Was ist ein Ferromagnet?
ferromagnetische Materialien basieren normalerweise auf dem Elementeisen und repräsentieren eine der drei in der Natur gefundenen Magnetismus, unterscheidet sich von Diamagnetismus und Paramagnetismus. Die Hauptmerkmale von Ferromagneten sind, dass sie ein natürliches Magnetfeld aufweisen, wenn dieser erste der Substanz durch eine externe Magnetfeldquelle auferlegt wird, und das Feld ist in jeder Hinsicht dauerhaft. Im Gegensatz dazu weisen diamagnetische Materialien ein schwaches, induziertes Magnetfeld auf, das direkt dem in Eisen vorhandenen vorhanden ist. Zu den paramagnetischen Materialien gehören Aluminium- und Platinmetalle, die zu einem leichten Magnetfeld induziert werden können, aber schnell den Effekt verlieren, wenn das Induktionsfeld entfernt wird. Andere seltene Erden können auch Ferromagnetismus wie Gadolinium und Dyprosium aufweisen. Metalle, die als ferromagnetische Legierungen fungierenKobalt mit Samariam oder Neodym einbeziehen.
Das Magnetfeld in einem Ferromagnet ist in atomaren Regionen zentriert, in denen die Elektronenspins parallel zueinander ausgerichtet sind und als Domänen bezeichnet werden. Diese Domänen sind stark magnetisch, aber zufällig über den Großteil eines Materials selbst verteilt, was ihm einen insgesamt schwachen oder neutralen natürlichen Magnetismus verleiht. Durch die Einnahme solcher natürlicher Magnetfelder und auszusetzen und einer externen magnetischen Quelle auszusetzen, werden sich die Domänen selbst ausrichten und das Material behält ein einheitliches, starkes und dauerhaftes Magnetfeld. Diese Zunahme des allgemeinen Magnetismus einer Substanz wird als relative Permeabilität bezeichnet. Die Fähigkeit von Eisen und Seltenen erden, diese Ausrichtung von Domänen und allgemeiner Magnetismus beizubehalten, wird als Hysterese bezeichnet.
Während ein Ferromagnet sein Feld beibehält, wenn das induzierende Magnetfeld entfernt wird, wird es nur an einem Bruchteil des Origs beibehaltenInal Stärke im Laufe der Zeit. Dies ist als Remanenz bekannt. Die Remanenz ist wichtig für die Berechnung der Stärke von permanenten Magneten auf der Grundlage des Ferromagnetismus, wo sie in Industrie- und Verbrauchergeräten eingesetzt werden.
Eine weitere Einschränkung aller Ferromagnet -Geräte besteht darin, dass die Eigenschaft des Magnetismus bei einem bestimmten Temperaturbereich, der als Curie -Temperatur bekannt ist, vollständig verloren geht. Wenn die Curie -Temperatur für ein Ferromagnet überschritten wird, wechseln die Eigenschaften auf die eines Paramagneten. Das Curie -Gesetz der paramagnetischen Empfindlichkeit verwendet die Langevin -Funktion, um die Änderung der ferromagnetischen zu paramagnetischen Eigenschaften in bekannten Materialzusammensetzungen zu berechnen. Die Änderung von einem Zustand zum anderen folgt einer vorhersehbaren, steigenden, parabolischen Kurve mit zunehmendem Temperatur. Diese Tendenz, dass der Ferromagnetismus schwächer und schließlich verschwindet, wird als Temperaturerhöhung als thermische Agitation bezeichnet.
Das elektrische Sum, das in einem Transformator ohne bewegliche Teile zu hören istRomagnet und ist als Magnetostrhalt bekannt. Dies ist eine Reaktion des Ferromagnet auf das induzierte Magnetfeld, das durch elektrischen Strom erzeugt wird, der dem Transformator gespeist wird. Dieses induzierte Magnetfeld führt dazu, dass das natürliche Magnetfeld der Substanz die Richtung leicht ändert, um sich mit dem angelegten Feld auszurichten. Es ist eine mechanische Reaktion im Transformator zum abwechselnden Strom (AC), der normalerweise in 60 Hertz -Zyklen oder 60 -mal pro Sekunde wechselt.
Fortgeschrittene Forschung unter Verwendung von Ferromagnet -Eigenschaften hat mehrere aufregende potenzielle Anwendungen. In der Astronomie wird eine ferromagnetische Flüssigkeit als eine Form des Flüssigkeitsspiegels entwickelt, die glatter sein könnte als Glasspiegel und zu einem Bruchteil der Kosten für Teleskope und Raumsonden. Die Spiegelform könnte auch durch Fahrradmagnetfeldaktuatoren in einem Kilohertz -Zyklen verändert werden.
Ferromagnetismus wurde ebenfalls zusammen mit der Superkonditionivität in laufenden Forschungen entdeckt, die 2011 durchgeführt wurden. Ein Nickel- und Wismutverbindung, BI 3 Ni, die auf der Nanometerskala oder ein Milliarden Meter konstruiert wurden, weist in größeren Proben Eigenschaften auf, die sich von der derselben Verbindung unterscheiden. Die Materialeigenschaften in dieser Skala sind einzigartig, da der Ferromagnetismus normalerweise die Superkonformität abbricht und seine potenziellen Verwendungszwecke noch untersucht werden.
Deutsche Forschung zu Halbleitern, die auf einem Ferromagnet basieren, betreffen das zusammengesetzte Gallium -Manganarsen, Gamnas. Es ist bekannt, dass diese Verbindung die höchste Curie -Temperatur eines Ferromagnet -Halbleiters von 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) aufweist. Solche Verbindungen werden untersucht, um die elektrische Leitfähigkeit von Supraleitern dynamisch zu stimmen.