Ovisno o magnetskim svojstvima, tvari su dijamagneti, paramagneti i feromagneti. A upravo feromagnetski materijal ima posebna svojstva koja se razlikuju od ostalih.
Kakva je ovo vrsta materijala i koja svojstva ima
Feromagnetski materijal (ili feromagnet) je tvar koja je u čvrstom kristalnom ili amorfnom stanju, koja je magnetizirana u odsutnosti bilo kakvog magnetskog polja samo pri niskoj kritičnoj temperaturi, tj. na temperaturi ispod Curiejeve točke. Magnetska osjetljivost ovog materijala je pozitivna i premašuje jedinicu. Neki feromagneti mogu imati spontanu magnetizaciju, čija će snaga ovisiti o vanjskim čimbenicima. Između ostalog, takvi materijali imaju izvrsnu magnetsku propusnost i sposobni su pojačati vanjsko magnetsko polje za nekoliko stotina tisuća puta.
Skupine feromagneta
Ukupno postoje dvije grupe feromagnetnih materijala:
- Magnetski mekana grupa. Feromagneti ove skupine imaju malepokazatelji jakosti magnetskog polja, ali imaju izvrsnu magnetsku propusnost (manje od 8,0×10-4 H/m) i niske gubitke na histerezi. Meki magnetski materijali uključuju: permalloje (legure s dodatkom nikla i željeza), oksidne feromagnete (feriti), magnetodielektrike.
- Magnetski tvrda (ili magnetski tvrda grupa). Karakteristike feromagnetskih materijala ove skupine su veće od onih prethodne. Magnetske čvrste tvari imaju i veliku snagu magnetskog polja i dobru magnetsku propusnost. Oni su glavni materijali za proizvodnju magneta i uređaja gdje se koristi prisilna sila i potrebna je izvrsna magnetska osjetljivost. Magnetski tvrda skupina uključuje gotovo sve ugljične i neke legirane čelike (kob alt, volfram i krom).
Materijali magnetno meke grupe
Kao što je ranije spomenuto, meka magnetska grupa uključuje:
- Permalloys, koji se sastoje samo od legura željeza i nikla. Krom i molibden ponekad se dodaju permalojama kako bi se povećala propusnost. Pravilno izrađene permalloje imaju visoku magnetsku propusnost i koercitivnost.
- Feriti su feromagnetski materijal koji se sastoji od oksida željeza i cinka. Često se oksidi mangana ili nikla dodaju željezu i cinku kako bi se smanjila otpornost. Stoga se feriti često koriste kao poluvodiči za visokofrekventne struje.
- Magnetodielektricisu praškasta mješavina željeza, magnetita ili praha permaloje umotana u dielektrični film. Baš poput ferita, magnetodielektrici se koriste kao poluvodiči u velikom broju uređaja: pojačala, prijemnici, odašiljači, itd.
Materijali grupe tvrdih magneta
Sljedeći materijali pripadaju grupi tvrdih magneta:
- Ugljični čelici izrađeni od legure željeza i ugljika. Ovisno o količini ugljika razlikuju se: niskougljični (manje od 0,25% ugljika), srednje ugljični (od 0,25 do 0,6% ugljika) i visokougljični čelici (do 2% ugljika). Osim željeza i ugljika, u sastav legure mogu se uključiti i silicij, magnezij i mangan. Ali najkvalitetniji i prikladniji feromagnetski materijali su oni ugljični čelici koji imaju najmanju količinu nečistoća.
- Legura na bazi rijetkih zemnih elemenata, kao što su legure samarija i kob alta (SmCo5 ili Sm2Co17 spojevi). Imaju visoku magnetsku propusnost s zaostalom indukcijom od 0,9 T. Istovremeno, magnetsko polje u feromagnetima ove vrste također iznosi 0,9 T.
- Druge legure. To uključuje: legure volframa, magnezija, platine i kob alta.
Razlika između feromagnetnog materijala i drugih tvari s magnetskim svojstvima
Na početku članka rečeno je da feromagneti imaju posebna svojstva koja se značajno razlikujuod drugih materijala, a evo i nekoliko dokaza:
- Za razliku od dijamagneta i paramagneta, koji svoja svojstva izvode iz pojedinačnih atoma i molekula tvari, svojstva feromagnetskih materijala ovise o kristalnoj strukturi.
- Feromagnetski materijali, za razliku od, na primjer, paramagneta, imaju visoke vrijednosti magnetske permeabilnosti.
- Pored propusnosti, feromagneti se razlikuju od paramagnetskih materijala po tome što imaju ovisan odnos između magnetizacije i jakosti magnetizirajućeg polja, što ima znanstveni naziv - magnetska histereza. Mnogi feromagnetski materijali, kao što su kob alt i nikal, kao i legure na njihovoj osnovi, podliježu sličnom fenomenu. Usput, magnetska histereza omogućuje magnetima da zadrže stanje magnetiziranosti dugo vremena.
- Neki feromagnetski materijali također imaju mogućnost promjene oblika i veličine kada su magnetizirani. Taj se fenomen naziva magnetostrikcija i ne ovisi samo o vrsti feromagneta, već i o drugim jednako važnim čimbenicima, na primjer, o jačini polja i položaju kristalografskih osi u odnosu na njih.
- Još jedna zanimljiva značajka feromagnetske tvari je sposobnost da izgubi svoja magnetska svojstva ili, pojednostavljeno rečeno, pretvori se u paramagnet. Taj se učinak može postići zagrijavanjem materijala iznad takozvane Curiejeve točke, dok prijelaz u paramagnetno stanje nije popraćen nikakvim nuspojavama i praktički je nevidljiv golim okom.oko.
Područje primjene feromagneta
Kao što vidite, feromagnetski materijal zauzima posebno važno mjesto u suvremenom svijetu tehnologije. Koristi se u proizvodnji:
- trajni magneti;
- magnetski kompasi;
- transformatori i generatori;
- elektronski motori;
- električni mjerni instrumenti;
- prijemnici;
- predajnici;
- pojačala i prijemnici;
- tvrdi diskovi za prijenosna računala i računala;
- zvučnici i neke vrste telefona;
- rekorderi.
U prošlosti su se neki meki magnetski materijali također koristili u radiotehnici za stvaranje magnetskih traka i filmova.
