Ferromaqnitlərin əsas tətbiq sahələrini, eləcə də onların təsnifatının xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirək. Gəlin ondan başlayaq ki, ferromaqnitlər aşağı temperaturda idarə olunmayan maqnitləşməyə malik bərk cisimlər adlanır. Deformasiyanın, maqnit sahəsinin, temperaturun dəyişməsinin təsiri altında dəyişir.
Ferromaqnitlərin xassələri
Ferromaqnitlərin texnologiyada istifadəsi onların fiziki xassələri ilə izah olunur. Onların maqnit keçiriciliyi vakuumdan dəfələrlə böyükdür. Bu baxımdan, bir növ enerjini digərinə çevirmək üçün maqnit sahəsindən istifadə edən bütün elektrik cihazlarında maqnit axını keçirməyə qadir olan ferromaqnit materialdan hazırlanmış xüsusi elementlər var.
Ferromaqnitlərin xüsusiyyətləri
Ferromaqnitlərin fərqləndirici xüsusiyyətləri hansılardır? Bu maddələrin xüsusiyyətləri və istifadəsi daxili quruluşun xüsusiyyətləri ilə izah olunur. Maddənin maqnit xassələri ilə atomun daxilində hərəkət edən elektronlar olan maqnitizmin elementar daşıyıcıları arasında birbaşa əlaqə var.
Dairəvi orbitlərdə hərəkət edərkən elementar cərəyanlar və maqnitmaqnit momenti olan dipollar. Onun istiqaməti gimlet qaydası ilə müəyyən edilir. Cismin maqnit momenti bütün hissələrin həndəsi cəmidir. Elektronlar dairəvi orbitlərdə fırlanmaqla yanaşı, öz oxları ətrafında da hərəkət edərək spin momentləri yaradırlar. Onlar ferromaqnitlərin maqnitləşməsi prosesində mühüm funksiyanı yerinə yetirirlər.
Ferromaqnitlərin praktiki tətbiqi onlarda spin momentlərinin paralel istiqamətləndirilməsi ilə kortəbii maqnitlənmiş bölgələrin əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır. Əgər ferromaqnit xarici sahədə yerləşmirsə, onda fərdi maqnit momentləri müxtəlif istiqamətlərə malikdir, onların cəmi sıfırdır və maqnitləşmə xüsusiyyəti yoxdur.
Ferromaqnitlərin fərqli xüsusiyyətləri
Əgər paramaqnitlər maddənin ayrı-ayrı molekullarının və ya atomlarının xassələri ilə əlaqələndirilirsə, onda ferromaqnit xassələri kristal quruluşunun xüsusiyyətləri ilə izah edilə bilər. Məsələn, buxar halında dəmir atomları bir qədər diamaqnitlidir, bərk vəziyyətdə isə bu metal ferromaqnitdir. Laboratoriya tədqiqatları nəticəsində temperatur və ferromaqnit xassələri arasında əlaqə aşkar edilmişdir.
Məsələn, maqnit xüsusiyyətlərinə görə dəmirə bənzər Goisler ərintisi bu metalı ehtiva etmir. Küri nöqtəsinə (müəyyən temperatur dəyəri) çatdıqda, ferromaqnit xassələri yox olur.
Onların fərqli xüsusiyyətləri arasında təkcə maqnit keçiriciliyinin yüksək dəyərini deyil, həm də sahənin gücü iləmaqnitləşmə.
Ferromaqnitin ayrı-ayrı atomlarının maqnit momentlərinin qarşılıqlı təsiri bir-birinə paralel düzülən güclü daxili maqnit sahələrinin yaranmasına kömək edir. Güclü xarici sahə oriyentasiyanın dəyişməsinə gətirib çıxarır ki, bu da maqnit xüsusiyyətlərinin artmasına səbəb olur.
Ferromaqnitlərin təbiəti
Alimlər ferromaqnetizmin spin təbiətini müəyyən etdilər. Elektronları enerji təbəqələri üzərində paylayarkən Pauli istisna prinsipi nəzərə alınır. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, hər bir təbəqədə yalnız müəyyən sayda ola bilər. Tamamilə doldurulmuş qabıqda yerləşən bütün elektronların orbital və spin maqnit momentlərinin nəticə qiymətləri sıfıra bərabərdir.
Ferromaqnit xassələri olan kimyəvi elementlər (nikel, kob alt, dəmir) dövri cədvəlin keçid elementləridir. Onların atomlarında qabıqların elektronlarla doldurulması alqoritminin pozulması var. Əvvəlcə onlar yuxarı təbəqəyə (s-orbital) daxil olurlar və yalnız tam dolduqdan sonra elektronlar aşağıda yerləşən (d-orbital) qabığa daxil olurlar.
Əsas hissəsi dəmir olan ferromaqnitlərin geniş miqyasda istifadəsi xarici maqnit sahəsinə məruz qaldıqda strukturun dəyişməsi ilə izah olunur.
Oxşar xassələrə yalnız atomlarında daxili tamamlanmamış qabıqlar olan maddələr malik ola bilər. Ancaq hətta bu vəziyyət ferromaqnit xüsusiyyətləri haqqında danışmaq üçün kifayət deyil. Məsələn, xrom, manqan, platin də varatomların içərisində bitməmiş qabıqlar, lakin onlar paramaqnitdir. Spontan maqnitləşmənin yaranması klassik fizikadan istifadə etməklə izah etmək çətin olan xüsusi kvant hərəkəti ilə izah olunur.
Departament
Belə materialların şərti olaraq iki növə bölünməsi var: bərk və yumşaq ferromaqnitlər. Sərt materialların istifadəsi maqnit disklərin, məlumatların saxlanması üçün lentlərin istehsalı ilə əlaqələndirilir. Yumşaq ferromaqnitlər elektromaqnitlərin, transformator nüvələrinin yaradılmasında əvəzolunmazdır. İki növ arasındakı fərqlər bu maddələrin kimyəvi quruluşunun xüsusiyyətləri ilə izah olunur.
İstifadə xüsusiyyətləri
Müasir texnologiyanın müxtəlif sahələrində ferromaqnitlərin istifadəsinə dair bəzi nümunələrə daha yaxından nəzər salaq. Yumşaq maqnit materialları elektrik mühəndisliyində elektrik mühərrikləri, transformatorlar, generatorlar yaratmaq üçün istifadə olunur. Bundan əlavə, radio rabitə və aşağı cərəyan texnologiyasında bu tip ferromaqnitlərin istifadəsini qeyd etmək vacibdir.
Daimi maqnitlər yaratmaq üçün sərt növlər lazımdır. Xarici sahə söndürülürsə, elementar cərəyanların istiqaməti itmədiyi üçün ferromaqnitlər öz xüsusiyyətlərini saxlayırlar.
Ferromaqnitlərin istifadəsini izah edən bu xüsusiyyətdir. Bir sözlə, belə materialların müasir texnologiyanın əsasını təşkil etdiyini deyə bilərik.
Elektrik ölçmə vasitələri, telefonlar, dinamiklər, maqnit kompasları, səs yazıcıları yaradan zaman daimi maqnit lazımdır.
Ferritlər
Ferromaqnitlərdən istifadəni nəzərə alaraq, ferritlərə xüsusi diqqət yetirmək lazımdır. Yarımkeçiricilərin və ferromaqnitlərin xüsusiyyətlərini birləşdirdikləri üçün yüksək tezlikli radiotexnikada geniş istifadə olunur. Ferritlərdən hazırda maqnit lentləri və plyonkaları, induktorların nüvələri və disklər hazırlanır. Onlar təbiətdə olan dəmir oksidləridir.
Maraqlı faktlar
Maraq ferromaqnitlərin elektrik maşınlarında, eləcə də sərt diskdə qeyd texnologiyasında istifadəsidir. Müasir tədqiqatlar göstərir ki, müəyyən temperaturda bəzi ferromaqnitlər paramaqnit xüsusiyyətlər əldə edə bilir. Buna görə də bu maddələr zəif başa düşülən hesab olunur və fiziklər üçün xüsusi maraq kəsb edir.
Polad nüvə cari gücünü dəyişmədən maqnit sahəsini bir neçə dəfə artıra bilir.
Ferromaqnitlərin istifadəsi elektrik enerjisinə əhəmiyyətli dərəcədə qənaət edə bilər. Buna görə də ferromaqnit xassələri olan materiallar generatorların, transformatorların, elektrik mühərriklərinin nüvələri üçün istifadə olunur.
Maqnit histerezisi
Bu, maqnit sahəsinin gücü və maqnitləşmə vektorunun xarici sahədən asılılığı hadisəsidir. Bu xüsusiyyət ferromaqnitlərdə, həmçinin dəmir, nikel, kob altdan hazırlanmış ərintilərdə özünü göstərir. Oxşar hadisə təkcə sahənin istiqamətinin və miqyasının dəyişməsi zamanı deyil, onun fırlanması zamanı da müşahidə olunur.
keçiricilik
Maqnit keçiriciliyi müəyyən mühitdəki induksiyanın vakuumdakı induksiyanın nisbətini göstərən fiziki kəmiyyətdir. Əgər maddə öz maqnit sahəsini yaradırsa, o, maqnitlənmiş sayılır. Amperin fərziyyəsinə görə, xassələrin dəyəri atomdakı "sərbəst" elektronların orbital hərəkətindən asılıdır.
Histerezis halqası xarici sahədə yerləşən ferromaqnitin maqnitlənmə ölçüsünün dəyişməsinin induksiyanın ölçüsünün dəyişməsindən asılılığının əyrisidir. İstifadə olunmuş gövdəni tamamilə maqnitsizləşdirmək üçün xarici maqnit sahəsinin istiqamətini dəyişdirməlisiniz.
Maqnit induksiyasının məcburiyyət qüvvəsi adlanan müəyyən dəyərində nümunənin maqnitləşməsi sıfır olur.
Bir maddənin qismən maqnitləşməni saxlamaq qabiliyyətini təyin edən histerezis halqasının forması və məcburedici qüvvənin böyüklüyüdür, ferromaqnitlərin geniş istifadəsini izah edir. Qısaca olaraq, geniş histerezis döngəsi olan sərt ferromaqnitlərin tətbiqi sahələri yuxarıda təsvir edilmişdir. Volfram, karbon, alüminium, xrom poladları böyük məcburedici qüvvəyə malikdir, buna görə də onların əsasında müxtəlif formalı daimi maqnitlər yaradılır: zolaq, at nalı.
Kiçik məcburedici qüvvəyə malik yumşaq materiallar arasında biz dəmir filizlərini, həmçinin dəmir-nikel ərintilərini qeyd edirik.
Ferromaqnitlərin maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsi prosesi kortəbii maqnitləşmə bölgəsinin dəyişməsi ilə əlaqədardır. Bunun üçün xarici sahənin gördüyü işlərdən istifadə edilir. Kəmiyyətbu halda yaranan istilik histerezis dövrəsinin sahəsinə mütənasibdir.
Nəticə
Hal-hazırda texnologiyanın bütün sahələrində ferromaqnit xassələri olan maddələr aktiv şəkildə istifadə olunur. Enerji resurslarına əhəmiyyətli qənaətlə yanaşı, bu cür maddələrin istifadəsi texnoloji prosesləri sadələşdirə bilər.
Məsələn, güclü daimi maqnitlərlə silahlanmış avtomobillərin yaradılması prosesini xeyli sadələşdirə bilərsiniz. Hazırda yerli və xarici avtomobil zavodlarında istifadə olunan güclü elektromaqnitlər ən əmək tutumlu texnoloji prosesləri tam avtomatlaşdırmağa imkan verir, həmçinin yeni avtomobillərin yığılması prosesini xeyli sürətləndirir.
Radiotexnikada ferromaqnitlər ən yüksək keyfiyyət və dəqiqliyə malik cihazları əldə etməyə imkan verir.
Alimlər tibb və elektronikada tətbiqlər üçün uyğun olan maqnit nanohissəciklərin istehsalı üçün bir addımlı üsul yaratmağa müvəffəq olublar.
Ən yaxşı tədqiqat laboratoriyalarında aparılan çoxsaylı tədqiqatlar nəticəsində nazik qızıl təbəqəsi ilə örtülmüş kob alt və dəmir nanohissəciklərinin maqnit xüsusiyyətlərini müəyyən etmək mümkün olmuşdur. Onların xərçəng əleyhinə dərmanları və ya radionuklid atomlarını insan bədəninin sağ hissəsinə köçürmək və maqnit rezonans görüntülərinin kontrastını artırmaq qabiliyyəti artıq təsdiqlənib.
Bundan əlavə, bu cür hissəciklər maqnit yaddaş cihazlarını təkmilləşdirmək üçün istifadə edilə bilər ki, bu da innovativ yaddaş yaratmaqda yeni addım olacaq.tibbi texnologiya.
Rus alimlərindən ibarət bir qrup təkmilləşdirilmiş maqnit xüsusiyyətlərinə malik materialların yaradılması üçün uyğun olan birləşmiş kob alt-dəmir nanohissəciklərini əldə etmək üçün xloridlərin sulu məhlullarının azaldılması metodunu işləyib hazırlamağa və sınaqdan keçirməyə nail olub. Alimlər tərəfindən aparılan bütün tədqiqatlar maddələrin ferromaqnit xassələrini yaxşılaşdırmaq, onların istehsalda istifadə faizini artırmaq məqsədi daşıyır.
