Esimerkki magneettisista materiaaleista

Magneettiset materiaalit ovat niitä, jotka ovat pystyy tuottamaan voimakentän joka houkuttelee metallimateriaaleja, Campo jota kutsutaan myös magneettikentäksi.

Magnetismi

Magnetismi on materiaalin kapasiteetti tuottaa magneettikentän, joka vastaa sen lähellä olevien metallien vetämisestä.

Onko mahdollista että sähkövirrat tuottavat magneettikentän kulkee materiaalin läpi, mikä tekee siitä magneettisen. Tätä ilmiötä kutsutaan Sähkömagneetti. Tämän vaihtoehdon lisäksi on olemassa luonnollisia tai synteettisesti luotuja materiaaleja, jotka luovat magneettikentän.

Magneettisten materiaalien luomat kentät tulevat kahdesta atomilähteestä: kiertoradan kulmamomentit Y elektronien pyöriminen, että ollessaan jatkuvassa liikkeessä materiaalissa, he kokevat voimia ennen kohdistettua magneettikenttää.

Materiaalin magneettiset ominaisuudet voivat muuttua sekoittamalla tai seostamalla muiden alkuaineiden kanssa, missä atomien välinen vuorovaikutus muuttaa niitä.

Esimerkiksi ei-magneettinen materiaali, kuten alumiini, voi käyttäytyä magneettisena materiaalina sellaisissa materiaaleissa kuin Alnico (alumiini-nikkeli-koboltti) tai mangaani-alumiini-hiili-seos.

Myös, ei-magneettinen materiaali voi ottaa tämän ominaisuuden kautta mekaaninen työ tai muuta stressin lähde joka muuttaa sen alun perin muodostaneen kristallihilan geometrian.

Magneettiset hetket

Kaikki aineisto koostuu atomeja, jotka sisältävät liikkuvia elektroneja. Siihen kohdistettu magneettikenttä vaikuttaa aina erikseen tarkasteltuihin elektroneihin. Tämä saa aikaan vaikutuksen, jota kutsutaan Diamagnetismiksi. Tämä on hyvin tunnettu ilmiö, ja se riippuu yksinomaan elektronien liikkeestä.

Elektroneilla on a Magneettinen hetki, mikä on a tekemä työ magneettikentän luomiseksi. Magneettinen hetki voi olla Orbitaali elektronien liikkeen vuoksi ytimen ympärillä, tai Luontainen eli spin, joka johtuu itse elektronin pyörimisestä.

Atomin tasolla magneettisten hetkien liitos, elektronien myötävaikuttama atomiin tai molekyyliin, johon ne kuuluvat, antaa tuloksena olevan magneettisen momentin atomille tai molekyylille.

Kun on netto atomi- tai molekyylimomentti, magneettimomentit pyrkivät kohdistumaan käytetyn kentän (tai naapurimagneettisten momenttien luomien kenttien) kanssa, mikä johtaa Paramagnetismi.

Samaan aikaan kaikkialla läsnä oleva lämpöenergia pyrkii suuntaamaan hetket satunnaisesti magneettinen, joten kaikkien näiden vaikutusten suhteellinen voimakkuus määrää materiaalia. Magnetoimattomassa materiaalissa magneettiset hetket ovat satunnaisesti suuntautuneita.

Magneettinen läpäisevyys

Magneettisille materiaaleille on ominaista niiden Läpäisevyys µ, joka on suhde magneettinen induktiokenttä (joka on osallistunut) ja magneettikenttä materiaalissa:

Magneettinen käyttäytyminen

Materiaalit, joita voidaan muokata magneettikentällä, voivat käyttäytyä monin tavoin, mukaan lukien tärkeimmät ovat Diamagnetismi, Paramagnetismi, Ferromagnetismi, Antiferromagnetismi ja Ferrimagneetti.

Diamagnetismi

Diamagnetismi on vaikutus, joka perustuu sovelletun kentän ja liikkuvien elektronien väliseen vuorovaikutukseen materiaalista.

Diamagneettiset materiaalit ovat heikosti magnetoi vastakkaiseen suuntaan käytetyn magneettikentän. Tuloksena on, että kehoon ilmestyy hylkivä voima suhteessa käytettyyn kenttään.

Esimerkkejä diamagneettisista materiaaleista ovat kupari ja helium.

Paramagnetismi

Materiaalit Paramagneettinen on ominaista atomeille, joilla on a nettomagneettinen momentti, jotka ovat yleensä linjassa käytetyn kentän suuntaisesti. Paramagnetismin ominaisuudet ovat seuraavat.

Paramagneettiset materiaalit ovat heikosti magnetoituja samaan suuntaan kuin käytetty magneettikenttä. On käynyt ilmi, että kehoon ilmestyy houkutteleva voima sovelletun kentän suhteen.

Vasteen voimakkuus on hyvin pieni, ja vaikutuksia on käytännössä mahdotonta havaita paitsi erittäin alhaisissa lämpötiloissa tai erittäin voimakkailla käytetyillä kentillä.

Esimerkkejä paramagneettisista materiaaleista ovat alumiini ja natrium. Paramagnetismin erilaisia ​​muunnelmia esiintyy materiaalin kiteisen rakenteen funktiona, mikä indusoi naapuriatomien välisiä magneettisia vuorovaikutuksia.

Ferromagneetti

Materiaaleissa Ferromagneettinen suurten atomiryhmien tai molekyylien yksittäiset magneettimomentit ne pysyvät linjassa keskenään voimakkaan kytkennän takia, myös ulkoisen kentän puuttuessa.

Näitä ryhmiä kutsutaan Verkkotunnuksetja ne toimivat kuin pieni kestomagneetti. Verkkotunnukset muodostetaan minimoimaan niiden välinen magneettinen energia.

Sovelletun kentän puuttuessa verkkotunnusten magneettiset nettomomentit jakautuvat satunnaisesti. Kun ulompaa kenttää käytetään, verkkotunnukset ovat yleensä linjassa kentän kanssa. Tämä suuntaus voi jäädä joissakin tapauksissa erittäin voimakkaaseen kytkentään, kun kenttä poistetaan, mikä luo kestomagneetin. Termisellä sekoituksella on taipumus kohdistaa verkkotunnukset väärin.

Ferromagneettiset materiaalit magnetoituvat voimakkaasti samaan suuntaan kuin magneettikenttä sovellettu. Siten kehoon ilmestyy houkutteleva voima suhteessa käytettyyn kenttään.

Normaalilämpötilassa lämpöenergia ei yleensä ole riittävä magnetoidun materiaalin demagnetisoimiseksi. Tietyn lämpötilan, jota kutsutaan Curie-lämpötilaksi, yläpuolella materiaalista tulee paramagneettinen.

Yksi tapa demagnetisoida ferromagneettinen materiaali on silloin lämmitä se tämän lämpötilan yläpuolella.

Esimerkkejä ferromagneettisista materiaaleista ovat rauta, koboltti, nikkeli ja teräkset.

Antiferromagnetismi

Materiaalit Antiferromagneettinen niillä on luonnollinen tila, jossa vierekkäisten atomien atomikierrokset ovat vastakkaisia ​​siten, että magneettinen nettomomentti on nolla. Tämä luonnollinen tila vaikeuttaa materiaalin magnetoitumista.

Mangaanifluoridi (MnF) on yksinkertainen esimerkki. Kriittisen lämpötilan, nimeltään Neel-lämpötila, yläpuolella antiferromagneettisesta materiaalista tulee paramagneettinen.

Toinen esimerkki antiferromagneettisesta materiaalista on kromi.

Ferrimagneetti

Materiaalit Ferrimagneettinen ovat samanlaisia ​​kuin antiferromagneettiset, paitsi että vuorottelevat atomilajit ovat erilaisia, kuten esimerkiksi kahden lomitetun kiteisen aliverkon olemassaololla ja niillä on magneettisia momentteja eri.

Joten on nettomagneettisuus, joka voi olla erittäin voimakasta tapauksissa. Magnetite Se on tunnettu magneettisena materiaalina muinaisista ajoista lähtien. Se on yksi raudan oksideista (Fe₃TAI₄) ja sillä on kuutioinen järjestelyrakenne. Muita esimerkkejä ferrimagneettisista materiaaleista ovat ferriitit.

Magneetit

Sitä kutsutaan yleensä Magneetti mihin tahansa esineeseen tuottaa ulkoisen magneettikentän. A kestomagneetti on materiaali, joka sijoitettuna riittävän voimakkaaseen magneettikenttään tuottaa paitsi oman tai indusoidun magneettikentän myös tuottaa edelleen indusoitua kenttää jopa poistettuasi sovelletusta kentästä.

Tätä ominaisuutta ei muuteta tai heikennetä ajan myötä paitsi kun magneetti altistuu lämpötilan muutoksille, magneettikentät, mekaaniset jännitykset, jne. Materiaalin kyky kestää ilman muutoksia sen magneettisissa ominaisuuksissa erityyppisissä ympäristöissä ja työolosuhteissa määrittelee käyttötyypit, joissa sitä voidaan käyttää.

On nimeltään Pehmeä magneettinen materiaali sille, joka menettää magnetointinsa, kun sen tuottanut ulkoinen kenttä vedetään pois. Se on hyödyllinen magneettikenttien siirtämiseen, keskittämiseen tai muotoiluun.

Kovat magneettiset materiaalit ne ovat niitä, jotka ylläpitävät magnetoitumista jopa poistamalla levitetyn kentän. Niitä käytetään kestomagneettien valmistukseen.

Esimerkkejä magneettisista materiaaleista

1. Alnico-sekoitus (alumiini-nikkeli-koboltti)
2. Mangaani-alumiini-hiili-seos
3. Kupari (magneettinen)
4. Helium (Diamagneettinen)
5. Alumiini (paramagneettinen)
6. Natrium (paramagneettinen)
7. Rauta (ferromagneettinen)
8. Koboltti (ferromagneettinen)
9. Nikkeli (ferromagneettinen)
10. Teräkset (ferromagneettiset)
11. Magnesiumfluoridi MnF (antiferromagneettinen)
12. Kromi (antiferromagneettinen)
13. Magneettinen usko₃TAI₄ (Ferrimagneettinen)
14. Ferriitit (ferrimagneettiset)