Substanzen sind je nach magnetischen Eigenschaften Diamagnete, Paramagnete und Ferromagnete. Und es ist das ferromagnetische Material, das besondere Eigenschaften hat, die sich von den anderen unterscheiden.
Was ist das für ein Material und welche Eigenschaften hat es
Ein ferromagnetisches Material (oder Ferromagnet) ist ein Stoff, der sich in einem festen kristallinen oder amorphen Zustand befindet und ohne Magnetfeld nur bei einer niedrigen kritischen Temperatur, d.h. bei einer Temperatur unterhalb des Curie-Punktes, magnetisiert wird. Die magnetische Suszeptibilität dieses Materials ist positiv und übersteigt Eins. Einige Ferromagnete können eine spontane Magnetisierung haben, deren Stärke von äußeren Faktoren abhängt. Solche Materialien haben unter anderem eine hervorragende magnetische Permeabilität und sind in der Lage, ein äußeres Magnetfeld um das Hunderttausendfache zu verstärken.
Gruppen von Ferromagneten
Es gibt insgesamt zwei Gruppen von ferromagnetischem Material:
- Magnetisch weiche Gruppe. Ferromagnete dieser Gruppe haben kleineIndikatoren der Magnetfeldstärke, haben aber eine ausgezeichnete magnetische Permeabilität (weniger als 8,0×10-4 H/m) und geringe Hystereseverluste. Zu den weichmagnetischen Werkstoffen gehören: Permalloys (Legierungen mit Nickel-Eisen-Zusatz), oxidische Ferromagnete (Ferrite), Magnetodielektrika.
- Magnetisch hart (oder Gruppe magnetisch hart). Die Eigenschaften ferromagnetischer Materialien dieser Gruppe sind höher als die der vorherigen. Magnetische Festkörper haben sowohl hohe Magnetfeldstärken als auch eine gute magnetische Permeabilität. Sie sind die Hauptmaterialien für die Herstellung von Magneten und Geräten, bei denen Koerzitivkraft verwendet wird und eine hervorragende magnetische Suszeptibilität erforderlich ist. Die magnetisch harte Gruppe umfasst fast alle Kohlenstoff- und einige legierte Stähle (Kob alt, Wolfram und Chrom).
Materialien der magnetisch weichen Gruppe
Wie bereits erwähnt, umfasst die weichmagnetische Gruppe:
- Permalloys, die nur aus Eisen- und Nickellegierungen bestehen. Permalloys werden manchmal Chrom und Molybdän zugesetzt, um die Permeabilität zu erhöhen. Korrekt hergestellte Permalloys haben eine hohe magnetische Permeabilität und Koerzitivfeldstärke.
- Ferrite sind ein ferromagnetisches Material, das aus Oxiden von Eisen und Zink besteht. Häufig werden Eisen und Zink Mangan- oder Nickeloxide zugesetzt, um den Widerstand zu verringern. Daher werden Ferrite häufig als Halbleiter für hochfrequente Ströme verwendet.
- Magnetodielektrikasind ein pulverförmiges Gemisch aus Eisen-, Magnetit- oder Permalloy-Pulver, das in eine dielektrische Folie eingewickelt ist. Genau wie Ferrite werden Magnetodielektrika als Halbleiter in einer Vielzahl von Geräten verwendet: Verstärker, Empfänger, Sender usw.
Werkstoffe der hartmagnetischen Gruppe
Folgende Materialien gehören zur Gruppe der Hartmagneten:
- Kohlenstoffstähle aus einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Je nach Kohlenstoffgeh alt gibt es: Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgeh alt (weniger als 0,25 % Kohlenstoff), Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgeh alt (von 0,25 bis 0,6 % Kohlenstoff) und Stähle mit hohem Kohlenstoffgeh alt (bis zu 2 % Kohlenstoff). Neben Eisen und Kohlenstoff können auch Silizium, Magnesium und Mangan in der Zusammensetzung der Legierung enth alten sein. Aber die hochwertigsten und geeignetsten ferromagnetischen Materialien sind die Kohlenstoffstähle, die die geringste Menge an Verunreinigungen aufweisen.
- Legierungen auf Basis von Seltenerdelementen, wie z. B. Samarium-Kob alt-Legierungen (SmCo5- oder Sm2Co17-Verbindungen). Sie haben eine hohe magnetische Permeabilität mit einer Restinduktion von 0,9 T. Gleichzeitig beträgt das Magnetfeld bei solchen Ferromagneten ebenfalls 0,9 T.
- Andere Legierungen. Dazu gehören: Wolfram-, Magnesium-, Platin- und Kob altlegierungen.
Der Unterschied zwischen einem ferromagnetischen Material und anderen Substanzen mit magnetischen Eigenschaften
Am Anfang des Artikels stand, dass Ferromagnete besondere Eigenschaften haben, die sich deutlich unterscheidenaus anderen Materialien, und hier sind einige Beweise:
- Im Gegensatz zu Diamagneten und Paramagneten, die ihre Eigenschaften von einzelnen Atomen und Materiemolekülen ableiten, hängen die Eigenschaften ferromagnetischer Materialien von der Kristallstruktur ab.
- Ferromagnetische Materialien haben im Gegensatz zu beispielsweise Paramagneten hohe Werte der magnetischen Permeabilität.
- Zusätzlich zur Permeabilität unterscheiden sich Ferromagnete von paramagnetischen Materialien dadurch, dass sie eine abhängige Beziehung zwischen Magnetisierung und magnetisierender Feldstärke haben, die einen wissenschaftlichen Namen hat - magnetische Hysterese. Viele ferromagnetische Materialien wie Kob alt und Nickel sowie darauf basierende Legierungen unterliegen einem ähnlichen Phänomen. Übrigens ist es die magnetische Hysterese, die es Magneten ermöglicht, einen Magnetisierungszustand für lange Zeit aufrechtzuerh alten.
- Einige ferromagnetische Materialien haben auch die Fähigkeit, ihre Form und Größe zu ändern, wenn sie magnetisiert werden. Dieses Phänomen wird als Magnetostriktion bezeichnet und hängt nicht nur von der Art des Ferromagneten ab, sondern auch von anderen ebenso wichtigen Faktoren, beispielsweise von der Stärke der Felder und der Lage der kristallographischen Achsen in Bezug auf sie.
- Ein weiteres interessantes Merkmal einer ferromagnetischen Substanz ist die Fähigkeit, ihre magnetischen Eigenschaften zu verlieren oder sich, vereinfacht gesagt, in einen Paramagneten zu verwandeln. Dieser Effekt lässt sich durch Erhitzen des Materials über den sogenannten Curie-Punkt erreichen, wobei der Übergang in den paramagnetischen Zustand nebenwirkungsfrei und mit bloßem Auge praktisch unsichtbar ist. Auge.
Anwendungsbereich von Ferromagneten
Wie Sie sehen, nimmt ferromagnetisches Material einen besonders wichtigen Platz in der modernen Welt der Technik ein. Es wird verwendet bei der Herstellung von:
- Dauermagnete;
- Magnetkompasse;
- Transformatoren und Generatoren;
- elektronische Motoren;
- elektrische Messgeräte;
- Empfänger;
- Sender;
- Verstärker und Empfänger;
- Festplatten für Laptops und PCs;
- Lautsprecher und einige Arten von Telefonen;
- Rekorder.
In der Vergangenheit wurden einige weichmagnetische Materialien auch in der Funktechnik zur Herstellung von Magnetbändern und -filmen verwendet.
