În funcție de proprietățile magnetice, substanțele sunt diamagneții, paramagneții și feromagneții. Și este materialul feromagnetic care are proprietăți speciale care diferă de restul.
Ce fel de material este acesta și ce proprietăți are
Un material feromagnetic (sau feromagnet) este o substanță care se află într-o stare solidă cristalină sau amorfă, care este magnetizată în absența oricărui câmp magnetic doar la o temperatură critică scăzută, adică la o temperatură sub punctul Curie. Susceptibilitatea magnetică a acestui material este pozitivă și depășește unitatea. Unii feromagneți pot avea magnetizare spontană, a cărei putere va depinde de factori externi. Printre altele, astfel de materiale au o permeabilitate magnetică excelentă și sunt capabile să amplifice un câmp magnetic extern de câteva sute de mii de ori.
Grupuri de feromagneți
Există două grupuri de materiale feromagnetice în total:
- Grup moale magnetic. Feromagneții din acest grup au miciindicatori ai intensității câmpului magnetic, dar au o permeabilitate magnetică excelentă (mai puțin de 8,0×10-4 H/m) și pierderi scăzute de histerezis. Materialele magnetice moi includ: permalaje (aliaje cu adaos de nichel și fier), feromagneți de oxizi (ferite), magnetodielectrice.
- magnetic dur (sau grup magnetic dur). Caracteristicile materialelor feromagnetice din acest grup sunt mai mari decât cele ale precedentului. Solidele magnetice au atât puteri mari ale câmpului magnetic, cât și o bună permeabilitate magnetică. Sunt principalele materiale pentru producția de magneți și dispozitive în care se utilizează forța coercitivă și este necesară o susceptibilitate magnetică excelentă. Grupul dur magnetic include aproape toate oțelurile carbon și unele aliate (cob alt, wolfram și crom).
Materiale din grupul moale magnetic
După cum am menționat mai devreme, grupul magnetic moale include:
- Permalloys, care constau numai din aliaje de fier și nichel. Cromul și molibdenul sunt uneori adăugate la permalaje pentru a crește permeabilitatea. Permalajele realizate corespunzător au permeabilitate magnetică și coercibilitate ridicate.
- Feritele sunt un material feromagnetic format din oxizi de fier și zinc. Adesea, fierului și zincului se adaugă oxizi de mangan sau nichel pentru a reduce rezistența. Prin urmare, feritele sunt adesea folosite ca semiconductori pentru curenții de în altă frecvență.
- Magnetodielectricesunt un amestec sub formă de pulbere de fier, magnetit sau praf de permalloy, învelit într-o peliculă dielectrică. La fel ca feritele, magnetodielectricii sunt folosiți ca semiconductori într-o mare varietate de dispozitive: amplificatoare, receptoare, transmițătoare etc.
Materiale din grupul magnetic dur
Următoarele materiale aparțin grupului magnetic dur:
- Oțeluri carbon fabricate dintr-un aliaj de fier și carbon. În funcție de cantitatea de carbon, există: oțeluri cu conținut scăzut de carbon (mai puțin de 0,25% carbon), cu carbon mediu (de la 0,25 până la 0,6% carbon) și oțeluri cu conținut ridicat de carbon (până la 2% carbon). Pe lângă fier și carbon, în compoziția aliajului pot fi incluse și siliciul, magneziul și manganul. Dar materialele feromagnetice de cea mai în altă calitate și potrivite sunt acele oțeluri carbon care au cea mai mică cantitate de impurități.
- Aliaje pe bază de elemente de pământuri rare, cum ar fi aliajele de samariu-cob alt (compuși SmCo5 sau Sm2Co17). Au permeabilitate magnetică ridicată, cu o inducție reziduală de 0,9 T. În același timp, câmpul magnetic în feromagneții de acest tip este de asemenea de 0,9 T.
- Alte aliaje. Acestea includ: aliaje de wolfram, magneziu, platină și cob alt.
Diferența dintre un material feromagnetic și alte substanțe cu proprietăți magnetice
La începutul articolului, se spunea că feromagneții au proprietăți speciale care diferă semnificativdin alte materiale și iată câteva dovezi:
- Spre deosebire de diamagneți și paramagneți, care își derivă proprietățile din atomi și molecule de materie individuale, proprietățile materialelor feromagnetice depind de structura cristalină.
- Materialele ferromagnetice, spre deosebire de, de exemplu, paramagneții, au valori ridicate ale permeabilității magnetice.
- Pe lângă permeabilitate, feromagneții diferă de materialele paramagnetice prin faptul că au o relație dependentă între magnetizare și puterea câmpului de magnetizare, care are un nume științific - histerezis magnetic. Multe materiale feromagnetice, cum ar fi cob altul și nichelul, precum și aliajele pe bază de acestea, sunt supuse unui fenomen similar. Apropo, histerezisul magnetic este cel care permite magneților să mențină o stare de magnetizare pentru o perioadă lungă de timp.
- Unele materiale feromagnetice au, de asemenea, capacitatea de a-și schimba forma și dimensiunea atunci când sunt magnetizate. Acest fenomen se numește magnetostricție și depinde nu numai de tipul de feromagnet, ci și de alți factori la fel de importanți, de exemplu, de puterea câmpurilor și de localizarea axelor cristalografice în raport cu acestea.
- O altă caracteristică interesantă a unei substanțe feromagnetice este capacitatea de a-și pierde proprietățile magnetice sau, pentru a spune simplu, de a se transforma într-un paramagnet. Acest efect poate fi realizat prin încălzirea materialului deasupra așa-numitului punct Curie, în timp ce trecerea la starea paramagnetică nu este însoțită de niciun efect secundar și este practic invizibilă cu ochiul liber.ochi.
Domeniul de aplicare al feromagneților
După cum puteți vedea, materialul feromagnetic ocupă un loc deosebit de important în lumea modernă a tehnologiei. Este folosit la fabricarea de:
- magneți permanenți;
- busole magnetice;
- transformatoare și generatoare;
- motoare electronice;
- instrumente electrice de măsură;
- receptoare;
- transmițătoare;
- amplificatoare și receptoare;
- hard disk-uri pentru laptopuri și computere;
- difuzoare și unele tipuri de telefoane;
- recordere.
În trecut, unele materiale magnetice moi au fost folosite și în inginerie radio pentru a crea benzi și filme magnetice.
