Vegye figyelembe a fő alkalmazási területeketferromágnesek, valamint osztályozásuk jellemzői. Először: a ferromágneseket szilárd anyagnak nevezzük, amelyek alacsony hőmérsékleten ellenőrizetlenül mágneseznek. A deformáció, a mágneses mező, a hőmérséklet-ingadozások hatására változik.
Megmagyarázza a ferromágnesek technológiai alkalmazásátfizikai tulajdonságaik. Mágneses áteresztőképességük meghaladja a vákuum permeabilitását. Ebben a tekintetben minden olyan elektromos eszközön, amely mágneses tereket használ az egyik típusú energia átalakításához egy másik, olyan speciális elemek vannak, amelyek ferromágneses anyagból készültek, és képesek mágneses fluxust vezetni.
Melyek a megkülönböztető jellemzők?ferromágneseket? Ezen anyagok tulajdonságait és felhasználását a belső szerkezet jellemzői magyarázzák. Az anyag mágneses tulajdonságai és a mágnesesség elemi hordozói között közvetlen kapcsolat van, amelyet az atomban mozgó elektronok játszanak.
Miközben körkörös pályákon mozog, létrehoznakelemi áramok és mágneses dipolok, amelyeknek mágneses momentuma van. Irányát a lengőkar szabálya határozza meg. A test mágneses momentuma az összes rész geometriai összege. A körpályán történő forgáson kívül az elektronok saját tengelyük körül is mozognak, így spin-pillanatokat hoznak létre. Fontos funkciót látnak el a ferromágnesek mágnesezése során.
A ferromágnesek gyakorlati felhasználása kapcsolódik aazokban a spontán mágneses régiók kialakulása, amelyekben a spin momentumok párhuzamos orientációja van. Ha a ferromágnes nem külső mezőben helyezkedik el, akkor az egyes mágneses momentumok eltérő irányban vannak, összegük nulla, és nincs mágnesezési tulajdonsága.
Ha a paramágnesek kapcsolatban vannak a tulajdonságokkalaz egyes molekulák vagy anyag atomok, akkor a ferromágneses tulajdonságok a kristályszerkezet sajátosságaival magyarázhatók. Például gőzállapotban a vasatomok enyhén diamagnetikusak, szilárd állapotban ez a fém ferromágnes. Laboratóriumi vizsgálatok eredményeként összefüggést találtak a hőmérséklet és a ferromágneses tulajdonságok között.
Például a Goisler ötvözetben, amely mágneses tulajdonságai hasonlóak a vashoz, ez a fém nem. A Curie-pont (egy bizonyos hőmérsékleti érték) elérésekor a ferromágneses tulajdonságok eltűnnek.
Megkülönböztető jellemzőik között nemcsak a mágneses permeabilitás magas értékét lehet megkülönböztetni, hanem a térerősség és a mágnesezés kapcsolatát is.
Az egyén mágneses momentumainak kölcsönhatásaA ferromágnes atomjai hozzájárulnak az erős belső mágneses mezők létrehozásához, amelyek párhuzamosan helyezkednek el egymással. Az erős külső mező megváltoztatja az orientációt, ami megnövekedett mágneses tulajdonságokhoz vezet.
A tudósok megállapították a spin természetétferromágnesség. Az elektronok energiarétegeken történő elosztásakor a Pauli kizárás elvét kell figyelembe venni. Lényege, hogy minden rétegben csak egy bizonyos számú lehet. A teljesen kitöltött héjon elhelyezkedő összes elektron körüli és spin mágneses momentumainak értéke nulla.
Ferromágneses kémiai elemektulajdonságai (nikkel, kobalt, vas) a periódusos rendszer átmeneti elemei. Atomaikban megsérül a héjak elektrontöltése. Először a felső rétegre esnek (s-keringő), és csak azután, hogy teljesen kitöltötték, az elektronok belépnek az alább lévő héjba (d-keringő).
A ferromágnesek széles körű felhasználása, amelyek fõ része a vas, a szerkezet megváltozásával magyarázható, amikor egy külsõ mágneses mezõbe lép.
Csak azokatanyagok, amelyek atomjaiban vannak belső, befejezetlen héjak. De ez a feltétel nem elég ahhoz, hogy a ferromágneses tulajdonságokról beszéljünk. Például a króm, a mangán és a platina atomok belsejében befejezetlen héjak vannak, ám ezek paramagnetek. A spontán mágnesesedés előfordulását egy speciális kvantumművelet magyarázza, amelyet a klasszikus fizika segítségével nehéz megmagyarázni.
Van ilyen feltételek feltételes megosztásaAz anyagok két típusba sorolhatók: kemény és lágy ferromágnesek. A kemény anyagok felhasználása mágneslemezek, szalagok gyártásához kapcsolódik. A lágy ferromágnesek nélkülözhetetlenek az elektromágnesek, transzformátormagok létrehozásakor. A két faj közötti különbségeket ezen anyagok kémiai szerkezete magyarázza.
Nézzünk közelebb néhány alkalmazási példára.ferromágnesek a modern technológia különböző ágaiban. A lágy mágneses anyagokat az elektrotechnikában használják villamos motorok, transzformátorok, generátorok előállításához. Ezenkívül fontos megjegyezni az ilyen típusú ferromágnesek használatát a rádiókommunikációban és a kisáramú technológiában.
Kemény nézetekre van szükség az állandó mágnesek létrehozásához. A külső mező kikapcsolása esetén a ferromágnesek megtartják tulajdonságaikat, mivel az elemi áramok orientációja nem tűnik el.
Ez a tulajdonság magyarázza a ferromágnesek használatát. Röviden elmondható, hogy ezek az anyagok a modern technológia alapját képezik.
Állandó mágnesekre van szükség elektromos mérőműszerek, telefonok, hangszórók, mágneses iránytűk, hangrögzítők készítésekor.
Figyelembe véve a ferromágnesek használatát,külön figyelmet kell fordítani a ferritekre. Széles körben elterjedtek a nagyfrekvenciás rádiótechnikában, mivel egyesítik a félvezetők és a ferromágnesek tulajdonságait. A ferritekből készülnek mágnesszalagok és -filmek, induktormagok, tárcsák. Ezek a természetben található vas-oxidok.
Érdekes a ferromágnesek használata Romániábanelektromos autók, valamint rögzítési technológia a merevlemezen. A modern kutatások azt mutatják, hogy bizonyos hőmérsékleteken egyes ferromágnesek megszerezhetik a paramágneses tulajdonságokat. Ez az oka annak, hogy ezeket az anyagokat kevésbé tanulmányozottnak tekintik, és a fizikusok számára különös jelentőséggel bírnak.
Az acélmag többször képes növelni a mágneses teret anélkül, hogy megváltoztatná az áramerősséget.
A ferromágnesek használata lehetővé teszitakarítson meg elektromos energiát. Ezért használnak ferromágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagokat generátorok, transzformátorok, villamos motorok magjaihoz.
A mágneses feszültség jelenségekülső mágnesezési mezők és vektorok. Ez a tulajdonság a ferromágnesekben, valamint a vasból, nikkelből és kobaltból készült ötvözetekben nyilvánul meg. Hasonló jelenség nemcsak a táj irányának és nagyságának megváltozása, hanem a forgás esetén is megfigyelhető.
A permeabilitás fizikaiegy érték, amely megmutatja az indukció arányát egy adott közegben a vákuumban mutatotthoz. Ha egy anyag megteremti a saját mágneses mezőjét, akkor mágnesesnek tekintjük. Ampere hipotézise szerint a tulajdonságok értéke az atomban lévő „szabad” elektronok orbitális mozgásától függ.
A hiszterézis hurok egy görbea külső mezőben elhelyezkedő ferromágnes mágnesezési méretének változása függ az indukció méretétől. A használt test teljes mágnesezéséhez meg kell változtatnia a külső mágneses tér irányát.
A mágneses indukció egy bizonyos nagyságán, amelyet kényszerítő erőnek neveznek, a minta mágnesezése nulla értéket vesz fel.
Ez a hiszterézis hurok alakja és nagyságaa kényszerítő erők meghatározzák az anyag azon képességét, hogy megtartsa a részleges mágnesesedést, magyarázza a ferromágnesek széles körű használatát. Röviden, a széles hiszterézis hurokkal rendelkező kemény ferromágnesek alkalmazását fentebb ismertettük. A volfrám, a szén, az alumínium és a króm acélok nagy kényszerítő erővel bírnak, tehát különféle alakú állandó mágneseket hoznak létre alapukon: szalag, patkó alakú.
A kis kényszerítő erővel rendelkező lágy anyagok közül meg kell említeni a vasérceket, valamint a vas és nikkel ötvözeteit.
A ferromágnesek mágnesezési visszafordításának folyamata társulváltozás a spontán mágnesezés területén. Ehhez olyan munkát használnak, amelyet egy külső mező hajt végre. A hőmennyiség ebben az esetben arányos a hiszterézis hurok területével.
Jelenleg a technológia minden ágábanaktívan használjon ferromágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagokat. Az energiaforrások jelentős megtakarítása mellett az ilyen anyagok használata egyszerűsítheti a folyamatokat.
Például erős állandókkal felfegyverkezvemágnesek, jelentősen leegyszerűsítheti a járművek létrehozásának folyamatát. A hazai és külföldi autógyárakban jelenleg alkalmazott nagy teljesítményű elektromágnesek teljes mértékben automatizálhatják a legigényesebb technológiai folyamatokat, és jelentősen felgyorsíthatják az új járművek összeszerelési folyamatát.
A rádiótechnikában a ferromágnesek lehetővé teszik a legmagasabb minőségű és pontosságú eszközök előállítását.
A tudósoknak sikerült létrehozni egylépéses módszert a mágneses nanorészecskék előállítására, amelyek alkalmasak az orvostudományban és az elektronikában történő felhasználásra.
Számos tanulmány eredményekéntA legjobb kutatólaboratóriumokban elvégzett vizsgálat lehetővé tette a vékony aranyréteggel bevont kobalt és vas nanorészecskék mágneses tulajdonságainak megállapítását. A rák elleni gyógyszer vagy radionuklid atomoknak az emberi test kívánt részébe történő átvitelének képességét már megerősítették.
Ezen túlmenően az ilyen részecskék felhasználhatók a mágneses memóriaeszközök korszerűsítésére, ami új lépés lesz az innovatív orvosi technológia létrehozásában.
Az orosz tudósok egy csoportjának sikerült kialakulniaés a kloridok vizes oldatának visszanyerési módszerének tesztelése kombinált kobalt-vas nanorészecskék előállítása céljából, amelyek javított mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítására alkalmasak. A tudósok által készített összes vizsgálat célja az anyagok ferromágneses tulajdonságainak javítása, növelve azok százalékos arányát a termelésben.
