Beispiel für magnetische Materialien

Das Magnetische Materialien sind die, die sind in der Lage, ein Kraftfeld zu erzeugen das metallische Materialien anzieht, Campo auch Magnetfeld genannt.

Magnetismus

Das Magnetismus ist die Kapazität eines Materials von ein Magnetfeld erzeugen, die für den Transport der Metalle in ihrer Nähe verantwortlich sein wird.

Es ist möglich, dass elektrische Ströme erzeugen ein magnetisches Feld Durchdringen eines Materials, wodurch es magnetisch wird. Dieses Phänomen heißt Elektromagnetismus. Neben dieser Option gibt es natürlich oder synthetisch hergestellte Materialien, die ein Magnetfeld erzeugen.

Die von magnetischen Materialien erzeugten Felder stammen aus zwei atomaren Quellen: dem Bahnwinkelmomente Ja Elektronenspin, dass sie in ständiger Bewegung im Material sind und Kräfte vor einem angelegten Magnetfeld erfahren.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials können sich durch Mischen oder Legieren mit anderen Elementen ändern, wo sie durch die Wechselwirkungen zwischen Atomen verändert werden.

Beispielsweise kann sich ein nichtmagnetisches Material wie Aluminium als magnetisches Material in Materialien wie Alnico (Aluminium-Nickel-Kobalt) oder Mangan-Aluminium-Kohlenstoff-Gemisch verhalten.

Ebenfalls, nichtmagnetisches Material kann diese Eigenschaft annehmen durch mechanische Arbeit oder andere Stressquelle das ändert die Geometrie des Kristallgitters, aus dem es ursprünglich bestand.

Magnetische Momente

Alle Materialien bestehen aus Atome mit beweglichen Elektronen. Ein darauf angelegtes Magnetfeld wirkt immer auf die einzeln betrachteten Elektronen. Dies führt zu dem als Diamagnetismus bezeichneten Effekt. Dies ist ein bekanntes Phänomen und hängt ausschließlich von der Bewegung der Elektronen ab.

Elektronen haben a Magnetisches Moment, was ist ein Arbeit, die von ihnen geleistet wird, um ein magnetisches Feld zu erzeugen. Das magnetische Moment kann sein Orbital, aufgrund der Bewegung von Elektronen um den Kern, oder Intrinsisch oder Spin, der auf den Spin des Elektrons selbst zurückzuführen ist.

Auf der Ebene des Atoms, das Spleißen von magnetischen Momenten, die von Elektronen zu dem Atom oder Molekül beigetragen werden, zu dem sie gehören, gibt dem Atom oder Molekül ein resultierendes magnetisches Moment.

Wenn ein atomares oder molekulares Nettomoment vorhanden ist, neigen die magnetischen Momente dazu, sich mit dem angelegten Feld (oder mit den Feldern, die durch benachbarte magnetische Momente erzeugt werden) auszurichten, was zu der Wirkung von Paramagnetismus.

Gleichzeitig neigt die überall vorhandene thermische Energie dazu, die Momente zufällig auszurichten magnetisch, so dass die relative Intensität all dieser Effekte das Verhalten der Material. In einem nicht magnetisierten Material sind die magnetischen Momente zufällig orientiert.

Magnetische Permeabilität

Magnetische Materialien zeichnen sich durch ihre Permeabilität µ, das ist die Beziehung zwischen magnetisches Induktionsfeld (diejenige, die beigesteuert wird) und die Magnetfeld im Material:

Magnetisches Verhalten

Materialien, die mit einem Magnetfeld modifiziert werden können, können sich auf verschiedene Weise verhalten, einschließlich Die wichtigsten sind Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus.

Diamagnetismus

Das Diamagnetismus ist ein Effekt, der basiert auf der Wechselwirkung zwischen angelegtem Feld und beweglichen Elektronen des Materials.

Diamagnetische Materialien sind schwach in die entgegengesetzte Richtung magnetisieren die des angelegten Magnetfelds. Das Ergebnis ist, dass in Bezug auf das angelegte Feld eine abstoßende Kraft auf den Körper auftritt.

Beispiele für diamagnetische Materialien sind Kupfer und Helium.

Paramagnetismus

Die Materialien Paramagnetisch sind gekennzeichnet durch Atome mit a magnetisches Nettomoment, die in der Regel parallel zu einem angelegten Feld ausgerichtet sind. Die Eigenschaften des Paramagnetismus sind wie folgt.

Paramagnetische Materialien sind in die gleiche Richtung schwach magnetisiert als das angelegte Magnetfeld. Es stellt sich heraus, dass in Bezug auf das angelegte Feld eine Anziehungskraft auf den Körper auftritt.

Die Intensität der Reaktion ist sehr gering, und die Effekte sind praktisch unmöglich, außer bei extrem niedrigen Temperaturen oder sehr starken angelegten Feldern zu erkennen.

Beispiele für paramagnetische Materialien sind Aluminium und Natrium. In Abhängigkeit von der kristallinen Struktur des Materials treten verschiedene Varianten des Paramagnetismus auf, die magnetische Wechselwirkungen zwischen benachbarten Atomen induzieren.

Ferromagnetismus

Bei den Materialien Ferromagnetisch die einzelnen magnetischen Momente großer Gruppen von Atomen oder Molekülen sie bleiben aufeinander ausgerichtet aufgrund einer starken Kopplung, auch ohne externes Feld.

Diese Gruppen heißen Domänen, und sie wirken wie ein kleiner Permanentmagnet. Die Domänen werden gebildet, um die magnetische Energie zwischen ihnen zu minimieren.

Ohne angelegtes Feld sind die magnetischen Nettomomente der Domänen zufällig verteilt. Wenn ein äußeres Feld angelegt wird, neigen die Domänen dazu, sich mit dem Feld auszurichten. Diese Ausrichtung kann in einigen Fällen sehr starker Kopplung bestehen bleiben, wenn das Feld entfernt wird, wodurch ein Permanentmagnet entsteht. Thermisches Rühren neigt dazu, die Domänen falsch auszurichten.

Ferromagnetische Materialien sind in die gleiche Richtung wie das Magnetfeld stark magnetisiert angewendet. Somit erscheint auf den Körper eine Anziehungskraft in Bezug auf das angelegte Feld.

Bei Normaltemperatur reicht die thermische Energie im Allgemeinen nicht aus, um ein magnetisiertes Material zu entmagnetisieren. Ab einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Curie-Temperatur, wird das Material jedoch paramagnetisch.

Eine Möglichkeit, ein ferromagnetisches Material zu entmagnetisieren, ist dann erhitze es über diese Temperatur.

Beispiele für ferromagnetische Materialien sind Eisen, Kobalt, Nickel und Stähle.

Antiferromagnetismus

Die Materialien Antiferromagnetisch sie haben einen natürlichen Zustand, in dem die Atomspins benachbarter Atome entgegengesetzt sind, so dass das magnetische Nettomoment null ist. Dieser natürliche Zustand erschwert die Magnetisierung des Materials.

Manganfluorid (MnF) ist ein einfaches Beispiel. Oberhalb einer kritischen Temperatur, der sogenannten Neel-Temperatur, wird ein antiferromagnetisches Material paramagnetisch.

Ein weiteres Beispiel für ein antiferromagnetisches Material ist Chrom.

Ferrimagnetismus

Die Materialien Ferrimagnetisch sind den Antiferromagneten ähnlich, außer dass die alternierenden Atomarten unterschiedlich sind, wie z zum Beispiel durch die Existenz von zwei verflochtenen kristallinen Subnetzen und haben magnetische Momente anders.

Es gibt also ein Nettomagnetisierung, die in Fällen sehr intensiv sein kann. Das Magnetit Es ist seit der Antike als magnetisches Material bekannt. Es ist eines der Oxide des Eisens (Fe₃ODER₄) und hat eine Struktur mit kubischer Anordnung. Andere Beispiele für ferrimagnetische Materialien sind Ferrite.

Die Magnete

Es heißt normalerweise Magnet zu jedem Objekt, das erzeugt ein externes Magnetfeld. EIN Dauermagnet ist ein Material, das in einem ausreichend starken Magnetfeld nicht nur ein eigenes oder induziertes Magnetfeld erzeugt, sondern auch erzeugt weiterhin induziertes Feld auch nach dem Entfernen aus dem angelegten Feld.

Diese Eigenschaft wird im Laufe der Zeit nicht verändert oder geschwächt, außer wenn der Magnet Temperaturänderungen, entmagnetisierenden Feldern, mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, usw. Die Fähigkeit des Materials, verschiedenen Arten von Umgebungen und Arbeitsbedingungen ohne Änderungen seiner magnetischen Eigenschaften standzuhalten, definiert die Arten von Anwendungen, in denen es verwendet werden kann.

Benannt Weichmagnetisches Material zu demjenigen, der seine Magnetisierung verliert, wenn das äußere Feld, das es erzeugt hat, zurückgezogen wird. Es ist nützlich, um Magnetfelder zu transportieren, zu konzentrieren oder zu formen.

Das Hartmagnetische Materialien sie sind diejenigen, die die Magnetisierung aufrechterhalten, selbst wenn das angelegte Feld entfernt wird. Sie werden zur Herstellung von Permanentmagneten verwendet.

Beispiele für magnetische Materialien

1. Alnico Mix (Aluminium-Nickel-Kobalt)
2. Mangan-Aluminium-Kohlenstoff-Mischung
3. Kupfer (diamagnetisch)
4. Helium (diamagnetisch)
5. Aluminium (paramagnetisch)
6. Natrium (paramagnetisch)
7. Eisen (ferromagnetisch)
8. Kobalt (Ferromagnetisch)
9. Nickel (ferromagnetisch)
10. Stähle (ferromagnetisch)
11. Magnesiumfluorid MnF (antiferromagnetisch)
12. Chrom (antiferromagnetisch)
13. Magnetit Glaube₃ODER₄ (Ferrimagnetisch)
14. Ferrite (ferrimagnetisch)