Ανάλογα με τις μαγνητικές ιδιότητες, οι ουσίες είναι οι διαμαγνήτες, οι παραμαγνήτες και οι σιδηρομαγνήτες. Και είναι το σιδηρομαγνητικό υλικό που έχει ειδικές ιδιότητες που διαφέρουν από τα υπόλοιπα.
Τι είδους υλικό είναι αυτό και τι ιδιότητες έχει
Ένα σιδηρομαγνητικό υλικό (ή σιδηρομαγνήτης) είναι μια ουσία που βρίσκεται σε στερεή κρυσταλλική ή άμορφη κατάσταση, η οποία μαγνητίζεται απουσία οποιουδήποτε μαγνητικού πεδίου μόνο σε χαμηλή κρίσιμη θερμοκρασία, δηλαδή σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο Κιουρί. Η μαγνητική επιδεκτικότητα αυτού του υλικού είναι θετική και υπερβαίνει την ενότητα. Μερικοί σιδηρομαγνήτες μπορεί να έχουν αυθόρμητη μαγνήτιση, η ισχύς της οποίας θα εξαρτηθεί από εξωτερικούς παράγοντες. Μεταξύ άλλων, τέτοια υλικά έχουν εξαιρετική μαγνητική διαπερατότητα και είναι ικανά να ενισχύσουν ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο κατά αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες φορές.
Ομάδες σιδηρομαγνήτων
Υπάρχουν δύο ομάδες σιδηρομαγνητικών υλικών συνολικά:
- Μαγνητικά μαλακή ομάδα. Οι σιδηρομαγνήτες αυτής της ομάδας έχουν μικράδείκτες έντασης μαγνητικού πεδίου, αλλά έχουν εξαιρετική μαγνητική διαπερατότητα (λιγότερο από 8,0×10-4 H/m) και χαμηλές απώλειες υστέρησης. Τα μαλακά μαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν: μόνιμα κράματα (κράματα με προσθήκη νικελίου και σιδήρου), σιδηρομαγνήτες οξειδίου (φερρίτες), μαγνητοηλεκτρικά.
- Μαγνητικά σκληρό (ή μαγνητικά σκληρή ομάδα). Τα χαρακτηριστικά των σιδηρομαγνητικών υλικών αυτής της ομάδας είναι υψηλότερα από αυτά της προηγούμενης. Τα μαγνητικά στερεά έχουν τόσο υψηλή ένταση μαγνητικού πεδίου όσο και καλή μαγνητική διαπερατότητα. Είναι τα κύρια υλικά για την παραγωγή μαγνητών και συσκευών όπου χρησιμοποιείται καταναγκαστική δύναμη και απαιτείται εξαιρετική μαγνητική επιδεκτικότητα. Η μαγνητικά σκληρή ομάδα περιλαμβάνει σχεδόν όλους τους άνθρακα και ορισμένους κραματοποιημένους χάλυβες (κοβάλτιο, βολφράμιο και χρώμιο).
Υλικά μαγνητικά μαλακής ομάδας
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η μαλακή μαγνητική ομάδα περιλαμβάνει:
- Μόνιμα κράματα, που αποτελούνται μόνο από κράματα σιδήρου και νικελίου. Το χρώμιο και το μολυβδαίνιο προστίθενται μερικές φορές στα μόνιμα κράματα για να αυξήσουν τη διαπερατότητα. Τα σωστά κατασκευασμένα κράματα έχουν υψηλή μαγνητική διαπερατότητα και καταναγκασμό.
- Οι φερρίτες είναι ένα σιδηρομαγνητικό υλικό που αποτελείται από οξείδια του σιδήρου και του ψευδαργύρου. Συχνά οξείδια μαγγανίου ή νικελίου προστίθενται στον σίδηρο και τον ψευδάργυρο για τη μείωση της αντίστασης. Επομένως, οι φερρίτες χρησιμοποιούνται συχνά ως ημιαγωγοί για ρεύματα υψηλής συχνότητας.
- Μαγνητοηλεκτρικάείναι ένα κονιοποιημένο μείγμα σκόνης σιδήρου, μαγνητίτη ή μόνιμου κράματος τυλιγμένο σε διηλεκτρική μεμβράνη. Ακριβώς όπως οι φερρίτες, τα μαγνητοηλεκτρικά χρησιμοποιούνται ως ημιαγωγοί σε μια μεγάλη ποικιλία συσκευών: ενισχυτές, δέκτες, πομπούς κ.λπ.
Υλικά της σκληρής μαγνητικής ομάδας
Τα ακόλουθα υλικά ανήκουν στη σκληρή μαγνητική ομάδα:
- Ανθρακοχάλυβες κατασκευασμένοι από κράμα σιδήρου και άνθρακα. Ανάλογα με την ποσότητα άνθρακα, διακρίνονται: χάλυβες χαμηλών εκπομπών άνθρακα (λιγότερο από 0,25% άνθρακα), μεσαίου άνθρακα (από 0,25 έως 0,6% άνθρακα) και χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (έως 2% άνθρακα). Εκτός από τον σίδηρο και τον άνθρακα, το πυρίτιο, το μαγνήσιο και το μαγγάνιο μπορούν επίσης να συμπεριληφθούν στη σύνθεση του κράματος. Αλλά τα υψηλότερης ποιότητας και κατάλληλα σιδηρομαγνητικά υλικά είναι εκείνοι οι ανθρακοχάλυβες που έχουν τη μικρότερη ποσότητα ακαθαρσιών.
- Κράματα με βάση στοιχεία σπάνιων γαιών, όπως κράματα σαμαρίου-κοβαλτίου (ενώσεις SmCo5 ή Sm2Co17). Έχουν υψηλή μαγνητική διαπερατότητα με υπολειπόμενη επαγωγή 0,9 Τ. Ταυτόχρονα, το μαγνητικό πεδίο σε σιδηρομαγνήτες αυτού του τύπου είναι επίσης 0,9 T.
- Άλλα κράματα. Αυτά περιλαμβάνουν: βολφράμιο, μαγνήσιο, πλατίνα και κράματα κοβαλτίου.
Η διαφορά μεταξύ ενός σιδηρομαγνητικού υλικού και άλλων ουσιών με μαγνητικές ιδιότητες
Στην αρχή του άρθρου, ειπώθηκε ότι οι σιδηρομαγνήτες έχουν ειδικές ιδιότητες που διαφέρουν σημαντικάαπό άλλα υλικά, και εδώ είναι μερικές αποδείξεις:
- Σε αντίθεση με τους διαμαγνήτες και τους παραμαγνήτες, οι οποίοι αντλούν τις ιδιότητές τους από μεμονωμένα άτομα και μόρια ύλης, οι ιδιότητες των σιδηρομαγνητικών υλικών εξαρτώνται από την κρυσταλλική δομή.
- Τα σιδηρομαγνητικά υλικά, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τους παραμαγνήτες, έχουν υψηλές τιμές μαγνητικής διαπερατότητας.
- Εκτός από τη διαπερατότητα, οι σιδηρομαγνήτες διαφέρουν από τα παραμαγνητικά υλικά στο ότι έχουν μια εξαρτημένη σχέση μεταξύ της μαγνήτισης και της έντασης του μαγνητιστικού πεδίου, η οποία έχει επιστημονική ονομασία - μαγνητική υστέρηση. Πολλά σιδηρομαγνητικά υλικά, όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο, καθώς και τα κράματα που βασίζονται σε αυτά, υπόκεινται σε παρόμοιο φαινόμενο. Παρεμπιπτόντως, είναι η μαγνητική υστέρηση που επιτρέπει στους μαγνήτες να διατηρούν μια κατάσταση μαγνήτισης για μεγάλο χρονικό διάστημα.
- Ορισμένα σιδηρομαγνητικά υλικά έχουν επίσης την ικανότητα να αλλάζουν το σχήμα και το μέγεθός τους όταν μαγνητίζονται. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μαγνητοσυστολή και εξαρτάται όχι μόνο από τον τύπο του σιδηρομαγνήτη, αλλά και από άλλους εξίσου σημαντικούς παράγοντες, για παράδειγμα, από την ένταση των πεδίων και τη θέση των κρυσταλλογραφικών αξόνων ως προς αυτά.
- Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό μιας σιδηρομαγνητικής ουσίας είναι η ικανότητα να χάνει τις μαγνητικές της ιδιότητες ή, για να το θέσω απλά, να μετατρέπεται σε παραμαγνήτη. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με θέρμανση του υλικού πάνω από το λεγόμενο σημείο Κιουρί, ενώ η μετάβαση στην παραμαγνητική κατάσταση δεν συνοδεύεται από παρενέργειες και είναι πρακτικά αόρατη με γυμνό μάτι.μάτι.
Πεδίο εφαρμογής σιδηρομαγνητών
Όπως μπορείτε να δείτε, το σιδηρομαγνητικό υλικό κατέχει μια ιδιαίτερα σημαντική θέση στον σύγχρονο κόσμο της τεχνολογίας. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή:
- μόνιμοι μαγνήτες;
- μαγνητικές πυξίδες;
- μετασχηματιστές και γεννήτριες;
- ηλεκτρονικοί κινητήρες;
- ηλεκτρικά όργανα μέτρησης;
- receivers;
- πομποί;
- ενισχυτές και δέκτες;
- σκληροί δίσκοι για φορητούς υπολογιστές και υπολογιστές;
- μεγάφωνα και ορισμένοι τύποι τηλεφώνων;
- recorders.
Στο παρελθόν, ορισμένα μαλακά μαγνητικά υλικά χρησιμοποιήθηκαν επίσης στη ραδιομηχανική για τη δημιουργία μαγνητικών ταινιών και μεμβρανών.
