Afhængigt af de magnetiske egenskaber er stoffer diamagneter, paramagneter og ferromagneter. Og det er det ferromagnetiske materiale, der har særlige egenskaber, der adskiller sig fra resten.
Hvilken slags materiale er dette, og hvilke egenskaber har det
Et ferromagnetisk materiale (eller ferromagnet) er et stof, der er i en fast krystallinsk eller amorf tilstand, som kun magnetiseres i fravær af noget magnetisk felt ved en lav kritisk temperatur, dvs. ved en temperatur under Curie-punktet. Den magnetiske modtagelighed af dette materiale er positiv og overstiger enhed. Nogle ferromagneter kan have spontan magnetisering, hvis styrke vil afhænge af eksterne faktorer. Sådanne materialer har blandt andet fremragende magnetisk permeabilitet og er i stand til at forstærke et eksternt magnetfelt med flere hundrede tusinde gange.
Grupper af ferromagneter
Der er to grupper af ferromagnetisk materiale i alt:
- Magnetisk blød gruppe. Ferromagneter af denne gruppe har småindikatorer for magnetisk feltstyrke, men har fremragende magnetisk permeabilitet (mindre end 8,0×10-4 H/m) og lave hysteresetab. Bløde magnetiske materialer omfatter: permalloys (legeringer med tilsætning af nikkel og jern), oxidferromagneter (ferritter), magnetoelektriske stoffer.
- Magnetisk hård (eller magnetisk hård gruppe). Egenskaberne for ferromagnetiske materialer i denne gruppe er højere end dem for den foregående. Magnetiske faste stoffer har både høje magnetiske feltstyrker og god magnetisk permeabilitet. De er hovedmaterialerne til fremstilling af magneter og enheder, hvor der anvendes tvangskraft, og der kræves fremragende magnetisk modtagelighed. Den magnetisk hårde gruppe omfatter næsten alt kulstof og nogle legerede stål (kobolt, wolfram og krom).
Materialer af magnetisk blød gruppe
Som tidligere nævnt omfatter den bløde magnetiske gruppe:
- Permalloys, som kun består af jern- og nikkellegeringer. Chrom og molybdæn tilsættes nogle gange til permalloys for at øge permeabiliteten. Korrekt fremstillede permalloys har høj magnetisk permeabilitet og koercitivitet.
- Ferritter er et ferromagnetisk materiale, der består af oxider af jern og zink. Ofte tilsættes mangan eller nikkeloxider til jern og zink for at reducere modstanden. Derfor bruges ferrit ofte som halvledere til højfrekvente strømme.
- Magnetodielektriker en pulveriseret blanding af jern, magnetit eller permalloy-pulver pakket ind i en dielektrisk film. Ligesom ferritter bruges magnetoelektrik som halvledere i en lang række enheder: forstærkere, modtagere, sendere osv.
Materialer af den hårde magnetiske gruppe
Følgende materialer tilhører den hårde magnetiske gruppe:
- Kulstofstål fremstillet af en legering af jern og kulstof. Afhængigt af mængden af kulstof er der: kulstoffattigt (mindre end 0,25% kulstof), medium kulstof (fra 0,25 til 0,6% kulstof) og kulstofstål (op til 2% kulstof). Udover jern og kulstof kan silicium, magnesium og mangan også indgå i sammensætningen af legeringen. Men den højeste kvalitet og egnede ferromagnetiske materialer er de kulstofstål, der har den mindste mængde urenheder.
- Legeringer baseret på sjældne jordarters grundstoffer, såsom samarium-koboltlegeringer (SmCo5- eller Sm2Co17-forbindelser). De har høj magnetisk permeabilitet med en resterende induktion på 0,9 T. Samtidig er magnetfeltet i ferromagneter af denne type også 0,9 T.
- Andre legeringer. Disse omfatter: wolfram, magnesium, platin og koboltlegeringer.
Forskellen mellem et ferromagnetisk materiale og andre stoffer med magnetiske egenskaber
I begyndelsen af artiklen blev det sagt, at ferromagneter har særlige egenskaber, der adskiller sig væsentligtfra andre materialer, og her er nogle beviser:
- I modsætning til diamagneter og paramagneter, som får deres egenskaber fra individuelle atomer og stofmolekyler, afhænger ferromagnetiske materialers egenskaber af krystalstrukturen.
- Ferromagnetiske materialer har, i modsætning til f.eks. paramagneter, høje værdier for magnetisk permeabilitet.
- Foruden permeabilitet adskiller ferromagneter sig fra paramagnetiske materialer ved, at de har et afhængigt forhold mellem magnetisering og magnetiserende feltstyrke, som har et videnskabeligt navn - magnetisk hysterese. Mange ferromagnetiske materialer, såsom kobolt og nikkel, samt legeringer baseret på dem, er udsat for et lignende fænomen. Det er i øvrigt den magnetiske hysterese, der gør det muligt for magneter at opretholde en magnetiseringstilstand i lang tid.
- Nogle ferromagnetiske materialer har også evnen til at ændre deres form og størrelse, når de magnetiseres. Dette fænomen kaldes magnetostriktion og afhænger ikke kun af typen af ferromagnet, men også af andre lige så vigtige faktorer, for eksempel af felternes styrke og placeringen af de krystallografiske akser i forhold til dem.
- En anden interessant egenskab ved et ferromagnetisk stof er evnen til at miste sine magnetiske egenskaber eller, for at sige det enkelt, blive til en paramagnet. Denne effekt kan opnås ved at opvarme materialet over det såkaldte Curie-punkt, mens overgangen til den paramagnetiske tilstand ikke er ledsaget af nogen bivirkninger og praktisk t alt er usynlig for det blotte øje.øje.
Anvendelsesområde for ferromagneter
Som du kan se, indtager ferromagnetisk materiale en særlig vigtig plads i den moderne teknologiverden. Det bruges til fremstilling af:
- permanente magneter;
- magnetiske kompasser;
- transformere og generatorer;
- elektroniske motorer;
- elektriske måleinstrumenter;
- modtagere;
- sendere;
- forstærkere og modtagere;
- harddiske til bærbare computere og pc'er;
- højttalere og nogle typer telefoner;
- optagere.
Tidligere blev nogle bløde magnetiske materialer også brugt i radioteknik til at skabe magnetbånd og film.
