Razmotrite glavna područja primjeneferomagneti, kao i značajke njihove klasifikacije. Za početak, čvrste tvari nazivaju se feromagneti, koji imaju nekontroliranu magnetizaciju na niskim temperaturama. Mijenja se pod utjecajem deformacija, magnetskog polja, fluktuacija temperature.
Objašnjena je upotreba feromagneta u tehnologijinjihova fizička svojstva. Imaju magnetsku propusnost koja je višestruko veća od propusnosti vakuuma. S tim u vezi, svi električni uređaji koji koriste magnetska polja za pretvaranje jedne vrste energije u drugu imaju posebne elemente izrađene od feromagnetskog materijala koji mogu provoditi magnetski tok.
Koje su karakteristične karakteristikeferomagneti? Svojstva i upotreba ovih tvari objašnjavaju se osobitostima unutarnje strukture. Postoji izravna veza između magnetskih svojstava tvari i elementarnih nosača magnetizma, u čijoj su ulozi elektroni koji se kreću unutar atoma.
Dok se kreću kružnim putanjama, oni stvarajuelementarne struje i magnetski dipoli s magnetskim momentom. Njegov smjer određuje pravilo gimleta. Magnetski moment tijela je geometrijski zbroj svih dijelova. Pored rotacije u kružnim orbitama, elektroni se također kreću oko vlastitih osi, stvarajući moment okretanja. Oni vrše važnu funkciju u procesu magnetiziranja feromagneta.
Praktična primjena feromagneta povezana je sstvaranje spontanih magnetiziranih područja u njima, u kojima je orijentacija vrtilnih momenata paralelna. Ako se feromagnet ne nalazi u vanjskom polju, tada pojedini magnetski momenti imaju različite smjerove, njihov zbroj jednak je nuli, a svojstvo magnetizacije nema.
Ako su paramagneti povezani sa svojstvimapojedinačne molekule ili atome tvari, tada se feromagnetska svojstva mogu objasniti specifičnostima kristalne strukture. Primjerice, u parnom stanju atomi željeza su blago dijamagnetski, a u čvrstom stanju ovaj je metal feromagnet. Kao rezultat laboratorijskih studija otkriven je odnos temperature i feromagnetskih svojstava.
Na primjer, u Gouslerovoj leguri, koja je po magnetskim svojstvima slična željezu, ovog metala nema. Dolaskom do Curiejeve točke (određene vrijednosti temperature), feromagnetska svojstva nestaju.
Među njihovim prepoznatljivim karakteristikama može se izdvojiti ne samo visoka vrijednost magnetske propusnosti, već i odnos između jakosti polja i magnetizacije.
Interakcija magnetskih trenutaka pojedincaatomi feromagneta doprinose stvaranju snažnih unutarnjih magnetskih polja koja se uspoređuju paralelno jedno s drugim. Snažno vanjsko polje dovodi do promjene orijentacije, što dovodi do povećanja magnetskih svojstava.
Znanstvenici su ustanovili spin priroduferomagnetizam. Raspodjela elektrona po energetskim slojevima uzima u obzir Pauli-jev princip isključenja. Njegova je suština da na svakom sloju može biti samo određeni broj njih. Rezultirajuće vrijednosti orbitalnog i spin magnetnog momenta svih elektrona smještenih na potpuno ispunjenoj ljusci jednake su nuli.
Feromagnetski kemijski elementisvojstva (nikal, kobalt, željezo) prijelazni su elementi periodnog sustava. U njihovim se atomima krši algoritam za punjenje ljuski elektronima. Prvo padaju na gornji sloj (s-orbital), a tek nakon što se potpuno napuni, elektroni padaju na ljusku smještenu ispod (d-orbital).
Velika upotreba feromagneta, od kojih je glavno željezo, objašnjava se promjenom strukture kad ulazi u vanjsko magnetsko polje.
Takva svojstva mogu posjedovati samo onitvari u čijim se atomima nalaze unutarnje nedovršene ljuske. Ali čak ni ovo stanje nije dovoljno za razgovor o feromagnetskim karakteristikama. Na primjer, krom, mangan i platina također imaju nedovršene ljuske unutar atoma, ali su paramagnetske. Pojava spontane magnetizacije objašnjava se posebnim kvantnim učinkom, što je teško objasniti klasičnom fizikom.
Postoji uvjetna podjela takvihmaterijali u dvije vrste: tvrdi i meki feromagneti. Korištenje tvrdih materijala povezano je s proizvodnjom magnetskih diskova, traka za pohranu podataka. Mekani feromagneti neophodni su za stvaranje elektromagneta, jezgri transformatora. Razlike između dviju vrsta objašnjavaju se osobitostima kemijske strukture ovih tvari.
Pogledajmo bliže neke primjere primjene.feromagneti u raznim granama moderne tehnologije. Mekani magnetski materijali koriste se u elektrotehnici za stvaranje elektromotora, transformatora i generatora. Uz to, važno je napomenuti upotrebu feromagneta ove vrste u radio komunikaciji i protočnoj tehnologiji.
Kruti tipovi potrebni su za stvaranje trajnih magneta. U slučaju isključivanja vanjskog polja, feromagneti zadržavaju svoja svojstva, jer orijentacija elementarnih struja ne nestaje.
Upravo ovo svojstvo objašnjava upotrebu feromagneta. Ukratko, možemo reći da su takvi materijali osnova moderne tehnologije.
Trajni magneti potrebni su za stvaranje električnih mjernih uređaja, telefona, zvučnika, magnetskih kompasa i uređaja za snimanje zvuka.
Uzimajući u obzir upotrebu feromagneta,posebnu pozornost treba posvetiti feritima. Rasprostranjeni su u visokofrekventnom radijskom inženjerstvu jer kombiniraju svojstva poluvodiča i feromagneta. Trenutno se od ferita izrađuju magnetske trake i filmovi, jezgre induktora, diskovi. Oni su prirodni željezni oksidi.
Zanimljiva je upotreba feromagneta uelektrični strojevi, kao i u tehnologiji snimanja na tvrdi disk. Suvremena istraživanja pokazuju da na određenim temperaturama neki feromagneti mogu dobiti paramagnetska svojstva. Zbog toga se ove tvari smatraju slabo proučenima i od posebnog su interesa za fizičare.
Čelična jezgra je sposobna povećati magnetsko polje nekoliko puta bez promjene trenutne jakosti.
Korištenje feromagneta omogućuje značajnouštedite električnu energiju. Zbog toga se materijali sa feromagnetskim svojstvima koriste za jezgre generatora, transformatora i elektromotora.
Ovaj fenomen ovisnosti jakosti magnetskogpolje i vektor magnetizacije iz vanjskog polja. Ovo se svojstvo očituje u feromagnetima, kao i u legurama izrađenim od željeza, nikla, kobalta. Slična pojava uočava se ne samo u slučaju promjene polja u smjeru i veličini, već i u slučaju njegove rotacije.
Magnetska propusnost je fizičkavrijednost koja pokazuje omjer indukcije u određenoj okolini i one u vakuumu. Ako tvar stvara vlastito magnetsko polje, smatra se namagnetiziranom. Prema Ampereovoj hipotezi, veličina svojstava ovisi o orbitalnom gibanju "slobodnih" elektrona u atomu.
Petlja histereze je krivuljaovisnost promjene veličine magnetizacije feromagneta smještenog u vanjskom polju o promjeni veličine indukcije. Da biste potpuno magnetizirali upotrijebljeno tijelo, morate promijeniti smjer vanjskog magnetskog polja.
Pri određenoj vrijednosti magnetske indukcije, koja se naziva sila prisile, magnetizacija uzorka poprima nultu vrijednost.
To je oblik petlje histereze i vrijednostprisilna sila određuje sposobnost tvari da održava djelomičnu magnetizaciju, objašnjava široku upotrebu feromagneta. Ukratko, gore su opisana područja primjene tvrdih feromagneta sa širokom histereznom petljom. Volfram, ugljik, aluminij, krom čelici imaju visoku prisilnu silu, stoga se na njihovoj osnovi stvaraju trajni magneti različitih oblika: traka, potkova.
Među mekim materijalima s malom prisilnom silom primjećujemo željezne rude, kao i legure željeza i nikla.
Proces preokreta magnetizacije feromagneta povezan je spromjena na području spontane magnetizacije. Za to se koristi posao koji obavlja vanjsko polje. Količina proizvedene topline proporcionalna je površini petlje histereze.
Trenutno u svim granama tehnologijeaktivno se koriste tvari s feromagnetskim svojstvima. Uz značajne uštede u energetskim resursima, zahvaljujući upotrebi takvih tvari, moguće je pojednostaviti tehnološke procese.
Na primjer, naoružani moćnim konstantamamagneti mogu uvelike pojednostaviti postupak stvaranja vozila. Moćni elektromagneti, koji se trenutno koriste u domaćim i stranim automobilskim pogonima, omogućuju potpunu automatizaciju najzahtevnijih tehnoloških procesa, kao i znatno ubrzavanje postupka montaže novih vozila.
U radiotehnici feromagneti omogućuju dobivanje uređaja najviše kvalitete i točnosti.
Znanstvenici su uspjeli stvoriti tehniku u jednom koraku za proizvodnju magnetskih nanočestica koje su prikladne za upotrebu u medicini i elektronici.
Kao rezultat brojnih studija,provedeno u najboljim istraživačkim laboratorijima, bilo je moguće utvrditi magnetska svojstva nanočestica kobalta i željeza presvučenih tankim slojem zlata. Već je potvrđena njihova sposobnost prijenosa lijekova protiv raka ili atoma radionuklida u željeni dio ljudskog tijela i povećanja kontrasta slika magnetske rezonancije.
Osim toga, takve se čestice mogu koristiti za nadogradnju uređaja s magnetskom memorijom, što će biti novi korak u stvaranju inovativne medicinske tehnologije.
Tim ruskih znanstvenika uspio se razvitii za ispitivanje metode za redukciju vodenih otopina klorida radi dobivanja kombiniranih nanočestica kobalta i željeza prikladnih za stvaranje materijala s poboljšanim magnetskim svojstvima. Sva istraživanja koja su proveli znanstvenici usmjerena su na povećanje feromagnetskih svojstava tvari, povećavajući njihov postotak upotrebe u proizvodnji.
