Dowiedz się, jakie metale są magnetyczne i dlaczego

Magnesy to materiały wytwarzające pola magnetyczne, które przyciągają określone metale. Każdy magnes ma biegun północny i południowy. Przeciwne bieguny przyciągają się, a jak słupy odpychają.

Podczas gdy większość magnesów jest wykonana z metali i stopów metali, naukowcy opracowali sposoby tworzenia magnesów z materiałów kompozytowych, takich jak polimery magnetyczne.

Magnetyzm w metalach powstaje w wyniku nierównomiernego rozmieszczenia elektronów w atomach niektórych pierwiastków metalowych. Nieregularny obrót i ruch spowodowane tym nierównomiernym rozkładem elektronów przesuwają ładunek wewnątrz atomu tam iz powrotem, tworząc dipole magnetyczne.

Kiedy dipole magnetyczne wyrównują się, tworzą domenę magnetyczną, zlokalizowany obszar magnetyczny, który ma biegun północny i południowy.

W niemagnetyzowanych materiałach domeny magnetyczne są skierowane w różnych kierunkach, wzajemnie się znosząc. Natomiast w materiałach namagnesowanych większość tych domen jest wyrównana, wskazując w tym samym kierunku, co tworzy pole magnetyczne. Im więcej domen się ze sobą zrównuje, tym silniejsza jest siła magnetyczna.

• Magnesy trwałe (znane również jako magnesy twarde) to te, które stale wytwarzają pole magnetyczne. To pole magnetyczne jest wywoływane przez ferromagnetyzm i jest najsilniejszą formą magnetyzmu.
• Tymczasowe magnesy (znane również jako miękkie magnesy) są magnetyczne tylko w obecności pola magnetycznego.
• Elektromagnesy wymagają przepływu prądu elektrycznego przez przewody cewki w celu wytworzenia pola magnetycznego.

Greccy, indyjscy i chińscy pisarze udokumentowali podstawową wiedzę na temat magnetyzmu ponad 2000 lat temu. Większość tego zrozumienia opierała się na obserwowaniu wpływu kamienia lodowego (naturalnie występującego magnetycznego minerału żelaza) na żelazo.

Wczesne badania nad magnetyzmem przeprowadzono już w XVI wieku, jednak rozwój nowoczesnych magnesów o wysokiej wytrzymałości nastąpił dopiero w XX wieku.

Przed rokiem 1940 magnesy trwałe były używane tylko w podstawowych zastosowaniach, takich jak kompasy i generatory elektryczne zwane magnetos. Opracowanie magnesów aluminiowo-niklowo-kobaltowych (Alnico) pozwoliło magnesom stałym zastąpić elektromagnesy w silnikach, generatorach i głośnikach.

W wyniku stworzenia magnesów samarowo-kobaltowych (SmCo) w latach 70. powstały magnesy o dwukrotnie większej gęstości energii magnetycznej niż jakikolwiek wcześniej dostępny magnes.

Na początku lat 80. XX wieku dalsze badania właściwości magnetycznych pierwiastków ziem rzadkich doprowadziły do ​​powstania odkrycie magnesów neodymowo-żelazowo-borowych (NdFeB), które doprowadziło do podwojenia energii magnetycznej w porównaniu do SmCo magnesy

Magnesy ziem rzadkich są teraz stosowane we wszystkim, od zegarków na rękę i iPadów po silniki pojazdów hybrydowych i generatory turbin wiatrowych.

Metale i inne materiały mają różne fazy magnetyczne, w zależności od temperatury środowiska, w którym się znajdują. W rezultacie metal może wykazywać więcej niż jedną formę magnetyzmu.

Na przykład żelazo traci swój magnetyzm, kiedy staje się paramagnetyczne podgrzana powyżej 1418 ° F (770 ° C). Temperatura, w której metal traci siłę magnetyczną, nazywana jest temperaturą Curie.

Żelazo, kobalt i nikiel to jedyne pierwiastki, które - w formie metalowej - mają temperaturę Curie powyżej temperatury pokojowej. Jako takie, wszystkie materiały magnetyczne muszą zawierać jeden z tych elementów.