Atkarībā no magnētiskajām īpašībām vielas ir diamagnēti, paramagnēti un feromagnēti. Un tieši feromagnētiskajam materiālam ir īpašas īpašības, kas atšķiras no pārējiem.
Kas tas par materiālu un kādas tam piemīt
Feromagnētisks materiāls (jeb feromagnēts) ir cietā kristāliskā vai amorfā stāvoklī esoša viela, kas tiek magnetizēta, ja nav magnētiskā lauka, tikai zemā kritiskā temperatūrā, t.i., temperatūrā, kas zemāka par Kirī punktu.. Šī materiāla magnētiskā jutība ir pozitīva un pārsniedz vienotību. Dažiem feromagnētiem var būt spontāna magnetizācija, kuras stiprums būs atkarīgs no ārējiem faktoriem. Cita starpā šādiem materiāliem ir lieliska magnētiskā caurlaidība, un tie spēj pastiprināt ārējo magnētisko lauku vairākus simtus tūkstošu reižu.
Feromagnētu grupas
Pavisam ir divas feromagnētisko materiālu grupas:
- Magnētiski mīksta grupa. Šīs grupas feromagnētiem ir mazsmagnētiskā lauka intensitātes indikatori, bet tiem ir lieliska magnētiskā caurlaidība (mazāk nekā 8,0×10-4 H/m) un zemi histerēzes zudumi. Mīkstie magnētiskie materiāli ir: permalojus (sakausējumi ar niķeļa un dzelzs piedevu), oksīda feromagnēti (ferīti), magnetodielektriķi.
- Magnētiski cieta (vai magnētiski cieta grupa). Šīs grupas feromagnētisko materiālu īpašības ir augstākas nekā iepriekšējās. Magnētiskām cietām vielām ir gan augsts magnētiskā lauka stiprums, gan laba magnētiskā caurlaidība. Tie ir galvenie materiāli magnētu un ierīču ražošanai, kur tiek izmantots piespiedu spēks un ir nepieciešama lieliska magnētiskā jutība. Magnētiski cietajā grupā ietilpst gandrīz visi oglekļa un daži leģētie tēraudi (kob alts, volframs un hroms).
Magnētiski mīkstās grupas materiāli
Kā minēts iepriekš, mīkstajā magnētiskajā grupā ietilpst:
- Permalloys, kas sastāv tikai no dzelzs un niķeļa sakausējumiem. Lai palielinātu caurlaidību, permalojiem dažreiz pievieno hromu un molibdēnu. Pareizi izgatavotiem permalojiem ir augsta magnētiskā caurlaidība un koercivitāte.
- Ferīti ir feromagnētisks materiāls, kas sastāv no dzelzs un cinka oksīdiem. Bieži vien mangāna vai niķeļa oksīdus pievieno dzelzs un cinkam, lai samazinātu pretestību. Tāpēc ferītus bieži izmanto kā pusvadītājus augstfrekvences strāvām.
- Magnetodielektriķiir dzelzs, magnetīta vai permaloju pulvera pulverveida maisījums, kas ietīts dielektriskā plēvē. Tāpat kā ferītus, arī magnetodielektriķus kā pusvadītājus izmanto dažādās ierīcēs: pastiprinātājos, uztvērējos, raidītājos utt.
Cietās magnētiskās grupas materiāli
Šie materiāli pieder pie cietās magnētiskās grupas:
- Oglekļa tēraudi, kas izgatavoti no dzelzs un oglekļa sakausējuma. Atkarībā no oglekļa daudzuma izšķir: zema oglekļa satura (mazāk par 0,25% oglekļa), vidēja oglekļa satura (no 0,25 līdz 0,6% oglekļa) un ar augstu oglekļa saturu (līdz 2% oglekļa). Bez dzelzs un oglekļa sakausējuma sastāvā var iekļaut arī silīciju, magniju un mangānu. Bet viskvalitatīvākie un piemērotākie feromagnētiskie materiāli ir tie oglekļa tēraudi, kuros ir vismazākais piemaisījumu daudzums.
- Sakausējumi, kuru pamatā ir retzemju elementi, piemēram, samārija-kob alta sakausējumi (SmCo5 vai Sm2Co17 savienojumi). Tiem ir augsta magnētiskā caurlaidība ar atlikušo indukciju 0,9 T. Tajā pašā laikā magnētiskais lauks šāda veida feromagnētos ir arī 0,9 T.
- Citi sakausējumi. Tie ietver: volframa, magnija, platīna un kob alta sakausējumus.
Feromagnētiskā materiāla atšķirība no citām vielām ar magnētiskām īpašībām
Raksta sākumā tika teikts, ka feromagnētiem ir īpašas īpašības, kas būtiski atšķirasno citiem materiāliem, un šeit ir daži pierādījumi:
- Atšķirībā no diamagnētiem un paramagnētiem, kuru īpašības iegūst no atsevišķiem vielas atomiem un molekulām, feromagnētisko materiālu īpašības ir atkarīgas no kristāla struktūras.
- Feromagnētiskajiem materiāliem, atšķirībā no, piemēram, paramagnētiem, ir augstas magnētiskās caurlaidības vērtības.
- Papildus caurlaidībai feromagnēti atšķiras no paramagnētiskiem materiāliem ar to, ka tiem ir atkarīga saikne starp magnetizāciju un magnetizējošā lauka stiprumu, kam ir zinātnisks nosaukums - magnētiskā histerēze. Daudzi feromagnētiskie materiāli, piemēram, kob alts un niķelis, kā arī sakausējumi uz to bāzes, ir pakļauti līdzīgai parādībai. Starp citu, tieši magnētiskā histerēze ļauj magnētiem ilgstoši uzturēt magnetizācijas stāvokli.
- Dažiem feromagnētiskajiem materiāliem ir arī iespēja mainīt savu formu un izmēru, kad tie tiek magnetizēti. Šo parādību sauc par magnetostrikciju, un tā ir atkarīga ne tikai no feromagnēta veida, bet arī no citiem tikpat svarīgiem faktoriem, piemēram, no lauku stipruma un kristalogrāfisko asu izvietojuma attiecībā pret tiem.
- Vēl viena interesanta feromagnētiskās vielas īpašība ir spēja zaudēt savas magnētiskās īpašības jeb, vienkārši sakot, pārvērsties par paramagnētu. Šo efektu var panākt, karsējot materiālu virs tā sauktā Kirī punkta, savukārt pāreju uz paramagnētisko stāvokli nepavada nekādas blakusparādības un tā ir praktiski neredzama ar neapbruņotu aci.acs.
Feromagnētu pielietošanas joma
Kā redzat, feromagnētiskais materiāls ieņem īpaši nozīmīgu vietu mūsdienu tehnoloģiju pasaulē. To izmanto, lai ražotu:
- pastāvīgie magnēti;
- magnētiskie kompasi;
- transformatori un ģeneratori;
- elektroniskie motori;
- elektriskie mērinstrumenti;
- uztvērēji;
- raidītāji;
- pastiprinātāji un uztvērēji;
- cietie diski klēpjdatoriem un personālajiem datoriem;
- skaļruņi un daži tālruņu veidi;
- ierakstītāji.
Agrāk daži mīksti magnētiski materiāli tika izmantoti arī radiotehnikā, lai izveidotu magnētiskās lentes un filmas.
