Помислете за основните приложенияферомагнитни, както и характеристики на тяхната класификация. Да започнем с факта, че феромагнитите се наричат твърди вещества, които притежават неконтролирана магнетизация при ниски температури. Той се променя под въздействието на деформация, магнитно поле, температурни колебания.
Използването на феромагнитите в техниката е обясненотехните физични свойства. Те имат магнитна пропускливост, която е многократно по-голяма от пропускливостта на вакуума. В тази връзка всички електрически уреди, които използват магнитни полета за преобразуване на един вид енергия в друга, имат специални елементи, изработени от феромагнитен материал, способен да провежда магнитен поток.
Какви са отличителните характеристики наferromagnets? Свойствата и употребата на тези вещества се обясняват с особеностите на вътрешната структура. Има пряка връзка между магнитните свойства на материята и елементарните носители на магнетизъм, които са електрони, движещи се вътре в атома.
Докато пътуват в кръгови орбити, те създавателементарни токове и магнитни диполи, имащи магнитен момент. Неговата посока се определя от правилото gimlet. Магнитният момент на тялото е геометричната сума на всички части. В допълнение към въртенето в кръгови орбити, електроните също се движат около собствените си оси, създавайки спинни моменти. Те изпълняват важна функция в процеса на магнетизиране на феромагнитите.
Прилага се практическото приложение на феромагнититеобразуването на спонтанни магнетизирани участъци в тях, при които паралелната ориентация на въртящите моменти е успоредна. Ако феромагнитът не се намира във външно поле, то отделните магнитни моменти имат различни посоки, тяхната сума е нула и собствеността на магнетизацията отсъства.
Ако парамагнитите са свързани със свойстватаотделни молекули или атоми на материята, феромагнитните свойства могат да бъдат обяснени със специфичността на кристалната структура. Например, в състояние на изпарение атомите на желязото са леко диамагнитни, а в твърдо състояние този метал е феромагнит. В резултат на лабораторните изследвания се установи връзка между температурата и феромагнитните свойства.
Например в сплавта на Goisler, която е сходна по магнитни свойства с желязото, този метал не е. Когато се достигне точката на Кюри (определена температура), феромагнитните свойства изчезват.
Сред техните отличителни характеристики, може да се отдели не само висока стойност на магнитната пропускливост, но и връзка между силата на полето и магнетизацията.
Взаимодействието на магнитните моменти на индивидаФеромагнитните атоми допринасят за създаването на мощни вътрешни магнитни полета, които са подравнени успоредно един на друг. Мощното външно поле води до промяна в ориентацията, което води до увеличаване на магнитните свойства.
Учените са установили естеството на въртенетоферомагнетизъм. Когато електроните се разпределят върху енергийни слоеве, се взема под внимание принципът за изключване на Паули. Същността му е, че на всеки слой може да има само определено количество от тях. Получените стойности на орбиталните и въртящите се магнитни моменти на всички електрони, разположени върху напълно напълнената обвивка, са нула.
Химически елементи с феромагнитни свойствасвойствата (никел, кобалт, желязо) са преходни елементи на периодичната таблица. В техните атоми възниква нарушение на алгоритъма за запълване на електрони на черупките. Първо, те попадат на горния слой (s-орбитал), и едва след като е напълно напълнен, електроните падат върху обвивката под (d-орбитал).
Широкомащабното използване на феромагнити, основната от които е желязо, се обяснява с промяна в структурата, когато тя навлезе в външно магнитно поле.
Само тези могат да имат подобни свойства.вещества в атомите, в които има вътрешни недовършени черупки. Но това условие не е достатъчно, за да се говори за феромагнитните характеристики. Например, в хром, манган и платина, има и недовършени черупки вътре в атомите, но те са парамагнитни. Наличието на спонтанна магнетизация се дължи на специално квантово действие, което е трудно да се обясни с помощта на класическата физика.
Има условно разделение на такиваматериали на два вида: твърди и меки феромагнетици. Използването на твърди материали е свързано с производството на магнитни дискове, ленти за съхранение на информация. Меките феромагнетици са незаменими при създаването на електромагнити, трансформаторни ядра. Разликите между двата вида се обясняват с особеностите на химическата структура на тези вещества.
Нека разгледаме някои примери за приложение по-подробно.феромагнетици в различни отрасли на съвременната технология. Меките магнитни материали се използват в електротехниката за създаване на електродвигатели, трансформатори, генератори. Освен това е важно да се отбележи използването на феромагнетици от този тип в радиокомуникациите и технологиите с нисък ток.
Твърди изгледи са необходими за създаване на постоянни магнити. В случай на изключване на външното поле феромагнетиците запазват свойствата си, тъй като ориентацията на елементарните токове не изчезва.
Именно това свойство обяснява използването на феромагнетици. Накратко може да се каже, че такива материали са в основата на съвременните технологии.
Постоянните магнити са необходими при създаването на електрически измервателни уреди, телефони, високоговорители, магнитни компаси, звукозаписи.
Имайки предвид използването на феромагнети,трябва да се обърне специално внимание на феритите. Те са широко разпространени във високочестотната радиотехника, тъй като съчетават свойствата на полупроводници и феромагнетици. Именно от феритите в момента се правят магнитни ленти и филми, ядра на индуктори, дискове. Те са железни оксиди, открити в природата.
Интерес представлява използването на феромагнетици въвелектрически автомобили, както и технология за запис на твърдия диск. Съвременните изследвания показват, че при определени температури някои феромагнетици могат да придобият парамагнитни характеристики. Ето защо тези вещества се считат за слабо проучени и представляват особен интерес за физиците.
Стоманената сърцевина е в състояние да увеличи магнитното поле няколко пъти, без да променя силата на тока.
Използването на феромагнетици позволяваспестявайте електрическа енергия. Ето защо материалите с феромагнитни свойства се използват за жилата на генератори, трансформатори, електродвигатели.
Това е феномен на магнитно напрежениеполета и вектори на намагнитване от външно поле. Това свойство се проявява във феромагнетици, както и в сплави, направени от желязо, никел, кобалт. Подобно явление се наблюдава не само в случай на промяна на полето по посока и величина, но и при неговото въртене.
Проницаемостта е физическастойност, която показва съотношението на индукция в определена среда към тази във вакуум. Ако веществото създава собствено магнитно поле, то се счита за намагнетизирано. Според хипотезата на Ампер, стойността на свойствата зависи от орбиталното движение на "свободни" електрони в атома.
Примката за хистерезис е кривазависимостта на промяната в размера на намагнитване на феромагнетик, разположен във външно поле, от промяната в размера на индукцията. За да демагнетизирате напълно използваното тяло, трябва да промените посоката на външното магнитно поле.
При определена величина на магнитната индукция, която се нарича принудителна сила, намагнитването на пробата придобива нулева стойност.
Това е формата на хистерезисния контур и величинатапринудителните сили определят способността на веществото да задържа частичното намагнетизиране, обясняват широкото използване на феромагнетиците. Накратко, приложението на твърди феромагнетици с широк хистерезисен контур е описано по-горе. Волфрамовите, въглеродните, алуминиевите, хромираните стомани имат голяма сила на принуда, поради което те създават постоянни магнити с различни форми на базата на тях: лента, подкова.
Сред меките материали, които имат малка сила на принуда, отбелязваме железни руди, както и сплави желязо с никел.
Процесът на обръщане на магнетизацията на феромагнетиците е свързан спромяна в областта на спонтанно намагнетизиране. За това се използва работа, която се извършва от външно поле. Количеството топлина, генерирано в този случай, е пропорционално на площта на цикъла на хистерезис.
В момента във всички отрасли на технологиитеактивно използват вещества с феромагнитни свойства. В допълнение към значителните икономии на енергийни ресурси, използването на такива вещества може да опрости процесите.
Например, въоръжен с мощни константимагнити, можете значително да опростите процеса на създаване на превозни средства. Мощните електромагнити, използвани в момента в домашни и чуждестранни автомобилни заводи, могат напълно да автоматизират най-трудоемките технологични процеси, както и значително да ускорят процеса на сглобяване на нови превозни средства.
В радиотехниката феромагнетиците позволяват да се получат устройства с най-високо качество и точност.
Учените успяха да създадат едноетапен метод за производство на магнитни наночастици, които са подходящи за употреба в медицината и електрониката.
В результате многочисленных исследований, проведено в най-добрите изследователски лаборатории, беше възможно да се установят магнитните свойства на наночастиците от кобалт и желязо, покрити с тънък слой злато. Способността им да прехвърлят противоракови лекарства или радионуклидни атоми в желаната част от човешкото тяло, за да увеличат контраста на изображенията с магнитен резонанс вече е потвърдена.
В допълнение, такива частици могат да бъдат използвани за модернизиране на устройства с магнитна памет, което ще бъде нова стъпка в създаването на иновативни медицински технологии.
Екип от руски учени успя да разработии да се тества методът за възстановяване на водни разтвори на хлориди за получаване на комбинирани наночастици кобалт-желязо, подходящи за създаване на материали с подобрени магнитни характеристики. Всички изследвания, проведени от учените, са насочени към увеличаване на феромагнитните свойства на веществата, увеличаване на процентното им използване в производството.
