Mari kita pertimbangkan bidang utama penggunaan feromagnet, serta ciri pengelasannya. Mari kita mulakan dengan fakta bahawa ferromagnet dipanggil pepejal yang mempunyai kemagnetan yang tidak terkawal pada suhu rendah. Ia berubah di bawah pengaruh ubah bentuk, medan magnet, turun naik suhu.
Sifat ferromagnet
Penggunaan ferromagnet dalam teknologi dijelaskan oleh sifat fizikalnya. Mereka mempunyai kebolehtelapan magnet yang berkali-kali lebih besar daripada vakum. Dalam hal ini, semua peranti elektrik yang menggunakan medan magnet untuk menukar satu jenis tenaga kepada yang lain mempunyai unsur khas yang diperbuat daripada bahan feromagnetik yang mampu mengalirkan fluks magnet.
Ciri ferromagnet
Apakah ciri-ciri yang membezakan feromagnet? Sifat dan penggunaan bahan ini dijelaskan oleh keanehan struktur dalaman. Terdapat hubungan langsung antara sifat magnetik jirim dan pembawa asas kemagnetan, iaitu elektron yang bergerak di dalam atom.
Semasa bergerak dalam orbit bulat, mereka mencipta arus asas dan magnetdipol yang mempunyai momen magnet. Arahnya ditentukan oleh peraturan gimlet. Momen magnet badan ialah jumlah geometri semua bahagian. Selain berputar dalam orbit bulat, elektron juga bergerak di sekitar paksi mereka sendiri, mencipta momen putaran. Mereka melaksanakan fungsi penting dalam proses kemagnetan ferromagnet.
Aplikasi praktikal ferromagnet dikaitkan dengan pembentukan di dalamnya kawasan bermagnet spontan dengan orientasi selari momen putaran. Jika feromagnet tidak terletak dalam medan luaran, maka momen magnet individu mempunyai arah yang berbeza, jumlahnya ialah sifar dan tiada sifat kemagnetan.
Ciri-ciri tersendiri ferromagnet
Jika paramagnet dikaitkan dengan sifat molekul individu atau atom sesuatu bahan, maka sifat feromagnetik boleh dijelaskan oleh spesifik struktur kristal. Sebagai contoh, dalam keadaan wap, atom besi adalah sedikit diamagnet, manakala dalam keadaan pepejal logam ini adalah feromagnet. Hasil daripada kajian makmal, hubungan antara suhu dan sifat feromagnetik telah didedahkan.
Sebagai contoh, aloi Goisler, yang serupa dalam sifat magnetik dengan besi, tidak mengandungi logam ini. Apabila titik Curie (nilai suhu tertentu) dicapai, sifat feromagnetik hilang.
Di antara ciri-ciri tersendiri mereka, seseorang boleh memilih bukan sahaja nilai kebolehtelapan magnet yang tinggi, tetapi juga hubungan antara kekuatan medan dankemagnetan.
Interaksi momen magnet setiap atom feromagnet menyumbang kepada penciptaan medan magnet dalaman yang kuat yang berbaris selari antara satu sama lain. Medan luaran yang kuat membawa kepada perubahan dalam orientasi, yang membawa kepada peningkatan sifat magnetik.
Sifat ferromagnet
Para saintis telah mewujudkan sifat putaran feromagnetisme. Apabila mengedarkan elektron ke atas lapisan tenaga, prinsip pengecualian Pauli diambil kira. Intipatinya ialah hanya sebilangan daripada mereka yang boleh berada pada setiap lapisan. Nilai yang terhasil daripada momen magnet orbital dan putaran semua elektron yang terletak pada petala yang terisi sepenuhnya adalah sama dengan sifar.
Unsur kimia dengan sifat feromagnetik (nikel, kob alt, besi) ialah unsur peralihan jadual berkala. Dalam atom mereka, terdapat pelanggaran algoritma untuk mengisi cangkang dengan elektron. Mula-mula, ia memasuki lapisan atas (orbital-s), dan hanya selepas ia terisi sepenuhnya, elektron memasuki petala yang terletak di bawah (orbital d).
Penggunaan ferromagnet secara besar-besaran, yang utamanya ialah besi, dijelaskan oleh perubahan struktur apabila terdedah kepada medan magnet luar.
Sifat yang serupa hanya boleh dimiliki oleh bahan-bahan dalam atom yang terdapat cangkang dalaman yang belum selesai. Tetapi keadaan ini tidak mencukupi untuk bercakap tentang ciri feromagnetik. Sebagai contoh, kromium, mangan, platinum juga mempunyaicengkerang yang belum selesai di dalam atom, tetapi ia adalah paramagnet. Kemunculan magnetisasi spontan dijelaskan oleh tindakan kuantum khas, yang sukar untuk dijelaskan menggunakan fizik klasik.
Jabatan
Terdapat pembahagian bersyarat bagi bahan tersebut kepada dua jenis: ferromagnet keras dan lembut. Penggunaan bahan keras dikaitkan dengan pembuatan cakera magnetik, pita untuk menyimpan maklumat. Ferromagnet lembut sangat diperlukan dalam penciptaan elektromagnet, teras pengubah. Perbezaan antara kedua-dua spesies dijelaskan oleh keanehan struktur kimia bahan-bahan ini.
Ciri penggunaan
Mari kita lihat dengan lebih dekat beberapa contoh penggunaan ferromagnet dalam pelbagai cabang teknologi moden. Bahan magnet lembut digunakan dalam kejuruteraan elektrik untuk mencipta motor elektrik, transformer, penjana. Di samping itu, adalah penting untuk mengambil perhatian penggunaan ferromagnet jenis ini dalam komunikasi radio dan teknologi arus rendah.
Jenis tegar diperlukan untuk mencipta magnet kekal. Jika medan luaran dimatikan, ferromagnet mengekalkan sifatnya, kerana orientasi arus asas tidak hilang.
Harta inilah yang menerangkan penggunaan ferromagnet. Ringkasnya, kita boleh mengatakan bahawa bahan tersebut adalah asas teknologi moden.
Magnet kekal diperlukan semasa mencipta alat pengukur elektrik, telefon, pembesar suara, kompas magnet, perakam bunyi.
Ferit
Memandangkan penggunaan ferromagnet, adalah perlu untuk memberi perhatian khusus kepada ferit. Ia digunakan secara meluas dalam kejuruteraan radio frekuensi tinggi, kerana ia menggabungkan sifat semikonduktor dan feromagnet. Ia adalah daripada ferit bahawa pita magnetik dan filem, teras induktor, dan cakera dibuat pada masa ini. Ia adalah oksida besi yang terdapat di alam semula jadi.
Fakta menarik
Minat ialah penggunaan ferromagnet dalam mesin elektrik, serta dalam teknologi rakaman dalam cakera keras. Penyelidikan moden menunjukkan bahawa pada suhu tertentu, beberapa ferromagnet boleh memperoleh ciri paramagnet. Itulah sebabnya bahan ini dianggap kurang difahami dan menarik minat ahli fizik.
Teras keluli mampu meningkatkan medan magnet beberapa kali tanpa mengubah kekuatan semasa.
Penggunaan ferromagnet boleh menjimatkan tenaga elektrik dengan ketara. Itulah sebabnya bahan dengan sifat feromagnetik digunakan untuk teras penjana, transformer, motor elektrik.
Histeresis magnetik
Ini ialah fenomena pergantungan kekuatan medan magnet dan vektor magnetisasi pada medan luaran. Sifat ini menunjukkan dirinya dalam ferromagnet, serta dalam aloi yang diperbuat daripada besi, nikel, kob alt. Fenomena serupa diperhatikan bukan sahaja dalam kes perubahan arah dan magnitud medan, tetapi juga dalam kes putarannya.
Kebolehtelapan
Kebolehtelapan magnet ialah kuantiti fizik yang menunjukkan nisbah aruhan dalam medium tertentu kepada dalam vakum. Jika bahan mencipta medan magnetnya sendiri, ia dianggap bermagnet. Menurut hipotesis Ampère, nilai sifat bergantung pada gerakan orbit elektron "bebas" dalam atom.
Gelung histerisis ialah lengkung pergantungan perubahan saiz kemagnetan feromagnet yang terletak dalam medan luaran pada perubahan saiz aruhan. Untuk menyahmagnetkan sepenuhnya badan yang digunakan, anda perlu menukar arah medan magnet luaran.
Pada nilai aruhan magnetik tertentu, yang dipanggil daya paksaan, kemagnetan sampel menjadi sifar.
Ia adalah bentuk gelung histerisis dan magnitud daya paksaan yang menentukan keupayaan bahan untuk mengekalkan kemagnetan separa, menerangkan penggunaan ferromagnet yang meluas. Secara ringkas, kawasan penggunaan ferromagnet keras dengan gelung histerisis yang luas diterangkan di atas. Tungsten, karbon, aluminium, keluli kromium mempunyai daya paksaan yang besar, oleh itu, magnet kekal pelbagai bentuk dicipta berdasarkannya: jalur, ladam kuda.
Di antara bahan lembut dengan daya paksaan yang kecil, kami perhatikan bijih besi, serta aloi besi-nikel.
Proses pembalikan kemagnetan ferromagnet dikaitkan dengan perubahan dalam kawasan kemagnetan spontan. Untuk ini, kerja yang dilakukan oleh medan luaran digunakan. Kuantitihaba yang dijana dalam kes ini adalah berkadar dengan luas gelung histerisis.
Kesimpulan
Pada masa ini, dalam semua cabang teknologi, bahan dengan sifat feromagnetik digunakan secara aktif. Selain penjimatan yang ketara dalam sumber tenaga, penggunaan bahan tersebut boleh memudahkan proses teknologi.
Sebagai contoh, berbekalkan magnet kekal yang berkuasa, anda boleh memudahkan proses mencipta kenderaan. Elektromagnet yang berkuasa, yang kini digunakan di loji kereta domestik dan asing, memungkinkan untuk mengautomasikan sepenuhnya proses teknologi yang paling intensif buruh, serta mempercepatkan proses memasang kenderaan baharu dengan ketara.
Dalam kejuruteraan radio, ferromagnet membolehkan anda memperoleh peranti dengan kualiti dan ketepatan tertinggi.
Para saintis telah berjaya mencipta kaedah satu langkah untuk menghasilkan zarah nano magnetik yang sesuai untuk aplikasi dalam bidang perubatan dan elektronik.
Hasil daripada banyak kajian yang dijalankan di makmal penyelidikan terbaik, adalah mungkin untuk mewujudkan sifat magnetik kob alt dan zarah nano besi yang disalut dengan lapisan nipis emas. Keupayaan mereka untuk memindahkan ubat anti-kanser atau atom radionuklid ke bahagian kanan badan manusia dan meningkatkan kontras imej resonans magnetik telah disahkan.
Selain itu, zarah tersebut boleh digunakan untuk menaik taraf peranti memori magnetik, yang akan menjadi langkah baharu dalam mencipta inovasiteknologi perubatan.
Sepasukan saintis Rusia berjaya membangunkan dan menguji kaedah untuk mengurangkan larutan berair klorida untuk mendapatkan gabungan nanopartikel besi kob alt yang sesuai untuk mencipta bahan dengan ciri magnet yang dipertingkatkan. Semua penyelidikan yang dijalankan oleh saintis bertujuan untuk meningkatkan sifat feromagnetik bahan, meningkatkan peratusan penggunaannya dalam pengeluaran.
