Mari kita pertimbangkan bidang utama penerapan feromagnet, serta fitur klasifikasinya. Mari kita mulai dengan fakta bahwa feromagnet disebut padatan yang memiliki magnetisasi tidak terkendali pada suhu rendah. Itu berubah di bawah pengaruh deformasi, medan magnet, fluktuasi suhu.
Sifat feromagnet
Penggunaan feromagnet dalam teknologi dijelaskan oleh sifat fisiknya. Mereka memiliki permeabilitas magnetik yang berkali-kali lebih besar daripada ruang hampa. Dalam hal ini, semua perangkat listrik yang menggunakan medan magnet untuk mengubah satu jenis energi menjadi energi lain memiliki elemen khusus yang terbuat dari bahan feromagnetik yang mampu menghantarkan fluks magnet.
Fitur feromagnet
Apa ciri khas feromagnet? Sifat dan penggunaan zat ini dijelaskan oleh kekhasan struktur internal. Ada hubungan langsung antara sifat magnetik materi dan pembawa dasar magnet, yaitu elektron yang bergerak di dalam atom.
Saat bergerak dalam orbit melingkar, mereka menciptakan arus dasar dan magnetdipol yang memiliki momen magnet. Arahnya ditentukan oleh aturan gimlet. Momen magnetik suatu benda adalah jumlah geometris dari semua bagian. Selain berputar dalam orbit melingkar, elektron juga bergerak di sekitar sumbunya sendiri, menciptakan momen putaran. Mereka melakukan fungsi penting dalam proses magnetisasi feromagnet.
Aplikasi praktis feromagnet dikaitkan dengan pembentukan daerah magnet spontan di dalamnya dengan orientasi paralel momen putaran. Jika feromagnet tidak terletak di medan luar, maka momen magnet individu memiliki arah yang berbeda, jumlahnya nol dan tidak ada sifat magnetisasi.
Fitur khas feromagnet
Jika paramagnet dikaitkan dengan sifat molekul individu atau atom suatu zat, maka sifat feromagnetik dapat dijelaskan dengan spesifikasi struktur kristal. Misalnya, dalam keadaan uap, atom besi sedikit diamagnetik, sedangkan dalam keadaan padat logam ini bersifat feromagnet. Sebagai hasil dari penelitian laboratorium, hubungan antara suhu dan sifat feromagnetik terungkap.
Misalnya, paduan Goisler, yang sifat magnetnya mirip dengan besi, tidak mengandung logam ini. Ketika titik Curie (nilai suhu tertentu) tercapai, sifat feromagnetik hilang.
Di antara karakteristik khasnya, seseorang tidak hanya dapat memilih tidak hanya nilai permeabilitas magnetik yang tinggi, tetapi juga hubungan antara kekuatan medan danmagnetisasi.
Interaksi momen magnetik atom individu feromagnet berkontribusi pada penciptaan medan magnet internal yang kuat yang berbaris sejajar satu sama lain. Medan eksternal yang kuat menyebabkan perubahan orientasi, yang menyebabkan peningkatan sifat magnetik.
Sifat feromagnet
Para ilmuwan telah menetapkan sifat putaran feromagnetisme. Ketika mendistribusikan elektron di atas lapisan energi, prinsip pengecualian Pauli diperhitungkan. Esensinya adalah bahwa hanya sejumlah tertentu dari mereka yang dapat berada di setiap lapisan. Nilai yang dihasilkan dari momen magnetik orbital dan spin dari semua elektron yang terletak pada kulit yang terisi penuh sama dengan nol.
Unsur kimia dengan sifat feromagnetik (nikel, kob alt, besi) adalah elemen transisi dari tabel periodik. Dalam atom mereka, ada pelanggaran algoritma untuk mengisi kulit dengan elektron. Pertama, mereka memasuki lapisan atas (orbital s), dan baru setelah terisi penuh, elektron memasuki kulit yang terletak di bawah (orbital d).
Penggunaan feromagnet dalam skala besar, yang utamanya adalah besi, dijelaskan oleh perubahan struktur saat terkena medan magnet luar.
Sifat serupa hanya dapat dimiliki oleh zat-zat di dalam atom yang memiliki kulit internal yang belum selesai. Tetapi bahkan kondisi ini tidak cukup untuk berbicara tentang karakteristik feromagnetik. Misalnya, kromium, mangan, platinum juga memilikicangkang yang belum selesai di dalam atom, tetapi mereka paramagnetik. Munculnya magnetisasi spontan dijelaskan oleh aksi kuantum khusus, yang sulit dijelaskan menggunakan fisika klasik.
Departemen
Ada pembagian kondisional bahan tersebut menjadi dua jenis: feromagnet keras dan lunak. Penggunaan bahan keras dikaitkan dengan pembuatan disk magnetik, kaset untuk menyimpan informasi. Ferromagnet lunak sangat diperlukan dalam pembuatan elektromagnet, inti transformator. Perbedaan antara kedua spesies dijelaskan oleh kekhasan struktur kimia zat ini.
Fitur penggunaan
Mari kita lihat lebih dekat beberapa contoh penggunaan feromagnet di berbagai cabang teknologi modern. Bahan magnet lunak digunakan dalam teknik listrik untuk membuat motor listrik, transformator, generator. Selain itu, perlu diperhatikan penggunaan feromagnet jenis ini dalam komunikasi radio dan teknologi arus rendah.
Tipe kaku diperlukan untuk membuat magnet permanen. Jika medan eksternal dimatikan, feromagnet mempertahankan sifatnya, karena orientasi arus dasar tidak hilang.
Properti inilah yang menjelaskan penggunaan feromagnet. Singkatnya, kita dapat mengatakan bahwa bahan tersebut adalah dasar dari teknologi modern.
Magnet permanen diperlukan saat membuat alat ukur listrik, telepon, pengeras suara, kompas magnetik, perekam suara.
Ferrite
Mempertimbangkan penggunaan feromagnet, perlu untuk memberikan perhatian khusus pada ferit. Mereka banyak digunakan dalam teknik radio frekuensi tinggi, karena mereka menggabungkan sifat-sifat semikonduktor dan feromagnet. Dari ferit itulah pita dan film magnetik, inti induktor, dan disk saat ini dibuat. Mereka adalah oksida besi yang ditemukan di alam.
Fakta menarik
Yang menarik adalah penggunaan feromagnet pada mesin listrik, serta teknologi perekaman dalam hard drive. Penelitian modern menunjukkan bahwa pada suhu tertentu, beberapa feromagnet dapat memperoleh karakteristik paramagnetik. Itulah sebabnya zat ini dianggap kurang dipahami dan sangat menarik bagi fisikawan.
Inti baja mampu meningkatkan medan magnet beberapa kali tanpa mengubah kekuatan arus.
Penggunaan ferromagnet dapat menghemat energi listrik secara signifikan. Oleh karena itu digunakan bahan yang bersifat feromagnetik untuk inti generator, trafo, motor listrik.
Histeresis Magnetik
Ini adalah fenomena ketergantungan kekuatan medan magnet dan vektor magnetisasi pada medan luar. Properti ini memanifestasikan dirinya dalam feromagnet, serta dalam paduan yang terbuat dari besi, nikel, kob alt. Fenomena serupa diamati tidak hanya dalam kasus perubahan arah dan besarnya medan, tetapi juga dalam kasus rotasinya.
Permeabilitas
Permeabilitas magnet adalah besaran fisis yang menunjukkan perbandingan induksi dalam medium tertentu dengan induksi dalam ruang hampa. Jika suatu zat menciptakan medan magnetnya sendiri, itu dianggap termagnetisasi. Menurut hipotesis Ampère, nilai sifat bergantung pada gerak orbital elektron "bebas" dalam atom.
Lingkaran histeresis adalah kurva ketergantungan perubahan ukuran magnetisasi feromagnet yang terletak di medan eksternal pada perubahan ukuran induksi. Untuk benar-benar mendemagnetisasi benda bekas, Anda perlu mengubah arah medan magnet luar.
Pada nilai induksi magnet tertentu, yang disebut gaya koersif, magnetisasi sampel menjadi nol.
Ini adalah bentuk lingkaran histeresis dan besarnya gaya koersif yang menentukan kemampuan suatu zat untuk mempertahankan magnetisasi parsial, jelaskan penggunaan feromagnet secara luas. Secara singkat, area penerapan feromagnet keras dengan loop histeresis lebar dijelaskan di atas. Tungsten, karbon, aluminium, baja kromium memiliki gaya koersif yang besar, oleh karena itu, magnet permanen dari berbagai bentuk dibuat berdasarkan mereka: strip, tapal kuda.
Di antara bahan lunak dengan gaya koersif kecil, kami mencatat bijih besi, serta paduan besi-nikel.
Proses magnetisasi pembalikan feromagnet dikaitkan dengan perubahan daerah magnetisasi spontan. Untuk ini, pekerjaan yang dilakukan oleh medan eksternal digunakan. Kuantitaspanas yang dihasilkan dalam hal ini sebanding dengan luas lingkaran histeresis.
Kesimpulan
Saat ini, di semua cabang teknologi, zat dengan sifat feromagnetik digunakan secara aktif. Selain penghematan yang signifikan dalam sumber daya energi, penggunaan zat tersebut dapat menyederhanakan proses teknologi.
Misalnya, dipersenjatai dengan magnet permanen yang kuat, Anda dapat sangat menyederhanakan proses pembuatan kendaraan. Elektromagnet yang kuat, yang saat ini digunakan di pabrik mobil domestik dan asing, memungkinkan untuk sepenuhnya mengotomatisasi proses teknologi yang paling padat karya, serta secara signifikan mempercepat proses perakitan kendaraan baru.
Dalam teknik radio, feromagnet memungkinkan untuk mendapatkan perangkat dengan kualitas dan akurasi tertinggi.
Para ilmuwan telah berhasil menciptakan metode satu langkah untuk membuat nanopartikel magnetik yang cocok untuk aplikasi dalam kedokteran dan elektronik.
Sebagai hasil dari banyak penelitian yang dilakukan di laboratorium penelitian terbaik, dimungkinkan untuk menetapkan sifat magnetik kob alt dan nanopartikel besi yang dilapisi dengan lapisan tipis emas. Kemampuan mereka untuk mentransfer obat anti-kanker atau atom radionuklida ke bagian kanan tubuh manusia dan meningkatkan kontras gambar resonansi magnetik telah dikonfirmasi.
Selain itu, partikel tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan perangkat memori magnetik, yang akan menjadi langkah baru dalam menciptakan inovasiteknologi medis.
Sebuah tim ilmuwan Rusia berhasil mengembangkan dan menguji metode untuk mereduksi larutan klorida dalam air untuk mendapatkan gabungan nanopartikel besi kob alt yang cocok untuk membuat bahan dengan karakteristik magnetik yang ditingkatkan. Semua penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan ditujukan untuk meningkatkan sifat feromagnetik suatu zat, meningkatkan persentase penggunaannya dalam produksi.
