למד מה מתכות מגנטיות ומדוע

כמה מתכות מגנטיות שונות מאחרות

מגנטים הם חומרים המייצרים שדות מגנטיים, אשר מושכים מתכות ספציפיות. לכל מגנט יש צפון וקוטב דרומי. מוטות מנוגדים מושכים, בעוד כמו מוטות להדוף.

בעוד שרוב המגנטים עשויים ממתכות וסגסוגות מתכת, מדענים פיתחו דרכים ליצור מגנטים מחומרים מרוכבים, כגון פולימרים מגנטיים.

מה יוצר מגנטיות

מגנטיות במתכות נוצרת על ידי ההפצה הבלתי אחידה של אלקטרונים באטומים של אלמנטים מתכתיים מסוימים.

סיבוב לא סדיר התנועה הנגרמת על ידי הפצה זו אחידה של אלקטרונים משמרת את המטען בתוך האטום קדימה ואחורה, יצירת דיפולס מגנטיים.

כאשר דיפולים מגנטיים ליישר הם יוצרים תחום מגנטי, אזור מגנטי מקומי שיש לו צפון וקוטב הדרומי.

בחומרים לא מאורגנים, תחומים מגנטיים פונים לכיוונים שונים ומבטלים זה את זה. בעוד בחומרים ממוגנטים, רוב הדומיינים האלה מיושרים, מצביעים באותו כיוון, היוצר שדה מגנטי. ככל שיותר תחומים מיישרים את הכוח המגנטי חזק יותר.

סוגי מגנטים

• מגנטים קבועים (הידוע גם בשם מגנטים קשיחים) הם אלה אשר כל הזמן לייצר שדה מגנטי. שדה מגנטי זה נגרם על ידי פרומגנטיות והוא הצורה החזקה ביותר של מגנטיות.
• מגנטים זמניים (המוכרים גם בשם מגנטים רכים) הם מגנטיים רק כאשר הם נמצאים בנוכחות שדה מגנטי.
• אלקטרומגנטים דורשים זרם חשמלי לרוץ דרך חוטי סליל שלהם כדי לייצר שדה מגנטי.

התפתחות מגנטים

סופרים יוונים, הודים וסינים תיעדו ידע בסיסי על מגנטיות לפני יותר מ -2000 שנה. רוב ההבנה הזאת התבססה על התבוננות בהשפעת האבן (ברזל טבעי מגנטי) על ברזל.

מחקר מוקדם על מגנטיות נערך כבר במאה ה -16, עם זאת, הפיתוח של מגנטים מודרניים כוח גבוהה לא התרחשה עד המאה ה -20.

לפני 1940, מגנטים קבועים שימשו רק ביישומים בסיסיים, כגון מצפנים וגנרטורים חשמליים הנקראים מגנטוס. הפיתוח של אלומיניום-ניקל-קובלט (אלניקו) מגנטים מותר מגנטים קבוע להחליף אלקטרומגנטים במנועים, גנרטורים ורמקולים.

יצירת מגנטים של samarium-cobalt (SMCo) בשנות השבעים יצרה מגנטים עם צפיפות אנרגיה מגנטית כפולה מזו של מגנט כלשהו שהיה זמין בעבר.

בתחילת שנות ה -80, מחקר נוסף על התכונות המגנטיות של אלמנטים נדירים של כדור הארץ הוביל לגילוי של מגנטים של בורון ניאודימיום-ברזל (NdFeB), שהובילו להכפלה של האנרגיה המגנטית על מגנטים של SmCo.

נדיר מגנטים כדור הארץ משמשים כעת בכל דבר, החל שעונים פרק כף היד ו iPad כדי מנועי רכב היברידי גנרטורים טורבינת רוח.

מגנטיות וטמפרטורה

מתכות וחומרים אחרים יש שלבים מגנטיים שונים, בהתאם לטמפרטורה של הסביבה שבה הם ממוקמים. כתוצאה מכך, מתכת עשויה להציג יותר מאשר צורה אחת של מגנטיות.

ברזל, למשל, מאבד את המגנטיות שלו, הופך פרמגנטי, כאשר מחומם מעל 1418 F (770 מעלות צלזיוס). הטמפרטורה שבה מתכת מאבד כוח מגנטי נקרא טמפרטורת Curie שלה.

ברזל, קובלט, וניקל הם המרכיבים היחידים - בצורת מתכת - יש טמפרטורות קארי מעל טמפרטורת החדר.

ככזה, כל החומרים המגנטיים חייבים להכיל אחד המרכיבים האלה.

מתכות Ferromagnetic נפוצות טמפרטורות Curie שלהם

חומר	טמפרטורת קארי
ברזל (Fe)	1418 ° F (770 ° C)
קובלט (Co)	2066 ° F (1130 ° C)
ניקל (ני)	676.4 ° F (358 ° C)
גדוליניום	66 ° F (19 ° C)
דיספרוזיום	-301.27 ° F (-185.15 ° C)