A seconda delle proprietà magnetiche, le sostanze sono diamagneti, paramagneti e ferromagneti. Ed è il materiale ferromagnetico che ha proprietà speciali che differiscono dal resto.
Che tipo di materiale è questo e quali proprietà ha
Un materiale ferromagnetico (o ferromagnete) è una sostanza che si trova in uno stato solido cristallino o amorfo, che viene magnetizzata in assenza di qualsiasi campo magnetico solo a bassa temperatura critica, cioè ad una temperatura inferiore al punto di Curie. La suscettibilità magnetica di questo materiale è positiva e supera l'unità. Alcuni ferromagneti possono avere una magnetizzazione spontanea, la cui forza dipenderà da fattori esterni. Tra le altre cose, tali materiali hanno un'eccellente permeabilità magnetica e sono in grado di amplificare un campo magnetico esterno di diverse centinaia di migliaia di volte.
Gruppi di ferromagneti
Ci sono due gruppi di materiale ferromagnetico in totale:
- Gruppo magneticamente morbido. I ferromagneti di questo gruppo sono piccoliindicatori dell'intensità del campo magnetico, ma hanno un'eccellente permeabilità magnetica (inferiore a 8,0×10-4 H/m) e basse perdite di isteresi. I materiali magnetici morbidi includono: permalloys (leghe con l'aggiunta di nichel e ferro), ferromagneti di ossido (ferriti), magnetodielettrici.
- Magneticamente duro (o gruppo magneticamente duro). Le caratteristiche dei materiali ferromagnetici di questo gruppo sono superiori a quelle del precedente. I solidi magnetici hanno sia un'elevata intensità del campo magnetico che una buona permeabilità magnetica. Sono i materiali principali per la produzione di magneti e dispositivi dove viene utilizzata la forza coercitiva ed è richiesta un'ottima suscettività magnetica. Il gruppo magneticamente duro comprende quasi tutti gli acciai al carbonio e alcuni legati (cob alto, tungsteno e cromo).
Materiali del gruppo magneticamente morbido
Come accennato in precedenza, il gruppo magnetico morbido include:
- Permalloy, che consistono solo di leghe di ferro e nichel. Il cromo e il molibdeno vengono talvolta aggiunti alle permalloy per aumentare la permeabilità. I permalloy realizzati correttamente hanno un'elevata permeabilità magnetica e coercitività.
- Le ferriti sono un materiale ferromagnetico costituito da ossidi di ferro e zinco. Spesso al ferro e allo zinco vengono aggiunti ossidi di manganese o nichel per ridurre la resistenza. Pertanto, le ferriti sono spesso utilizzate come semiconduttori per correnti ad alta frequenza.
- Magnetodielettricosono una miscela in polvere di polvere di ferro, magnetite o permalloy avvolta in un film dielettrico. Proprio come le ferriti, i magnetodielettrici sono usati come semiconduttori in un'ampia varietà di dispositivi: amplificatori, ricevitori, trasmettitori, ecc.
Materiali del gruppo magnetico duro
I seguenti materiali appartengono al gruppo magnetico duro:
- Acciai al carbonio realizzati con una lega di ferro e carbonio. A seconda della quantità di carbonio, ci sono: acciai a basso tenore di carbonio (meno dello 0,25% di carbonio), a medio tenore di carbonio (dallo 0,25 allo 0,6% di carbonio) e acciai ad alto tenore di carbonio (fino al 2% di carbonio). Oltre a ferro e carbonio, nella composizione della lega possono essere inclusi anche silicio, magnesio e manganese. Ma i materiali ferromagnetici di altissima qualità e adatti sono quegli acciai al carbonio che hanno la minor quantità di impurità.
- Leghe a base di elementi di terre rare, come le leghe di samario-cob alto (composti SmCo5 o Sm2Co17). Hanno un'elevata permeabilità magnetica con un'induzione residua di 0,9 T. Allo stesso tempo, anche il campo magnetico nei ferromagneti di questo tipo è 0,9 T.
- Altre leghe. Questi includono: leghe di tungsteno, magnesio, platino e cob alto.
La differenza tra un materiale ferromagnetico e altre sostanze con proprietà magnetiche
All'inizio dell'articolo, si diceva che i ferromagneti hanno proprietà speciali che differiscono in modo significativoda altri materiali, ed ecco alcune prove:
- A differenza dei diamagneti e dei paramagneti, che derivano le loro proprietà da singoli atomi e molecole di materia, le proprietà dei materiali ferromagnetici dipendono dalla struttura cristallina.
- I materiali ferromagnetici, a differenza ad esempio dei paramagneti, hanno alti valori di permeabilità magnetica.
- Oltre alla permeabilità, i ferromagneti differiscono dai materiali paramagnetici in quanto hanno una relazione dipendente tra la magnetizzazione e l'intensità del campo magnetizzante, che ha un nome scientifico: isteresi magnetica. Molti materiali ferromagnetici, come il cob alto e il nichel, nonché le leghe a base di essi, sono soggetti a un fenomeno simile. A proposito, è l'isteresi magnetica che permette ai magneti di mantenere a lungo uno stato di magnetizzazione.
- Alcuni materiali ferromagnetici hanno anche la capacità di cambiare forma e dimensione quando magnetizzati. Questo fenomeno è chiamato magnetostrizione e dipende non solo dal tipo di ferromagnete, ma anche da altri fattori altrettanto importanti, ad esempio dall'intensità dei campi e dalla posizione degli assi cristallografici rispetto ad essi.
- Un' altra caratteristica interessante di una sostanza ferromagnetica è la capacità di perdere le sue proprietà magnetiche o, per dirla semplicemente, trasformarsi in un paramagnete. Questo effetto si ottiene riscaldando il materiale al di sopra del cosiddetto punto di Curie, mentre il passaggio allo stato paramagnetico non è accompagnato da effetti collaterali ed è praticamente invisibile ad occhio nudo.occhio.
Campo di applicazione dei ferromagneti
Come puoi vedere, il materiale ferromagnetico occupa un posto particolarmente importante nel moderno mondo della tecnologia. Viene utilizzato nella produzione di:
- magneti permanenti;
- bussole magnetiche;
- trasformatori e generatori;
- motori elettronici;
- strumenti di misura elettrici;
- ricevitori;
- trasmettitori;
- amplificatori e ricevitori;
- dischi rigidi per laptop e PC;
- altoparlanti e alcuni tipi di telefoni;
- registratori.
In passato, alcuni materiali magnetici morbidi venivano utilizzati anche nell'ingegneria radiofonica per creare nastri magnetici e pellicole.
