Det finnes forskjellige typer materialer og også stoffer som består av ladede partikler: som; elektroner og protoner. Disse materialene kan vise en slags magnetiske egenskaper når de magnetiseres av et eksternt magnetfelt som er kjent som magnetiske materialer. Disse materialene har induserte eller permanente magnetiske momenter i magnetfeltet. For å studere disse materialenes magnetiske egenskaper, er materialet vanligvis plassert i et standardisert magnetfelt, deretter endres magnetfeltet. I moderne teknologi spiller disse materialene en nøkkelrolle og disse er viktige komponenter for transformatorer , motorer og generatorer. Denne artikkelen gir kort informasjon om magnetiske materialer .
Hva er magnetiske materialer?
Materialene som er magnetisert til et eksternt påført magnetfelt er kjent som magnetiske materialer. Disse stoffene oppnår også magnetisering når de blir tiltrukket av magneten. Eksempler på disse materialene er; Jern, kobolt og nikkel.
Disse materialene er kategorisert i magnetisk harde (eller) magnetisk myke materialer.
Magnetisk harde materialer magnetiseres gjennom et veldig sterkt eksternt magnetfelt som genereres av en elektromagnet. Disse materialene brukes hovedsakelig for å lage permanente magneter som er laget av legeringer som vanligvis består av foranderlige mengder jern, nikkel, aluminium, kobolt og sjeldne jordartsmetaller som samarium, neodym og dysprosium.
Magnetisk myke materialer magnetiseres veldig lett selv om den induserte magnetismen er midlertidig. For eksempel, hvis du stryker en permanent magnet med en skrutrekker eller spiker, vil den magnetiseres midlertidig og generere sitt svake magnetfelt fordi et stort antall jern atomer er justert midlertidig i en lignende retning gjennom det eksterne magnetfeltet.
Egenskaper
Magnetiske materialegenskaper er et av de mest grunnleggende begrepene innen fysikk. Så eiendommene inkluderer hovedsakelig; paramagnetisme, ferromagnetisme og antiferromagnetisme som diskuteres nedenfor.
Paramagnetisme er en type magnetisme der noen materialer tiltrekkes svakt av et magnetfelt som påføres eksternt. Det danner interne og induserte magnetiske felt innenfor det påførte magnetfeltets retning. I paramagnetisme er de uparrede elektronene ordnet tilfeldig.
Ferromagnetisme er et fenomen der et materiale som jern blir magnetisert og forblir magnetisert innenfor et eksternt magnetfelt for det stadiet. I ferromagnetisme er de uparrede elektronene alle sammenkoblet.
Antiferromagnetisme er en slags magnetisk orden som hovedsakelig oppstår når de tilstøtende atomenes (eller) ionenes magnetiske momenter justeres i motsatte retninger og resulterer i null netto magnetiske momenter. Så denne oppførselen er hovedsakelig på grunn av utvekslingsinteraksjonen mellom naboioner eller atomer, som hjelper antiparallell justering for å redusere energien til systemet. Vanligvis viser antiferromagnetiske materialer magnetisk rekkefølge under en bestemt temperatur kjent som; Néel temperatur. Materialet over denne temperaturen vil bli paramagnetisk og det mister sine antiferromagnetiske egenskaper.
Hvordan fungerer magnetiske materialer?
Disse materialene har små områder hvor det magnetiske momentet kan rettes innenfor en spesifikk retning kalt magnetiske domener som hovedsakelig er ansvarlige for materialers eksklusive ytelse. Materialenes komplette energi kan bare bidra med anisotropienergi, utvekslingsenergi og magnetostatisk energi. Når det magnetiske materialets størrelse reduseres, forbedrer det ulike domener i materialet. Så på grunn av reduksjonen innen magneto-statisk energi, vil flere domenevegger øke utvekslings- og anisotropienergien. Dermed vil størrelsen på domenet avgjøre det magnetiske materialets natur.
Det magnetiske momentet er ikke stabilt for noen materialer som har mindre partikkeldiameter sammenlignet med den kritiske superparamagnetismediameteren. Når diameteren til partikkelen er mellom den kritiske diameteren til superparamagnetisme og enkelt domene, vil det magnetiske momentet bli stabilt.
Magnetiske materialtyper
Det er forskjellige typer magnetiske materialer tilgjengelig på markedet som diskuteres nedenfor.
Paramagnetiske materialer
Disse materialene tiltrekkes ikke sterkt av en magnet som; tinn magnesium, aluminium og mange flere. Disse materialene har liten relativ permeabilitet, men positiv som aluminiumpermeabilitet på er: 1,00000065. Disse materialene magnetiseres bare når de befinner seg på et veldig sterkt magnetfelt, og de fungerer i magnetfeltretningen.
Når det tilføres et sterkt magnetisk felt eksternt, justerer permanente magnetiske dipoler dem til selvparallelle for det påførte magnetfeltet og øker til en positiv magnetisering. Hvis dipolorienteringen er parallell med magnetfeltet som påføres ikke er fullstendig, er magnetiseringen ekstremt liten.
Diamagnetiske materialer
Disse materialene frastøtes gjennom en magnet som kvikksølv, sink, bly, tre, kobber, sølv, svovel, vismut osv. kalles diamagnetiske materialer. Disse materialene har litt under én permeabilitet. For eksempel er permeabiliteten til kobbermateriale 0,000005, vismutmateriale er 0,00083 og tremateriale er 0,9999995.
Når disse materialene befinner seg i et ekstremt sterkt magnetfelt, vil disse materialene bli litt magnetisert og virke i motsatt retning av det påførte magnetfeltet. I disse typer materialer er det to ganske svake magnetiske felt forårsaket på grunn av banerevolusjonen og elektronenes aksiale rotasjon rundt kjernen.
Ferromagnetiske materialer
Disse typer materialer som tiltrekkes sterkt gjennom et magnetfelt kalles ferromagnetiske materialer. Eksempler på disse materialene er; nikkel, jern, kobolt, stål osv. Disse materialene har ekstremt høy permeabilitet som varierer fra flere hundre til tusen.
De magnetiske dipolene i disse materialene er ganske enkelt ordnet i forskjellige domener der det individuelle dipolarrangementet er perfekt betydelig og som kan generere sterke magnetiske felt. Vanligvis er disse domenene ordnet tilfeldig, og hvert domenes magnetfelt blir kansellert gjennom et annet, og hele materialet viser ikke oppførselen til en magnet.
Hver gang et eksternt magnetfelt blir gitt til disse materialene, vil domener reorientere seg for å støtte det eksterne feltet og generere et veldig sterkt indre magnetfelt. Ved å trekke fra det eksterne feltet venter de fleste domenene og fortsetter å være alliert i magnetfeltretningen.
Derfor vedvarer disse materialenes magnetfelt selv når det ytre feltet forsvinner. Så denne hovedegenskapen brukes til å produsere permanente magneter som vi bruker daglig. Materialene som brukes til å lage permanente magneter er vanligvis svært ferromagnetiske som jern, nikkel, neodym, kobolt, etc.
Vennligst referer til denne lenken for Ferromagnetiske materialer .
Magnetiske råvarer
Vanligvis er permanente magneter rundt om i verden laget med forskjellige typer materialer og hvert materiale har forskjellige egenskaper. Disse materialene inkluderer hovedsakelig; alnico, fleksibel gummi, ferritt, samarium kobolt og neodym som diskuteres nedenfor.
Ferritter
Den spesielle gruppen av ferromagnetiske materialer som inntar en midtposisjon mellom ferromagnetiske og ikke-ferromagnetiske materialer er kjent som ferritter. Disse materialene har fine ferromagnetiske materialpartikler som har høy permeabilitet og holdes gjensidig gjennom en bindende harpiks. I ferritter er magnetiseringen som genereres svært tilstrekkelig, selv om deres magnetiske metning ikke er høy som ferromagnetiske materialer.
Disse materialene er ikke dyre å produsere, noe som er relatert til deres magnetiske styrke. Disse er betydelig svakere sammenlignet med sjeldne jordartsmaterialer, men selv de er mye brukt fortsatt i flere kommersielle applikasjoner. Disse materialene har styrke som motstand mot korrosjon og avmagnetisering.
Neodym
Neodym er et svært sjeldent jordartselement ((Nd) og dets atomnummer er 60 Det ble ganske enkelt oppdaget i år 1885 av den østerrikske kjemikeren Carl Auer von Welsbach. Dette materialet er blandet gjennom bor, jern og også spor av andre grunnstoffer som; praseodym og dysprosium for å generere en ferromagnetisk legering kalt Nd2Fe14b som er det aller sterkeste magnetiske materialet Neodymmagneter erstatter andre typer materialer i flere industrielle og moderne kommersielle apparater.
Alnico
Akronymet for aluminium, nikkel og kobolt er 'alnico', der disse tre hovedelementene brukes mest for å lage alnico magnetisk materiale. Disse magnetene er veldig sterke permanentmagneter sammenlignet med sjeldne jordartsmagneter. Alnico-magnetene kan erstattes med permanente magneter innenfor motorer , høyttalere og generatorer.
Samarium kobolt
Disse magnetene ble ganske enkelt utviklet av U.S. Air Force Materials Laboratory på begynnelsen av 1970-tallet. Samarium kobolt eller SmCo er et magnetisk materiale som er laget med en legering av uvanlige jordelementer som; samarium, hardmetallkobolt, jernspor, hafnium, kobber, praseodym og zirkonium. Samarium koboltmagneter er sjeldne jordartsmagneter som neodym fordi samarium er et element av et lignende sjeldne jordartsgruppeelement som neodym.
Magnetiske materialer vs ikke-magnetiske materialer
Forskjellene mellom disse to materialene diskuteres nedenfor.
| Magnetiske materialer | Ikke-magnetiske materialer |
| Materialene som tiltrekkes av en magnet er kjent som magnetiske materialer. | Materialene som ikke tiltrekkes av en magnet er kjent som ikke-magnetiske materialer. |
| Eksempler på disse materialene er; jern, kobolt og nikkel. | Eksempler på disse materialene er;, plast, gummi, fjær, rustfritt stål, papir, glimmer, sølv, gull, lær, etc. |
| Den magnetiske tilstanden til disse materialene kan være alliert i enten anti-parallelle eller parallelle arrangementer, slik at de kan reagere på et magnetfelt når de er i kontrollen av et eksternt magnetfelt. | Den magnetiske tilstanden til disse materialene kan ordnes tilfeldig, og disse domenenes magnetiske bevegelser kanselleres ut. Dermed reagerer de ikke på et magnetfelt. |
| Disse materialene hjelper til med å lage permanente magneter fordi de lett kan magnetiseres gjennom en magnet. | Disse materialene kan ikke magnetiseres gjennom en magnet. Så det kan aldri bli til et magnetisert materiale. |
Sammenligning
Sammenligningen mellom forskjellige magnetiske materialer diskuteres nedenfor.
| Materialtype | Komposisjon | Maksimal driftstemperatur | Temperaturkoeffisient | Tetthet g/cm^3 |
| Ferritt | Jernoksid og keramiske materialer. | 180 oC | -0,02 % | 5g / cm^3 |
| Neodym | Hovedsakelig neodym, bor og jern. | 80 oC | 0,11 % | 7,4 g / cm^3 |
| Alnico | Hovedsakelig nikkel, aluminium, jern og kobolt. | 500 oC | -0,2 % | 7,3 g / cm^3 |
| Magnetisk gummi | Barium/strontiumkraft og PVC eller syntetisk gummi. | 50 oC | 0,2 % | 3,5 g / cm^3 |
| Samarium kobolt | Hovedsakelig samarium og kobolt | 350 oC | 0,11 % | 8,4 g / cm^3 |
applikasjoner
De anvendelser av magnetiske materialer Inkluder følgende.
- Disse brukes til å lage og distribuere strøm i apparatene som utnytter strøm.
- De brukes til datalagring på lyd-, video- og datadisker.
- Disse materialene brukes mye i liv, produksjon, nasjonal forsvarsvitenskap og teknologi.
- Disse brukes i produksjon av forskjellige transformatorer & motorer innen kraftteknologi, forskjellige magnetiske komponenter & mikrobølgerør innen elektronisk teknologi, forsterkere & filtre innen kommunikasjonsteknologi, elektromagnetiske våpen, husholdningsapparater & magnetiske miner innen nasjonal forsvarsteknologi.
- Disse brukes mye i mineral- og geologisk leting, havutforskning og nye teknologier innen energi, informasjon, rom og biologi.
- Disse materialene spiller en betydelig rolle innen det elektroniske teknologifeltet og andre vitenskaps- og teknologifelt.
- Disse er anvendelige innen elektronikk, medisin, elektroteknikk, etc.
- Disse brukes i produksjon av elektroniske og elektriske enheter som elektriske motorer, transformatorer og generatorer.
- Disse brukes i produksjon av magnetiske lagringsenheter som; disketter, harddisker og magnetbånd.
- Disse typer materialer brukes i magnetisk sensorproduksjon som; Halleffektsensorer, magnetfeltsensorer og magnetoresistive sensorer.
- Disse er anvendelige i medisinsk utstyr som; MR-maskiner, pacemakere og implanterbare medikamentleveringssystemer.
- Disse brukes i magnetiske separasjonsmetoder, som brukes til å koble magnetiske partikler fra ikke-magnetiske partikler.
- Disse materialene brukes i generering av fornybar energi som; vannkraftverk og vindturbiner.
Dermed er dette en oversikt over magnetisk materialer, typer, forskjeller, materialsammenligning og dens anvendelser. Her er et spørsmål til deg, hva er en magnet?
