Considere as principais áreas de aplicaçãoferromagnetos, bem como características de sua classificação. Para começar, os ferromagnetos são chamados de sólidos, que apresentam magnetização descontrolada em baixas temperaturas. Ele muda sob a influência de deformação, campo magnético, flutuações de temperatura.
O uso de ferromagnetos na tecnologia é explicadosuas propriedades físicas. Eles têm uma permeabilidade magnética que é muitas vezes maior do que a permeabilidade do vácuo. Nesse sentido, todos os dispositivos elétricos que usam campos magnéticos para converter um tipo de energia em outro possuem elementos especiais feitos de material ferromagnético capazes de conduzir fluxo magnético.
Quais são as características distintivas deferromagnets? As propriedades e o uso dessas substâncias são explicados pelas peculiaridades da estrutura interna. Existe uma relação direta entre as propriedades magnéticas de uma substância e os transportadores elementares do magnetismo, em cujo papel são os elétrons que se movem dentro do átomo.
Enquanto se movem em órbitas circulares, eles criamcorrentes elementares e dipolos magnéticos com um momento magnético. Sua direção é determinada pela regra do gimlet. O momento magnético de um corpo é a soma geométrica de todas as partes. Além de girar em órbitas circulares, os elétrons também se movem em torno de seus próprios eixos, criando momentos de rotação. São eles que desempenham uma função importante no processo de magnetização de ferromagnetos.
A aplicação prática de ferromagnetos está associada aa formação de regiões magnetizadas espontâneas nas mesmas, nas quais a orientação dos momentos de spin é paralela. Se o ferromagneto não estiver localizado em um campo externo, os momentos magnéticos individuais têm direções diferentes, sua soma é zero e não há propriedade de magnetização.
Se os paramagnetos estiverem associados a propriedadesmoléculas individuais ou átomos de uma substância, as propriedades ferromagnéticas podem ser explicadas pela especificidade da estrutura cristalina. Por exemplo, no estado de vapor, os átomos de ferro são ligeiramente diamagnéticos e, no estado sólido, esse metal é um ferromagneto. Como resultado de estudos de laboratório, uma relação entre temperatura e propriedades ferromagnéticas foi revelada.
Por exemplo, na liga de Gousler, que é semelhante em propriedades magnéticas ao ferro, esse metal está ausente. Ao atingir o ponto Curie (um determinado valor de temperatura), as propriedades ferromagnéticas desaparecem.
Entre suas características distintivas, pode-se destacar não apenas o alto valor da permeabilidade magnética, mas também a relação entre a intensidade do campo e a magnetização.
A interação dos momentos magnéticos do indivíduoos átomos de um ferromagneto contribuem para a criação de poderosos campos magnéticos internos que se alinham paralelamente. Um campo externo poderoso leva a uma mudança na orientação, o que leva a um aumento nas propriedades magnéticas.
Os cientistas estabeleceram a natureza do spinferromagnetismo. Ao distribuir elétrons pelas camadas de energia, o princípio de exclusão de Pauli é levado em consideração. Sua essência é que em cada camada pode haver apenas um certo número delas. Os valores resultantes dos momentos magnéticos orbitais e de spin de todos os elétrons localizados em uma camada completamente preenchida são iguais a zero.
Elementos químicos ferromagnéticospropriedades (níquel, cobalto, ferro), são elementos de transição da tabela periódica. Em seus átomos, o algoritmo para preencher as camadas com elétrons é violado. Primeiro, eles caem na camada superior (orbital s), e somente depois que ela é completamente preenchida, os elétrons caem na camada localizada abaixo (orbital d).
O uso em larga escala de ferromagnetos, dos quais o principal é o ferro, é explicado pela mudança na estrutura ao entrar em um campo magnético externo.
Essas propriedades só podem ser possuídas por aquelessubstâncias em cujos átomos existem conchas internas inacabadas. Mas mesmo essa condição não é suficiente para falar sobre características ferromagnéticas. Por exemplo, cromo, manganês e platina também têm conchas inacabadas dentro dos átomos, mas são paramagnéticos. O surgimento da magnetização espontânea é explicado por um efeito quântico especial, que é difícil de explicar usando a física clássica.
Existe uma subdivisão condicional de talmateriais em dois tipos: ferromagnetos duros e macios. O uso de materiais duros está associado à fabricação de discos magnéticos, fitas para armazenamento de informações. Os ferromagnetos macios são indispensáveis na criação de eletroímãs, núcleos de transformadores. As diferenças entre as duas espécies são explicadas pelas peculiaridades da estrutura química dessas substâncias.
Vamos examinar mais de perto alguns exemplos de aplicativos.ferromagnetos em vários ramos da tecnologia moderna. Materiais magnéticos macios são usados em engenharia elétrica para criar motores elétricos, transformadores e geradores. Além disso, é importante observar o uso de ferromagnetos desse tipo em comunicação por rádio e tecnologia de fluxo.
Tipos rígidos são necessários para criar ímãs permanentes. No caso de desligar o campo externo, os ferromagnetos retêm suas propriedades, uma vez que a orientação das correntes elementares não desaparece.
É essa propriedade que explica o uso de ferromagnetos. Em suma, podemos dizer que tais materiais são a base da tecnologia moderna.
Os ímãs permanentes são necessários na criação de instrumentos elétricos de medição, telefones, alto-falantes, bússolas magnéticas e dispositivos de gravação de som.
Considerando o uso de ferromagnetos,atenção especial deve ser dada às ferritas. Eles são amplamente difundidos na engenharia de rádio de alta frequência porque combinam as propriedades de semicondutores e ferromagnetos. É a partir das ferritas que atualmente são feitos os filmes e fitas magnéticas, núcleos de indutores, discos. Eles são óxidos de ferro que ocorrem naturalmente.
De interesse é o uso de ferromagnetos emcarros elétricos, bem como na tecnologia de gravação no disco rígido. Pesquisas modernas indicam que, em certas temperaturas, alguns ferromagnetos podem adquirir características paramagnéticas. Por isso essas substâncias são consideradas pouco estudadas e de particular interesse para os físicos.
O núcleo de aço é capaz de aumentar o campo magnético várias vezes sem alterar a intensidade da corrente.
O uso de ferromagnetos torna possível significativamenteeconomizar energia elétrica. É por isso que materiais com propriedades ferromagnéticas são usados para núcleos de geradores, transformadores e motores elétricos.
Este fenômeno de dependência da força magnéticacampo e o vetor de magnetização do campo externo. Esta propriedade se manifesta em ferromagnetos, bem como em ligas de ferro, níquel, cobalto. Um fenômeno semelhante é observado não apenas no caso de uma mudança de direção e magnitude do campo, mas também no caso de sua rotação.
A permeabilidade magnética é físicaum valor que mostra a proporção de indução em um determinado ambiente em relação ao vácuo. Se uma substância cria seu próprio campo magnético, ela é considerada magnetizada. De acordo com a hipótese de Ampère, a magnitude das propriedades depende do movimento orbital dos elétrons "livres" no átomo.
O ciclo de histerese é uma curvadependência da mudança no tamanho da magnetização de um ferromagneto localizado em um campo externo na mudança no tamanho da indução. Para desmagnetizar completamente o corpo usado, você precisa mudar a direção do campo magnético externo.
A um certo valor da indução magnética, que é chamado de força coercitiva, a magnetização da amostra assume um valor zero.
É a forma do ciclo de histerese e o valora força coercitiva determina a capacidade de uma substância de manter a magnetização parcial, explica o uso generalizado de ferromagnetos. As áreas de aplicação de ferromagnetos duros com um amplo ciclo de histerese são brevemente descritas acima. Os aços de tungstênio, carbono, alumínio e cromo têm uma alta força coercitiva, portanto, ímãs permanentes de vários formatos são criados em sua base: faixa, em forma de ferradura.
Entre os materiais moles com pequena força coercitiva, notamos os minérios de ferro, bem como as ligas ferro-níquel.
O processo de reversão da magnetização de ferromagnetos está associado comuma mudança na área de magnetização espontânea. Para isso, utiliza-se um trabalho que é feito por um campo externo. A quantidade de calor gerada neste caso é proporcional à área do ciclo de histerese.
Atualmente em todos os ramos da tecnologiasubstâncias com propriedades ferromagnéticas são ativamente utilizadas. Além da economia significativa de recursos energéticos, graças ao uso dessas substâncias, é possível simplificar processos tecnológicos.
Por exemplo, armado com constantes poderosasímãs, você pode simplificar significativamente o processo de criação de veículos. Os potentes eletroímãs, atualmente utilizados em fábricas de automóveis nacionais e estrangeiras, permitem automatizar totalmente os processos tecnológicos mais intensivos em mão-de-obra, bem como acelerar significativamente o processo de montagem de novos veículos.
Na engenharia de rádio, os ferromagnetos tornam possível obter dispositivos da mais alta qualidade e precisão.
Os cientistas conseguiram criar uma técnica de uma etapa para a fabricação de nanopartículas magnéticas que são adequadas para aplicações em medicina e eletrônica.
Como resultado de vários estudos,conduzida nos melhores laboratórios de pesquisa, foi possível estabelecer as propriedades magnéticas de nanopartículas de cobalto e ferro revestidas com uma fina camada de ouro. Sua capacidade de transferir drogas anticâncer ou átomos de radionuclídeos para a parte desejada do corpo humano já foi confirmada e de aumentar o contraste das imagens de ressonância magnética.
Além disso, essas partículas podem ser usadas para atualizar dispositivos de memória magnética, o que será uma nova etapa na criação de tecnologia médica inovadora.
Uma equipe de cientistas russos conseguiu desenvolvere testar um método para a redução de soluções aquosas de cloretos para obter nanopartículas combinadas de cobalto-ferro adequadas para a criação de materiais com características magnéticas melhoradas. Todas as pesquisas realizadas pelos cientistas têm como objetivo aumentar as propriedades ferromagnéticas das substâncias, aumentando seu percentual de uso na produção.
