Afhankelijk van de magnetische eigenschappen zijn de stoffen diamagneten, paramagneten en ferromagneten. En het is het ferromagnetische materiaal dat bijzondere eigenschappen heeft die verschillen van de rest.
Wat voor materiaal is dit en welke eigenschappen heeft het
Een ferromagnetisch materiaal (of ferromagneet) is een stof die zich in een vaste kristallijne of amorfe toestand bevindt, die alleen bij een lage kritische temperatuur, d.w.z. bij een temperatuur onder het Curie-punt, wordt gemagnetiseerd in afwezigheid van een magnetisch veld. De magnetische gevoeligheid van dit materiaal is positief en overstijgt de eenheid. Sommige ferromagneten kunnen spontane magnetisatie hebben, waarvan de sterkte afhangt van externe factoren. Dergelijke materialen hebben onder andere een uitstekende magnetische permeabiliteit en zijn in staat om een extern magnetisch veld enkele honderdduizenden keer te versterken.
Groepen ferromagneten
Er zijn in totaal twee groepen ferromagnetisch materiaal:
- Magnetisch zachte groep. Ferromagneten van deze groep hebben kleineindicatoren van magnetische veldsterkte, maar hebben een uitstekende magnetische permeabiliteit (minder dan 8,0×10-4 H/m) en lage hystereseverliezen. Zacht magnetische materialen omvatten: permalloys (legeringen met toevoeging van nikkel en ijzer), oxide ferromagneten (ferrieten), magnetodielectrics.
- Magnetisch harde (of magnetisch harde groep). De eigenschappen van ferromagnetische materialen van deze groep zijn hoger dan die van de vorige. Magnetische vaste stoffen hebben zowel een hoge magnetische veldsterkte als een goede magnetische permeabiliteit. Het zijn de belangrijkste materialen voor de productie van magneten en apparaten waarbij dwangkracht wordt gebruikt en een uitstekende magnetische gevoeligheid vereist is. De magnetisch harde groep omvat bijna alle koolstof- en sommige gelegeerde staalsoorten (kob alt, wolfraam en chroom).
Materialen van magnetisch zachte groep
Zoals eerder vermeld, omvat de zachte magnetische groep:
- Permalloys, die alleen bestaan uit ijzer- en nikkellegeringen. Chroom en molybdeen worden soms toegevoegd aan permalloys om de doorlaatbaarheid te vergroten. Goed gemaakte permalloys hebben een hoge magnetische permeabiliteit en coërciviteit.
- Ferrieten zijn een ferromagnetisch materiaal dat bestaat uit oxiden van ijzer en zink. Vaak worden aan ijzer en zink mangaan- of nikkeloxiden toegevoegd om de weerstand te verminderen. Daarom worden ferrieten vaak gebruikt als halfgeleiders voor hoogfrequente stromen.
- Magnetodielectricszijn een poedervormig mengsel van ijzer, magnetiet of permalloy poeder verpakt in een diëlektrische film. Net als ferrieten worden magnetodi-elekrica gebruikt als halfgeleiders in een grote verscheidenheid aan apparaten: versterkers, ontvangers, zenders, enz.
Materialen van de harde magnetische groep
De volgende materialen behoren tot de hardmagnetische groep:
- Koolstofstaal gemaakt van een legering van ijzer en koolstof. Afhankelijk van de hoeveelheid koolstof zijn er: koolstofarme (minder dan 0,25% koolstof), medium koolstof (van 0,25 tot 0,6% koolstof) en koolstofarme staalsoorten (tot 2% koolstof). Naast ijzer en koolstof kunnen ook silicium, magnesium en mangaan in de samenstelling van de legering worden opgenomen. Maar de hoogste kwaliteit en geschikte ferromagnetische materialen zijn die koolstofstaalsoorten die de minste hoeveelheid onzuiverheden bevatten.
- Legers op basis van zeldzame aardelementen, zoals samarium-kob altlegeringen (SmCo5- of Sm2Co17-verbindingen). Ze hebben een hoge magnetische permeabiliteit met een restinductie van 0,9 T. Tegelijkertijd is het magnetische veld in ferromagneten van dit type ook 0,9 T.
- Andere legeringen. Deze omvatten: wolfraam, magnesium, platina en kob altlegeringen.
Het verschil tussen een ferromagnetisch materiaal en andere stoffen met magnetische eigenschappen
Aan het begin van het artikel werd gezegd dat ferromagneten speciale eigenschappen hebben die aanzienlijk verschillenvan andere materialen, en hier zijn enkele bewijzen:
- In tegenstelling tot diamagneten en paramagneten, die hun eigenschappen ontlenen aan individuele atomen en moleculen van materie, zijn de eigenschappen van ferromagnetische materialen afhankelijk van de kristalstructuur.
- Ferromagnetische materialen hebben, in tegenstelling tot bijvoorbeeld paramagneten, hoge waarden van magnetische permeabiliteit.
- Naast permeabiliteit verschillen ferromagneten van paramagnetische materialen doordat ze een afhankelijke relatie hebben tussen magnetisatie en magnetiserende veldsterkte, die een wetenschappelijke naam heeft: magnetische hysterese. Veel ferromagnetische materialen, zoals kob alt en nikkel, evenals legeringen die daarop zijn gebaseerd, zijn onderhevig aan een soortgelijk fenomeen. Trouwens, het is de magnetische hysterese die ervoor zorgt dat magneten lange tijd een magnetisatietoestand kunnen behouden.
- Sommige ferromagnetische materialen hebben ook het vermogen om hun vorm en grootte te veranderen wanneer ze worden gemagnetiseerd. Dit fenomeen wordt magnetostrictie genoemd en hangt niet alleen af van het type ferromagneet, maar ook van andere even belangrijke factoren, bijvoorbeeld van de sterkte van de velden en de locatie van de kristallografische assen ten opzichte van hen.
- Een ander interessant kenmerk van een ferromagnetische stof is het vermogen om zijn magnetische eigenschappen te verliezen of, om het simpel te zeggen, in een paramagneet te veranderen. Dit effect kan worden bereikt door het materiaal boven het zogenaamde Curie-punt te verwarmen, terwijl de overgang naar de paramagnetische toestand niet gepaard gaat met bijwerkingen en praktisch onzichtbaar is voor het blote oog.oog.
Toepassingsgebied van ferromagneten
Zoals je kunt zien, neemt ferromagnetisch materiaal een bijzonder belangrijke plaats in in de moderne wereld van technologie. Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van:
- permanente magneten;
- magnetische kompassen;
- transformatoren en generatoren;
- elektronische motoren;
- elektrische meetinstrumenten;
- ontvangers;
- zenders;
- versterkers en ontvangers;
- harde schijven voor laptops en pc's;
- luidsprekers en sommige soorten telefoons;
- recorders.
In het verleden werden sommige zachte magnetische materialen ook gebruikt in radiotechniek om magnetische banden en films te maken.
