Opi, mitkä metallit ovat magneettisia ja miksi

Magneetit ovat materiaaleja, jotka tuottavat magneettikenttiä, jotka houkuttelevat tiettyjä metalleja. Jokaisella magneetilla on pohjoinen ja etelänapa. Vastakkaiset pylväät houkuttelevat, kun taas pylväät torjuvat.

Vaikka suurin osa magneeteista on valmistettu metalleista ja metalliseoksista, tutkijat ovat suunnitelleet tapoja luoda magneetteja komposiittimateriaaleista, kuten magneettisista polymeereistä.

Metallien magneettisuus syntyy elektronien epätasaisesta jakautumisesta tiettyjen metallielementtien atomissa. Tämän elektronien epätasaisen jakautumisen aiheuttama epäsäännöllinen kierto ja liike siirtävät atomin sisällä olevaa varausta edestakaisin, muodostaen magneettisiä dipoleja.

Kun magneettiset dipolit kohdistuvat, ne luovat magneettisen alueen, paikallisen magneettisen alueen, jolla on pohjoinen ja etelänapa.

Magnetoimattomissa materiaaleissa magneettiset domeenit osoittavat eri suuntiin ja poistavat toisiaan. Kun taas magnetoiduissa materiaaleissa suurin osa näistä domeeneista on kohdistettu, osoittaen samaan suuntaan, mikä luo magneettikentän. Mitä enemmän domeeneja kohdistuu, sitä voimakkaampi magneettinen voima on.

• Pysyvät magneetit (tunnetaan myös nimellä kovat magneetit) ovat niitä, jotka tuottavat jatkuvasti magneettikenttää. Tämä magneettikenttä johtuu ferromagnetiikasta ja on vahvin magneettisuuden muoto.
• Väliaikaiset magneetit (tunnetaan myös nimellä pehmeät magneetit) ovat magneettisia vain magneettikentän ollessa läsnä.
• sähkömagneetit vaativat sähkövirran kulkemaan kelajohtimiensa läpi magneettikentän tuottamiseksi.

Kreikkalaiset, intialaiset ja kiinalaiset kirjailijat dokumentoivat perustiedot magnetismista yli 2000 vuotta sitten. Suurin osa tästä ymmärryksestä perustui lodestoneen (luonnossa esiintyvän magneettisen rauta mineraalin) vaikutuksen havaitsemiseen rautaan.

Varhainen magnetismitutkimus tehtiin jo 1500-luvulla, mutta nykyaikaisten voimakkaiden magneettien kehittäminen tapahtui vasta 1900-luvulla.

Ennen vuotta 1940 kestomagneetteja käytettiin vain perussovelluksissa, kuten kompasseissa ja sähkögeneraattoreissa, joita kutsuttiin magnetoiksi. Alumiini-nikkel-koboltti (Alnico) -magneettien kehitys mahdollisti pysyvien magneettien korvaamisen moottorien, generaattoreiden ja kaiuttimien sähkömagneetteilla.

Sammarium-koboltti (SmCo) -magneettien luominen 1970-luvulla tuotti magneetteja, joiden magneettinen energiatiheys oli kaksi kertaa niin suuri kuin millään aikaisemmin saatavilla olevalla magnetilla.

1980-luvun alkupuolella harvinaisten maametallien magneettisten ominaisuuksien jatkotutkimus johti neodyymi-rauta-boori (NdFeB) -magneettien löytö, mikä johti magneettienergian kaksinkertaistumiseen SmCon yli magneetteja.

Harvinaisten maametallien magneetteja käytetään nyt kaikkeen rannekelloihin ja iPadeihin aina hybridiajoneuvojen moottoreihin ja tuulivoimaloihin.

Metalleilla ja muilla materiaaleilla on erilaiset magneettiset vaiheet riippuen ympäristön lämpötilasta, jossa ne sijaitsevat. Seurauksena metallilla voi olla useampi kuin yksi magneettimuoto.

Esimerkiksi rauta menettää magnetisminsa, muuttuessaan paramagneettiseksi, kun lämmitetty yli 1418 ° F (770 ° C). Lämpötilaa, jossa metalli menettää magneettisen voiman, kutsutaan sen Curie-lämpötilaan.

Rauta, koboltti ja nikkeli ovat ainoat elementit, joiden metallimuodossa Curie-lämpötilat ovat yli huoneenlämpötilan. Kaikissa magneettisissa materiaaleissa on sellaisenaan oltava yksi näistä elementeistä.