Դիտարկենք ֆերոմագնիսների կիրառման հիմնական ոլորտները, ինչպես նաև դրանց դասակարգման առանձնահատկությունները։ Սկսենք նրանից, որ ֆերոմագնիսները կոչվում են պինդ մարմիններ, որոնք ցածր ջերմաստիճաններում ունեն անվերահսկելի մագնիսացում։ Այն փոխվում է դեֆորմացիայի, մագնիսական դաշտի, ջերմաստիճանի տատանումների ազդեցության տակ։
Ֆեռոմագնիսների հատկությունները
Ֆեռոմագնիսների օգտագործումը տեխնոլոգիայի մեջ բացատրվում է նրանց ֆիզիկական հատկություններով։ Նրանք ունեն մագնիսական թափանցելիություն, որը շատ անգամ ավելի մեծ է, քան վակուումը: Այս առումով, բոլոր էլեկտրական սարքերը, որոնք օգտագործում են մագնիսական դաշտեր՝ էներգիայի մի տեսակը մյուսի փոխակերպելու համար, ունեն հատուկ տարրեր՝ պատրաստված ֆերոմագնիսական նյութից, որը կարող է մագնիսական հոսք վարել։
Ֆեռոմագնիսների առանձնահատկությունները
Որո՞նք են ֆերոմագնիսների տարբերակիչ հատկանիշները: Այս նյութերի հատկությունները և օգտագործումը բացատրվում են ներքին կառուցվածքի առանձնահատկություններով։ Ուղղակի կապ կա նյութի մագնիսական հատկությունների և մագնիսականության տարրական կրիչների միջև, որոնք ատոմի ներսում շարժվող էլեկտրոններ են։
Շրջանաձև ուղեծրերով շարժվելիս նրանք ստեղծում են տարրական հոսանքներ և մագնիսականդիպոլներ, որոնք ունեն մագնիսական մոմենտ: Դրա ուղղությունը որոշվում է գիմլետի կանոնով. Մարմնի մագնիսական մոմենտը բոլոր մասերի երկրաչափական գումարն է։ Բացի շրջանաձև ուղեծրերով պտտվելուց, էլեկտրոնները շարժվում են նաև իրենց սեփական առանցքների շուրջ՝ ստեղծելով պտույտի պահեր։ Նրանք կարևոր գործառույթ են կատարում ֆերոմագնիսների մագնիսացման գործընթացում։
Ֆեռոմագնիսների գործնական կիրառումը կապված է դրանցում սպինային մոմենտների զուգահեռ կողմնորոշմամբ ինքնաբուխ մագնիսացված շրջանների առաջացման հետ: Եթե ֆերոմագնիսը տեղակայված չէ արտաքին դաշտում, ապա առանձին մագնիսական մոմենտներն ունեն տարբեր ուղղություններ, դրանց գումարը զրո է և չկա մագնիսացման հատկություն։
Ֆեռոմագնիսների տարբերակիչ հատկանիշներ
Եթե պարամագնիսները կապված են առանձին մոլեկուլների կամ նյութի ատոմների հատկությունների հետ, ապա ֆերոմագնիսական հատկությունները կարելի է բացատրել բյուրեղային կառուցվածքի առանձնահատկություններով։ Օրինակ, գոլորշի վիճակում երկաթի ատոմները փոքր-ինչ դիամագնիսական են, մինչդեռ պինդ վիճակում այս մետաղը ֆերոմագնիս է։ Լաբորատոր ուսումնասիրությունների արդյունքում պարզվել է ջերմաստիճանի և ֆերոմագնիսական հատկությունների միջև կապը։
Օրինակ, Goisler համաձուլվածքը, որը մագնիսական հատկություններով նման է երկաթին, չի պարունակում այս մետաղը: Երբ հասնում է Կյուրիի կետին (ջերմաստիճանի որոշակի արժեք), ֆերոմագնիսական հատկությունները անհետանում են։
Իրենց տարբերակիչ հատկանիշներից կարելի է առանձնացնել ոչ միայն մագնիսական թափանցելիության բարձր արժեքը, այլ նաև դաշտի ուժգնության և կապը.մագնիսացում.
Ֆեռոմագնիսի առանձին ատոմների մագնիսական մոմենտների փոխազդեցությունը նպաստում է հզոր ներքին մագնիսական դաշտերի ստեղծմանը, որոնք շարված են միմյանց զուգահեռ: Ուժեղ արտաքին դաշտը հանգեցնում է կողմնորոշման փոփոխության, ինչը հանգեցնում է մագնիսական հատկությունների ավելացման:
Ֆեռոմագնիսների բնույթը
Գիտնականները հաստատել են ֆերոմագնիսականության սպին բնույթը: Էներգետիկ շերտերի վրա էլեկտրոններ բաշխելիս հաշվի է առնվում Պաուլիի բացառման սկզբունքը։ Դրա էությունն այն է, որ դրանցից միայն որոշակի քանակություն կարող է լինել յուրաքանչյուր շերտի վրա: Ամբողջությամբ լցված թաղանթի վրա տեղակայված բոլոր էլեկտրոնների ուղեծրային և սպինային մագնիսական մոմենտների ստացված արժեքները հավասար են զրոյի:
Ֆերոմագնիսական հատկություններով քիմիական տարրերը (նիկել, կոբալտ, երկաթ) պարբերական համակարգի անցումային տարրեր են։ Նրանց ատոմներում նկատվում է թաղանթները էլեկտրոններով լցնելու ալգորիթմի խախտում։ Սկզբում դրանք մտնում են վերին շերտ (s-օրբիտալ), և միայն այն ամբողջությամբ լցվելուց հետո էլեկտրոնները մտնում են ներքևում գտնվող թաղանթ (d-ուղղծր):
Ֆեռոմագնիսների լայնածավալ օգտագործումը, որոնցից հիմնականը երկաթն է, բացատրվում է կառուցվածքի փոփոխությամբ, երբ ենթարկվում է արտաքին մագնիսական դաշտի:
Նման հատկություններ կարող են ունենալ միայն այն նյութերը, որոնց ատոմներում կան ներքին անավարտ թաղանթներ: Բայց նույնիսկ այս պայմանը բավարար չէ ֆերոմագնիսական բնութագրերի մասին խոսելու համար։ Օրինակ՝ քրոմը, մանգանը, պլատինը նույնպես ունենԱնավարտ թաղանթներ ատոմների ներսում, բայց դրանք պարամագնիսական են: Ինքնաբուխ մագնիսացման առաջացումը բացատրվում է հատուկ քվանտային գործողությամբ, որը դժվար է բացատրել դասական ֆիզիկայի միջոցով:
Բաժանմունք
Գոյություն ունի նման նյութերի պայմանական բաժանում երկու տեսակի՝ կոշտ և փափուկ ֆերոմագնիսների։ Կոշտ նյութերի օգտագործումը կապված է մագնիսական սկավառակների, տեղեկատվության պահպանման ժապավենների արտադրության հետ: Փափուկ ֆերոմագնիսներն անփոխարինելի են էլեկտրամագնիսների, տրանսֆորմատորային միջուկների ստեղծման գործում։ Երկու տեսակների տարբերությունները բացատրվում են այս նյութերի քիմիական կառուցվածքի առանձնահատկություններով։
Օգտագործման առանձնահատկությունները
Եկեք մանրամասն դիտարկենք ֆեռոմագնիսների օգտագործման որոշ օրինակներ ժամանակակից տեխնոլոգիայի տարբեր ճյուղերում: Փափուկ մագնիսական նյութերը օգտագործվում են էլեկտրատեխնիկայում էլեկտրական շարժիչներ, տրանսֆորմատորներ, գեներատորներ ստեղծելու համար։ Բացի այդ, կարևոր է նշել այս տեսակի ֆերոմագնիսների օգտագործումը ռադիոկապի և ցածր հոսանքի տեխնոլոգիայի մեջ:
Մշտական մագնիսներ ստեղծելու համար անհրաժեշտ են կոշտ տեսակներ: Եթե արտաքին դաշտն անջատված է, ֆերոմագնիսները պահպանում են իրենց հատկությունները, քանի որ տարրական հոսանքների կողմնորոշումը չի անհետանում։
Հենց այս հատկությունն է բացատրում ֆերոմագնիսների օգտագործումը: Մի խոսքով, կարելի է ասել, որ նման նյութերը ժամանակակից տեխնիկայի հիմքն են։
Մշտական մագնիսներ են անհրաժեշտ էլեկտրական չափիչ գործիքներ, հեռախոսներ, բարձրախոսներ, մագնիսական կողմնացույցներ, ձայնագրիչներ ստեղծելիս:
Ֆերիտներ
Նկատի ունենալով ֆերոմագնիսների օգտագործումը, անհրաժեշտ է հատուկ ուշադրություն դարձնել ֆերիտներին։ Նրանք լայնորեն օգտագործվում են բարձր հաճախականության ռադիոտեխնիկայում, քանի որ դրանք համատեղում են կիսահաղորդիչների և ֆերոմագնիսների հատկությունները: Հենց ֆերիտներից ներկայումս պատրաստվում են մագնիսական ժապավեններ և թաղանթներ, ինդուկտորների միջուկներ և սկավառակներ։ Դրանք բնության մեջ հայտնաբերված երկաթի օքսիդներ են։
Հետաքրքիր փաստեր
Տոկոսը ֆերոմագնիսների օգտագործումն է էլեկտրական մեքենաներում, ինչպես նաև կոշտ սկավառակում ձայնագրման տեխնոլոգիայի մեջ: Ժամանակակից հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ որոշակի ջերմաստիճաններում որոշ ֆերոմագնիսներ կարող են ձեռք բերել պարամագնիսական բնութագրեր։ Այդ իսկ պատճառով այս նյութերը համարվում են վատ հասկացված և առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում ֆիզիկոսների համար:
Պողպատե միջուկը կարող է մի քանի անգամ մեծացնել մագնիսական դաշտը՝ առանց ընթացիկ ուժի փոփոխության:
Ֆեռոմագնիսների օգտագործումը կարող է զգալիորեն խնայել էլեկտրական էներգիան։ Այդ իսկ պատճառով ֆերոմագնիսական հատկություններով նյութեր են օգտագործվում գեներատորների, տրանսֆորմատորների, էլեկտրական շարժիչների միջուկների համար։
Մագնիսական հիստերեզ
Սա մագնիսական դաշտի ուժգնության և մագնիսացման վեկտորի կախվածության երևույթն է արտաքին դաշտից։ Այս հատկությունը դրսևորվում է ֆերոմագնիսներում, ինչպես նաև երկաթից, նիկելից, կոբալտից պատրաստված համաձուլվածքներում։ Նմանատիպ երևույթ նկատվում է ոչ միայն դաշտի ուղղության և մեծության փոփոխության, այլև դրա պտտման դեպքում։
թափանցելիություն
Մագնիսական թափանցելիությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը ցույց է տալիս որոշակի միջավայրում ինդուկցիայի հարաբերակցությունը վակուումում եղածին: Եթե նյութը ստեղծում է իր մագնիսական դաշտը, այն համարվում է մագնիսացված: Համաձայն Ամպերի վարկածի, հատկությունների արժեքը կախված է ատոմում «ազատ» էլեկտրոնների ուղեծրային շարժումից։
Հիստերեզի հանգույցը արտաքին դաշտում տեղակայված ֆեռոմագնիսների մագնիսացման չափի փոփոխության կախվածության կորն է ինդուկցիայի չափի փոփոխությունից: Օգտագործված մարմինն ամբողջությամբ ապամագնիսացնելու համար հարկավոր է փոխել արտաքին մագնիսական դաշտի ուղղությունը։
Մագնիսական ինդուկցիայի որոշակի արժեքի դեպքում, որը կոչվում է հարկադրական ուժ, նմուշի մագնիսացումը դառնում է զրո:
Հիստերեզի օղակի ձևն է և հարկադրական ուժի մեծությունը, որոնք որոշում են նյութի մասնակի մագնիսացումը պահպանելու ունակությունը, բացատրում են ֆերոմագնիսների լայն կիրառումը: Համառոտ վերևում նկարագրված են կոշտ ֆերոմագնիսների կիրառման տարածքները լայն հիստերեզի հանգույցով: Վոլֆրամի, ածխածնի, ալյումինի, քրոմի պողպատներն ունեն մեծ հարկադրական ուժ, հետևաբար դրանց հիման վրա ստեղծվում են տարբեր ձևերի մշտական մագնիսներ՝ շերտագիծ, պայտ։
Փափուկ նյութերի շարքում, որոնք ունեն ստիպողական ուժ, մենք նշում ենք երկաթի հանքաքարերը, ինչպես նաև երկաթ-նիկելի համաձուլվածքները:
Ֆեռոմագնիսների մագնիսացման հակադարձման գործընթացը կապված է ինքնաբուխ մագնիսացման շրջանի փոփոխության հետ։ Դրա համար օգտագործվում է արտաքին դաշտի կատարած աշխատանքը։ Քանակայս դեպքում առաջացող ջերմությունը համաչափ է հիստերեզի հանգույցի մակերեսին:
Եզրակացություն
Ներկայումս տեխնոլոգիայի բոլոր ճյուղերում ակտիվորեն օգտագործվում են ֆերոմագնիսական հատկություն ունեցող նյութեր։ Էներգառեսուրսների զգալի խնայողություններից բացի, նման նյութերի օգտագործումը կարող է պարզեցնել տեխնոլոգիական գործընթացները։
Օրինակ, հզոր մշտական մագնիսներով զինված, դուք կարող եք զգալիորեն պարզեցնել մեքենաների ստեղծման գործընթացը: Հզոր էլեկտրամագնիսները, որոնք ներկայումս օգտագործվում են ներքին և արտասահմանյան ավտոմոբիլային գործարաններում, հնարավորություն են տալիս լիովին ավտոմատացնել ամենաաշխատատար տեխնոլոգիական գործընթացները, ինչպես նաև զգալիորեն արագացնել նոր մեքենաների հավաքման գործընթացը:
Ռադիոտեխնիկայում ֆերոմագնիսները հնարավորություն են տալիս ձեռք բերել ամենաբարձր որակի և ճշգրտության սարքեր:
Գիտնականներին հաջողվել է ստեղծել մեկ քայլ մեթոդ մագնիսական նանոմասնիկների արտադրության համար, որոնք հարմար են բժշկության և էլեկտրոնիկայի մեջ կիրառությունների համար:
Լավագույն գիտահետազոտական լաբորատորիաներում իրականացված բազմաթիվ ուսումնասիրությունների արդյունքում հնարավոր եղավ հաստատել կոբալտի և երկաթի նանոմասնիկների մագնիսական հատկությունները՝ պատված ոսկու բարակ շերտով։ Հակաքաղցկեղային դեղամիջոցները կամ ռադիոնուկլիդային ատոմները մարդու մարմնի աջ հատված տեղափոխելու և մագնիսական ռեզոնանսային պատկերների հակադրությունը մեծացնելու նրանց կարողությունն արդեն հաստատված է։
Բացի այդ, նման մասնիկները կարող են օգտագործվել մագնիսական հիշողության սարքերը թարմացնելու համար, ինչը նոր քայլ կլինի նորարարության ստեղծման գործում.բժշկական տեխնոլոգիա.
Ռուս գիտնականների թիմին հաջողվել է մշակել և փորձարկել քլորիդների ջրային լուծույթների նվազեցման մեթոդ՝ կոբալտ-երկաթի համակցված նանոմասնիկներ ստանալու համար, որոնք հարմար են բարելավված մագնիսական բնութագրերով նյութեր ստեղծելու համար: Գիտնականների կողմից իրականացված բոլոր հետազոտություններն ուղղված են նյութերի ֆերոմագնիսական հատկությունների բարելավմանը, արտադրության մեջ դրանց տոկոսային օգտագործման ավելացմանը։
