Kom ons kyk na die hoofareas van toepassing van ferromagnete, sowel as die kenmerke van hul klassifikasie. Kom ons begin met die feit dat ferromagnete vaste stowwe genoem word wat onbeheerde magnetisering by lae temperature het. Dit verander onder die invloed van vervorming, magnetiese veld, temperatuurskommelings.
Eienskappe van ferromagnete
Die gebruik van ferromagnete in tegnologie word verklaar deur hul fisiese eienskappe. Hulle het 'n magnetiese deurlaatbaarheid wat baie keer groter is as dié van 'n vakuum. In hierdie verband het alle elektriese toestelle wat magnetiese velde gebruik om een tipe energie in 'n ander om te skakel spesiale elemente gemaak van 'n ferromagnetiese materiaal wat in staat is om 'n magnetiese vloed te gelei.
Kenmerke van ferromagnete
Wat is die onderskeidende kenmerke van ferromagnete? Die eienskappe en gebruik van hierdie stowwe word verklaar deur die eienaardighede van die interne struktuur. Daar is 'n direkte verband tussen die magnetiese eienskappe van materie en die elementêre draers van magnetisme, wat elektrone is wat binne-in die atoom beweeg.
Terwyl hulle in sirkelvormige bane beweeg, skep hulle elementêre strome en magnetiesedipole wat 'n magnetiese moment het. Die rigting daarvan word bepaal deur die gimlet-reël. Die magnetiese moment van 'n liggaam is die meetkundige som van alle dele. Benewens die rotasie in sirkelvormige bane, beweeg elektrone ook om hul eie asse, wat spin-momente skep. Hulle verrig 'n belangrike funksie in die proses van magnetisering van ferromagnete.
Praktiese toepassing van ferromagnete word geassosieer met die vorming daarin van spontane gemagnetiseerde streke met parallelle oriëntasie van spinmomente. As die ferromagneet nie in 'n eksterne veld geleë is nie, dan het die individuele magnetiese momente verskillende rigtings, hulle som is nul en daar is geen magnetiseringseienskap nie.
Besonderse kenmerke van ferromagnete
As paramagnete geassosieer word met die eienskappe van individuele molekules of atome van 'n stof, dan kan ferromagnetiese eienskappe verklaar word deur die besonderhede van die kristalstruktuur. Byvoorbeeld, in die damptoestand is ysteratome effens diamagneties, terwyl hierdie metaal in die vaste toestand 'n ferromagneet is. As gevolg van laboratoriumstudies is die verband tussen temperatuur en ferromagnetiese eienskappe aan die lig gebring.
Byvoorbeeld, die Goisler-legering, soortgelyk in magnetiese eienskappe aan yster, bevat nie hierdie metaal nie. Wanneer die Curie-punt ('n sekere temperatuurwaarde) bereik word, verdwyn die ferromagnetiese eienskappe.
Onder hul kenmerkende kenmerke kan 'n mens nie net die hoë waarde van magnetiese deurlaatbaarheid uitsonder nie, maar ook die verband tussen die veldsterkte enmagnetisering.
Die interaksie van die magnetiese momente van individuele atome van 'n ferromagneet dra by tot die skepping van kragtige interne magnetiese velde wat parallel met mekaar in lyn is. 'n Sterk eksterne veld lei tot 'n verandering in oriëntasie, wat lei tot 'n toename in magnetiese eienskappe.
Aard van ferromagnete
Wetenskaplikes het die spin-aard van ferromagnetisme vasgestel. Wanneer elektrone oor energielae versprei word, word die Pauli-uitsluitingsbeginsel in ag geneem. Die essensie daarvan is dat slegs 'n sekere aantal van hulle op elke laag kan wees. Die gevolglike waardes van die orbitale en spin-magnetiese momente van alle elektrone wat op 'n heeltemal gevulde dop geleë is, is gelyk aan nul.
Chemiese elemente met ferromagnetiese eienskappe (nikkel, kob alt, yster) is oorgangselemente van die periodieke tabel. In hul atome is daar 'n skending van die algoritme om skulpe met elektrone te vul. Eerstens gaan hulle die boonste laag (s-orbitaal) binne, en eers nadat dit heeltemal gevul is, gaan die elektrone die dop wat onder (d-orbitaal) geleë is binne.
Die grootskaalse gebruik van ferromagnete, waarvan die belangrikste yster is, word verklaar deur die verandering in struktuur wanneer dit aan 'n eksterne magneetveld blootgestel word.
Soortgelyke eienskappe kan slegs besit word deur daardie stowwe in die atome waarvan daar interne onvoltooide skulpe is. Maar selfs hierdie toestand is nie genoeg om oor ferromagnetiese eienskappe te praat nie. Byvoorbeeld, chroom, mangaan, platinum het ookonvoltooide skulpe binne atome, maar hulle is paramagneties. Die opkoms van spontane magnetisasie word verklaar deur 'n spesiale kwantumaksie, wat moeilik is om te verduidelik met behulp van klassieke fisika.
Departement
Daar is 'n voorwaardelike verdeling van sulke materiale in twee tipes: harde en sagte ferromagnete. Die gebruik van harde materiale word geassosieer met die vervaardiging van magnetiese skywe, bande vir die stoor van inligting. Sagte ferromagnete is onontbeerlik in die skepping van elektromagnete, transformatorkerne. Die verskille tussen die twee spesies word verklaar deur die eienaardighede van die chemiese struktuur van hierdie stowwe.
Gebruikskenmerke
Kom ons kyk van naderby na 'n paar voorbeelde van die gebruik van ferromagnete in verskeie vertakkings van moderne tegnologie. Sagte magnetiese materiale word in elektriese ingenieurswese gebruik om elektriese motors, transformators, kragopwekkers te skep. Daarbenewens is dit belangrik om te let op die gebruik van ferromagnete van hierdie tipe in radiokommunikasie en laestroomtegnologie.
Stywe tipes is nodig om permanente magnete te skep. As die eksterne veld afgeskakel word, behou ferromagnete hul eienskappe, aangesien die oriëntasie van elementêre strome nie verdwyn nie.
Dit is hierdie eienskap wat die gebruik van ferromagnete verduidelik. Kortom, ons kan sê dat sulke materiale die basis van moderne tegnologie is.
Permanente magnete word benodig wanneer elektriese meetinstrumente, telefone, luidsprekers, magnetiese passers, klankopnemers geskep word.
Ferriete
Met inagneming van die gebruik van ferromagnete, is dit nodig om spesiale aandag aan ferriete te gee. Hulle word wyd gebruik in hoëfrekwensie-radio-ingenieurswese, aangesien hulle die eienskappe van halfgeleiers en ferromagnete kombineer. Dit is van ferriete dat magnetiese bande en films, kerne van induktors en skywe tans gemaak word. Dit is ysteroksiede wat in die natuur voorkom.
Interessante feite
Rente is die gebruik van ferromagnete in elektriese masjiene, sowel as in die tegnologie van opname in 'n hardeskyf. Moderne navorsing dui daarop dat sommige ferromagnete by sekere temperature paramagnetiese eienskappe kan verkry. Dit is hoekom hierdie stowwe as swak verstaan word beskou en is van besondere belang vir fisici.
Die staalkern is in staat om die magnetiese veld verskeie kere te vergroot sonder om die stroomsterkte te verander.
Die gebruik van ferromagnete kan elektriese energie aansienlik bespaar. Dit is hoekom materiale met ferromagnetiese eienskappe gebruik word vir die kern van kragopwekkers, transformators, elektriese motors.
Magnetiese histerese
Dit is die verskynsel van die afhanklikheid van die magnetiese veldsterkte en die magnetisasievektor van die eksterne veld. Hierdie eienskap manifesteer hom in ferromagnete, sowel as in legerings gemaak van yster, nikkel, kob alt. 'n Soortgelyke verskynsel word waargeneem nie net in die geval van 'n verandering in die rigting en grootte van die veld nie, maar ook in die geval van sy rotasie.
Deurlaatbaarheid
Magnetiese deurlaatbaarheid is 'n fisiese grootheid wat die verhouding van induksie in 'n sekere medium tot dié in 'n vakuum toon. As 'n stof sy eie magnetiese veld skep, word dit as gemagnetiseerd beskou. Volgens Ampère se hipotese hang die waarde van eienskappe af van die orbitale beweging van "vrye" elektrone in die atoom.
Die histerese lus is 'n kromme van die afhanklikheid van die verandering in die grootte van die magnetisering van 'n ferromagneet wat in 'n eksterne veld geleë is op die verandering in die grootte van die induksie. Om die gebruikte liggaam heeltemal te demagnetiseer, moet jy die rigting van die eksterne magneetveld verander.
By 'n sekere waarde van magnetiese induksie, wat die dwangkrag genoem word, word die magnetisering van die monster nul.
Dit is die vorm van die histerese lus en die grootte van die dwingende krag wat die vermoë van 'n stof bepaal om gedeeltelike magnetisering te handhaaf, verduidelik die wydverspreide gebruik van ferromagnete. Kortliks word die toepassingsgebiede van harde ferromagnete met 'n wye histerese lus hierbo beskryf. Wolfram, koolstof, aluminium, chroomstaal het 'n groot dwingende krag, daarom word permanente magnete van verskillende vorms op hul basis geskep: strook, hoefyster.
Tussen sagte materiale met 'n klein dwingende krag, let ons op ystererts, sowel as yster-nikkel-legerings.
Die proses van magnetisering omkeer van ferromagnete word geassosieer met 'n verandering in die gebied van spontane magnetisering. Hiervoor word die werk wat deur die eksterne veld gedoen word, gebruik. Hoeveelheiddie hitte wat in hierdie geval gegenereer word, is eweredig aan die area van die histerese lus.
Gevolgtrekking
Tans, in alle takke van tegnologie, word stowwe met ferromagnetiese eienskappe aktief gebruik. Benewens aansienlike besparings in energiebronne, kan die gebruik van sulke stowwe tegnologiese prosesse vereenvoudig.
Byvoorbeeld, gewapen met kragtige permanente magnete, kan jy die proses van die skep van voertuie aansienlik vereenvoudig. Kragtige elektromagnete, wat tans by binnelandse en buitelandse motoraanlegte gebruik word, maak dit moontlik om die mees arbeidsintensiewe tegnologiese prosesse ten volle te outomatiseer, asook om die proses van samestelling van nuwe voertuie aansienlik te versnel.
In radio-ingenieurswese maak ferromagnete dit moontlik om toestelle van die hoogste geh alte en akkuraatheid te verkry.
Wetenskaplikes het daarin geslaag om 'n eenstap-metode te skep vir die vervaardiging van magnetiese nanopartikels wat geskik is vir toepassings in medisyne en elektronika.
As gevolg van talle studies wat in die beste navorsingslaboratoriums uitgevoer is, was dit moontlik om die magnetiese eienskappe van kob alt- en ysternanopartikels wat met 'n dun lagie goud bedek is, vas te stel. Hul vermoë om teenkankermiddels of radionukliedatome na die regterdeel van die menslike liggaam oor te dra en die kontras van magnetiese resonansiebeelde te verhoog, is reeds bevestig.
Boonop kan sulke deeltjies gebruik word om magnetiese geheue toestelle op te gradeer, wat 'n nuwe stap sal wees in die skep van 'n innoverendemediese tegnologie.
'n Span Russiese wetenskaplikes het daarin geslaag om 'n metode te ontwikkel en te toets vir die vermindering van waterige oplossings van chloriede om gekombineerde kob alt-yster-nanopartikels te verkry wat geskik is vir die skep van materiale met verbeterde magnetiese eienskappe. Alle navorsing wat deur wetenskaplikes gedoen word, is daarop gemik om die ferromagnetiese eienskappe van stowwe te verbeter, deur hul persentasie gebruik in produksie te verhoog.
