Содержание
НЕМАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ • Большая российская энциклопедия
НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, материалы с низкой магнитной проницаемостью ($μ⩽1,5$). Различают диа- и парамагнитные, слабоферромагнитные и антиферромагнитные материалы. Строго говоря, абсолютно не обладающих магнитными свойствами материалов не существует, т. к. диамагнетизм – свойство, присущее всем веществам, которое в большей или меньшей степени может перекрываться электронным или ядерным парамагнетизмом, ферромагнетизмом или антиферромагнетизмом.
К Н. м. относится большинство металлов и сплавов (в т. ч. аустенитные стали и чугуны), а также большинство полимеров и композитов на их основе, дерево, стекло и многие др. материалы. Как конструкционные материалы наибольшее распространение, благодаря высоким механич. свойствам, износостойкости и долговечности, получили металлич. Н. м., гл. обр. немагнитные стали и чугуны, а также сплавы меди, алюминия, титана (напр., никелид титана) и др. Немагнитность сталей и чугунов обеспечивается созданием в них структуры аустенита, что достигается соответствующим легированием. Немагнитные сталь и чугун характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением. Лучшими технологич. свойствами обладают хромоникелевые немагнитные стали, выпускаемые в виде листов, проволоки и лент. Типичный состав немагнитной стали: до 0,12% (по массе) $\ce{C}$, до 0,8% $\ce{Si}$, 1–2% $\ce{Mn}$, 17–19% $\ce{Cr}$, 11–13% $\ce{Ni}$, остальное – $\ce{Fe};\; μ$= 1,05–1,2. Для деталей сложной конфигурации, от которых не требуется высокой прочности, применяют более дешёвые немагнитные чугуны, удельное электрич. сопротивление которых (1,4–2,0 мкОм·м), как правило, больше, чем у немагнитных сталей (ок. 1 мкОм·м), что обеспечивает малые потери энергии на вихревые токи в деталях, работающих на переменном токе. Наиболее распространены никель-марганцевые чугуны, содержащие (помимо $\ce{Fe}$) 2,6–3,2% $\ce{C}$, 5–7,5% $\ce{Mn}$, 9–12% $\ce{Ni}$, 2,5–3,5% $\ce{Si}$ и до 1,1% $\ce{P};\; μ$=1,03–1,06. Н. м. на основе цветных металлов имеют обычно более низкую магнитную проницаемость, чем немагнитные стали и чугуны, хорошо обрабатываются резанием и давлением, однако их механич. свойства не всегда удовлетворительны, а электрич. сопротивление мало.
Н. м. применяют для изготовления деталей, которые не должны оказывать магнитного влияния на рабочую систему измерит. установок, приборов, машин и аппаратов. Из Н. м. готовят коробки компасов, детали электроизмерит. приборов и часов, немагнитные пружины, втулки и фланцы (сквозь которые проходят кабели переменного тока), стягивающие болты и кожухи трансформаторов и электромашин, спец. (немагнитное) мед. оборудование и др.
Подробно про магнитные и немагнитные металлы
Магнитные и немагнитные металлы играют важную роль в технике. Магнетизм является основой для многих применений. В то же время, это свойство может быть нежелательным в определенных обстоятельствах. Поэтому важно знать, какие металлы являются магнитными, а какие — нет.
Что такое магнетизм?
Говоря простым языком, магнетизм — это сила, которая может притягивать или отталкивать магнитные объекты. Магнитные поля, пронизывающие различные среды, являются посредниками этой силы.
По умолчанию магнетизм является свойством некоторых материалов. Однако некоторые материалы могут быть намагничены или размагничены в зависимости от требований.
Магнетизм в металлах создается неравномерным распределением электронов в атомах некоторых металлических элементов. Неравномерное вращение и движение, вызванное этим неравномерным распределением электронов, перемещает заряд внутри атома вперед и назад, создавая магнитные диполи.
Электрический ток способен создавать магнитные поля и наоборот. Когда электрический ток проходит через провод, он создает вокруг него круговое магнитное поле. Точно так же, если поднести магнитное поле к хорошему проводнику электричества, в проводнике начинают течь электрические токи.
Эта удивительная взаимосвязь между электричеством и магнетизмом привела к созданию множества гениальных устройств.
Типы магнитов:
Существуют различные классификации магнитов. Один из способов отличить магнитные металлы друг от друга — это то, как долго действуют их свойства. Исходя из этого, мы можем классифицировать магниты следующим образом:
- Постоянные;
- Временные;
- Электромагниты.
Давайте рассмотрим каждый из них более подробно.
Постоянные магниты
Постоянные магниты создают магнитное поле благодаря своей внутренней структуре. Они не так легко теряют свой магнетизм. Постоянные магниты изготавливаются из ферромагнитных материалов, которые не перестают создавать свое магнитное поле независимо от внешнего воздействия. Таким образом, они устойчивы к размагничивающим силам.
Чтобы понять, что такое постоянные магниты, мы должны рассмотреть внутреннюю структуру магнитных материалов. Материал проявляет магнитные свойства, когда его домены выровнены в одном направлении. Домены — это мельчайшие магнитные поля, которые присутствуют в кристаллической структуре материала.
В ферромагнитных материалах домены идеально выровнены. Существуют различные способы их выравнивания, но самым надежным методом является нагрев магнита до определенной температуры. Эта температура различна для разных материалов и приводит к постоянному выравниванию доменов в одном направлении.
Именно благодаря аналогичным условиям, существующим в земном ядре, оно ведет себя как постоянный магнит.
Временные магниты
Временные магниты, как следует из названия, сохраняют свои магнитные свойства только при определенных условиях. Мягкие материалы с низкими магнитными свойствами, такие как отожженное железо и сталь, являются примерами временных магнитов. Они становятся магнитными в присутствии сильного магнитного поля.
Вы наверняка видели, как скрепки прикрепляются друг к другу, когда рядом находится постоянный магнит. Каждая скрепка становится временным магнитом, притягивающим другие скрепки в присутствии магнитного поля. Как только постоянный магнит убирают, скрепки теряют свои магнитные свойства.
Электромагниты
Электромагниты — это магниты, которые создают магнитное поле, когда через них проходит электрический ток. Они имеют различные сферы применения. Например, в двигателях, генераторах, реле, наушниках и т.д. используются электромагниты.
В электромагнитах катушка проволоки наматывается вокруг ферромагнитного сердечника. Подключение провода к источнику электричества создает сильное магнитное поле. Ферромагнитный материал еще больше усиливает его. Электромагниты могут быть очень сильными в зависимости от силы электрического тока.
Они также позволяют включать и выключать магнитное поле нажатием кнопки.
Возьмем пример магнитного крана, используемого для сбора металлолома на свалке. С помощью электромагнита мы можем поднимать металлолом, пропуская через него электрический ток. Чтобы бросить металлолом, все, что нам нужно сделать, это отключить электричество, подаваемое на магнит.
Другим интересным примером использования электромагнитов является поезд на магнитной подушке. Поезд на магнитной подушке буквально отталкивается от рельсов и левитирует. Это возможно только тогда, когда электрический ток проходит через электромагниты на корпусе поезда.
Это значительно снижает сопротивление, с которым сталкивается поезд во время движения. Благодаря этому такие поезда имеют очень высокую скорость.
Какие металлы являются магнитными?
Существуют различные способы, с помощью которых металл может взаимодействовать с магнитом. Это зависит от внутренней структуры материалов. Металлы можно классифицировать как:
- Ферромагнитные;
- Парамагнитный;
- Диамагнитные;
В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы, они лишь слабо притягивают парамагнитные. Диамагнитные материалы, с другой стороны, демонстрируют слабое отталкивание, когда находятся рядом с магнитом. По-настоящему магнитными считаются только ферромагнитные металлы.
Список магнитных металлов:
Давайте рассмотрим некоторые из наиболее известных магнитных металлов. Некоторые из них магнитятся всегда. Другие, например, нержавеющая сталь, обладают магнитными свойствами только при определенном химическом составе.
Железо
Железо — чрезвычайно известный ферромагнитный металл. Фактически, это самый сильный ферромагнитный металл. Оно является составной частью земного ядра и придает магнитные свойства нашей планете. Именно поэтому Земля сама по себе действует как постоянный магнит.
Различные кристаллические структуры обуславливают различные свойства железа.
Никель
Никель — еще один популярный магнитный металл с ферромагнитными свойствами. Как и железо, его соединения присутствуют в земном ядре. Исторически никель использовался для изготовления монет.
Сегодня никель находит применение в батареях, покрытиях, кухонных инструментах, телефонах, зданиях, транспорте и ювелирных изделиях. Значительная часть никеля используется для производства ферроникеля для нержавеющей стали.
Благодаря своим магнитным свойствам никель также входит в состав магнитов AlNiCo (изготовленных из алюминия, никеля и кобальта). Эти магниты сильнее, чем магниты из редкоземельных металлов, но слабее, чем магниты на основе железа.
Кобальт
Кобальт — важный ферромагнитный металл. Более 100 лет превосходные магнитные свойства кобальта способствовали развитию различных областей его применения.
Кобальт можно использовать как для производства мягких, так и твердых магнитов. Мягкие магниты, в которых используется кобальт, имеют преимущества перед другими мягкими магнитами. А именно, у них высокая точка насыщения, температура Кюри в диапазоне 950…990° Цельсия. Таким образом, их можно использовать в высокотемпературных cистемах.
Кобальт и его сплавы используются в жестких дисках, ветряных турбинах, аппаратах МРТ, двигателях, приводах и датчиках.
Сталь
Сталь также обладает ферромагнитными свойствами, поскольку она происходит из железа. Большинство сталей притягиваются к магниту. При необходимости сталь можно использовать для изготовления постоянных магнитов.
Рассмотрим на примере стали EN C15D. Эта марка стали содержит от 98,81 до 99,26% железа. Таким образом, очень большой процент этой марки стали составляет железо. Следовательно, ферромагнитные свойства железа распространяются и на сталь.
Нержавеющая сталь
Некоторые виды нержавеющей стали являются магнитными, а некоторые — нет. Легированная сталь становится нержавеющей, если в ней содержится не менее 10,5% хрома. Из-за различий в химическом составе существуют различные типы нержавеющей стали.
Ферритные нержавеющие стали
Ферритные и мартенситные нержавеющие стали являются магнитными благодаря составу и молекулярной структуре. Аустенитные стали, с другой стороны, не проявляют ферромагнитных свойств из-за другой молекулярной структуры. Это делает их пригодными для использования в оборудовании МРТ.
Структурное различие обусловлено количеством никеля. Он укрепляет оксидный слой для лучшей защиты от коррозии, но при этом изменяет структуру нержавеющей стали.
Редкоземельные металлы
Наряду с вышеупомянутыми металлами, соединения некоторых редкоземельных элементов также обладают превосходными ферромагнитными свойствами. Гадолиний, самарий, неодим — все это примеры магнитных редкоземельных металлов.
Из перечисленных металлов в сочетании с железом, никелем и кобальтом можно изготовить магниты с различными свойствами. Эти магниты обладают специфическими свойствами, необходимыми для определенных применений.
Например, самарий-кобальтовые магниты используются в турбомашинах, электродвигателях высокого класса и т.д.
Какие металлы не являются магнитными?
Только несколько металлов в периодической таблице менделеева являются магнитными. Большинство других распространенных металлов являются немагнитными. Давайте рассмотрим некоторые из них.
Список немагнитных металлов:
Алюминий
Кристаллическая структура алюминия, как и лития и магния, делает его немагнитным. Все три материала являются популярными примерами парамагнитных металлов.
Хотя алюминий может подвергаться нескольким видам коррозии, он известен своей устойчивостью к агрессивным средам. Это, наряду с его легким весом, делает его полезным металлом во многих отраслях промышленности.
Золото
Золото — это диамагнитный металл, как и большинство других металлов. В чистом виде золото немагнитно и проявляет лишь слабое отталкивание по отношению к магнитам, как и все диамагнитные металлы.
Серебро
Серебро — еще один немагнитный металл. Это свойство делает возможным выявление поддельного серебра. Если «серебряные» монеты или украшения притягиваются к магнитам, это что-то другое.
Медь
Медь сама по себе не магнитна, но в некоторой степени взаимодействует с магнитами. Это свойство помогает вырабатывать электричество на электростанциях.
Заключение:
При достаточно большом магнитном поле все виды металлов будут взаимодействовать с магнитом. Это происходит потому, что в металлах возникают вихревые токи, когда они подвергаются воздействию движущегося магнитного поля.
Используя этот принцип, металлоискатели способны обнаруживать немагнитные металлы, такие как золото, серебро. Но для большинства практических целей этого взаимодействия недостаточно, что ограничивает возможные варианты использования.
Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Область применения и интересные факты о меди» и «Особенности отделки труб из нержавеющей стали».
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
9 немагнитных металлов
от персонала
Обычно мы рассматриваем металлы как магнитные, но некоторые металлы не обладают магнитными свойствами. Почему это так и что вообще заставляет металлы быть магнитными? Давай выясним.
Содержание страницы
- Что делает металл магнитным?
- Различные типы магнетизма
- Все ли металлы магнитны?
- Немагнитные металлы
- 1. Алюминий
- 2. Латунь
- 3. Бронза
- 4. Медь
- 5. Свинец
- 6. Золото
- 7. Серебро
- 8. Платина 72 1in 90 90
- 90 Z. 012
Что делает металл магнитным?
Магнетизм в металлах возникает из-за неравномерно распределенных электронов. Это распределение создает магнитные диполи за счет смещения заряда внутри атома вперед и назад. В магнитных металлах эти диполи выравниваются, создавая локализованные магнитные области, каждая из которых имеет северный и южный полюса. Когда большинство локализованных областей указывают в одном направлении, они создают магнитное поле, намагничивающее материал. Эта магнитная сила увеличивается по мере выравнивания большего количества доменов.
Различные типы магнетизма
В металлах существует три типа магнетизма: ферромагнитный, диамагнитный и парамагнитный.
Ферромагнитные материалы — это то, что мы обычно рассматриваем как магнитные. Они сильно притягиваются к магнитам и сохраняют этот магнетизм, даже когда магнита нет поблизости. Это связано с наличием магнитных доменов, как объяснялось в предыдущем разделе.
Парамагнитные материалы в нормальных условиях не обладают магнитными свойствами, но могут взаимодействовать с магнитами. Когда магнит находится поблизости, в парамагнитном материале образуются небольшие электрические токи из-за движения магнита. Они вызывают небольшие взаимодействия с магнитом, которые снова исчезают, когда магнит удаляется.
Диамагнитные материалы в нормальных условиях не являются магнитными, но могут взаимодействовать с магнитами. В отличие от парамагнетиков они отталкивают магнитные поля. Эти магнитные свойства исчезают, когда магнит удаляется.
Все ли металлы магнитятся?
Нет, все металлы не магнитятся. Благородные металлы, такие как алюминий, медь и ее сплавы, и даже некоторые черные металлы, такие как нержавеющая сталь, не обладают магнитными свойствами. В некоторых немагнитных металлах локализованные магнитные домены компенсируют друг друга, поскольку они направлены в разные стороны.
Немагнитные металлы
1. Алюминий
Алюминий не является магнитным при нормальных условиях, но взаимодействует с магнитами – мы называем это парамагнетизмом. Этот металл не притягивается к магнитам, поэтому магнит не прилипнет к алюминию. Однако, когда магнит приближается к алюминию, он создает электрическое поле, которое взаимодействует с алюминием. Это явление называется законом Ленца в честь известного физика Эмиля Ленца. Взаимодействие здесь лучше всего иллюстрируется падением мощного магнита на толстую алюминиевую трубку. Магнит будет падать невероятно медленно, так как испытывает помехи от электрических полей, создаваемых его движением.
2. Латунь
Как и алюминий, латунь в нормальных условиях не обладает магнитными свойствами, но взаимодействует с движущимися магнитами. Здесь снова вступает в действие закон Ленца. Когда латунь движется относительно сильного магнита, внутри металла возникают электрические токи, которые взаимодействуют с магнитным полем магнита. Лучше всего это можно проиллюстрировать в эксперименте с латунным маятником и сильным магнитом: когда магнит отсутствует, латунный маятник качается быстро. Однако, когда сильный магнит помещается близко к пути маятника, он значительно замедляется и почти полностью останавливается. Замена латунного маятника деревянным не показывает взаимодействия с магнитом, что указывает на то, что это взаимодействие не физическое, а магнитное.
3. Бронза
Бронза, сплав меди, олова и иногда следов никеля. Никель обладает магнитными свойствами, и в достаточно больших количествах может сделать бронзу слегка магнитной. Однако бронза, как правило, не магнитится.
4. Медь
Хотя медь является отличным проводником, она не обладает магнитными свойствами. Медь диамагнитна, что означает, что она отталкивает магниты. Это эффективно используется в фонариках с механическим приводом (встряхивающих фонарях). Когда вы встряхиваете фонарик, магнит перемещается по медной катушке. Здесь отталкивание между магнитом и катушкой создает электрическое поле, питающее фонарик.
5. Свинец
Свинец не обладает магнитными свойствами, но может взаимодействовать с мощными магнитами так же, как алюминий, латунь и медь. Это означает, что он слабо парамагнетичен. Если мощный магнит приблизится к свинцовой трубе, это может вызвать движение трубы.
6. Золото
Золото не обладает магнитными свойствами в обычных условиях и долгое время считалось полностью немагнитным. Однако недавно группа ученых обнаружила, что золото может временно намагничиваться при сильной жаре в определенных условиях.
7. Серебро
Серебро не обладает магнитными свойствами, но будет взаимодействовать с сильными магнитами под действием закона Ленца. Здесь, как и в случае с алюминием и латунью, движение магнита относительно серебра создает небольшие вихревые токи внутри металла. Эти вихревые токи представляют собой небольшие электрические токи, которые создают взаимодействие между металлом и магнитом, заставляя их двигаться.
8. Платина
Хотя платина является отличным проводником, она не обладает магнитными свойствами. Однако группе ученых удалось заставить тонкую пленку платины проявить ферромагнитные свойства. Здесь команда погрузила платину в ионную жидкость и приложила к ней электрическое поле. Это создало атомарно тонкий слой на поверхности платины, который был магнитным. Этот эксперимент проводился в строго контролируемой среде, и его нелегко воссоздать. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что платина немагнитна в повседневных обстоятельствах.
9. Цинк
Цинк не обладает магнитными свойствами при нормальных условиях, но обладает парамагнитными свойствами, подобно латуни и алюминию. Перемещение сильного магнита близко к цинку вызывает образование небольших электрических токов. Хотя они не являются магнитными, они взаимодействуют с магнитом, заставляя металл двигаться относительно металла.
Немагнитные металлы [список] (свойства, применение)
Металлы можно в широком смысле разделить на магнитные и немагнитные, в зависимости от создаваемого вокруг них магнитного поля.
Итак, какие металлы немагнитны? И как их идентифицировать?
Такие металлы, как алюминий, медь, титан, висмут, литий, свинец, латунь и бронза, считаются немагнитными металлами, поскольку они не развивают значительной силы отталкивания или притяжения при воздействии магнитного поля. Это делает их подходящими для приложений, таких как аппараты МРТ, которые создают сильное магнитное поле.
В этой статье подробно рассматриваются немагнитные металлы и проливаются свет на факторы, которые делают металлы магнитными.
Что в этой статье?
- Список немагнитных металлов
- Что такое немагнитные металлы?
- Типы намагничивания
- Магнитные и немагнитные металлы
- Заключительные мысли
- Часто задаваемые вопросы (FAQ)
MellowPine поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на моем сайте, я могу получить партнерскую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас.
Список немагнитных металлов с их применением
По сравнению с магнитными металлами количество немагнитных металлов велико. Переходные металлы, такие как медь, серебро и золото, являются немагнитными металлами.
В следующих таблицах перечислены некоторые немагнитные металлы, их свойства и области применения.
Немагнитные металлы Свойства Применение Золото Хорошая коррозионная стойкость, низкое удельное электрическое сопротивление, ковкость Используется в компьютерах, ювелирных изделиях, электродах ЭЭГ и зубных пломбах. Медь Отличный проводник тепла и электричества, хорошая коррозионная стойкость Посуда, фонарики, подводное оборудование, Солнечные панели, украшения и конденсаторы в медицинском оборудовании Висмут Высокое электрическое сопротивление при воздействии магнитного поля. Пайка, патроны Литий Высокая удельная теплоемкость, высокая теплопроводность, низкая плотность Немагнитные батареи Алюминий 9015 Хорошая коррозионная стойкость 7 морских применений , военные, Электронные корпуса, Линии электропередач
Титан Высокое соотношение прочности к плотности и превосходная коррозионная стойкость Инструменты, ракеты, микроволновые соединители и корабли Платина Хорошая коррозионная стойкость, мягкость и пластичность, высокая плотность Электроды, высокая плотность жесткие диски высокой плотности и оптические системы хранения данных. Обычно используемые немагнитные металлы, их свойства и применение
Золото
Золото
Золото — мягкий, пластичный металл с хорошей коррозионной стойкостью. Его низкое электрическое сопротивление и немагнитные свойства делают его идеальным металлом для изготовления электродов ЭЭГ (для измерения сигналов мозга).
Медь
Медь
Помимо того, что медь немагнитна, говорят, что медь обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и хорошей коррозионной стойкостью.
Немагнитные свойства меди используются в механических фонариках и подводных приборах, таких как трубопроводы морской воды, муфты и т. д.
Устойчивость к загрязнению делает медь подходящей для применения в течение длительного времени бездействия, например, в погружных испытательных устройствах.
Медные сплавы, такие как латунь, также обладают немагнитными свойствами, что делает их пригодными для аналогичных применений.
Серебро
Серебряные монеты
Серебро обладает хорошей теплопроводностью, электропроводностью и коррозионной стойкостью.
В дополнение к этим свойствам немагнитная природа серебра делает этот металл идеальным выбором для изготовления конденсаторов, используемых в медицинских устройствах, таких как МРТ (магнитно-резонансная томография) и ЯМР (ядерно-магнитно-резонансные сканеры).
Висмут
Висмут
Низкая плотность и высокая устойчивость к электричеству вблизи внешнего магнитного поля делают висмут предпочтительным для пайки.
Литий
Литий
Литий имеет высокую удельную теплоемкость, высокую теплопроводность и низкую плотность, что делает его пригодным для применения в электротехнике.
Одним из самых популярных применений лития является литий-ионный (Li-on) аккумулятор.
Немагнитная природа лития делает его подходящим для электронных гаджетов, таких как смартфоны, которые в противном случае могут испытывать помехи при наличии внешнего магнитного поля.
Алюминий
Алюминиевый чемодан
Алюминий, легкий металл, обладает высокой тепло- и электропроводностью. Помимо этих качеств, он обладает хорошей коррозионной стойкостью и немагнитен.
Немагнитные свойства алюминия помогают создавать электронные корпуса и морские конструкции, а также разрабатывать военные устройства, невосприимчивые к магнитному полю.
Титан
Титан
Высокое отношение прочности к плотности и немагнитные свойства титана делают его идеальным металлом для разработки инструментов, которые используются при работе с магнитными устройствами, такими как оборудование МРТ или высоконадежные испытательные устройства.
Кроме того, титан нашел широкое применение в области космонавтики, судостроения и разработки ракет.
Платина
Ювелирное кольцо из платины
Платина — очень плотный, пластичный, ковкий и устойчивый к коррозии материал. Его немагнитные свойства используются в производстве кардиостимуляторов и каталитических нейтрализаторов.
Что такое немагнитные металлы?
Металлы со слабым магнитным откликом относятся к категории немагнитных металлов. Кроме того, эти металлы обладают низкой относительной проницаемостью.
Мера намагниченности называется проницаемостью. Это свойство объясняет реакцию материала на магнитное поле.
Магнетизм бывает трех типов: ферромагнитный, парамагнитный и диамагнитный.
Парамагнитные и диамагнитные металлы относятся к категории немагнитных металлов из-за их слабой магнитной природы.
Тип металла Природа Магнитное поведение Диамагнитный Немагнитный Наведено слабое отталкивающее магнитное поле Парамагнитное Немагнитное Наведено слабое притягивающее магнитное поле Магнитное Ферромагнитное Индуцировано сильное притягивающее магнитное поле Классификация металлов
Диамагнитные металлы
При помещении во внешнее поле диамагнитные металлы имеют индуцированное магнитное поле относительно низкой величины.
Это индуцированное магнитное поле имеет отталкивающий характер, поскольку вращение электрона противоположно направлению внешнего поля.
Следовательно, диамагнитные металлы могут характеризоваться их отталкивающим поведением, тогда как парамагнитные и ферромагнитные металлы притягиваются к полю.
Парамагнитные металлы
При помещении во внешнее поле парамагнитные металлы испытывают слабое индуцированное магнитное поле, и спин электрона оказывается направленным во внешнее поле.
В результате эти металлы притягиваются к источнику магнитного поля.
Ферромагнитные металлы
При помещении во внешнее поле ферромагнитные металлы испытывают очень сильное наведенное магнитное поле, и вращение электрона направлено во внешнее поле.
Это индукционное поле сохраняется даже при нормальных температурах. Размагничивание часто включает их нагрев выше температуры Кюри.
Соединения, состоящие из нескольких элементов, называются ферримагнитными и антиферромагнитными.
Ферримагнитные и антиферромагнитные металлы имеют свой электронный спин, противоположный внешнему магнитному полю, но различаются по величине индуцированного магнитного поля.
На практике из-за дефектов кристалла индуцированное магнитное поле в антиферромагнитных металлах не совсем противостоит внешнему полю. Таким образом, эти материалы проявляют определенные магнитные отклики.
Типы намагниченности
Намагниченность металла можно разделить на естественную или искусственную.
Природные магниты
Относительное движение электронов в атоме определяет, обладает материал магнитными свойствами или нет.
На основе спина электрона магнитное свойство передается на атомном уровне и передается на кристаллический уровень.
Именно на кристаллическом уровне классифицируются многие магнитные и немагнитные металлы. Например, железо существует как в объемно-центрированной, так и в гранецентрированной кубической структуре.
Объемно-центрированная структура железа обычно обнаруживается при комнатной температуре, что придает металлу ферромагнитные свойства.
Напротив, он становится гранецентрированным и парамагнитным при более высоких температурах (выше температуры Кюри), теряя свои магнитные свойства.
Серебро, золото и платина представляют собой гранецентрированные кристаллические структуры со слабыми магнитными свойствами.
Принимая во внимание, что такие металлы, как железо, кобальт, никель и некоторые редкоземельные металлы, являются естественными ферромагнитными при комнатной температуре и, таким образом, классифицируются как природные магнитные металлы.
Однако свойства этих металлов могут быть изменены в процессе производства или термической обработки в зависимости от температуры.
Как правило, постоянными магнитами называют металлы, которые могут сохранять магнитные свойства в течение длительного времени.
Электромагниты
Ток и магнитные поля взаимосвязаны. Ток может индуцировать магнитное поле в металле, и то же самое происходит и наоборот.
Когда ток проходит через железный сердечник с проволочной обмоткой, вокруг катушки создается магнитное поле, которое намагничивает сердечник.
Таким образом, намагниченный сердечник называется электромагнитом.
Электромагниты используют ток для намагничивания. Как только ток отключается, он теряет свою магнитную силу. Но, изменяя величину подаваемого тока, можно развивать различную степень намагниченности.
Путем изменения направления тока можно изменить положение полюсов.
Некоторыми примерами электромагнитов являются наушники, громкоговорители, электронные дверные звонки и т. д.
Принудительное намагничивание
Традиционная техника создания принудительного магнитного поля своими руками включает либо трение слабомагнитных металлов о сильный магнит, либо удары по металлу молотком.
Эти уловки работают, потому что электроны перераспределяются в металле, временно создавая магнитный момент. Но эти эффекты носят временный характер и не длятся долго.
Создание магнитного металла своими руками для коммерческого применения бесполезно. Ученые всего мира пробуют новые методы создания долговечного магнита.
Существуют различные методы, от использования добавок до использования поляризованного света для изменения свойств материала. Все это связано с изменением поведения электронов в металлах.
Магнитные и немагнитные металлы
Магнитные металлы Немагнитные металлы Проявляет притяжение и отталкивание и создает магнитное поле. Не обладают притягательным и отталкивающим характером.
Может иметь очень слабое магнитное поле.Имеют более низкую коэрцитивную силу. Более высокая коэрцитивность. Спины электронов ориентированы по направлению внешнего магнитного поля Спины электронов компенсируют друг друга. Легко обнаруживаются металлодетекторами, поскольку они реагируют на внешнее магнитное поле Не легко обнаруживаются металлодетекторами, если только они не обладают хорошей электропроводностью и магнитной проницаемостью. Не подходит для электропроводки, так как создает магнитное поле. Подходит для электроизоляции и электропроводки. Железо, кобальт, никель и их сплавы являются некоторыми примерами. Примеры меди, титана и алюминия. Магнитные и немагнитные металлы
В зависимости от природы металла
Магнитные материалы обладают свойством притягивать и отталкивать другие материалы в присутствии магнитного поля, в то время как немагнитные материалы остаются невосприимчивыми.
Основано на коэрцитивной силе металла
Коэрцитивная сила — это свойство материала, которое определяет, насколько сильным должно быть магнитное поле, чтобы намагнитить/размагнитить его.
Магнитные материалы обладают более низкой коэрцитивной силой по сравнению с немагнитными материалами, которые обладают высокой коэрцитивной силой.
На основе спинов электронов
В магнитных материалах спины электронов выстраиваются в направлении магнитного поля, тогда как в немагнитных материалах спины электронов выстраиваются таким образом, что их спины компенсируют друг друга.
В зависимости от применения металлов
В зависимости от их полезности магнитные и немагнитные материалы имеют различное применение.
Металлодетекторы легко обнаруживают магнитные материалы и, таким образом, имеют широкое применение в военных и промышленных целях.
Немагнитные материалы широко используются в электропроводке и в целях изоляции.
Заключительные мысли
Немагнитные металлы обычно используются для приложений, которые подвергаются воздействию высоких температур, коррозионных и магнитных сред.
При более высоких температурах немагнитные металлы сохраняют свою кристаллическую структуру, что упрощает их использование. Например, парамагнитный металлический боксит используется в доменных печах.
Использование титана в качестве защитного инструмента демонстрирует его исключительную стойкость к магнитным воздействиям.
Помимо немагнитных металлов, вы также можете выбрать другие немагнитные материалы, такие как резина, пластик, дерево и т. д., для применений, где обычно не требуется высокая прочность или проводимость.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Могут ли немагнитные металлы намагничиваться?
Да, немагнитные металлы можно намагнитить, потирая металл о сильный магнит или ударяя по металлу молотком.
Добавить комментарий