Ферромагнетиктерди колдонуунун негизги багыттарын, ошондой эле алардын классификациясынын өзгөчөлүктөрүн карап көрөлү. Келгиле, ферромагнетиктер төмөнкү температурада башкарылбаган магниттелүүчү катуу заттар деп аталаарынан баштайлы. Ал деформациянын, магнит талаасынын, температуранын өзгөрүшүнүн таасири астында өзгөрөт.
Ферромагнетиктердин касиеттери
Ферромагнетиктердин технологияда колдонулушу алардын физикалык касиеттери менен түшүндүрүлөт. Алар магниттик өткөрүмдүүлүккө ээ, ал вакуумдукунан көп эсе жогору. Ушуга байланыштуу, энергиянын бир түрүн экинчи түргө айландыруу үчүн магнит талаасын колдонгон бардык электр түзүлүштөрүндө магнит агымын өткөрүүгө жөндөмдүү ферромагниттик материалдан жасалган атайын элементтер бар.
Ферромагнетиктердин өзгөчөлүктөрү
Ферромагнетиктердин айырмалоочу мүнөздөмөлөрү кандай? Бул заттардын касиеттери жана колдонулушу ички түзүлүшүнүн өзгөчөлүктөрү менен түшүндүрүлөт. Заттын магниттик касиеттери менен атомдун ичинде кыймылдаган электрондор болгон магнетизмдин элементардык алып жүрүүчүлөрүнүн ортосунда түз байланыш бар.
Тегерек орбиталарда кыймылдашып, алар элементардык токторду жана магниттикмагниттик моменти бар диполдор. Анын багыты гимлет эрежеси менен аныкталат. Дененин магниттик моменти бардык бөлүктөрүнүн геометриялык суммасы болуп саналат. Электрондор тегерек орбиталарда айлануудан тышкары, спиндик моменттерди жаратып, өз огунун айланасында да кыймылдашат. Алар ферромагнетиктерди магниттештирүү процессинде маанилүү функцияны аткарышат.
Ферромагнетиктердин практикалык колдонулушу аларда спиндик моменттердин параллелдүү багыты менен стихиялуу магниттелген аймактардын пайда болушу менен байланышкан. Эгерде ферромагнит тышкы талаада жайгашпаса, анда айрым магниттик моменттердин багыттары ар кандай болот, алардын суммасы нөлгө барабар жана магниттөө касиети жок.
Ферромагнетиктердин айырмалоочу өзгөчөлүктөрү
Эгерде парамагнетиктер заттын айрым молекулаларынын же атомдорунун касиеттери менен байланышса, анда ферромагниттик касиеттерди кристалл структурасынын өзгөчөлүгү менен түшүндүрүүгө болот. Мисалы, буу абалында темир атомдору бир аз диамагниттүү, ал эми катуу абалда бул металл ферромагнетик болуп саналат. Лабораториялык изилдөөлөрдүн натыйжасында температура менен ферромагниттик касиеттердин ортосундагы байланыш аныкталды.
Мисалы, магниттик касиеттери боюнча темирге окшош Goisler эритмесинде бул металл жок. Кюри чекитине (белгилүү бир температура маанисине) жеткенде, ферромагниттик касиеттери жоголот.
Алардын айырмалоочу мүнөздөмөлөрүнүн ичинен магниттик өткөрүмдүүлүктүн жогорку маанисин гана эмес, ошондой эле талаанын күчү мененмагниттөө.
Ферромагнетиктин айрым атомдорунун магниттик моменттеринин өз ара аракеттешүүсү бири-бирине параллель турган күчтүү ички магниттик талааларды түзүүгө өбөлгө түзөт. Күчтүү тышкы талаа ориентациянын өзгөрүшүнө алып келет, бул магниттик касиеттердин жогорулашына алып келет.
Ферромагнетиктердин жаратылышы
Окумуштуулар ферромагнетизмдин айлануу табиятын аныкташты. Электрондорду энергетикалык катмарлар боюнча бөлүштүрүүдө Паули алып салуу принциби эске алынат. Анын маңызы ар бир катмарда алардын белгилүү бир саны гана болушу мүмкүн. Толугу менен толтурулган кабыкта жайгашкан бардык электрондордун орбиталык жана спиндик магниттик моменттеринин натыйжалары нөлгө барабар.
Ферромагниттик касиетке ээ болгон химиялык элементтер (никель, кобальт, темир) мезгилдик системанын өтмө элементтери болуп саналат. Алардын атомдорунда кабыктарды электрондор менен толтуруу алгоритминин бузулушу бар. Биринчиден, алар үстүнкү катмарга (s-орбитал) кирет жана ал толугу менен толгондон кийин гана электрондор төмөндө жайгашкан кабыкчага (d-орбитал) кирет.
Негизгиси темир болгон ферромагнетиктердин кеңири масштабда колдонулушу тышкы магнит талаасынын таасири астында түзүлүшүнүн өзгөрүшү менен түшүндүрүлөт.
Ушундай касиеттерге атомдорунун ички бүтпөгөн кабыктары бар заттар гана ээ боло алат. Бирок бул шарт ферромагниттик мүнөздөмөлөр жөнүндө айтуу үчүн жетиштүү эмес. Мисалы, хром, марганец, платина да баратомдордун ичиндеги бүтпөгөн кабыктар, бирок алар парамагниттик. Спонтандык магниттелүүнүн пайда болушу классикалык физиканын жардамы менен түшүндүрүү кыйын болгон өзгөчө кванттык аракет менен түшүндүрүлөт.
Бөлүм
Мындай материалдардын шарттуу түрдө эки түргө бөлүнүшү бар: катуу жана жумшак ферромагнетиктер. Катуу материалдарды колдонуу магниттик дисктерди, маалыматты сактоо үчүн ленталарды жасоо менен байланышкан. Жумшак ферромагнетиктер электромагниттерди, трансформаторлордун өзөктөрүн түзүүдө өтө зарыл. Эки түрдүн ортосундагы айырмачылыктар бул заттардын химиялык түзүлүшүнүн өзгөчөлүктөрү менен түшүндүрүлөт.
Колдонуу өзгөчөлүктөрү
Келгиле, заманбап технологиянын ар кандай тармактарында ферромагнетиктерди колдонуунун кээ бир мисалдарын кененирээк карап чыгалы. Жумшак магниттик материалдар электротехникада электр кыймылдаткычтарын, трансформаторлорду, генераторлорду жасоо үчүн колдонулат. Кошумчалай кетсек, бул түрдөгү ферромагнетиктердин радио байланышта жана төмөнкү ток технологиясында колдонулушун белгилей кетүү керек.
Туруктуу магниттерди түзүү үчүн катуу түрлөр керек. Эгерде тышкы талаа өчүрүлсө, ферромагнетиктер өз касиеттерин сактап калат, анткени элементардык токтун багыты жоголбойт.
Бул ферромагнетиктердин колдонулушун түшүндүргөн касиет. Кыскасы, мындай материалдар заманбап технологиянын негизи деп айта алабыз.
Туруктуу магниттер электр өлчөөчү аспаптарды, телефондорду, үн күчөткүчтөрдү, магниттик компастарды, үн жазгычтарды жасоодо керек.
Ферриттер
Ферромагнетиктерди колдонууну эске алып, ферриттерге өзгөчө көңүл буруу зарыл. Алар жарым өткөргүчтөрдүн жана ферромагнетиктердин касиеттерин айкалыштыргандыктан, жогорку жыштыктагы радиотехникада кеңири колдонулат. Учурда ферриттерден магниттик ленталар жана пленкалар, индукторлордун өзөктөрү жана дисктер жасалат. Алар жаратылышта табылган темир оксиддери.
Кызыктуу фактылар
Электрдик машиналарда ферромагниттерди колдонуу, ошондой эле катуу дискке жазуу технологиясында кызыгуу. Заманбап изилдөөлөр белгилүү бир температурада кээ бир ферромагнетиктер парамагниттик мүнөздөмөлөргө ээ боло аларын көрсөтүп турат. Ошондуктан бул заттар жакшы түшүнүлгөн эмес жана физиктердин өзгөчө кызыгуусун жаратат.
Болот ядро токтун күчүн өзгөртпөстөн магнит талаасын бир нече эсеге көтөрө алат.
Ферромагнетиктерди колдонуу электр энергиясын бир топ үнөмдөөгө жардам берет. Ошондуктан ферромагниттик касиеттери бар материалдар генераторлордун, трансформаторлордун, электр кыймылдаткычтарынын өзөктөрү үчүн колдонулат.
Магниттик гистерезис
Бул магнит талаасынын чыңалуусунун жана магниттелүү векторунун тышкы талаага көз карандылыгынын кубулушу. Бул касиет ферромагнетиктерде, ошондой эле темирден, никельден, кобальттан жасалган эритмелерде көрүнөт. Ушундай эле көрүнүш талаанын багыты жана чоңдугу өзгөргөн учурда гана эмес, анын айлануусунда да байкалат.
Өтүүлүк
Магниттик өткөрүмдүүлүк – белгилүү бир чөйрөдөгү индукциянын вакуумдагыга карата катышын көрсөткөн физикалык чоңдук. Эгерде зат өзүнүн магнит талаасын түзсө, ал магниттелген деп эсептелет. Ампердин гипотезасына ылайык, касиеттердин мааниси атомдогу "эркин" электрондордун орбиталык кыймылына көз каранды.
Гистерезис цикли – тышкы талаада жайгашкан ферромагнетиктин магниттелүүсүнүн өлчөмүнүн өзгөрүшүнүн индукциянын чоңдугунун өзгөрүүсүнө көз карандылыгынын ийри сызыгы. Колдонулган денени толугу менен магнитсиздандыруу үчүн тышкы магнит талаасынын багытын өзгөртүү керек.
Магниттик индукциянын белгилүү бир маанисинде, ал коэрцивдик күч деп аталат, үлгүнүн магниттелиши нөлгө айланат.
Бул гистерезис циклинин формасы жана коэрцивдик күчтүн чоңдугу заттын жарым-жартылай магниттелүүнү сактоо жөндөмүн аныктайт, ферромагнетиктердин кеңири колдонулушун түшүндүрөт. Кыскача айтканда, кең гистерезис цикли бар катуу ферромагнетиктердин колдонулуу аймактары жогоруда сүрөттөлгөн. Вольфрам, көмүртек, алюминий, хром болоттору чоң мажбурлоочу күчкө ээ, ошондуктан алардын негизинде түрдүү формадагы туруктуу магниттер түзүлөт: тилке, така.
Кичинекей мажбурлоочу күчкө ээ жумшак материалдардын ичинен биз темир рудаларын, ошондой эле темир-никель эритмелерин белгилейбиз.
Ферромагнетиктердин магниттелүү процесси өзүнөн өзү магниттелүү аймагынын өзгөрүшү менен байланышкан. Бул үчүн сырткы талаанын аткарган иштери колдонулат. Саныбул учурда пайда болгон жылуулук гистерезис циклинин аянтына пропорционалдуу.
Тыянак
Учурда техниканын бардык тармактарында ферромагниттик касиети бар заттар активдүү колдонулууда. Мындай заттарды колдонуу энергетикалык ресурстарды олуттуу үнөмдөөдөн тышкары технологиялык процесстерди жөнөкөйлөтөт.
Мисалы, күчтүү туруктуу магниттер менен куралдансаңыз, сиз унааларды түзүү процессин бир топ жөнөкөйлөтө аласыз. Азыркы кезде ата мекендик жана чет елкелук автомобиль заводдорунда колдонулуп жаткан кубаттуу электромагнит-тер эмгекти кеп талап кылуучу технологиялык процесстерди толук автоматташтырууга, ошондой эле жацы машиналарды жыйноо процессии бир кыйла тездетууге мумкундук берет.
Радиотехникада ферромагнетиктер эң жогорку сапаттагы жана тактыктагы түзүлүштөрдү алууга мүмкүндүк берет.
Окумуштуулар магниттик нанобөлүкчөлөрдү өндүрүүнүн бир кадамдуу ыкмасын түзүүгө жетишти, алар медицинада жана электроникада колдонууга ылайыктуу.
Эң мыкты илимий лабораторияларда жүргүзүлгөн көптөгөн изилдөөлөрдүн натыйжасында жука алтын катмары менен капталган кобальттын жана темир нанобөлүкчөлөрүнүн магниттик касиеттерин аныктоого мүмкүн болду. Алардын адам денесинин оң жагына ракка каршы дарыларды же радионуклиддик атомдорду өткөрүү жана магниттик-резонанстык сүрөттөрдүн контрастын жогорулатуу жөндөмдүүлүгү буга чейин тастыкталган.
Мындан тышкары, мындай бөлүкчөлөр магниттик эс тутум түзүлүштөрүн жаңыртуу үчүн колдонулушу мүмкүн, бул инновациялык түзүлүштү түзүүдө жаңы кадам болот.медициналык технология.
Орус окумуштууларынын тобу жакшыртылган магниттик мүнөздөмөлөрү бар материалдарды түзүү үчүн ылайыктуу комбинацияланган кобальт-темир нанобөлүкчөлөрүн алуу үчүн хлориддердин суудагы эритмелерин азайтуу ыкмасын иштеп чыгууга жана сыноого жетишти. Окумуштуулар жүргүзгөн бардык изилдөөлөр заттардын ферромагниттик касиеттерин жакшыртууга, өндүрүштө алардын пайыздык пайызын көбөйтүүгө багытталган.
