Uzziniet, kādi metāli ir magnētiski un kāpēc
Daži magnētiskie metāli atšķiras no citiem
CSA arhīvs / Getty Images
Magnēti ir materiāli, kas rada magnētiskos laukus, kas piesaista noteiktus metālus. Katram magnētam ir ziemeļu un dienvidu pols. Pretējie stabi pievelk, bet līdzīgi stabi atgrūž.
Lai gan lielākā daļa magnētu ir izgatavoti no metāliem un metālu sakausējumiem, zinātnieki ir izstrādājuši veidus, kā izveidot magnētus no kompozītmateriāliem, piemēram, magnētiskiem polimēriem.
Kas rada magnētismu
Magnētismu metālos rada nevienmērīgs elektronu sadalījums noteiktu metāla elementu atomos. Neregulārā rotācija un kustība, ko izraisa šis nevienmērīgais elektronu sadalījums, novirza lādiņu atoma iekšienē uz priekšu un atpakaļ, radot magnētiskos dipolus.
Kad magnētiskie dipoli izlīdzinās, tie rada magnētisko domēnu, lokalizētu magnētisko apgabalu, kam ir ziemeļu un dienvidu pols.
Nemagnetizētos materiālos magnētiskie domēni ir vērsti dažādos virzienos, izslēdzot viens otru. Savukārt magnetizētos materiālos lielākā daļa šo domēnu ir izlīdzināti, norādot tajā pašā virzienā, kas rada magnētisko lauku. Jo vairāk domēnu sakrīt kopā, jo spēcīgāks ir magnētiskais spēks.
Magnētu veidi
Magnētu attīstība
Grieķu, Indijas un Ķīnas rakstnieki dokumentēja pamatzināšanas par magnētismu vairāk nekā pirms 2000 gadiem. Lielākā daļa šīs izpratnes balstījās uz lodestone (dabā sastopama magnētiskā dzelzs minerāla) ietekmes uz dzelzi novērošanu.
Agrīnie magnētisma pētījumi tika veikti jau 16. gadsimtā, tomēr mūsdienu augstas stiprības magnēti tika izstrādāti tikai 20. gadsimtā.
Pirms 1940. gada pastāvīgie magnēti tika izmantoti tikai pamata lietojumos, piemēram, kompasos un elektriskajos ģeneratoros, ko sauc par magnetos. Alumīnija-niķeļa-kobalta (Alnico) magnētu izstrāde ļāva pastāvīgiem magnētiem aizstāt elektromagnētus motoros, ģeneratoros un skaļruņos.
Samārija-kobalta (SmCo) magnētu radīšana 1970. gados radīja magnētus ar divreiz lielāku magnētiskās enerģijas blīvumu nekā jebkurš iepriekš pieejams magnēts.
Līdz 1980. gadu sākumam turpmāki retzemju elementu magnētisko īpašību pētījumi noveda pie neodīma-dzelzs-bora (NdFeB) magnētu atklāšanas, kas noveda pie magnētiskās enerģijas dubultošanās salīdzinājumā ar SmCo magnētiem.
Retzemju magnēti tagad tiek izmantoti it visā, sākot no rokas pulksteņiem un iPad līdz hibrīda transportlīdzekļu motoriem un vēja turbīnu ģeneratoriem.
Magnētisms un temperatūra
Metāliem un citiem materiāliem ir dažādas magnētiskās fāzes atkarībā no vides temperatūras, kurā tie atrodas. Tā rezultātā metālam var būt vairāk nekā viens magnētisma veids.
Dzelzs, piemēram, zaudē savu magnētismu, kļūstot paramagnētisks, kad uzkarsēts virs 1418 ° F (770°C). Temperatūru, kurā metāls zaudē magnētisko spēku, sauc par tā Kirī temperatūru.
Dzelzs, kobalts un niķelis ir vienīgie elementi, kuriem metāla formā ir Kirī temperatūra virs istabas temperatūras. Tādējādi visos magnētiskajos materiālos ir jābūt vienam no šiem elementiem.
Izplatītākie feromagnētiskie metāli un to Kirī temperatūras
| Viela | Kirī temperatūra |
| Dzelzs (Fe) | 1418 °F (770 °C) |
| Kobalts (Co) | 2066 °F (1130 °C) |
| Niķelis (Iekšā) | 676,4 °F (358 °C) |
| Gadolīnijs | 66°F (19°C) |
| Disprozijs | -301,27°F (-185,15°C) |