Dowiedz się, jakie metale są magnetyczne i dlaczego

Niektóre metale magnetyczne różnią się od innych

Magnesy to materiały wytwarzające pola magnetyczne przyciągające określone metale. Każdy magnes ma biegun północny i południowy. Przeciwległe bieguny przyciągają, podczas gdy podobne bieguny odpychają.

Podczas gdy większość magnesów jest wykonana z metali i stopów metali, naukowcy opracowali sposoby tworzenia magnesów z materiałów kompozytowych, takich jak polimery magnetyczne.

Co tworzy magnetyzm

Magnetyzm w metalach jest spowodowany nierównomiernym rozkładem elektronów w atomach pewnych pierwiastków metalicznych.

Nieregularny obrót i ruch spowodowany tym nierównomiernym rozkładem elektronów przesuwa ładunek wewnątrz atomu w tę iz powrotem, tworząc dipole magnetyczne.

Kiedy magnetyczne dipole wyrównują się, tworzą domenę magnetyczną, lokalny obszar magnetyczny, który ma biegun północny i południowy.

W niezmagnesowanych materiałach domeny magnetyczne są skierowane w różnych kierunkach, eliminując się nawzajem. Podczas gdy w materiałach namagnesowanych, większość tych domen jest wyrównana, wskazując w tym samym kierunku, co tworzy pole magnetyczne. Im więcej domen, które wyrównują razem, tym silniejsza jest siła magnetyczna.

Rodzaje magnesów

• Magnesy trwałe (znane również jako magnesy twarde) to stale wytwarzające pole magnetyczne. To pole magnetyczne jest spowodowane przez ferromagnetyzm i jest najsilniejszą formą magnetyzmu.
• Magnesy tymczasowe (znane również jako miękkie magnesy) są magnetyczne tylko w obecności pola magnetycznego.
• Elektromagnesy wymagają przepuszczania prądu elektrycznego przez przewody cewki w celu wytworzenia pola magnetycznego.

Rozwój magnesów

Pisarze greccy, indyjscy i chińscy udokumentowali podstawową wiedzę o magnetyzmie ponad 2000 lat temu. Większość tego rozumowania opierała się na obserwowaniu wpływu żelaza (naturalnie występującego minerału żelaza magnetycznego) na żelazo.

Wczesne badania nad magnetyzmem przeprowadzono już w XVI wieku, jednak rozwój nowoczesnych magnesów o wysokiej wytrzymałości nie nastąpił aż do XX wieku.

Przed 1940 r. Magnesy trwałe były używane tylko w podstawowych zastosowaniach, takich jak kompasy i generatory elektryczne zwane magnetosami. Opracowanie magnesów aluminiowo-niklowo-kobaltowych (Alnico) pozwoliło magnesom trwałym zastąpić elektromagnesy w silnikach, generatorach i głośnikach.

Utworzenie magnesów samar-kobalt (SmCo) w latach siedemdziesiątych spowodowało powstanie magnesów o dwukrotnie większej gęstości energii magnetycznej niż jakikolwiek dostępny wcześniej magnes.

Na początku lat 80. XX w. Dalsze badania magnetycznych właściwości pierwiastków ziem rzadkich doprowadziły do ​​odkrycia magnesów neodymowo-żelazowo-borowych (NdFeB), które doprowadziły do ​​podwojenia energii magnetycznej w stosunku do magnesów SmCo.

Magnesy ziem rzadkich są teraz używane we wszystkim, od zegarków na rękę i iPadów, po hybrydowe silniki pojazdów i generatory turbin wiatrowych.

Magnetyzm i temperatura

Metale i inne materiały mają różne fazy magnetyczne, w zależności od temperatury otoczenia, w którym się znajdują. W rezultacie metal może wykazywać więcej niż jedną formę magnetyzmu.

Na przykład żelazo traci swój magnetyzm, stając się paramagnetyczne po ogrzaniu powyżej 1418 ° F (770 ° C). Temperatura, w której metal traci siłę magnetyczną, nazywana jest temperaturą Curie.

Żelazo, kobalt i nikiel są jedynymi elementami, które w formie metalowej mają temperaturę Curie powyżej temperatury pokojowej.

Jako takie, wszystkie materiały magnetyczne muszą zawierać jeden z tych elementów.

Powszechne metale ferromagnetyczne i ich temperatury Curie