Ferromıknatısların ana uygulama alanlarını ve ayrıca sınıflandırma özelliklerini ele alalım. Ferromıknatıslara, düşük sıcaklıklarda kontrolsüz manyetizasyona sahip katı maddeler dendiği gerçeğiyle başlayalım. Deformasyon, manyetik alan, sıcaklık dalgalanmalarının etkisi altında değişir.
Ferromanyetlerin özellikleri
Ferromanyetlerin teknolojide kullanımı fiziksel özellikleri ile açıklanmaktadır. Vakumdan çok daha büyük bir manyetik geçirgenliğe sahiptirler. Bu bağlamda, bir enerji türünü diğerine dönüştürmek için manyetik alanlar kullanan tüm elektrikli cihazlar, manyetik akı iletebilen ferromanyetik malzemeden yapılmış özel elemanlara sahiptir.
Ferromanyetlerin özellikleri
Ferromanyetlerin ayırt edici özellikleri nelerdir? Bu maddelerin özellikleri ve kullanımı, iç yapının özellikleri ile açıklanmaktadır. Maddenin manyetik özellikleri ile atomun içinde hareket eden elektronlar olan manyetizmanın temel taşıyıcıları arasında doğrudan bir ilişki vardır.
Dairesel yörüngelerde hareket ederken temel akımlar ve manyetikManyetik momenti olan dipoller. Yönü gimlet kuralı ile belirlenir. Bir cismin manyetik momenti, tüm parçaların geometrik toplamıdır. Dairesel yörüngelerde dönmeye ek olarak, elektronlar kendi eksenleri etrafında da hareket ederek dönme momentleri yaratır. Ferromıknatısların manyetizasyon sürecinde önemli bir işlevi yerine getirirler.
Ferromıknatısların pratik uygulaması, içlerinde dönme momentlerinin paralel yönelimi ile kendiliğinden manyetize bölgelerin oluşumu ile ilişkilidir. Ferromıknatıs harici bir alana yerleştirilmemişse, bireysel manyetik momentler farklı yönlere sahiptir, toplamları sıfırdır ve manyetizasyon özelliği yoktur.
Ferromanyetlerin ayırt edici özellikleri
Paramagnetler, bir maddenin tek tek moleküllerinin veya atomlarının özellikleriyle ilişkiliyse, o zaman ferromanyetik özellikler kristal yapının özellikleriyle açıklanabilir. Örneğin, buhar halinde demir atomları hafif diyamanyetik iken, katı halde bu metal bir ferromanyetiktir. Laboratuvar çalışmaları sonucunda sıcaklık ve ferromanyetik özellikler arasındaki ilişki ortaya çıktı.
Örneğin, manyetik özellikleri demire benzer olan Goisler alaşımı bu metali içermez. Curie noktasına (belirli bir sıcaklık değerine) ulaşıldığında, ferromanyetik özellikler kaybolur.
Ayırt edici özellikleri arasında, yalnızca manyetik geçirgenliğin yüksek değeri değil, aynı zamanda alan kuvveti vemanyetizasyon.
Bir ferromıknatısın tek tek atomlarının manyetik momentlerinin etkileşimi, birbirine paralel sıralanan güçlü dahili manyetik alanların yaratılmasına katkıda bulunur. Güçlü bir dış alan, yönelimde bir değişikliğe yol açar, bu da manyetik özelliklerde bir artışa yol açar.
Ferromanyetlerin doğası
Bilim adamları ferromanyetizmanın spin doğasını belirlediler. Elektronları enerji katmanları üzerine dağıtırken, Pauli dışlama ilkesi dikkate alınır. Özü, her katmanda yalnızca belirli sayıda olabilmesidir. Tamamen doldurulmuş bir kabuk üzerinde bulunan tüm elektronların yörünge ve spin manyetik momentlerinin elde edilen değerleri sıfıra eşittir.
Ferromanyetik özelliklere sahip kimyasal elementler (nikel, kob alt, demir) periyodik tablonun geçiş elementleridir. Atomlarında, kabukları elektronlarla doldurma algoritmasının ihlali var. İlk önce üst katmana (s-yörüngesi) girerler ve ancak tamamen doldurulduktan sonra elektronlar altta bulunan kabuğa (d-yörüngesi) girerler.
Ana kısmı demir olan ferromıknatısların geniş çaplı kullanımı, harici bir manyetik alana maruz kaldığında yapısındaki değişiklikle açıklanmaktadır.
Benzer özelliklere yalnızca atomlarında iç bitmemiş kabukları olan maddeler sahip olabilir. Ancak bu durum bile ferromanyetik özelliklerden bahsetmek için yeterli değildir. Örneğin, krom, manganez, platin ayrıcaatomların içindeki bitmemiş kabuklar, ancak bunlar paramanyetiktir. Kendiliğinden manyetizasyonun ortaya çıkışı, klasik fizik kullanılarak açıklanması zor olan özel bir kuantum eylemi ile açıklanmaktadır.
Departman
Bu tür malzemelerin şartlı olarak iki türe ayrılması vardır: sert ve yumuşak ferromanyetler. Sert malzemelerin kullanımı, manyetik disklerin, bilgi depolamak için bantların üretimi ile ilişkilidir. Elektromıknatısların, transformatör çekirdeklerinin oluşturulmasında yumuşak ferromıknatıslar vazgeçilmezdir. İki tür arasındaki farklar, bu maddelerin kimyasal yapısının özellikleriyle açıklanır.
Kullanım özellikleri
Modern teknolojinin çeşitli dallarında ferromıknatıs kullanımına ilişkin bazı örneklere daha yakından bakalım. Elektrik mühendisliğinde elektrik motorları, transformatörler, jeneratörler oluşturmak için yumuşak manyetik malzemeler kullanılır. Ayrıca, radyo iletişiminde ve düşük akım teknolojisinde bu tür ferromanyetlerin kullanımına dikkat etmek önemlidir.
Kalıcı mıknatıslar oluşturmak için sert tipler gereklidir. Dış alan kapatılırsa, temel akımların yönü kaybolmadığından ferromıknatıslar özelliklerini korur.
Ferromanyetlerin kullanımını açıklayan bu özelliktir. Kısacası bu tür malzemelerin modern teknolojinin temelini oluşturduğunu söyleyebiliriz.
Elektriksel ölçüm aletleri, telefonlar, hoparlörler, manyetik pusulalar, ses kaydediciler oluştururken kalıcı mıknatıslara ihtiyaç vardır.
Ferritler
Ferromıknatısların kullanımı düşünüldüğünde, ferritlere özellikle dikkat etmek gerekir. Yarı iletkenlerin ve ferromıknatısların özelliklerini birleştirdikleri için yüksek frekanslı radyo mühendisliğinde yaygın olarak kullanılırlar. Şu anda manyetik bantlar ve filmler, indüktör çekirdekleri ve diskler ferritlerden yapılmaktadır. Doğada bulunan demir oksitlerdir.
İlginç gerçekler
İlgi, elektrik makinelerinde ferromanyetlerin kullanılmasının yanı sıra sabit sürücüye kayıt teknolojisidir. Modern araştırmalar, belirli sıcaklıklarda bazı ferromıknatısların paramanyetik özellikler kazanabileceğini göstermektedir. Bu nedenle bu maddeler yeterince anlaşılmamış olarak kabul edilir ve fizikçiler için özellikle ilgi çekicidir.
Çelik çekirdek, mevcut gücü değiştirmeden manyetik alanı birkaç kez artırabilir.
Ferromanyetlerin kullanımı elektrik enerjisinden önemli ölçüde tasarruf sağlayabilir. Bu nedenle jeneratörlerin, transformatörlerin, elektrik motorlarının çekirdeklerinde ferromanyetik özelliklere sahip malzemeler kullanılmaktadır.
Manyetik histerezis
Bu, manyetik alan kuvvetinin ve manyetizasyon vektörünün dış alana bağımlılığı olgusudur. Bu özellik, ferromıknatıslarda ve ayrıca demir, nikel, kob alttan yapılmış alaşımlarda kendini gösterir. Benzer bir fenomen, yalnızca alanın yönü ve büyüklüğünde bir değişiklik olması durumunda değil, aynı zamanda dönmesi durumunda da gözlenir.
Geçirgenlik
Manyetik geçirgenlik, belirli bir ortamdaki indüksiyonun vakumdaki indüksiyona oranını gösteren fiziksel bir niceliktir. Bir madde kendi manyetik alanını yaratıyorsa, manyetize olduğu kabul edilir. Ampère'in hipotezine göre, özelliklerin değeri atomdaki "serbest" elektronların yörünge hareketine bağlıdır.
Histerezis döngüsü, bir dış alanda bulunan bir ferromıknatısın manyetizasyon boyutundaki değişikliğin indüksiyon boyutundaki değişikliğe bağımlılığının bir eğrisidir. Kullanılan gövdeyi tamamen demanyetize etmek için harici manyetik alanın yönünü değiştirmeniz gerekir.
Zorlayıcı kuvvet olarak adlandırılan belirli bir manyetik indüksiyon değerinde, örneğin manyetizasyonu sıfır olur.
Bir maddenin kısmi manyetizasyonu sürdürme yeteneğini belirleyen histerezis döngüsünün şekli ve zorlayıcı kuvvetin büyüklüğüdür, ferromıknatısların yaygın kullanımını açıklar. Kısaca, geniş bir histerezis döngüsüne sahip sert ferromıknatısların uygulama alanları yukarıda açıklanmıştır. Tungsten, karbon, alüminyum, krom çelikler büyük bir zorlayıcı kuvvete sahiptir, bu nedenle, çeşitli şekillerde kalıcı mıknatıslar temelinde oluşturulur: şerit, at nalı.
Küçük bir zorlayıcı kuvvete sahip yumuşak malzemeler arasında, demir cevherlerinin yanı sıra demir-nikel alaşımlarını da görüyoruz.
Ferromıknatısların mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi süreci, kendiliğinden mıknatıslanma bölgesindeki bir değişiklikle ilişkilidir. Bunun için dış sahanın yaptığı iş kullanılır. Miktarbu durumda üretilen ısı histerezis döngüsünün alanıyla orantılıdır.
Sonuç
Şu anda teknolojinin tüm dallarında ferromanyetik özelliklere sahip maddeler aktif olarak kullanılmaktadır. Enerji kaynaklarında önemli tasarruflara ek olarak, bu tür maddelerin kullanımı teknolojik süreçleri basitleştirebilir.
Örneğin, güçlü kalıcı mıknatıslarla donanmış olarak, araç oluşturma sürecini büyük ölçüde basitleştirebilirsiniz. Halihazırda yerli ve yabancı otomobil fabrikalarında kullanılan güçlü elektromıknatıslar, en emek yoğun teknolojik süreçleri tamamen otomatikleştirmeyi mümkün kılıyor ve yeni araçların montaj sürecini önemli ölçüde hızlandırıyor.
Radyo mühendisliğinde, ferromıknatıslar en yüksek kalite ve doğrulukta cihazlar elde etmeyi mümkün kılar.
Bilim adamları, tıp ve elektronikteki uygulamalara uygun manyetik nanopartiküller üretmek için tek adımlı bir yöntem oluşturmayı başardılar.
En iyi araştırma laboratuvarlarında yapılan sayısız çalışma sonucunda, ince bir altın tabakasıyla kaplanmış kob alt ve demir nanoparçacıkların manyetik özelliklerini belirlemek mümkün oldu. Anti-kanser ilaçları veya radyonüklid atomlarını insan vücudunun sağ kısmına transfer etme ve manyetik rezonans görüntülerinin kontrastını artırma yetenekleri zaten doğrulandı.
Ayrıca, bu tür parçacıklar, manyetik bellek cihazlarını yükseltmek için kullanılabilir; bu, yenilikçi bir bellek oluşturmada yeni bir adım olacaktır.tıbbi teknoloji.
Rus bilim adamlarından oluşan bir ekip, gelişmiş manyetik özelliklere sahip malzemeler oluşturmaya uygun birleşik kob alt-demir nanoparçacıkları elde etmek için sulu klorür çözeltilerini az altmak için bir yöntem geliştirmeyi ve test etmeyi başardı. Bilim adamları tarafından yürütülen tüm araştırmalar, maddelerin ferromanyetik özelliklerini iyileştirmeyi, üretimde kullanım yüzdelerini artırmayı amaçlar.
