Mga katangian ng ferromagnetic na materyales at ang kanilang aplikasyon sa teknolohiya
Sa paligid ng isang wire na may electric current, kahit na sa isang vacuum, mayroon magnetic field… At kung ang isang sangkap ay ipinakilala sa larangang ito, kung gayon ang magnetic field ay magbabago, dahil ang anumang sangkap sa isang magnetic field ay na-magnetize, iyon ay, ito ay nakakakuha ng mas malaki o mas mababang magnetic moment, na tinukoy bilang ang kabuuan ng elementarya na magnetic na mga sandali na nauugnay sa mga bahaging bumubuo sa sangkap na iyon.
Ang kakanyahan ng kababalaghan ay namamalagi sa katotohanan na ang mga molekula ng maraming mga sangkap ay may sariling mga magnetic na sandali, dahil ang mga singil ay gumagalaw sa loob ng mga molekula, na bumubuo ng mga elementarya na pabilog na alon at samakatuwid ay sinamahan ng mga magnetic field. Kung walang panlabas na magnetic field na inilapat sa sangkap, ang mga magnetic moment ng mga molekula nito ay random na naka-orient sa espasyo, at ang kabuuang magnetic field (pati na rin ang kabuuang magnetic moment ng mga molekula) ng naturang sample ay magiging zero.
Kung ang sample ay ipinakilala sa isang panlabas na magnetic field, kung gayon ang oryentasyon ng elementarya na mga sandali ng magnetic ng mga molekula nito ay makakakuha ng isang kagustuhan na direksyon sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na larangan. Bilang isang resulta, ang kabuuang magnetic moment ng substance ay hindi na magiging zero, dahil ang magnetic field ng mga indibidwal na molekula sa ilalim ng mga bagong kondisyon ay hindi nagbabayad sa bawat isa. Kaya, ang sangkap ay bumubuo ng isang magnetic field B.
Kung ang mga molekula ng isang sangkap sa una ay walang mga magnetic na sandali (may mga ganoong sangkap), kung gayon kapag ang naturang sample ay ipinakilala sa isang magnetic field, ang mga pabilog na alon ay sapilitan dito, iyon ay, ang mga molekula ay nakakakuha ng mga magnetic na sandali, na muli, bilang isang resulta, humahantong sa hitsura ng isang kabuuang magnetic field B.
Karamihan sa mga kilalang sangkap ay mahina ang magnetized sa isang magnetic field, ngunit mayroon ding mga sangkap na nakikilala sa pamamagitan ng malakas na magnetic properties, sila ay tinatawag na ferromagnets… Mga halimbawa ng ferromagnets: iron, cobalt, nickel at ang kanilang mga haluang metal.
Kabilang sa mga ferromagnets ang mga solido na sa mababang temperatura ay may kusang (kusang) magnetization na malaki ang pagkakaiba sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na magnetic field, mekanikal na pagpapapangit, o pagbabago ng temperatura. Ganito ang kilos ng bakal at bakal, nikel at kobalt at mga haluang metal. Ang kanilang magnetic permeability ay libu-libong beses na mas mataas kaysa sa vacuum.
Para sa kadahilanang ito, sa electrical engineering, upang magsagawa ng magnetic flux at upang i-convert ang enerhiya, ito ay tradisyonal na ginagamit magnetic core na gawa sa ferromagnetic na materyales.
Sa ganitong mga sangkap, ang mga magnetic na katangian ay nakasalalay sa mga magnetic na katangian ng elementarya na mga carrier ng magnetism - mga electron na gumagalaw sa loob ng mga atomo… Siyempre, ang mga electron na gumagalaw sa mga orbit sa mga atomo sa paligid ng kanilang nuclei ay bumubuo ng mga pabilog na alon (magnetic dipoles). Ngunit sa kasong ito, ang mga electron ay umiikot din sa paligid ng kanilang mga axes, na lumilikha ng spin magnetic moments, na gumaganap lamang ng pangunahing papel sa magnetization ng mga ferromagnets.
Ang mga katangian ng ferromagnetic ay ipinapakita lamang kapag ang sangkap ay nasa isang mala-kristal na estado. Bilang karagdagan, ang mga katangiang ito ay lubos na nakadepende sa temperatura, dahil pinipigilan ng thermal motion ang matatag na oryentasyon ng elementarya na magnetic moments. Kaya, para sa bawat ferromagnet, ang isang tiyak na temperatura (Curie point) ay tinutukoy kung saan ang istraktura ng magnetization ay nawasak at ang sangkap ay nagiging isang paramagnet. Halimbawa, para sa bakal ito ay 900 ° C.
Kahit na sa mahinang magnetic field, ang mga ferromagnets ay maaaring ma-magnetize sa saturation. Higit pa rito, ang kanilang magnetic permeability ay nakasalalay sa magnitude ng inilapat na panlabas na magnetic field.
Sa simula ng proseso ng magnetization magnetic induction B nagiging mas malakas sa isang ferromagnetic, ibig sabihin magnetic permeability ito ay mahusay. Ngunit kapag ang saturation ay nangyari, ang karagdagang pagtaas ng magnetic induction ng panlabas na field ay hindi na humahantong sa isang pagtaas sa magnetic field ng ferromagnet, at samakatuwid ang magnetic permeability ng sample ay bumaba, ngayon ito ay may posibilidad na 1.
Ang isang mahalagang pag-aari ng ferromagnets ay natitira… Ipagpalagay na ang isang ferromagnetic rod ay inilagay sa coil at sa pamamagitan ng pagtaas ng current sa coil ay dinadala ito sa saturation. Pagkatapos ang kasalukuyang sa likid ay pinatay, iyon ay, ang magnetic field ng likid ay tinanggal.
Posibleng mapansin na ang baras ay hindi na-demagnetize sa estado kung saan ito ay sa simula, ang magnetic field nito ay magiging mas malaki, iyon ay, magkakaroon ng natitirang induction. Ang pamalo ay pinaikot sa ganitong paraan sa isang permanenteng magnet.
Upang i-demagnetize ang naturang baras pabalik, kinakailangan na mag-aplay dito ng isang panlabas na magnetic field na may kabaligtaran na direksyon at may induction na katumbas ng natitirang induction. Ang halaga ng modulus ng magnetic field induction na dapat ilapat sa isang magnetized ferromagnet (permanent magnet) upang ma-demagnetize ito ay tinatawag mapilit na puwersa.
Magnetization curves (hysteresis loops) para sa iba't ibang ferromagnetic na materyales ay naiiba sa bawat isa.
Ang ilang mga materyales ay may malawak na mga loop ng hysteresis - ito ay mga materyales na may mataas na natitirang magnetization, ang mga ito ay tinatawag na magnetically hard materials. Ang mga hard magnetic na materyales ay ginagamit sa paggawa ng mga permanenteng magnet.
Sa kabaligtaran, ang malambot na magnetic na materyales ay may makitid na hysteresis loop, mababa ang natitirang magnetization, at madaling na-magnetize sa mahinang mga field. Ito ay mga malambot na magnetic na materyales na ginagamit bilang mga magnetic core ng mga transformer, motor stator, atbp.
Ang mga ferromagnets ay may napakahalagang papel sa teknolohiya ngayon. Ang mga soft magnetic na materyales (ferrites, electrical steel) ay ginagamit sa mga de-koryenteng motor at generator, sa mga transformer at chokes, pati na rin sa engineering ng radyo. Ang mga ferrite ay gawa sa mga core ng inductor.
Ang mga hard magnetic na materyales (ferrites ng barium, cobalt, strontium, neodymium-iron-boron) ay ginagamit upang gumawa ng mga permanenteng magnet. Ang mga permanenteng magnet ay malawakang ginagamit sa mga instrumentong elektrikal at acoustic, sa mga motor at generator, sa mga magnetic compass, atbp.