Τι είναι το σιδηρομαγνήτη;

Τα σιδηρομαγνητικά υλικά βασίζονται συνήθως στο σίδερο στοιχείων και αντιπροσωπεύουν έναν από τους τρεις τύπους μαγνητισμού που βρίσκονται στη φύση, ξεχωριστά από τον διαμαγνητισμό και τον παραμαγνητισμό.Τα κύρια χαρακτηριστικά των σιδηρομαγνήτες είναι ότι παρουσιάζουν ένα φυσικό μαγνητικό πεδίο, ελλείψει αυτού του πρώτου που επιβάλλεται στην ουσία από μια εξωτερική πηγή μαγνητικού πεδίου και το πεδίο είναι, για όλες τις προθέσεις και τους σκοπούς, μόνιμα.Τα διαμαγνητικά υλικά, αντίθετα, εμφανίζουν ένα αδύναμο, επαγόμενο μαγνητικό πεδίο που είναι ακριβώς αντίθετο από το ένα παρόν στο σίδηρο.Τα παραμαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν μέταλλα αλουμινίου και πλατίνας, τα οποία μπορούν να προκληθούν ώστε να έχουν επίσης ένα ελαφρύ μαγνητικό πεδίο, αλλά γρήγορα χάνουν το αποτέλεσμα όταν αφαιρείται το πεδίο επαγωγής.

Το πιο κοινό υλικό που παρουσιάζει σιδηρομαγνητικές ιδιότητες είναι ο σίδηρος και αυτή η ποιότηταείναι γνωστό για πάνω από 2.000 χρόνια.Άλλες σπάνιες γη μπορούν επίσης να παρουσιάσουν σιδηρομαγνητισμό, όπως το γαδολίνιο και το δυσπροσκόπιο.Τα μέταλλα που δρουν ως σιδηρομαγνητικά κράματα περιλαμβάνουν το κοβάλτιο που είναι αλουμινένια με το Samariam ή το νεοδύμιο.Αυτοί οι τομείς είναι έντονα μαγνητικοί, αλλά τυχαία διάσπαρτοι σε όλο το μεγαλύτερο μέρος ενός υλικού, το οποίο του δίνει ένα συνολικό αδύναμο ή ουδέτερο φυσικό μαγνητισμό.Λαμβάνοντας τέτοια φυσικά μαγνητικά πεδία και εκθέτοντάς τα σε μια εξωτερική μαγνητική πηγή, οι ίδιοι οι τομείς θα ευθυγραμμιστούν και το υλικό θα διατηρήσει ένα ομοιόμορφο, ισχυρό και διαρκή μαγνητικό πεδίο.Αυτή η αύξηση του γενικού μαγνητισμού μιας ουσίας είναι γνωστή ως σχετική διαπερατότητα.Η ικανότητα του σιδήρου και των σπάνιων γαιών να διατηρήσει αυτή την ευθυγράμμιση των τομέων και του γενικού μαγνητισμού είναι γνωστή ως υστέρηση.

Ενώ ένα σιδηρομαγνόητο διατηρεί το πεδίο του όταν απομακρύνεται το μαγνητικό πεδίο που προκαλεί, διατηρείται μόνο σε ένα κλάσμα της αρχικής αντοχής με την πάροδο του χρόνου.Αυτό είναι γνωστό ως Recanence.Η αναδημιουργία είναι σημαντική για τον υπολογισμό της δύναμης των μόνιμων μαγνητών που βασίζεται στον σιδηρομαγνητισμό, όπου χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές και καταναλωτικές συσκευές.

Ένας άλλος περιορισμός όλων των συσκευών σιδηρομαγνήτη είναι ότι η ιδιότητα του μαγνητισμού χάνεται εντελώς σε ένα ορισμένο εύρος θερμοκρασίας γνωστό ως θερμοκρασία Curie.Όταν η θερμοκρασία Curie ξεπερνά ένα σιδηρομαγνήτη, οι ιδιότητές της μεταβαίνουν σε εκείνο ενός παραμαγνητίου.Ο νόμος Curie της παραμαγνητικής ευαισθησίας χρησιμοποιεί τη λειτουργία Langevin για να υπολογίσει την αλλαγή στις σιδηρομαγνητικές σε παραμαγνητικές ιδιότητες σε γνωστές συνθέσεις υλικού.Η αλλαγή από το ένα κράτος στην άλλη ακολουθεί μια προβλέψιμη, αυξανόμενη, παραβολική καμπύλη σε σχήμα, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.Αυτή η τάση για τον σιδηρομαγνητισμό να αποδυναμωθεί και τελικά να εξαφανιστεί καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται είναι γνωστή ως θερμική ανάδευση.

Το ηλεκτρικό βουητό που ακούγεται σε μετασχηματιστή χωρίς κινούμενα μέρη οφείλεται στη χρήση ενός σιδηρομαγνήτη και είναι γνωστή ως μαγνητοσκοπία.Πρόκειται για μια απάντηση από το σιδηρομαγνήτη στο επαγόμενο μαγνητικό πεδίο που δημιουργήθηκε από το ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτείται στον μετασχηματιστή.Αυτό το προκαλούμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί το φυσικό μαγνητικό πεδίο της ουσίας να αλλάξει ελαφρώς την κατεύθυνση να ευθυγραμμιστεί με το εφαρμοσμένο πεδίο.Πρόκειται για μια μηχανική απόκριση στον μετασχηματιστή σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), το οποίο εναλλάσσεται συνήθως σε 60 κύκλους Hertz ή 60 φορές ανά δευτερόλεπτο.Στην αστρονομία, ένα σιδηρομαγνητικό υγρό σχεδιάζεται ως μορφή υγρού καθρέφτη που θα μπορούσε να είναι ομαλότερη από τους γυάλινες καθρέφτες και δημιουργείται με ένα κλάσμα του κόστους για τηλεσκόπια και διαστημικούς ανιχνευτές.Το σχήμα του καθρέφτη θα μπορούσε επίσης να αλλάξει με ενεργοποιητές μαγνητικού πεδίου ποδηλασίας σε κύκλους ενός κιλοσκοπίου.

Ο σιδηρομαγνητισμός έχει επίσης ανακαλυφθεί σε συνεννόηση με την υπεραγωγιμότητα σε συνεχιζόμενη έρευνα που διεξήχθη το 2011. Μια ένωση νικελίου και βισμούθου, Bi

3

ni, που σχεδιάστηκε στην κλίμακα νανομέτρου ή ένα δισεκατομμύριο ενός μετρητή, παρουσιάζει ιδιότητες διαφορετικές από αυτές της ίδιας ένωσης σε μεγαλύτερα δείγματα.Οι ιδιότητες υλικών σε αυτή την κλίμακα είναι μοναδικές, καθώς ο σιδηρομαγνητισμός συνήθως ακυρώνει την υπεραγωγιμότητα και οι πιθανές χρήσεις του εξακολουθούν να διερευνώνται.

Οι γερμανικοί έρευνες σε ημιαγωγούς που βασίζονται σε ένα σιδηρομαγνήτη εμπλέκουν το σύνθετο άρωμα μαγγανίου Gallium, Gamnas.Αυτή η ένωση είναι γνωστό ότι έχει την υψηλότερη θερμοκρασία Curie οποιουδήποτε ημιαγωγού Ferromagnet, 212 deg.Fahrenheit (100 deg, Κελσίου).Τέτοιες ενώσεις ερευνούνται ως μέσο δυναμικής συντονισμού της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των υπεραγωγών.