Uzziniet, kādi metāli ir magnētiski un kāpēc

Magnēti ir materiāli, kas rada magnētiskos laukus, kas piesaista noteiktus metālus. Katram magnētam ir ziemeļu un dienvidu pole. Pretī esošie stabi piesaista, bet tāpat kā stabi atgrūž.

Lai arī lielāko daļu magnētu izgatavo no metāliem un metālu sakausējumiem, zinātnieki ir izstrādājuši veidus, kā magnētus izveidot no kompozītmateriāliem, piemēram, magnētiskajiem polimēriem.

Metālu magnētismu rada nevienmērīgs elektronu sadalījums noteiktu metālu elementu atomos. Neregulāra rotācija un kustība, ko izraisa šī nevienmērīgā elektronu sadalīšana, novirza lādiņu atoma iekšpusē uz priekšu un atpakaļ, izveidojot magnētiskos dipolus.

Kad magnētiskie dipoli izlīdzinās, tie izveido magnētisko domēnu, lokalizētu magnētisko zonu, kurai ir ziemeļu un dienvidu pols.

Nemagnetizētos materiālos magnētiskie domēni atrodas dažādos virzienos, izslēdzot viens otru. Tā kā magnetizētos materiālos lielākā daļa šo domēnu ir izlīdzināti, norādot tajā pašā virzienā, kas rada magnētisko lauku. Jo vairāk domēnu, kas izlīdzinās, jo spēcīgāks ir magnētiskais spēks.

• Pastāvīgie magnēti (pazīstami arī kā cietie magnēti) ir tie, kas pastāvīgi rada magnētisko lauku. Šo magnētisko lauku izraisa feromagnētisms, un tas ir spēcīgākais magnētisma veids.
• Pagaidu magnēti (pazīstami arī kā mīkstie magnēti) ir magnētiski tikai magnētiskā lauka klātbūtnē.
• Elektromagnēti nepieciešama magnētiskā lauka radīšanai elektriskā strāva, kas iziet cauri spoles vadiem.

Grieķu, indiešu un ķīniešu rakstnieki pirms vairāk nekā 2000 gadiem dokumentēja pamatzināšanas par magnētismu. Lielākā šīs izpratnes pamatā bija lodestona (dabiski sastopama magnētiskā dzelzs minerāla) ietekmes uz dzelzi novērošana.

Agrīnie magnētisma pētījumi tika veikti jau 16. gadsimtā, tomēr mūsdienu augstas stiprības magnētu attīstība notika tikai līdz 20. gadsimtam.

Pirms 1940. gada pastāvīgie magnēti tika izmantoti tikai pamata lietojumos, piemēram, komposos un elektriskos ģeneratoros, kurus sauca par magneto. Alumīnija-niķeļa-kobalta (Alnico) magnētu izstrāde ļāva pastāvīgajiem magnētiem aizstāt elektromagnētus motoros, ģeneratoros un skaļruņos.

Izveidojot samārija-kobalta (SmCo) magnētus 70. gados, tika iegūti magnēti ar divreiz lielāku magnētiskās enerģijas blīvumu nekā jebkurš iepriekš pieejamais magnēts.

Līdz 80. gadu sākumam turpmāki retzemju elementu magnētisko īpašību pētījumi noveda pie neodīma-dzelzs-bora (NdFeB) magnētu atklāšana, kā rezultātā divkāršojās magnētiskā enerģija SmCo magnēti.

Retzemju magnēti tagad tiek izmantoti visur, sākot no rokas pulksteņiem un iPads, līdz pat hibrīdu transportlīdzekļu motoriem un vēja turbīnu ģeneratoriem.

Metāliem un citiem materiāliem ir dažādas magnētiskās fāzes, atkarībā no apkārtējās vides temperatūras, kurā tie atrodas. Tā rezultātā metālam var būt vairāk nekā viena veida magnētisms.

Piemēram, dzelzs zaudē savu magnētiskumu, kad kļūst paramagnētisks karsēts virs 1418 ° F (770 ° C). Temperatūru, kurā metāls zaudē magnētisko spēku, sauc par tā Kirija temperatūru.

Dzelzs, kobalts un niķelis ir vienīgie elementi, kuru metāla formā Kurija temperatūra pārsniedz istabas temperatūru. Visiem magnētiskajiem materiāliem jāsatur viens no šiem elementiem.