Zvážte hlavné oblasti použitiaferomagnety, ako aj vlastnosti ich klasifikácie. Najskôr sa pevné látky nazývajú feromagnety, ktoré majú pri nízkych teplotách nekontrolovanú magnetizáciu. Mení sa vplyvom deformácie, magnetického poľa, teplotných výkyvov.
Vysvetľuje sa použitie feromagnetov v technológiiich fyzikálne vlastnosti. Majú magnetickú permeabilitu, ktorá je mnohonásobne vyššia ako permeabilita vákua. V tejto súvislosti majú všetky elektrické zariadenia, ktoré používajú magnetické polia na premenu jedného typu energie na iný, špeciálne prvky vyrobené z feromagnetického materiálu schopného viesť magnetický tok.
Aké sú charakteristické vlastnostiferomagnetikách? Vlastnosti a použitie týchto látok sa vysvetľuje zvláštnosťami vnútornej štruktúry. Existuje priamy vzťah medzi magnetickými vlastnosťami látky a elementárnymi nosičmi magnetizmu, v role ktorých sú elektróny pohybujúce sa vo vnútri atómu.
Pri pohybe po kruhových dráhach vytvárajúelementárne prúdy a magnetické dipóly s magnetickým momentom. Jeho smer je určený pravidlom gimletu. Magnetický moment telesa je geometrický súčet všetkých častí. Okrem rotácie po kruhových obežných dráhach sa elektróny pohybujú aj okolo svojich vlastných osí, čím vytvárajú momenty rotácie. Sú to oni, ktorí vykonávajú dôležitú funkciu v procese magnetizácie feromagnetov.
Praktické použitie feromagnetov je spojené stvorba spontánnych magnetizovaných oblastí v nich, v ktorých sú spinové momenty orientované paralelne. Ak sa feromagnet nenachádza vo vonkajšom poli, potom majú jednotlivé magnetické momenty rôzne smery, ich súčet je nulový a magnetická vlastnosť neexistuje.
Ak sú parametre spojené s vlastnosťamijednotlivé molekuly alebo atómy látky, potom možno feromagnetické vlastnosti vysvetliť špecifikami kryštálovej štruktúry. Napríklad v parnom stave sú atómy železa mierne diamagnetické a v tuhom stave je týmto kovom feromagnet. Na základe laboratórnych štúdií bol odhalený vzťah medzi teplotou a feromagnetickými vlastnosťami.
Napríklad v zliatine Gousler, ktorá má podobné magnetické vlastnosti ako železo, tento kov chýba. Po dosiahnutí bodu Curie (určitá hodnota teploty) feromagnetické vlastnosti zmiznú.
Z ich charakteristických charakteristík možno vyčleniť nielen vysokú hodnotu magnetickej permeability, ale aj vzťah medzi intenzitou poľa a magnetizáciou.
Interakcia magnetických momentov jednotlivcaferomagnetické atómy prispievajú k vytváraniu silných vnútorných magnetických polí, ktoré sa navzájom líšia rovnobežne. Silné vonkajšie pole vedie k zmene orientácie, čo vedie k zvýšeniu magnetických vlastností.
Vedci stanovili spinovú povahuferomagnetizmus. Distribúcia elektrónov po energetických vrstvách zohľadňuje Pauliho vylučovací princíp. Jej podstatou je, že na každej vrstve ich môže byť iba určitý počet. Výsledné hodnoty orbitálnych a spinových magnetických momentov všetkých elektrónov nachádzajúcich sa na úplne naplnenom obale sa rovnajú nule.
Feromagnetické chemické prvkyvlastnosti (nikel, kobalt, železo), sú prechodnými prvkami periodickej tabuľky. V ich atómoch je porušený algoritmus na plnenie škrupín elektrónmi. Najskôr padajú na hornú vrstvu (s-orbitál) a až po úplnom naplnení elektróny padajú na škrupinu umiestnenú dole (d-orbitál).
Veľké použitie feromagnetov, z ktorých hlavným je železo, sa vysvetľuje zmenou štruktúry pri vstupe do vonkajšieho magnetického poľa.
Iba tielátky, v ktorých atómoch sú vnútorné nedokončené škrupiny. Ale ani táto podmienka nestačí na to, aby sme hovorili o feromagnetických charakteristikách. Napríklad chróm, mangán a platina majú tiež vnútri atómov nedokončené škrupiny, sú však paramagnetické. Vznik spontánnej magnetizácie je vysvetlený špeciálnym kvantovým efektom, ktorý je ťažké vysvetliť pomocou klasickej fyziky.
Existuje podmienené rozdelenie takýchtomateriály na dva typy: tvrdé a mäkké feromagnetky. Používanie tvrdých materiálov je spojené s výrobou magnetických diskov, pások na ukladanie informácií. Mäkké feromagnety sú nepostrádateľné pri vytváraní elektromagnetov, jadier transformátorov. Rozdiely medzi týmito dvoma druhmi sa vysvetľujú zvláštnosťami chemickej štruktúry týchto látok.
Pozrime sa podrobnejšie na niektoré príklady aplikácií.feromagnety v rôznych odvetviach modernej technológie. Mäkké magnetické materiály sa v elektrotechnike používajú na výrobu elektrických motorov, transformátorov a generátorov. Okrem toho je dôležité uvedomiť si použitie feromagnetov tohto typu v technológii rádiovej komunikácie a toku.
Na vytvorenie permanentných magnetov sú potrebné tvrdé typy. Keď je vonkajšie pole vypnuté, feromagnety si zachovajú svoje vlastnosti, pretože orientácia elementárnych prúdov nezmizne.
Práve táto vlastnosť vysvetľuje použitie feromagnetov. Stručne povedané, môžeme povedať, že takéto materiály sú základom modernej technológie.
Permanentné magnety sú potrebné pri výrobe elektrických meracích prístrojov, telefónov, reproduktorov, magnetických kompasov a zariadení na záznam zvuku.
Vzhľadom na použitie feromagnetov,osobitná pozornosť by sa mala venovať feritom. Sú rozšírené vo vysokofrekvenčnom rádiovom inžinierstve, pretože kombinujú vlastnosti polovodičov a feromagnetov. Z feritov sa v súčasnosti vyrábajú magnetické pásky a filmy, jadrá induktorov, disky. Sú to oxidy železa, ktoré sa vyskytujú v prírode.
Zaujímavosťou je použitie feromagnetov velektromobily, ako aj v technológii záznamu na pevný disk. Moderný výskum naznačuje, že pri určitých teplotách môžu niektoré feromagnety získať paramagnetické vlastnosti. Preto sa tieto látky považujú za nedostatočne študované a sú predmetom zvláštneho záujmu fyzikov.
Oceľové jadro je schopné niekoľkokrát zvýšiť magnetické pole bez zmeny sily prúdu.
Použitie feromagnetov umožňuje výrazne dosiahnuťšetriť elektrickú energiu. Preto sa materiály s feromagnetickými vlastnosťami používajú na jadrá generátorov, transformátorov, elektrických motorov.
Tento jav závislosti sily magnetického poľapole a vektor magnetizácie z vonkajšieho poľa. Táto vlastnosť sa prejavuje vo feromagnetoch, ako aj v zliatinách vyrobených zo železa, niklu a kobaltu. Podobný jav sa pozoruje nielen v prípade zmeny smeru a veľkosti poľa, ale aj v prípade jeho rotácie.
Magnetická permeabilita je fyzikálnahodnota, ktorá ukazuje pomer indukcie v určitom prostredí k tomu vo vákuu. Ak látka vytvára svoje vlastné magnetické pole, považuje sa to za zmagnetizované. Podľa Ampérovej hypotézy závisí veľkosť vlastností od orbitálneho pohybu „voľných“ elektrónov v atóme.
Hysterézna slučka je krivkazávislosť zmeny veľkosti magnetizácie feromagnetu umiestneného vo vonkajšom poli od zmeny veľkosti indukcie. Ak chcete úplne demagnetizovať použité telo, musíte zmeniť smer vonkajšieho magnetického poľa.
Pri určitej hodnote magnetickej indukcie, ktorá sa nazýva donucovacia sila, nadobúda magnetizácia vzorky nulovú hodnotu.
Je to tvar hysteréznej slučky a hodnotadonucovacie sily určujú schopnosť látky udržiavať čiastočnú magnetizáciu, vysvetľujú rozsiahle použitie feromagnetov. Stručne sú vyššie opísané oblasti použitia tvrdých feromagnetov so širokou hysteréznou slučkou. Volfrámové, uhlíkové, hliníkové a chrómové ocele majú vysokú donucovaciu silu, preto sa na ich základe vytvárajú permanentné magnety rôznych tvarov: pás, podkova.
Z mäkkých materiálov s malou donucovacou silou zaznamenávame železné rudy, ako aj zliatiny železa a niklu.
Proces magnetizácie feromagnetov je spojený szmena v oblasti spontánnej magnetizácie. Na tento účel sa používa práca, ktorú vykonáva externé pole. Množstvo generovaného tepla je v tomto prípade úmerné ploche hysteréznej slučky.
V súčasnosti vo všetkých technologických odvetviachlátky s feromagnetickými vlastnosťami sa aktívne používajú. Okrem značných úspor energetických zdrojov je vďaka použitiu týchto látok možné zjednodušiť technologické procesy.
Napríklad vyzbrojený mocnými konštantamimagnety môžu výrazne zjednodušiť proces výroby vozidiel. Výkonné elektromagnety, ktoré sa v súčasnosti používajú v domácich a zahraničných automobilových závodoch, umožňujú plne automatizovať technologicky najnáročnejšie technologické procesy a výrazne urýchliť proces montáže nových vozidiel.
V rádiotechnike feromagnety umožňujú získať zariadenia najvyššej kvality a presnosti.
Vedcom sa podarilo vytvoriť jednostupňovú techniku na výrobu magnetických nanočastíc vhodných na použitie v medicíne a elektronike.
Na základe mnohých štúdiíuskutočnené v najlepších výskumných laboratóriách bolo možné zistiť magnetické vlastnosti nanočastíc kobaltu a železa pokrytých tenkou vrstvou zlata. Ich schopnosť prenášať protirakovinové lieky alebo atómy rádionuklidov do požadovanej časti ľudského tela už bola potvrdená a zvýšiť kontrast snímok magnetickou rezonanciou.
Takéto častice je možné navyše použiť na modernizáciu magnetických pamäťových zariadení, čo bude novým krokom vo vývoji inovatívnej lekárskej technológie.
Tímu ruských vedcov sa podarilo vyvinúťa testovať metódu redukcie vodných roztokov chloridov na získanie kombinovaných nanočastíc kobalt-železo vhodných na vytváranie materiálov so zlepšenými magnetickými charakteristikami. Celý výskum vedcov je zameraný na zvýšenie feromagnetických vlastností látok a zvýšenie ich percenta použitia vo výrobe.
