Feromagnetski materijal. Svojstva i primjena feromagneta

Ovisno o magnetskim svojstvima, tvari su diamagnetika, paramagneti i feromagneti. A to je feromagnetski materijal koji ima posebna svojstva koja se razlikuju od ostalih.

Koji je ovaj materijal i kakva svojstva ima?

Feromagnetski materijal (ili feromagnet) je tvar u krutom kristalnom ili amorfnom stanju koja ima magnetizaciju u odsutnosti bilo kojeg magnetskog polja samo na niskoj kritičnoj temperaturi, tj. Na temperaturi ispod Curie točke. Magnetska osjetljivost ovog materijala je pozitivna i premašuje jedinstvo. Neki feromagneti mogu imati spontanu magnetizaciju, čija snaga ovisi o vanjskim čimbenicima. Među ostalim, takvi materijali imaju izvrsnu magnetsku propusnost i sposobni su pojačati vanjski magnetsko polje nekoliko stotina tisuća puta.

Skupine feromagneta

Ukupno postoje dvije skupine feromagnetskog materijala:

1. Magnetna meka skupina. Ferromagneti ove skupine imaju male vrijednosti snage magnetskog polja, ali imaju izvrsnu magnetsku permeabilnost (manje od 8,0 x 10^-4 GH / m) i niske gubitke histereze. Magnetski meki materijali uključuju: permalloy (legure s dodatkom nikla i željeza), oksidne feromagnete (feritne), magnetodielektrike.
2. Magnetski krute (ili magnetski krute skupine). Karakteristike feromagnetskog materijala ove skupine su veće od one prethodne. Magneto-krute tvari imaju i visoku snagu magnetskog polja i dobru magnetsku propusnost. Oni su glavni materijali za proizvodnja magneta i uređaji gdje se primjenjuje prisilna sila i potrebna je izvrsna magnetska osjetljivost. Magnetsko-rigidna skupina uključuje gotovo sve ugljične i neke legirani čelik (kobalt, volfram i krom).

Materijali magnetno mekane skupine

Kao što je već spomenuto, magnetno-mekana skupina uključuje:

• Permlegure, koje se sastoje samo od legura željeza i nikla. Ponekad se krom i molibden dodaju permlojevi da se poveća propusnost. Pravilno napravljene Permalloys imaju visoke vrijednosti magnetske permeabilnosti i prisilne sile.
• Feriti - feromagnetski materijal koji se sastoji od željeznih oksida i cinka. Često se željezo i cink dodaju oksidi mangana ili nikla kako bi se smanjio otpor. Stoga se feriti često koriste kao poluvodiči za visoke frekvencijske struje.
• Magnetodielektrika je praškasta smjesa željeznog praha, magnetita ili permalida zamotanog u dielektrični film. Kao i feriti, magneto-dielektrici se koriste kao poluvodiči na različitim uređajima: pojačala, prijemnici, odašiljači itd.

Materijali magneto-krute skupine

Magneto-čvrsta grupa uključuje sljedeće materijale:

• Ugljični čelik, koji se sastoji od legure željeza i ugljika. Ovisno o količini ugljika, postoje: nisko ugljični (manje od 0,25% ugljika), srednji ugljik (od 0,25 do 0,6% ugljika) i ugljikovih čelika (do 2% ugljika). Osim željeza i ugljika, sastav legure može također sadržavati silicij, magnezij i mangan. Ali najkvalitetniji i pogodniji feromagnetski materijali su ugljični čelici koji imaju najmanju količinu nečistoća.
• Slitine na osnovi rijetkih elemenata zemlje, na primjer legure samarija-kobalta (SmCo5 ili Sm2Co17 spojevi). Oni imaju visoku stopu magnetske permeabilnosti s rezidualnom indukcijom od 0,9 T. U ovom slučaju magnetsko polje u feromagnetima ovog tipa je također 0.9 T.
• Ostale legure. To uključuje: volfram, magnezij, platine i kobaltne legure.

Razlika između feromagnetskog materijala i drugih tvari s magnetskim svojstvima

Na početku članka rečeno je da feromagneti imaju posebna svojstva koja se značajno razlikuju od ostalih materijala, a evo nekoliko dokaza:

1. Za razliku od dijamagnetike i paramagneta, koji svojstva dobivaju od pojedinih atoma i molekula tvari, svojstva Feromagnetski materijali ovise o kristalnoj strukturi.
2. Ferromagnetski materijali, za razliku od, primjerice, paramagneta, imaju velike vrijednosti magnetske permeabilnosti.
3. Osim permeabilnosti, feromagneti se razlikuju od paramagnetskog materijala po tome što imaju zavisni odnos između magnetizacije i intenziteta polja magnetizacije, koji ima znanstveno ime - magnetskom histerezom. Mnogi feromagnetički materijali, kao što su kobalt i nikal, kao i legure na njima, podložne su sličnom fenomenu. Usput, to je magnetska histereza koja omogućuje da magneti održavaju magnetizacijsko stanje dugo vremena.
4. Neki feromagnetski materijali također imaju značajku mijenjanja oblika i veličine prilikom magnetiziranja. Taj fenomen naziva se magnetostricija i ne ovisi samo o obliku feromagneta već io drugim jednako važnim čimbenicima, na primjer, o snazi ​​polja i položaju kristalografskih osi s obzirom na njih.
5. Još jedna zanimljiva značajka feromagnetske tvari je sposobnost da izgubi svoje magnetsko svojstvo ili, da se jednostavno kaže, da postane paramagnet. Takav učinak može se postići kada se materijal zagrijava iznad tzv. Curie točke, dok prijelaz na paramagnetsko stanje nije popraćen vanjskim fenomenima i praktički je nevidljiv golim okom.

Opseg primjene feromagneta

Kao što vidite, feromagnetski materijal zauzima posebno važno mjesto u modernom svijetu tehnologije. Koristi se u proizvodnji:

• trajni magneti;
• magnetski kompas;
• transformatori i generatori;
• elektronički motori;
• električni mjerni instrumenti;
• prijemnika;
• odašiljača;
• pojačala i prijemnika;
• tvrde diskove za prijenosna računala i računala;
• zvučnike i neke vrste telefona;
• uređaji za snimanje zvuka.

U prošlosti se u radio-inženjerstvu koristili i neki mekani magnetski materijali pri stvaranju magnetskih vrpci i filmova.