Hvad er en ferromagnet?

Ferromagnetiske materialer er normalt baseret på elementets jern og repræsenterer en af de tre typer magnetisme, der findes i naturen, adskilt fra diamagnetisme og paramagnetisme.De primære træk ved ferromagneter er, at de udviser et naturligt magnetfelt i fravær af, at dette først pålægges stoffet af en ekstern magnetfeltkilde, og marken er til alle formål permanent.Diamagnetiske materialer viser derimod et svagt, induceret magnetfelt, der er direkte modsat den, der er til stede i jern.Paramagnetiske materialer inkluderer aluminiums- og platinemetaller, som kan induceres til ogsåhar været kendt i over 2.000 år.Andre sjældne jordarter kan også udvise ferromagnetisme, såsom gadolinium og dysprosium.Metaller, der fungerer som ferromagnetiske legeringer, inkluderer koboltlegeret med samariam eller neodym.

Magnetfeltet i en ferromagnet er centreret i atomregioner, hvor elektronspins er på linje parallelt med hinanden, kendt som domæner.Disse domæner er stærkt magnetiske, men alligevel tilfældigt spredt over hovedparten af et materiale selv, hvilket giver det en samlet svag eller neutral naturlig magnetisme.Ved at tage sådanne naturligt magnetiske felter og udsætte dem for en ekstern magnetisk kilde, vil domænerne selv tilpasse sig, og materialet vil bevare en ensartet, stærk og varig magnetfelt.Denne stigning i den generelle magnetisme af et stof er kendt som relativ permeabilitet.Jernens og sjældne jords evne til at bevare denne justering af domæner og generel magnetisme er kendt som hysterese.

Mens en ferromagnet bevarer sit felt, når det inducerende magnetiske felt fjernes, bevares det kun ved en brøkdel af den oprindelige styrke over tid.Dette er kendt som Remanence.Remanence er vigtig for at beregne styrken af permanente magneter baseret på ferromagnetisme, hvor de bruges i industrielle og forbrugerenheder.

En anden begrænsning af alle Ferromagnet -enheder er, at magnetismens egenskab går helt tabt ved et bestemt temperaturområde kendt som Curie -temperaturen.Når curie -temperaturen overskrides for en ferromagnet, skifter dens egenskaber til en paramagnet.Curie -loven om paramagnetisk følsomhed bruger Langevin -funktionen til at beregne ændringen i ferromagnetiske til paramagnetiske egenskaber i kendte materialesammensætninger.Ændringen fra en tilstand til en anden følger en forudsigelig, stigende, parabolsk formet kurve, når temperaturen stiger.Denne tendens til, at ferromagnetisme svækkes og til sidst forsvinder, når temperaturstigninger er kendt som termisk agitation.

Den elektriske brum, der høres i en transformer uden bevægelige dele, skyldes dens anvendelse af en ferromagnet og er kendt som magnetostriktion.Dette er et svar fra ferromagneten på det inducerede magnetfelt oprettet af elektrisk strøm, der er ført til transformeren.Dette inducerede magnetfelt får det naturlige magnetiske felt af stoffet til at ændre retning lidt for at tilpasse sig det påførte felt.Det er en mekanisk respons i transformeren på skiftevis strøm (AC), der normalt skifter i 60 Hertz -cyklusser eller 60 gange i sekundet.

Avanceret forskning ved hjælp af Ferromagnet -egenskaber har flere spændende potentielle anvendelser.I astronomi designes en ferromagnetisk væske som en form for flydende spejl, der kunne være glattere end glasspejle og skabt til en brøkdel af omkostningerne til teleskoper og rumprober.Spejlformen kunne også ændres ved at cykle magnetfeltaktuatorer på en Kilohertz -cyklus.

Ferromagnetisme er også blevet opdaget i samspil med superledelse, konstrueret i nanometerskalaen, eller en milliarddel af en meter, udviser egenskaber, der er forskellig fra den for den samme forbindelse i større prøver.Materielle egenskaber i denne skala er unikke, da ferromagnetisme normalt annullerer superledelse, og dens potentielle anvendelser undersøges stadig.

Tysk forskning i halvledere, der er bygget på en ferromagnet, involverer den sammensatte galliummangan -arsen, gamnas.Denne forbindelse er kendt for at have den højeste curie -temperatur for enhver Ferromagnet -halvleder, på 212 DEG;Fahrenheit (100 deg; Celsius).Sådanne forbindelser undersøges som et middel til dynamisk indstilling af den elektriske ledningsevne af superledere.