Vurder de viktigste bruksområdeneferromagneter, samt funksjoner i klassifiseringen. Til å begynne med kalles ferromagneter faste stoffer som har ukontrollert magnetisering ved lave temperaturer. Det endres under påvirkning av deformasjon, magnetfelt, temperatursvingninger.
Bruken av ferromagneter i teknologi blir forklartderes fysiske egenskaper. De har magnetisk permeabilitet, som overstiger mange ganger vakuumets permeabilitet. I denne forbindelse har alle elektriske apparater som bruker magnetiske felt for å konvertere en type energi til en annen spesielle elementer laget av et ferromagnetisk materiale som er i stand til å lede magnetisk strøm.
Hva er særegne kjennetegnferromagnets? Egenskapene og bruken av disse stoffene er forklart med funksjonene i den interne strukturen. Det er et direkte forhold mellom de magnetiske egenskapene til materie og de elementære bærere av magnetisme, som spilles av elektroner som beveger seg inne i atomet.
Mens de beveger seg i sirkulære baner, lager deelementære strømmer og magnetiske dipoler som har et magnetisk moment. Retningen bestemmes av gimletens regel. Kroppens magnetiske moment er den geometriske summen av alle deler. I tillegg til rotasjon i sirkulære baner, beveger elektroner seg også rundt sine egne akser, og skaper spinnmomenter. De utfører en viktig funksjon i prosessen med magnetisering av ferromagneter.
Den praktiske bruken av ferromagneter er forbundet meddannelsen i dem av spontane magnetiserte regioner der den parallelle orienteringen av spinnmomenter. Hvis ferromagneten ikke er lokalisert i et eksternt felt, har de individuelle magnetiske momentene forskjellige retninger, summen er null og det er ingen magnetiseringsegenskap.
Если парамагнетики связаны со свойствами individuelle molekyler eller atomer av et stoff, så kan de ferromagnetiske egenskapene forklares med detaljene i den krystallinske strukturen. For eksempel, i damptilstand, er jernatomene svakt diamagnetiske, og i fast tilstand er dette metallet en ferromagnet. Som et resultat av laboratorieundersøkelser ble det funnet en sammenheng mellom temperatur og ferromagnetiske egenskaper.
For eksempel, i en Goisler-legering, lik magnetiske egenskaper som jern, er dette metallet ikke. Når Curie-punktet (en viss temperaturverdi) er nådd, forsvinner de ferromagnetiske egenskapene.
Blant deres kjennetegn, kan man ikke bare skille en høy verdi av magnetisk permeabilitet, men også forholdet mellom feltstyrke og magnetisering.
Samspillet mellom individets magnetiske øyeblikkAtomene til en ferromagnet bidrar til å skape kraftige indre magnetiske felt som stiller seg parallelt med hverandre. Et kraftig ytre felt fører til endring i orientering, noe som fører til økte magnetiske egenskaper.
Forskere har etablert spin naturenferromagnetism. Ved distribusjon av elektroner over energielagene tas Pauli-ekskluderingsprinsippet i betraktning. Essensen er at det på hvert lag bare kan være et visst antall av dem. De resulterende verdiene for orbital- og spinnmagnetiske momenter for alle elektronene som ligger på det fullstendige skallet er lik null.
Kjemiske elementer med ferromagnetiskegenskaper (nikkel, kobolt, jern) er overgangselementer i det periodiske systemet. I atomene deres oppstår det brudd på elektronfyllingen av skjellene. Først faller de på det øvre laget (s-orbital), og først etter at det er fullstendig fylt inn kommer elektronene inn i skallet som ligger nedenfor (d-orbital).
Storstilt bruk av ferromagneter, hvorav hovedsakelig er jern, forklares med en strukturendring når den kommer inn i et eksternt magnetfelt.
Подобными свойствами могут обладать только те stoffer i hvis atomer det er indre uferdige skjell. Men selv denne tilstanden er ikke nok til å snakke om ferromagnetiske egenskaper. For eksempel har krom, mangan og platina også uferdige skjell inne i atomer, men de er paramagneter. Forekomsten av spontan magnetisering forklares med en spesiell kvantehandling, som er vanskelig å forklare ved hjelp av klassisk fysikk.
Существует условное подразделение таких materialer i to typer: harde og myke ferromagneter. Bruken av harde materialer er forbundet med produksjon av magnetiske disker, bånd for lagring av informasjon. Myke ferromagneter er uunnværlige når du lager elektromagneter, transformatorkjerner. Forskjellene mellom de to artene forklares av særegenhetene ved den kjemiske strukturen til disse stoffene.
La oss vurdere nærmere noen applikasjonseksempler.ferromagneter i forskjellige grener av moderne teknologi. Myke magnetiske materialer brukes i elektroteknikk for å lage elektriske motorer, transformatorer, generatorer. I tillegg er det viktig å merke seg bruken av ferromagneter av denne typen innen radiokommunikasjon og lavstrømsteknologi.
Stive typer er nødvendige for å lage permanente magneter. I tilfelle å slå av det eksterne feltet, beholder ferromagneter sine egenskaper, siden orienteringen av elementære strømmer ikke forsvinner.
Det er denne egenskapen som forklarer bruken av ferromagneter. Kort sagt kan det sies at slike materialer er grunnlaget for moderne teknologi.
Permanente magneter er nødvendig når du lager elektriske måleinstrumenter, telefoner, høyttalere, magnetiske kompasser, lydopptakere.
Med tanke på bruken av ferromagneter,det må legges spesiell oppmerksomhet til ferriter. De er utbredt innen høyfrekvent radioteknikk, fordi de kombinerer egenskapene til halvledere og ferromagneter. Det er fra ferriter som det for øyeblikket lages magnetbånd og filmer, kjerner av induktorer, disker. De er jernoksider som finnes i naturen.
Av interesse er bruken av ferromagneter ielbiler, i tillegg til opptaksteknologi på harddisken. Moderne studier indikerer at noen ferromagneter ved visse temperaturer kan få paramagnetiske egenskaper. Det er grunnen til at disse stoffene anses som lite studerte og er av spesiell interesse for fysikere.
Stålkjernen er i stand til å øke magnetfeltet flere ganger uten å endre strømstyrken.
Bruk av ferromagneter gjør det mulig å gjøre det betydeligspare elektrisk energi. Derfor brukes materialer med ferromagnetiske egenskaper til kjernene til generatorer, transformatorer og elektriske motorer.
Dette fenomenet avhengighet av magnetens styrkefelt og magnetiseringsvektoren fra det eksterne feltet. Denne egenskapen manifesterer seg i ferromagneter, så vel som i legeringer laget av jern, nikkel, kobolt. Et lignende fenomen observeres ikke bare i tilfelle feltendring i retning og størrelse, men også i tilfelle rotasjon.
Magnetisk permeabilitet er fysisken verdi som viser forholdet mellom induksjon i et bestemt miljø og i vakuum. Hvis et stoff skaper sitt eget magnetfelt, regnes det som magnetisert. I følge Amperes hypotese, avhenger størrelsen på egenskapene av orbitalbevegelsen til "frie" elektroner i atomet.
Hysteresesløyfen er en kurveavhengighet av endringen i størrelsen på magnetiseringen av en ferromagnet plassert i et eksternt felt på endringen i størrelsen på induksjonen. For å fullstendig demagnetisere kroppen som brukes, må du endre retningen på det eksterne magnetfeltet.
Ved en viss verdi av den magnetiske induksjonen, som kalles tvangskraften, får magnetiseringen av prøven en nullverdi.
Det er formen på hysteresesløyfen og verdientvangskraft bestemme et stoffs evne til å opprettholde delvis magnetisering, forklar den utbredte bruken av ferromagneter. Kort beskrevet er anvendelsesområdene for harde ferromagneter med en bred hysteresesløyfe beskrevet ovenfor. Wolfram, karbon, aluminium, kromstål har en høy tvangskraft, derfor opprettes permanente magneter i forskjellige former på deres basis: stripe, hesteskoformet.
Blant de myke materialene med lav tvangskraft noterer vi jernmalm, så vel som jern-nikkel-legeringer.
Prosessen med magnetisering reversering av ferromagneter er assosiert meden endring i området for spontan magnetisering. Til dette brukes arbeid som gjøres av et eksternt felt. Mengden varme som genereres i dette tilfellet er proporsjonal med arealet til hysteresesløyfen.
Foreløpig innen alle grener av teknologistoffer med ferromagnetiske egenskaper brukes aktivt. I tillegg til betydelige besparelser i energiressurser, kan bruken av slike stoffer forenkle teknologiske prosesser.
For eksempel bevæpnet med kraftige konstantermagneter kan i stor grad forenkle prosessen med å lage kjøretøy. Kraftige elektromagneter, som for tiden brukes på innenlandske og utenlandske bilanlegg, gjør det mulig å helautomatisere de mest arbeidskrevende teknologiske prosessene, samt øke hastigheten på monteringsprosessen til nye biler.
Innen radioteknikk gjør ferromagneter det mulig å skaffe enheter av høyeste kvalitet og nøyaktighet.
Forskere har lykkes med å lage en et-trinns teknikk for produksjon av magnetiske nanopartikler som er egnet for bruk innen medisin og elektronikk.
Som et resultat av mange studier,utført i de beste forskningslaboratoriene, var det mulig å etablere de magnetiske egenskapene til kobolt og jern nanopartikler belagt med et tynt lag med gull. Deres evne til å overføre antikreftmedisiner eller radionuklidatomer til ønsket del av menneskekroppen er allerede bekreftet, og for å øke kontrasten av magnetiske resonansbilder.
I tillegg kan slike partikler brukes til å oppgradere magnetiske minneenheter, noe som vil være et nytt trinn i etableringen av nyskapende medisinsk teknologi.
Et team av russiske forskere klarte å utvikle segog å teste en metode for reduksjon av vandige oppløsninger av klorider for å oppnå kombinerte kobolt-jern-nanopartikler som er egnet for å lage materialer med forbedrede magnetiske egenskaper. All forskning utført av forskere tar sikte på å øke stoffers ferromagnetiske egenskaper, øke andelen av bruk i produksjonen.
