Hva er en ferromagnet?

Ferromagnetiske materialer er vanligvis basert på element jern og representerer en av de tre typer magnetisme som finnes i naturen, distinkte fra diamagnetism og paramagnetisme. De primære funksjonene til ferromagnets er at de viser en naturlig magnetfelt i fravær av denne første var pålagt stoffet ved et eksternt magnetfelt kilde, og feltet er, for alle praktiske formål, permanent. Diamagnetiske materialer, derimot, viser en svak, induserte magnetfelt som er direkte motsatt av den som foreligger i jern. Paramagnetiske materialer inkluderer aluminium og platinametaller, som kan bli indusert til å også ha en svak magnetisk felt, men raskt miste effekt når det induserende felt er fjernet.

Den vanligste materialet i naturen som viser ferromagnetiske egenskaper er jern, og denne kvaliteten har vært kjent i over 2000 år. Andre sjeldne jordarter kan også oppvise ferromagnetisme, slik som gadolinium og dysprosium. Metaller som fungerer som ferromagnetiske legeringer omfatter kobolt legert med samariam eller neodym.

Det magnetiske felt i en ferromagnet er sentrert i atom regioner hvor elektronspinn er innrettet parallelt med hverandre, er kjent som domener. Disse domenene er sterkt magnetisk, men tilfeldig spredt over mesteparten av et materiale i seg selv, som gir den en samlet svak eller nøytral naturlig magnetisme. Ved å ta slike naturlig magnetfelt og utsette dem for et eksternt magnetisk kilde, domenene selv vil justere og materialet vil beholde en jevn, sterk og varig magnetfelt. Denne økning i den generelle magnetisme av et stoff som er kjent som relativ permeabilitet. Muligheten av jern og sjeldne jordarter for å beholde denne oppstilling av domenene og generell magnetisme er kjent som hysterese.

Mens en ferromagnet beholder sin feltet når det induserende magnetfelt er fjernet, er det bare beholdes på en brøkdel av den opprinnelige styrke over tid. Dette er kjent som remanence. Remanence er viktig å beregne styrken av permanente magneter basert på ferromagnetism, der de blir brukt i industri og forbruker enheter.

En annen begrensning ved alle ferromagnet-enheter er at egenskapen av magnetisme er helt tapt ved et visst temperaturområde kjent som Curie-temperaturen. Når Curie temperaturen overskrides for en ferromagnet, dens egenskaper bytte til det av en paramagnet. Curie lov av paramagnetisk mottakelighet bruker Langevin funksjon å beregne endringen i ferromagnetisk til paramagnetiske egenskaper i kjente materialsammensetninger. Endringen fra en tilstand til en annen følger en forutsigbar, stigende, parabolske-formet kurve som temperaturen øker. Denne tendensen for ferromagnetism å svekke og til slutt forsvinne ettersom temperaturen øker er kjent som termisk agitasjon.

Den elektriske hum høres i en transformator uten bevegelige deler er på grunn av sin bruk av en ferromagnet, og er kjent som magnetostriksjon. Dette er en reaksjon av ferromagnet til den induserte magnetfelt skapt av elektrisk strøm matet til transformatoren. Denne induserte magnetiske felt bevirker den naturlige magnetfelt av stoffet for å endre retningen litt for å justere med det påtrykte felt. Det er en mekanisk respons i transformatoren til vekselstrøm (AC), som veksler vanligvis i 60 hertz sykluser, eller 60 ganger i sekundet.

Avansert forskning ved hjelp av ferromagnet egenskaper har flere spennende potensielle bruksområder. I astronomi, er en ferromagnetisk væske blir utformet som en form for væske speil som kan bli jevnere enn glass speil og laget til en brøkdel av prisen for teleskoper og romsonder. Speilet form kan også endres ved å sykle magnetfelt aktuatorer på en kHz sykluser.

Ferromagnetism har også blitt oppdaget i konsert med superledning i pågående forskning utført i 2011. Et nikkel og vismutforbindelse, Bi _tre Ni, konstruert på nanometer skala, eller en milliarddels meter, viser egenskaper som er forskjellig fra den samme forbindelsen i større prøver. Materialegenskaper på denne skalaen er unike, som ferromagnetism kansellerer vanligvis ut superledning, og dens potensielle bruker fortsatt blir utforsket.

Tysk forskning på halvledere bygget på en ferromagnet bære sammensatte gallium mangan arsen, GaMnAs. Denne forbindelsen er kjent for å ha den høyeste Curie-temperatur for en hvilken som helst ferromagnet halvledere, av 212 ° Fahrenheit (100 ° C). Slike forbindelser blir undersøkt som et middel for å dynamisk innstiller den elektriske ledningsevne for superledere.

• Neodym er et ferromagnetisk legering.
• Ferromagnetism gjør noen materialer til å bli permanente magneter.