^ {- 2} s}$
$\ Varepsilon$	Permittivité	farad par mètre	$\ Mathrm {F \ m ^ {- 1} = A ^ {2} kg ^ {- 1} m ^ {- 3} s ^ {4}}$
$\! \ Chi_e$	Susceptibilité électrique	Dimension
$\ Beta; \ G; \ \ Upsilon$	Conductance ; Entrée; Susceptance	siemens	$\ \ Mathrm {S = \ Omega ^ {- 1} = kg ^ {- 1} A ^ 2m ^ {- 2} s ^ 3}$
$\ Gamma, \ \ kappa, \ \ sigma$	Conductivité	siemens par mètre	$\ Mathrm {S \ m ^ {- 1} = A ^ 2 kg ^ {- 1} m ^ {- 3} s ^ 3}$
$\ \ Mathbf {B}$	Densité de flux magnétique, l'induction magnétique	tesla	$\ Mathrm {T = Wb \ m ^ {- 2} = kg \ A ^ {- 1} s ^ {- 2}}$
$\ \ Phi$	Flux magnétique	weber	$\ Mathrm {Wb = V \ s = kg \ A ^ {- 1} m ^ 2s ^ {- 2}}$
$\ Mathbf {H}$	Intensité du champ magnétique	ampère par mètre	$\ Mathrm {A \ m ^ {- 1}}$
$L, \ \ Mu$	Inductance	Henri	$\ Mathrm {H = Wb \ A ^ {- 1} = V \ A ^ {- 1} s = kg \ A ^ {- 2} m ^ 2s ^ {- 2}}$
$\ \ Mu$	Perméabilité	henry par mètre	$\ Mathrm {H m ^ {- 1} = kg \ A ^ {- 2} m \ s ^ {- 2}}$
$\ \ Chi$	Susceptibilité magnétique	Dimension

Autres unités

gauss - Le gauss est le centimètre-gramme-seconde (CGS) unité de champ magnétique (noté B).
oersted - Le oersted est l'unité CGS de champ magnétisant (H notée).
maxwell - Le Maxwell est l'unité CGS pour flux magnétique.
gamma - est une unité de densité de flux magnétique qui a été couramment utilisé avant la Tesla est entré en usage (1,0 gamma = 1.0 nanotesla)
μ ₀ - symbole commun pour la perméabilité de l'espace libre (4π × 10 ^-7 newton / ( ampère-tour) ^2).

Vivre les choses

Certains organismes peuvent détecter des champs magnétiques, un phénomène connu sous le nom magnetoception. études de Magnetobiology champs magnétiques comme un médecin de traitement; champs produites naturellement par un organisme sont appelés biomagnétisme.

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