Магнетни материјали: својства, рад, типови, разлике и њихова примена

Постоје различите врсте материјала и такође супстанци које се састоје од наелектрисаних честица: попут; електрона и протона. Ови материјали могу показати неку врсту магнетних својстава када су магнетизовани спољним магнетним пољем које је познато као магнетни материјали. Ови материјали имају индуковане или трајне магнетне моменте у магнетном пољу. Да би се проучавала магнетна својства ових материјала, обично се материјал налази у стандардизованом магнетном пољу, а затим се магнетно поље мења. У савременој технологији ови материјали играју кључну улогу и представљају значајне компоненте за трансформатори , мотори и генератори. Овај чланак пружа кратке информације о магнетни материјали .

Шта су магнетни материјали?

Материјали који су магнетизовани на спољно примењено магнетно поље познати су као магнетни материјали. Ове супстанце такође добијају магнетизацију кад год их привуче магнет. Примери ових материјала су; Гвожђе, кобалт и никал.

Ови материјали су категорисани у магнетно тврде (или) магнетно меке материјале.

Магнетно тврди материјали су магнетизовани кроз веома јако спољашње магнетно поље које генерише електромагнет. Ови материјали се углавном користе за стварање трајних магнета који су направљени од легура које се обично састоје од променљивих количина гвожђа, никла, алуминијума, кобалта и реткоземних елемената као што су самаријум, неодимијум и диспрозијум.

Магнетно мекани материјали се врло лако магнетишу иако је индуковани магнетизам привремен. На пример, ако ударите трајни магнет шрафцигером или ексером, он ће се привремено намагнетисати и генерисати своје слабо магнетно поље због великог броја гвожђа. атоми су привремено поравнати у сличном правцу кроз спољашње магнетно поље.

Својства

Својства магнетног материјала су један од најосновнијих концепата физике. Дакле, својства углавном укључују; парамагнетизам, феромагнетизам и антиферомагнетизам о којима се говори у наставку.

Парамагнетизам је врста магнетизма где се неки материјали слабо привлаче магнетним пољем које се примењује споља. Формира унутрашња и индукована магнетна поља унутар смера примењеног магнетног поља. У парамагнетизму, неспарени електрони су распоређени насумично.

Феромагнетизам је феномен где се материјал попут гвожђа магнетизује и остаје магнетизован унутар спољашњег магнетног поља за ту фазу. У феромагнетизму, сви неспарени електрони су повезани.

Антиферомагнетизам је врста магнетног поретка који се углавном јавља кад год се магнетни моменти суседних атома (или) јона поравнају у обрнутим смеровима и резултира нултим нето магнетним моментима. Дакле, ово понашање је углавном због интеракције размене између суседних јона или атома, што помаже антипаралелном поравнању за смањење енергије система. Обично, антиферомагнетни материјали показују магнетно уређење под специфичном температуром познатом као; Неел температуре. Материјал на овој температури постаје парамагнетичан и губи своја антиферомагнетна својства.

Како функционишу магнетни материјали?

Ови материјали имају мале регионе у којима се магнетни момент може усмерити унутар одређеног правца који се назива магнетни домени који су углавном одговорни за ексклузивне перформансе материјала. Комплетној енергији материјала може се једноставно допринети енергија анизотропије, енергија размене и магнетостатичка енергија. Кад год се величина магнетног материјала смањи, онда он побољшава различите домене у материјалу. Дакле, због смањења унутар магнетостатичке енергије, више зидова домена ће повећати енергију размене и анизотропије. Дакле, величина домена ће одлучити о природи магнетног материјала.

Магнетни момент није стабилан за неке материјале који имају мањи пречник честица у поређењу са критичним пречником суперпарамагнетизма. Кад год је пречник честице између критичног пречника суперпарамагнетизма и једног домена, тада ће магнетни момент постати стабилан.

Врсте магнетних материјала

Постоје различите врсте магнетних материјала доступних на тржишту о којима се говори у наставку.

Парамагнетски материјали

Ови материјали нису јако привучени магнетима попут; калај магнезијум, алуминијум и још много тога. Ови материјали имају малу релативну пермеабилност, али позитивну као и алуминијумску пропустљивост од: 1,00000065. Ови материјали су магнетизовани само кад год се налазе на веома јаком магнетном пољу и делују у правцу магнетног поља.

Кад год је снажно магнетно поље обезбеђено споља, трајни магнетни диполи их подешавају у самопаралеле за примењено магнетно поље и повећавају се на позитивну магнетизацију. Ако је оријентација дипола паралелна са примењеним магнетним пољем није потпуна, онда је магнетизација изузетно мала.

Диамагнетиц Материалс

Ови материјали се одбијају путем магнета као што су жива, цинк, олово, дрво, бакар, сребро, сумпор, бизмут итд. називају се дијамагнетним материјалима. Ови материјали имају пропустљивост нешто испод једне. На пример, пропустљивост бакарног материјала је 0,000005, бизмутног материјала је 0,00083, а материјала од дрвета је 0,9999995.

Када се ови материјали налазе у изузетно јаком магнетном пољу, онда ће ови материјали бити благо магнетизовани и деловати у супротном смеру од примењеног магнетног поља. У овим врстама материјала постоје два прилично слаба магнетна поља узрокована орбиталном револуцијом и аксијалном ротацијом електрона око језгра.

Феромагнетски материјали

Ове врсте материјала који се снажно привлаче кроз магнетно поље називају се феромагнетни материјали. Примери ових материјала су; никл, гвожђе, кобалт, челик итд. Ови материјали имају изузетно високу пермеабилност која се креће од неколико стотина до хиљада.

Магнетни диполи унутар ових материјала једноставно су распоређени у различите домене где год је појединачни распоред дипола значајно савршен и који може да генерише јака магнетна поља. Обично су ови домени распоређени насумично и магнетно поље сваког домена се поништава кроз друго и цео материјал не показује понашање магнета.

Кад год се овим материјалима обезбеди спољашње магнетно поље, домени ће се преоријентисати да подрже спољашње поље и генеришу веома јако унутрашње магнетно поље. Одбитак спољашњег поља, већина домена чека и наставља да буде удружена у правцу магнетног поља.
Стога, магнетно поље ових материјала опстаје чак и кад год спољашње поље напусти. Дакле, ово главно својство се користи за производњу Трајних магнета које свакодневно користимо. Материјали који се користе за израду трајних магнета су обично високо феромагнетни попут гвожђа, никла, неодимијума, кобалта итд.

Молимо погледајте ову везу за Феромагнетски материјали .

Магнетне сировине

Обично се трајни магнети широм света праве од различитих врста материјала и сваки материјал има различите карактеристике. Ови материјали углавном укључују; алницо, флексибилна гума, ферит, самаријум кобалт и неодимијум о којима се говори у наставку.

Ферити

Посебна група феромагнетних материјала који заузимају средњу позицију између феромагнетних и не-феромагнетних материјала позната је као ферит. Ови материјали имају фине феромагнетне честице материјала које поседују високу пермеабилност и међусобно се држе помоћу смоле за везивање. У феритима, генерисана магнетизација је веома довољна иако њихова магнетна засићеност није висока као код феромагнетних материјала.

Ови материјали нису скупи за производњу што је повезано са њиховом магнетном снагом. Они су знатно слабији у поређењу са материјалима ретких земаља, али чак и они се још увек широко користе у неколико комерцијалних примена. Ови материјали имају снагу попут отпорности на корозију и демагнетизацију.

неодимијум

Неодимијум је веома редак земљани елемент ((Нд) и његов атомски број је 60 Једноставно га је открио аустријски хемичар Карл Ауер фон Велсбах 1885. Овај материјал се меша кроз бор, гвожђе, а такође и трагове других елемената као; празеодимијум и диспрозијум за генерисање феромагнетне легуре зване Нд2Фе14б која је најјачи магнетни материјал Неодимијумски магнети замењују друге врсте материјала у неколико индустријских и модерних комерцијалних уређаја.

Алницо

Акроним од алуминијума, никла и кобалта је „алницо“ где се ова три главна елемента углавном користе у стварању алницо магнетног материјала. Ови магнети су веома јаки трајни магнети у поређењу са магнетима ретких земаља. Алницо магнети се могу заменити трајним магнетима изнутра мотори , звучници и генератори.

Самаријум Кобалт

Ове магнете је једноставно развила Лабораторија за материјале ваздухопловних снага САД раних 1970-их. Самаријум кобалт или СмЦо је магнетни материјал који је направљен од легуре необичних земљаних елемената као што су; самаријум, тврди метал кобалт, трагови гвожђа, хафнијум, бакар, празеодимијум и цирконијум. Самаријум кобалт магнети су магнети ретких земаља попут неодимијума јер је самаријум елемент сличне групе ретких земаља као што је неодимијум.

Магнетни материјали против немагнетних материјала

Разлике између ова два материјала су разматране у наставку.

Поређење

Поређење између различитих магнетних материјала је разматрано у наставку.

Апликације

Тхе примена магнетних материјала укључи следеће.

• Они се користе за стварање и дистрибуцију електричне енергије у уређајима који користе електричну енергију.
• Користе се за складиштење података на аудио, видео касетама и рачунарским дисковима.
• Ови материјали се широко користе у животу, производњи, науци и технологији националне одбране.
• Користе се у производњи различитих трансформатора и мотора у оквиру енергетске технологије, различитих магнетних компоненти и микроталасних цеви у оквиру електронске технологије, појачивача и филтера у оквиру комуникационе технологије, електромагнетних пушака, кућних апарата и магнетних мина у оквиру националне одбрамбене технологије.
• Они се широко користе у минералним и геолошким истраживањима, истраживању океана и новим технологијама у области енергетике, информација, свемира и биологије.
• Ови материјали играју значајну улогу у области електронске технологије и другим областима науке и технологије.
• Они су применљиви у електроници, медицини, електротехници итд.
• Користе се у производњи електронских и електричних уређаја као што су електромотори, трансформатори и генератори.
• Они се користе у производњи магнетних уређаја за складиштење као што су; флопи дискови, хард дискови и магнетна трака.
• Ове врсте материјала се користе у производњи магнетних сензора као што су; Сензори са Холовим ефектом, сензори магнетног поља и магнеторезитивни сензори.
• Они су применљиви у медицинској опреми као што су; МРИ машине, пејсмејкери и имплантабилни системи за испоруку лекова.
• Они се користе у методама магнетне сепарације, које се користе за одвајање магнетних честица од немагнетних честица.
• Ови материјали се користе у производњи обновљиве енергије као што су; хидроелектране и ветротурбине.

Дакле, ово је преглед магнетних материјали, врсте, разлике, поређење материјала и његове примене. Ево питања за вас, шта је магнет?