V závislosti na magnetických vlastnostech jsou látky diamagnety, paramagnety a feromagnety. A právě feromagnetický materiál má speciální vlastnosti, které se liší od ostatních.
Co je to za materiál a jaké má vlastnosti
Feromagnetický materiál (neboli feromagnetik) je látka, která je v pevném krystalickém nebo amorfním stavu, která je magnetizována v nepřítomnosti jakéhokoli magnetického pole pouze při nízké kritické teplotě, tj. při teplotě pod Curieovým bodem.. Magnetická susceptibilita tohoto materiálu je pozitivní a přesahuje jednotu. Některá feromagnetika mohou mít spontánní magnetizaci, jejíž síla bude záviset na vnějších faktorech. Tyto materiály mají mimo jiné vynikající magnetickou permeabilitu a jsou schopny zesílit vnější magnetické pole několik set tisíckrát.
Skupiny feromagnetik
Existují celkem dvě skupiny feromagnetického materiálu:
- Magneticky měkká skupina. Feromagnetika této skupiny mají maléindikátory intenzity magnetického pole, ale mají vynikající magnetickou permeabilitu (méně než 8,0×10-4 H/m) a nízké hysterezní ztráty. Mezi měkké magnetické materiály patří: permalloy (slitiny s přídavkem niklu a železa), oxidová feromagnetika (ferity), magnetodielektrika.
- Magneticky tvrdá (nebo magneticky tvrdá skupina). Vlastnosti feromagnetických materiálů této skupiny jsou vyšší než vlastnosti předchozí. Magnetické pevné látky mají jak vysokou intenzitu magnetického pole, tak dobrou magnetickou permeabilitu. Jsou hlavními materiály pro výrobu magnetů a zařízení, kde se používá koercitivní síla a je vyžadována vynikající magnetická susceptibilita. Magneticky tvrdá skupina zahrnuje téměř všechny uhlíkové a některé legované oceli (kob alt, wolfram a chrom).
Materiály magneticky měkké skupiny
Jak již bylo zmíněno dříve, měkká magnetická skupina zahrnuje:
- Permalloy, které se skládají pouze ze slitin železa a niklu. Pro zvýšení propustnosti se do permalloyí někdy přidávají chrom a molybden. Správně vyrobené permalloye mají vysokou magnetickou permeabilitu a koercitivitu.
- Ferity jsou feromagnetický materiál skládající se z oxidů železa a zinku. Ke snížení odolnosti se do železa a zinku často přidávají oxidy manganu nebo niklu. Proto se ferity často používají jako polovodiče pro vysokofrekvenční proudy.
- Magnetodielektrikajsou práškovou směsí železa, magnetitu nebo permalloy prášku obaleného dielektrickým filmem. Stejně jako ferity se magnetodielektrika používají jako polovodiče v široké řadě zařízení: zesilovače, přijímače, vysílače atd.
Materiály tvrdé magnetické skupiny
Následující materiály patří do skupiny tvrdých magnetů:
- Uhlíkové oceli vyrobené ze slitiny železa a uhlíku. Podle množství uhlíku se rozlišují: nízkouhlíkové (méně než 0,25 % uhlíku), středně uhlíkové (od 0,25 do 0,6 % uhlíku) a vysoce uhlíkové oceli (do 2 % uhlíku). Kromě železa a uhlíku lze do složení slitiny zahrnout také křemík, hořčík a mangan. Ale nejkvalitnější a vhodné feromagnetické materiály jsou ty uhlíkové oceli, které mají nejmenší množství nečistot.
- Slitiny na bázi prvků vzácných zemin, jako jsou slitiny samarium-kob alt (sloučeniny SmCo5 nebo Sm2Co17). Mají vysokou magnetickou permeabilitu se zbytkovou indukcí 0,9T. Současně je magnetické pole ve feromagnetech tohoto typu také 0,9 T.
- Ostatní slitiny. Patří mezi ně: slitiny wolframu, hořčíku, platiny a kob altu.
Rozdíl mezi feromagnetickým materiálem a jinými látkami s magnetickými vlastnostmi
Na začátku článku bylo řečeno, že feromagnetika mají speciální vlastnosti, které se výrazně lišíz jiných materiálů a zde jsou některé důkazy:
- Na rozdíl od diamagnetů a paramagnetů, které odvozují své vlastnosti od jednotlivých atomů a molekul hmoty, závisí vlastnosti feromagnetických materiálů na krystalové struktuře.
- Ferromagnetické materiály, na rozdíl např. od paramagnetů, mají vysoké hodnoty magnetické permeability.
- Kromě permeability se feromagnetika liší od paramagnetických materiálů tím, že mají závislý vztah mezi magnetizací a silou magnetizačního pole, což má vědecký název – magnetická hystereze. Mnoho feromagnetických materiálů, jako je kob alt a nikl, stejně jako slitiny na jejich bázi, podléhá podobnému jevu. Mimochodem, právě magnetická hystereze umožňuje magnetům udržovat stav magnetizace po dlouhou dobu.
- Některé feromagnetické materiály mají také schopnost změnit svůj tvar a velikost, když jsou zmagnetizovány. Tento jev se nazývá magnetostrikce a závisí nejen na typu feromagnetika, ale také na dalších neméně důležitých faktorech, například na síle polí a umístění krystalografických os vzhledem k nim.
- Další zajímavou vlastností feromagnetické látky je schopnost ztratit své magnetické vlastnosti, nebo se zjednodušeně řečeno proměnit v paramagnet. Tohoto efektu lze dosáhnout zahřátím materiálu nad tzv. Curieovým bodem, přičemž přechod do paramagnetického stavu není doprovázen žádnými vedlejšími jevy a pouhým okem je prakticky neviditelný.oko.
Oblast použití feromagnetik
Jak můžete vidět, feromagnetický materiál zaujímá v moderním světě technologií obzvláště důležité místo. Používá se při výrobě:
- permanentní magnety;
- magnetické kompasy;
- transformátory a generátory;
- elektronické motory;
- elektrické měřicí přístroje;
- receivers;
- vysílače;
- zesilovače a přijímače;
- pevné disky pro notebooky a počítače;
- reproduktory a některé typy telefonů;
- rekordéry.
V minulosti se některé měkké magnetické materiály používaly také v radiotechnice k výrobě magnetických pásek a filmů.
