В зависимост от магнитните свойства веществата са диамагнети, парамагнети и феромагнети. И именно феромагнитният материал има специални свойства, които се различават от останалите.
Какъв вид материал е това и какви свойства има
Феромагнитен материал (или феромагнетик) е вещество, което е в твърдо кристално или аморфно състояние, което се намагнетизира при липса на каквото и да е магнитно поле само при ниска критична температура, т.е. при температура под точката на Кюри. Магнитната чувствителност на този материал е положителна и надхвърля единица. Някои феромагнетици могат да имат спонтанно намагнитване, чиято сила ще зависи от външни фактори. Наред с други неща, такива материали имат отлична магнитна пропускливост и са способни да усилят външно магнитно поле няколкостотин хиляди пъти.
Групи феромагнети
Общо има две групи феромагнитни материали:
- Магнитно мека група. Феромагнитите от тази група имат малкииндикатори за сила на магнитното поле, но имат отлична магнитна пропускливост (по-малко от 8,0×10-4 H/m) и ниски загуби от хистерезис. Меките магнитни материали включват: пермаллои (сплави с добавка на никел и желязо), оксидни феромагнети (ферити), магнитодиелектрици.
- Магнитно твърда (или магнитно твърда група). Характеристиките на феромагнитните материали от тази група са по-високи от тези на предишната. Магнитните твърди вещества имат както висока сила на магнитно поле, така и добра магнитна пропускливост. Те са основните материали за производството на магнити и устройства, където се използва принудителна сила и се изисква отлична магнитна чувствителност. Магнитно твърдата група включва почти всички въглеродни и някои легирани стомани (кобалт, волфрам и хром).
Материали от магнитно мека група
Както споменахме по-рано, меката магнитна група включва:
- Пермаллои, които се състоят само от желязо и никелови сплави. Хром и молибден понякога се добавят към пермалоите за увеличаване на пропускливостта. Правилно направените пермалоли имат висока магнитна проницаемост и коерцитивност.
- Феритите са феромагнитен материал, състоящ се от оксиди на желязо и цинк. Често манганови или никелови оксиди се добавят към желязото и цинка, за да се намали устойчивостта. Поради това феритите често се използват като полупроводници за високочестотни токове.
- Магнитодиелектриципредставляват прахообразна смес от желязо, магнетит или пермалой на прах, увити в диелектричен филм. Точно като феритите, магнитодиелектриците се използват като полупроводници в голямо разнообразие от устройства: усилватели, приемници, предаватели и др.
Материали от групата на твърдите магнити
Следните материали принадлежат към групата на твърдите магнити:
- Въглеродни стомани, изработени от сплав от желязо и въглерод. В зависимост от количеството въглерод биват: нисковъглеродни (по-малко от 0,25% въглерод), средно въглеродни (от 0,25 до 0,6% въглерод) и високовъглеродни стомани (до 2% въглерод). Освен желязо и въглерод, в състава на сплавта могат да бъдат включени и силиций, магнезий и манган. Но най-качествените и подходящи феромагнитни материали са онези въглеродни стомани, които имат най-малко количество примеси.
- Сплави на базата на редкоземни елементи, като самарий-кобалтови сплави (SmCo5 или Sm2Co17 съединения). Те имат висока магнитна проницаемост с остатъчна индукция от 0,9 T. В същото време магнитното поле във феромагнитите от този тип също е 0,9 T.
- Други сплави. Те включват: волфрам, магнезий, платина и кобалтови сплави.
Разликата между феромагнитен материал и други вещества с магнитни свойства
В началото на статията беше казано, че феромагнитите имат специални свойства, които се различават значителноот други материали и ето някои доказателства:
- За разлика от диамагнитите и парамагнитите, които извличат своите свойства от отделни атоми и молекули на материята, свойствата на феромагнитните материали зависят от кристалната структура.
- Феромагнитните материали, за разлика от например парамагнитите, имат високи стойности на магнитна проницаемост.
- В допълнение към пропускливостта, феромагнитите се различават от парамагнитните материали по това, че имат зависима връзка между намагнитването и силата на намагнитващото поле, което има научно наименование - магнитен хистерезис. Много феромагнитни материали, като кобалт и никел, както и сплави на тяхна основа, са обект на подобно явление. Между другото, именно магнитният хистерезис позволява на магнитите да поддържат състояние на намагнитване за дълго време.
- Някои феромагнитни материали също имат способността да променят формата и размера си, когато са намагнетизирани. Това явление се нарича магнитострикция и зависи не само от вида феромагнетик, но и от други също толкова важни фактори, например от силата на полетата и разположението на кристалографските оси спрямо тях.
- Друга интересна характеристика на феромагнитното вещество е способността да губи своите магнитни свойства или, казано по-просто, да се превръща в парамагнит. Този ефект може да се постигне чрез нагряване на материала над така наречената точка на Кюри, докато преходът в парамагнитно състояние не е придружен от никакви странични ефекти и е практически невидим за невъоръжено око.око.
Област на приложение на феромагнитите
Както можете да видите, феромагнитният материал заема особено важно място в съвременния свят на технологиите. Използва се при производството на:
- постоянни магнити;
- магнитни компаси;
- трансформатори и генератори;
- електронни двигатели;
- електрически измервателни уреди;
- получатели;
- предаватели;
- усилватели и приемници;
- твърди дискове за лаптопи и компютри;
- високоговорители и някои видове телефони;
- рекордери.
В миналото някои меки магнитни материали също са били използвани в радиотехниката за създаване на магнитни ленти и филми.
