Naučite se, katere kovine so magnetne in zakaj
Nekatere magnetne kovine so drugačne od drugih
Arhiv CSA / Getty Images
Magneti so materiali, ki proizvajajo magnetna polja, ki privlačijo določene kovine. Vsak magnet ima severni in južni pol. Nasprotni poli se privlačijo, podobni pa odbijajo.
Medtem ko je večina magnetov izdelanih iz kovin in kovinskih zlitin, so znanstveniki iznašli načine za ustvarjanje magnetov iz kompozitnih materialov, kot so magnetni polimeri.
Kaj ustvarja magnetizem
Magnetizem v kovinah nastane zaradi neenakomerne porazdelitve elektronov v atomih nekaterih kovinskih elementov. Neenakomerno vrtenje in gibanje, ki ga povzroči ta neenakomerna porazdelitev elektronov, premika naboj znotraj atoma naprej in nazaj, kar ustvarja magnetne dipole.
Ko se magnetni dipoli poravnajo, ustvarijo magnetno domeno, lokalizirano magnetno območje, ki ima severni in južni pol.
V nemagnetiziranih materialih so magnetne domene obrnjene v različne smeri in se med seboj izničijo. Medtem ko je pri magnetiziranih materialih večina teh domen poravnanih in usmerjenih v isto smer, kar ustvarja magnetno polje. Več domen je poravnanih skupaj, močnejša je magnetna sila.
Vrste magnetov
Razvoj magnetov
Grški, indijski in kitajski pisci so dokumentirali osnovno znanje o magnetizmu pred več kot 2000 leti. Večina tega razumevanja je temeljila na opazovanju učinka vodnega kamna (naravno prisotnega magnetnega minerala železa) na železo.
Zgodnje raziskave o magnetizmu so potekale že v 16. stoletju, vendar se je razvoj sodobnih visokomočnih magnetov zgodil šele v 20. stoletju.
Pred letom 1940 so se trajni magneti uporabljali samo v osnovnih aplikacijah, kot so kompasi in električni generatorji, imenovani magneti. Razvoj magnetov aluminij-nikelj-kobalt (Alnico) je omogočil, da so trajni magneti nadomestili elektromagnete v motorjih, generatorjih in zvočnikih.
Ustvarjanje magnetov samarij-kobalt (SmCo) v sedemdesetih letih 20. stoletja je proizvedlo magnete z dvakrat večjo gostoto magnetne energije kot kateri koli magnet, ki je bil prej na voljo.
Do zgodnjih osemdesetih let prejšnjega stoletja so nadaljnje raziskave magnetnih lastnosti redkih zemeljskih elementov vodile do odkritja magnetov neodim-železo-bor (NdFeB), kar je vodilo do podvojitve magnetne energije v primerjavi z magneti SmCo.
Magneti redkih zemelj se zdaj uporabljajo v vsem, od ročnih ur in iPadov do motorjev hibridnih vozil in generatorjev vetrnih turbin.
Magnetizem in temperatura
Kovine in drugi materiali imajo različne magnetne faze, odvisno od temperature okolja, v katerem se nahajajo. Posledično lahko kovina kaže več kot eno obliko magnetizma.
Železo, na primer, izgubi svoj magnetizem in postane paramagnetno, ko segreto nad 1418°F (770°C). Temperatura, pri kateri kovina izgubi magnetno silo, se imenuje Curiejeva temperatura.
Železo, kobalt in nikelj so edini elementi, ki imajo – v kovinski obliki – Curiejeve temperature nad sobno temperaturo. Kot taki morajo vsi magnetni materiali vsebovati enega od teh elementov.
Običajne feromagnetne kovine in njihove Curiejeve temperature
| Snov | Curiejeva temperatura |
| Železo (Fe) | 1418°F (770°C) |
| kobalt (co) | 2066°F (1130°C) |
| Nikelj (v) | 676,4 °F (358 °C) |
| gadolinij | 66°F (19°C) |
| disprozij | -301,27 °F (-185,15 °C) |