Beroende på de magnetiska egenskaperna är ämnen diamagneter, paramagneter och ferromagneter. Och det är det ferromagnetiska materialet som har speciella egenskaper som skiljer sig från resten.
Vad är detta för material och vilka egenskaper har det
Ett ferromagnetiskt material (eller ferromagnet) är ett ämne som är i ett fast kristallint eller amorft tillstånd, som magnetiseras i frånvaro av något magnetfält endast vid en låg kritisk temperatur, dvs. vid en temperatur under Curie-punkten. Den magnetiska känsligheten hos detta material är positiv och överstiger enhet. Vissa ferromagneter kan ha spontan magnetisering, vars styrka kommer att bero på yttre faktorer. Sådana material har bland annat utmärkt magnetisk permeabilitet och kan förstärka ett externt magnetfält med flera hundra tusen gånger.
Grupper of ferromagnets
Det finns två grupper av ferromagnetiskt material tot alt:
- Magnetiskt mjuk grupp. Ferromagneter av denna grupp har småindikatorer för magnetisk fältstyrka, men har utmärkt magnetisk permeabilitet (mindre än 8,0×10-4 H/m) och låga hysteresförluster. Mjuka magnetiska material inkluderar: permalloyer (legeringar med tillsats av nickel och järn), oxidferromagneter (ferriter), magnetoelektrik.
- Magnetiskt hård (eller magnetiskt hård grupp). Egenskaperna hos ferromagnetiska material i denna grupp är högre än för den föregående. Magnetiska fasta ämnen har både hög magnetfältstyrka och god magnetisk permeabilitet. De är huvudmaterialen för produktion av magneter och enheter där koercitivkraft används och utmärkt magnetisk känslighet krävs. Den magnetiskt hårda gruppen inkluderar nästan allt kol och vissa legerade stål (kobolt, volfram och krom).
Material av magnetiskt mjuk grupp
Som nämnts tidigare inkluderar den mjuka magnetiska gruppen:
- Permalloys, som endast består av järn- och nickellegeringar. Krom och molybden tillsätts ibland till permalloys för att öka permeabiliteten. Korrekt tillverkade permalloys har hög magnetisk permeabilitet och koercitivitet.
- Ferriter är ett ferromagnetiskt material som består av oxider av järn och zink. Ofta tillsätts mangan eller nickeloxider till järn och zink för att minska motståndet. Därför används ferriter ofta som halvledare för högfrekventa strömmar.
- Magnetodielectricsär en pulveriserad blandning av järn, magnetit eller permalloypulver insvept i en dielektrisk film. Precis som ferriter används magnetoelektrik som halvledare i en mängd olika enheter: förstärkare, mottagare, sändare, etc.
Material av den hårda magnetiska gruppen
Följande material tillhör den hårda magnetiska gruppen:
- Kolstål tillverkade av en legering av järn och kol. Beroende på mängden kol finns det: lågkolh altiga (mindre än 0,25 % kol), medelkolh altiga (från 0,25 till 0,6 % kol) och högkolh altiga stål (upp till 2 % kol). Förutom järn och kol kan även kisel, magnesium och mangan ingå i legeringens sammansättning. Men den högsta kvaliteten och lämpliga ferromagnetiska materialen är de kolstål som har minst mängd föroreningar.
- Legeringar baserade på sällsynta jordartsmetaller, såsom samarium-koboltlegeringar (SmCo5- eller Sm2Co17-föreningar). De har hög magnetisk permeabilitet med en restinduktion på 0,9 T. Samtidigt är magnetfältet i ferromagneter av denna typ också 0,9 T.
- Andra legeringar. Dessa inkluderar: volfram, magnesium, platina och koboltlegeringar.
Skillnaden mellan ett ferromagnetiskt material och andra ämnen med magnetiska egenskaper
I början av artikeln sades det att ferromagneter har speciella egenskaper som skiljer sig markantfrån annat material, och här är några bevis:
- Till skillnad från diamagneter och paramagneter, som får sina egenskaper från enskilda atomer och materiamolekyler, beror egenskaperna hos ferromagnetiska material på kristallstrukturen.
- Ferromagnetiska material har, till skillnad från till exempel paramagneter, höga värden på magnetisk permeabilitet.
- Förutom permeabiliteten skiljer sig ferromagneter från paramagnetiska material genom att de har ett beroendesamband mellan magnetisering och magnetiserande fältstyrka, som har ett vetenskapligt namn - magnetisk hysteres. Många ferromagnetiska material, såsom kobolt och nickel, samt legeringar baserade på dem, är föremål för ett liknande fenomen. Det är förresten den magnetiska hysteresen som gör att magneter kan bibehålla ett magnetiseringstillstånd under lång tid.
- Vissa ferromagnetiska material har också förmågan att ändra form och storlek när de magnetiseras. Detta fenomen kallas magnetostriktion och beror inte bara på typen av ferromagnet, utan också på andra lika viktiga faktorer, till exempel på fältens styrka och placeringen av de kristallografiska axlarna i förhållande till dem.
- En annan intressant egenskap hos ett ferromagnetiskt ämne är förmågan att förlora sina magnetiska egenskaper eller, för att uttrycka det enkelt, förvandlas till en paramagnet. Denna effekt kan uppnås genom att värma materialet över den så kallade Curie-punkten, medan övergången till det paramagnetiska tillståndet inte åtföljs av några biverkningar och är praktiskt taget osynlig för blotta ögat.öga.
Användningsområde för ferromagneter
Som du kan se intar ferromagnetiskt material en särskilt viktig plats i den moderna teknikvärlden. Den används vid tillverkning av:
- permanenta magneter;
- magnetiska kompasser;
- transformatorer och generatorer;
- elektroniska motorer;
- elektriska mätinstrument;
- mottagare;
- sändare;
- förstärkare och mottagare;
- hårddiskar för bärbara datorer och datorer;
- högtalare och vissa typer av telefoner;
- inspelare.
Tidigare användes vissa mjuka magnetiska material även inom radioteknik för att skapa magnetband och filmer.
