Odvisno od magnetnih lastnosti so snovi diamagneti, paramagneti in feromagneti. In prav feromagnetni material ima posebne lastnosti, ki se razlikujejo od ostalih.
Kakšen material je to in kakšne lastnosti ima
Feromagnetni material (ali feromagnet) je snov, ki je v trdnem kristalnem ali amorfnem stanju, ki je magnetizirana v odsotnosti kakršnega koli magnetnega polja le pri nizki kritični temperaturi, to je pri temperaturi pod Curiejevo točko. Magnetna občutljivost tega materiala je pozitivna in presega enoto. Nekateri feromagneti imajo lahko spontano magnetizacijo, katere moč bo odvisna od zunanjih dejavnikov. Med drugim imajo takšni materiali odlično magnetno prepustnost in so sposobni povečati zunanje magnetno polje za več sto tisoč krat.
Skupine feromagnetov
Skupno obstajata dve skupini feromagnetnih materialov:
- Magnetno mehka skupina. Feromagneti te skupine imajo majhneindikatorji jakosti magnetnega polja, vendar imajo odlično magnetno prepustnost (manj kot 8,0×10-4 H/m) in nizke izgube pri histerezi. Mehki magnetni materiali vključujejo: permalloje (zlitine z dodatkom niklja in železa), oksidne feromagnete (feriti), magnetodielektrike.
- Magnetno trda (ali magnetno trda skupina). Značilnosti feromagnetnih materialov te skupine so višje od lastnosti prejšnje. Magnetne trdne snovi imajo tako visoko jakost magnetnega polja kot dobro magnetno prepustnost. So glavni materiali za proizvodnjo magnetov in naprav, kjer se uporablja prisilna sila in je potrebna odlična magnetna občutljivost. Magnetno trda skupina vključuje skoraj vsa ogljikova in nekatera legirana jekla (kob alt, volfram in krom).
Materiali magnetno mehke skupine
Kot že omenjeno, skupina mehkih magnetov vključuje:
- Permalloys, ki so sestavljeni samo iz zlitin železa in niklja. Krom in molibden se včasih dodata permalojam za povečanje prepustnosti. Pravilno izdelane permalloje imajo visoko magnetno prepustnost in koercitivnost.
- Feriti so feromagnetni material, sestavljen iz železovih in cinkovih oksidov. Pogosto se železu in cinku dodajajo manganovi ali nikljevi oksidi, da se zmanjša odpornost. Zato se feriti pogosto uporabljajo kot polprevodniki za visokofrekvenčne tokove.
- Magnetodielektrikiso zmes železa, magnetita ali permaloje v prahu, zavita v dielektrični film. Tako kot ferit se tudi magnetodielektriki uporabljajo kot polprevodniki v najrazličnejših napravah: ojačevalniki, sprejemniki, oddajniki itd.
Materiali iz skupine trdih magnetov
Naslednji materiali spadajo v skupino trdih magnetov:
- Ogljikova jekla iz zlitine železa in ogljika. Glede na količino ogljika so: nizkoogljična (manj kot 0,25 % ogljika), srednjeogljična (od 0,25 do 0,6 % ogljika) in visokoogljična jekla (do 2 % ogljika). Poleg železa in ogljika lahko v sestavo zlitine vključimo tudi silicij, magnezij in mangan. Toda najkakovostnejši in primerni feromagnetni materiali so tista ogljikova jekla, ki imajo najmanj nečistoč.
- Zlitine na osnovi redkih zemeljskih elementov, kot so zlitine samarij-kob alt (spojine SmCo5 ali Sm2Co17). Imajo visoko magnetno prepustnost s preostalo indukcijo 0,9 T. Hkrati je magnetno polje v feromagnetih te vrste tudi 0,9 T.
- Druge zlitine. Ti vključujejo: zlitine volframa, magnezija, platine in kob alta.
Razlika med feromagnetnim materialom in drugimi snovmi z magnetnimi lastnostmi
Na začetku članka je bilo rečeno, da imajo feromagneti posebne lastnosti, ki se bistveno razlikujejoiz drugih materialov in tukaj je nekaj dokazov:
- Za razliko od diamagnetov in paramagnetov, ki svoje lastnosti izhajajo iz posameznih atomov in molekul snovi, so lastnosti feromagnetnih materialov odvisne od kristalne strukture.
- Feromagnetni materiali imajo za razliko od na primer paramagnetov visoke vrednosti magnetne prepustnosti.
- Poleg prepustnosti se feromagneti razlikujejo od paramagnetnih materialov po tem, da imajo odvisno razmerje med magnetizacijo in jakostjo magnetnega polja, ki ima znanstveno ime – magnetna histereza. Podobnemu pojavu so izpostavljeni številni feromagnetni materiali, kot sta kob alt in nikelj, pa tudi zlitine na njihovi osnovi. Mimogrede, magnetna histereza omogoča magnetom, da dolgo časa ohranjajo stanje magnetizacije.
- Nekateri feromagnetni materiali imajo tudi možnost spreminjanja oblike in velikosti, ko so magnetizirani. Ta pojav se imenuje magnetostrikcija in ni odvisen samo od vrste feromagneta, ampak tudi od drugih enako pomembnih dejavnikov, na primer od jakosti polj in položaja kristalografskih osi glede nanje.
- Druga zanimiva lastnost feromagnetne snovi je sposobnost, da izgubi svoje magnetne lastnosti ali, poenostavljeno povedano, se spremeni v paramagnet. Ta učinek je mogoče doseči s segrevanjem materiala nad tako imenovano Curiejevo točko, medtem ko prehod v paramagnetno stanje ne spremljajo nobeni stranski učinki in je s prostim očesom praktično neviden.oko.
Področje uporabe feromagnetov
Kot vidite, feromagnetni material zavzema posebno pomembno mesto v sodobnem svetu tehnologije. Uporablja se pri izdelavi:
- trajni magneti;
- magnetni kompasi;
- transformatorji in generatorji;
- elektronski motorji;
- električni merilni instrumenti;
- prejemniki;
- oddajniki;
- ojačevalniki in sprejemniki;
- trdi diski za prenosnike in osebne računalnike;
- zvočniki in nekatere vrste telefonov;
- snemalniki.
V preteklosti so bili nekateri mehki magnetni materiali uporabljeni tudi v radijskem inženirstvu za ustvarjanje magnetnih trakov in filmov.
