Voorbeeld magnetische materialen

De Magnetische materialen zijn degenen die zijn? in staat om een ​​krachtveld te produceren dat metalen materialen aantrekt, Campo ook wel magnetisch veld genoemd.

Magnetisme

De Magnetisme is de capaciteit van een materiaal van een magnetisch veld produceren, die verantwoordelijk zal zijn voor het vervoeren van de metalen die er dichtbij zijn.

Het is mogelijk dat elektrische stromen produceren een magnetisch veld door een materiaal gaan, waardoor het magnetisch wordt. Dit fenomeen heet elektromagnetisme. Naast deze optie zijn er natuurlijke of synthetisch gemaakte materialen, die een magnetisch veld creëren.

De velden die door magnetische materialen worden gecreëerd, zijn afkomstig van twee atomaire bronnen: de orbitale hoekmomenten Y spin van elektronen, dat omdat ze continu in beweging zijn in het materiaal, ze krachten ervaren voor een magnetisch veld dat wordt aangelegd.

De magnetische eigenschappen van een materiaal kunnen veranderen door te mengen of te legeren met andere elementen, waar ze worden veranderd door de interacties tussen atomen.

Een niet-magnetisch materiaal zoals aluminium kan zich bijvoorbeeld gedragen als een magnetisch materiaal in materialen zoals het mengsel van Alnico (aluminium-nikkel-kobalt) of mangaan-aluminium-koolstof.

Ook, niet-magnetisch materiaal kan deze eigenschap aannemen door mechanisch werk of andere bron van stress dat de geometrie verandert van het kristalrooster waaruit het oorspronkelijk bestond.

Magnetische momenten

Al het materiaal is samengesteld uit: atomen die mobiele elektronen bevatten. Een daarop aangelegd magnetisch veld werkt altijd op de afzonderlijk beschouwde elektronen. Dit geeft aanleiding tot het effect dat diamagnetisme wordt genoemd. Dit is een bekend fenomeen en het hangt uitsluitend af van de beweging van elektronen.

Elektronen krijgen een Magnetisch moment, wat is een door hen gedaan werk om een ​​magnetisch veld te creëren. Het magnetische moment kan zijn: Orbitaal, vanwege de beweging van elektronen rond de kern, of Intrinsiek of spin, wat te wijten is aan de spin van het elektron zelf.

Op het niveau van het atoom, de splitsing van magnetische momenten Mo, bijgedragen door elektronen aan het atoom of molecuul waarvan ze deel uitmaken, geeft een resulterend magnetisch moment aan het atoom of molecuul.

Wanneer er een netto atomair of moleculair moment is, hebben de magnetische momenten de neiging om uit te lijnen met het aangelegde veld (of met de velden gecreëerd door naburige magnetische momenten), wat resulteert in het effect van Paramagnetisme.

Tegelijkertijd heeft de overal aanwezige thermische energie de neiging om de momenten willekeurig te oriënteren magnetisch, zodat de relatieve intensiteit van al deze effecten het gedrag van de zal bepalen materiaal. In een niet-gemagnetiseerd materiaal zijn de magnetische momenten willekeurig georiënteerd.

Magnetische permeabiliteit

Magnetische materialen worden gekenmerkt door hun Permeabiliteit µ, wat de relatie is tussen magnetisch inductieveld (degene die wordt bijgedragen) en de magnetisch veld in het materiaal:

Magnetisch gedrag

Materialen die kunnen worden aangepast met een magnetisch veld, kunnen zich op verschillende manieren gedragen, waaronder: De belangrijkste zijn diamagnetisme, paramagnetisme, ferromagnetisme, antiferromagnetisme en Ferrimagnetisme.

Diamagnetisme

De Diamagnetisme is een effect dat is gebaseerd op de interactie tussen het aangelegde veld en mobiele elektronen van het materiaal.

Diamagnetische materialen zijn: zwak magnetiseren in de tegenovergestelde richting die van het aangelegde magnetische veld. Het resultaat is dat er een afstotende kracht op het lichaam verschijnt ten opzichte van het aangelegde veld.

Voorbeelden van diamagnetische materialen zijn koper en helium.

Paramagnetisme

De materialen Paramagnetisch worden gekenmerkt door atomen met a netto magnetisch moment, die meestal evenwijdig aan een aangelegd veld zijn uitgelijnd. De eigenschappen van paramagnetisme zijn als volgt.

Paramagnetische materialen zijn zwak gemagnetiseerd in dezelfde richting dan het aangelegde magnetische veld. Het resultaat is dat er een aantrekkingskracht op het lichaam verschijnt ten opzichte van het aangelegde veld.

De intensiteit van de respons is erg klein en de effecten zijn praktisch onmogelijk te detecteren, behalve bij extreem lage temperaturen of zeer sterke aangelegde velden.

Voorbeelden van paramagnetische materialen zijn aluminium en natrium. Verschillende varianten van paramagnetisme treden op als een functie van de kristallijne structuur van het materiaal, dat magnetische interacties tussen naburige atomen induceert.

Ferromagnetisme

In de materialen Ferromagnetisch de individuele magnetische momenten van grote groepen atomen of moleculen ze blijven op één lijn met elkaar door een sterke koppeling, zelfs bij afwezigheid van een extern veld.

Deze groepen heten Domeinenen ze werken als een kleine permanente magneet. De domeinen zijn gevormd om de magnetische energie ertussen te minimaliseren.

Bij afwezigheid van een aangelegd veld hebben de domeinen hun netto magnetische momenten willekeurig verdeeld. Wanneer een buitenste veld wordt toegepast, hebben de domeinen de neiging om uit te lijnen met het veld. Deze uitlijning kan in sommige gevallen van zeer sterke koppeling blijven bestaan ​​wanneer het veld wordt verwijderd, waardoor een permanente magneet ontstaat. Thermische agitatie heeft de neiging de domeinen verkeerd uit te lijnen.

Ferromagnetische materialen sterk gemagnetiseerd zijn in dezelfde richting als het magnetische veld toegepast. Er verschijnt dus een aantrekkingskracht op het lichaam ten opzichte van het aangelegde veld.

Bij normale temperatuur is thermische energie over het algemeen niet voldoende om een ​​gemagnetiseerd materiaal te demagnetiseren. Boven een bepaalde temperatuur, de Curietemperatuur genaamd, wordt het materiaal echter paramagnetisch.

Een manier om een ​​ferromagnetisch materiaal te demagnetiseren is dan: verwarm het boven deze temperatuur.

Voorbeelden van ferromagnetische materialen zijn ijzer, kobalt, nikkel en staal.

antiferromagnetisme

De materialen antiferromagnetisch ze hebben een natuurlijke staat waarin de atomaire spins van aangrenzende atomen tegengesteld zijn, zodat het netto magnetische moment nul is. Deze natuurlijke staat maakt het moeilijk voor het materiaal om te magnetiseren.

Mangaanfluoride (MnF) is een eenvoudig voorbeeld. Boven een kritische temperatuur, de Neel-temperatuur genaamd, wordt een antiferromagnetisch materiaal paramagnetisch.

Een ander voorbeeld van een antiferromagnetisch materiaal is chroom.

Ferrimagnetisme

De materialen Ferrimagnetisch zijn vergelijkbaar met antiferromagnetische, behalve dat de afwisselende atoomsoorten verschillend zijn, zoals: bijvoorbeeld door het bestaan ​​van twee geïnterlinieerde kristallijne subnetten en magnetische momenten anders.

Dus er is een netto magnetisatie, die in gevallen erg intens kan zijn. De magnetiet Het staat al sinds de oudheid bekend als een magnetisch materiaal. Het is een van de oxiden van ijzer (Fe₃OF₄) en is van structuur met kubieke opstelling. Andere voorbeelden van ferrimagnetische materialen zijn ferrieten.

de magneten

Het wordt meestal genoemd Magneet aan elk object dat produceert een extern magnetisch veld. EEN permanente magneet is een materiaal dat, wanneer het in een voldoende sterk magnetisch veld wordt geplaatst, niet alleen zijn eigen of geïnduceerde magnetische veld produceert, maar ook blijft geïnduceerd veld produceren zelfs nadat het uit het toegepaste veld is verwijderd.

Deze eigenschap is in de loop van de tijd niet veranderd of verzwakt, behalve: wanneer de magneet wordt blootgesteld aan temperatuurveranderingen, demagnetiserende velden, mechanische spanningen, enz. Het vermogen van het materiaal om weerstand te bieden zonder veranderingen in zijn magnetische eigenschappen, verschillende soorten omgevingen en werkomstandigheden bepaalt de soorten toepassingen waarin het kan worden gebruikt.

Is genaamd Zacht magnetisch materiaal tot degene die zijn magnetisatie verliest wanneer het externe veld dat het heeft geproduceerd, wordt teruggetrokken. Het is nuttig voor het transporteren, concentreren of vormgeven van magnetische velden.

De Harde magnetische materialen zij zijn degenen die de magnetisatie ondersteunen, zelfs het aangelegde veld verwijderen. Ze worden gebruikt voor de vervaardiging van permanente magneten.

Voorbeelden van magnetische materialen

1. Alnico Mix (Aluminium-Nikkel-Kobalt)
2. Mangaan-aluminium-koolstofmengsel
3. Koper (diamagnetisch)
4. Helium (diamagnetisch)
5. Aluminium (paramagnetisch)
6. Natrium (paramagnetisch)
7. IJzer (ferromagnetisch)
8. Kobalt (ferromagnetisch)
9. Nikkel (ferromagnetisch)
10. Staalsoorten (ferromagnetisch)
11. Magnesiumfluoride MnF (anti-ferromagnetisch)
12. Chroom (Antferromagnetisch)
13. Magnetiet geloof₃OF₄ (Ferrimagnetisch)
14. Ferrieten (Ferrimagnetisch)