¿Por qué se repelen los materiales diamagnéticos cuando el campo B no cambia?

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En uno de los textos que estoy leyendo, Halliday explica el diamagnetismo sin la mecánica cuántica describiendo un electrón dando vueltas en un bucle como un alambre. Inicialmente, los electrones que se mueven en sentido horario y antihorario son iguales y no hay momento dipolar magnético. Si un imán se acerca a la espira, sin importar en cuál de las dos direcciones orbite un electrón, la ley de Lenz dice que un campo B se opondrá a este aumento en el flujo usando la regla de la mano derecha y los campos magnéticos en el plano de la órbita se cancelarán mientras perpendicularmente se suman de manera que el átomo es repelido. La fuerza hacia arriba en la orientación b en la figura aumenta mientras que la fuerza hacia abajo en la orientación d disminuye. Entiendo que esto es una simplificación,pagina de wikipedia

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Respuestas (2)

Los bucles de corriente ficticios son permanentes en el sentido de que la corriente en un bucle no cambia con el tiempo a menos que esté presente una influencia externa.

En este caso, la influencia externa es un campo magnético externo que se enciende.
Cuando el campo magnético externo está cambiando, se induce un campo eléctrico en el bucle (Faraday) que acelera (ya sea positivo o negativo) el electrón que se mueve en el bucle.

Cuando el campo magnético externo alcanza un valor constante, ya no hay un campo eléctrico que acelere al electrón y ahora el electrón se mueve alrededor del bucle a su nueva velocidad.

Entonces, el campo magnético externo al cambiar de cero a un valor constante ha cambiado la velocidad de un electrón que se mueve en un bucle de un valor inicial constante a un valor final constante que es mayor o menor que el valor inicial dependiendo del sentido de la rotación del electrón en relación con la dirección del campo magnético externo.

Como se explica en el pasaje, esto da como resultado que algunos electrones se muevan más lento y otros más rápido, alterando así sus momentos dipolares magnéticos, lo que da como resultado un momento magnético descendente neto si se ha activado un campo externo ascendente.


Puedes demostrar la levitación de la mina de un lápiz en casa.

Entonces, este momento magnético no sirve para producir un par en el sentido tradicional. Estos e que se mueven más rápido con una energía de orientación más alta experimentarán una red F B = B i ( 2 π r ) mientras que antes era magnéticamente neutral. Tiene sentido ahora.
Entonces, mientras el campo se apaga, inducirá corriente en la dirección opuesta y, por lo tanto, eliminará el momento "permanente", ¿verdad? esta respuesta me ayudo mucho

Se necesita una imagen que utilice fuerzas para comprender la dinámica de un sistema. Sin embargo, si simplemente está interesado en el "estado de equilibrio", una consideración energética podría ser mucho más simple.

La energía de un momento magnético dentro de un campo B viene dada por mi = m B . Por lo tanto, si ambos vectores apuntan en la misma dirección, la energía se minimiza en el máximo del campo B. Por el contrario, si ambos vectores apuntan en dirección opuesta, la energía se minimiza al mínimo del campo B (suponiendo que el campo no puede cambiar de signo). Puede verificar que esto sea consistente con las direcciones de las fuerzas en sus imágenes de arriba.

Entonces, si los momentos magnéticos se encuentran en el punto de energía mínima, "no tiene tendencia" a salirse de él, porque esto costará energía. Por lo tanto, en este punto las fuerzas que actúan sobre el momento magnético se compensarán: por ejemplo, la gravedad y las interacciones magnéticas.