Hebu tuzingatie maeneo makuu ya matumizi ya ferromagnets, pamoja na vipengele vya uainishaji wao. Hebu tuanze na ukweli kwamba ferromagnets huitwa yabisi ambayo ina magnetization isiyodhibitiwa kwa joto la chini. Hubadilika chini ya ushawishi wa deformation, uga sumaku, kushuka kwa joto.
Sifa za ferromagnets
Matumizi ya ferromagnets katika teknolojia hufafanuliwa na sifa zao halisi. Wana upenyezaji wa sumaku ambao ni mara nyingi zaidi kuliko utupu. Katika suala hili, vifaa vyote vya umeme vinavyotumia sehemu za sumaku kubadilisha aina moja ya nishati kuwa nyingine vina vipengele maalum vilivyotengenezwa kwa nyenzo ya ferromagnetic yenye uwezo wa kufanya flux ya sumaku.
Vipengele vya ferromagnets
Sifa bainifu za ferromagnets ni zipi? Mali na matumizi ya vitu hivi vinaelezewa na upekee wa muundo wa ndani. Kuna uhusiano wa moja kwa moja kati ya sifa za sumaku za maada na vibeba msingi vya sumaku, ambazo ni elektroni zinazosonga ndani ya atomi.
Huku zikisonga katika mizunguko ya mviringo, huunda mikondo ya msingi na sumakudipoles ambazo zina wakati wa sumaku. Mwelekeo wake umewekwa na utawala wa gimlet. Wakati wa sumaku wa mwili ni jumla ya kijiometri ya sehemu zote. Mbali na kuzunguka katika obiti za mviringo, elektroni pia huzunguka shoka zao wenyewe, na kuunda muda wa spin. Hufanya kazi muhimu katika mchakato wa usumaku wa ferromagnets.
Utumiaji kivitendo wa ferromagnets huhusishwa na uundaji ndani yake wa maeneo yenye sumaku ya moja kwa moja yenye uelekeo sambamba wa muda wa mzunguko. Ikiwa ferromagnet haipo katika uga wa nje, basi nyakati za sumaku mahususi zina mwelekeo tofauti, jumla yake ni sifuri na hakuna sifa ya usumaku.
Sifa bainifu za ferromagnets
Iwapo sumaku-umeme zinahusishwa na sifa za molekuli mahususi au atomi za dutu fulani, basi sifa za ferromagnetic zinaweza kuelezewa na umahususi wa muundo wa fuwele. Kwa mfano, katika hali ya mvuke, atomi za chuma ni diamagnetic kidogo, wakati katika hali imara chuma hiki ni ferromagnet. Kama matokeo ya tafiti za maabara, uhusiano kati ya halijoto na sifa za ferromagnetic ulifichuliwa.
Kwa mfano, aloi ya Goisler, sawa katika sifa za sumaku na chuma, haina chuma hiki. Wakati sehemu ya Curie (thamani fulani ya halijoto) inapofikiwa, sifa za ferromagnetic hupotea.
Kati ya sifa zao bainifu, mtu anaweza kubainisha sio tu thamani ya juu ya upenyezaji wa sumaku, lakini pia uhusiano kati ya nguvu ya uga nausumaku.
Muingiliano wa matukio ya sumaku ya atomi mahususi za ferromagnet huchangia kuundwa kwa nyuga zenye nguvu za sumaku za ndani zinazopanga mstari sambamba. Uga dhabiti wa nje husababisha mabadiliko katika mwelekeo, ambayo husababisha kuongezeka kwa sifa za sumaku.
Asili ya ferromagnets
Wanasayansi wamegundua asili ya mzunguko wa ferromagnetism. Wakati wa kusambaza elektroni juu ya tabaka za nishati, kanuni ya kutengwa ya Pauli inazingatiwa. Kiini chake ni kwamba idadi fulani tu yao inaweza kuwa kwenye kila safu. Thamani zinazotokana za muda wa sumaku wa obiti na mzunguko wa elektroni zote zilizo kwenye ganda lililojaa kabisa ni sawa na sifuri.
Vipengee vya kemikali vilivyo na sifa za ferromagnetic (nikeli, kob alti, chuma) ni vipengele vya mpito vya jedwali la upimaji. Katika atomi zao, kuna ukiukwaji wa algorithm ya kujaza shells na elektroni. Kwanza, huingia kwenye safu ya juu (s-orbital), na tu baada ya kujazwa kabisa, elektroni huingia kwenye shell iliyo chini (d-orbital).
Matumizi makubwa ya ferromagnets, ambayo kuu ni chuma, hufafanuliwa na mabadiliko ya muundo inapokabiliwa na uga wa sumaku wa nje.
Sifa zinazofanana zinaweza tu kumilikiwa na vitu hivyo katika atomi ambazo kuna makombora ya ndani ambayo hayajakamilika. Lakini hata hali hii haitoshi kuzungumza juu ya sifa za ferromagnetic. Kwa mfano, chromium, manganese, platinamu pia zinamakombora ambayo hayajakamilika ndani ya atomi, lakini ni ya paramagnetic. Kutokea kwa usumaku wa pekee kunafafanuliwa na kitendo maalum cha quantum, ambacho ni vigumu kueleza kwa kutumia fizikia ya kitambo.
Idara
Kuna mgawanyiko wa masharti wa nyenzo kama hizo katika aina mbili: ferromagnets ngumu na laini. Matumizi ya nyenzo ngumu yanahusishwa na utengenezaji wa diski za sumaku, kanda za kuhifadhi habari. Ferromagnets laini ni muhimu sana katika uundaji wa sumaku-umeme, cores za transfoma. Tofauti kati ya spishi hizi mbili hufafanuliwa na upekee wa muundo wa kemikali wa dutu hizi.
Vipengele vya matumizi
Hebu tuangalie kwa undani baadhi ya mifano ya matumizi ya ferromagnets katika matawi mbalimbali ya teknolojia ya kisasa. Nyenzo za magnetic laini hutumiwa katika uhandisi wa umeme ili kuunda motors za umeme, transfoma, jenereta. Aidha, ni muhimu kuzingatia matumizi ya ferromagnets ya aina hii katika mawasiliano ya redio na teknolojia ya chini ya sasa.
Aina ngumu zinahitajika ili kuunda sumaku za kudumu. Ikiwa uga wa nje umezimwa, ferromagnets huhifadhi sifa zao, kwa kuwa mwelekeo wa mikondo ya msingi haupotei.
Ni sifa hii inayoelezea matumizi ya ferromagnets. Kwa kifupi, tunaweza kusema kwamba nyenzo hizo ni msingi wa teknolojia ya kisasa.
Sumaku za kudumu zinahitajika wakati wa kuunda vyombo vya kupimia vya umeme, simu, vipaza sauti, dira za sumaku, vinasa sauti.
Ferrites
Kwa kuzingatia matumizi ya ferromagnets, ni muhimu kulipa kipaumbele maalum kwa feri. Wao hutumiwa sana katika uhandisi wa redio ya juu-frequency, kwa vile huchanganya mali ya semiconductors na ferromagnets. Ni kutoka kwa ferrites kwamba kanda za magnetic na filamu, cores ya inductors, na disks sasa zinafanywa. Ni oksidi za chuma zinazopatikana katika asili.
Hali za kuvutia
Riba ni matumizi ya ferromagnets katika mashine za umeme, na pia katika teknolojia ya kurekodi kwenye gari ngumu. Utafiti wa kisasa unaonyesha kwamba kwa joto fulani, baadhi ya ferromagnets inaweza kupata sifa za paramagnetic. Ndiyo maana dutu hizi huchukuliwa kuwa hazieleweki vizuri na zinawavutia sana wanafizikia.
Kiini cha chuma kinaweza kuongeza uga wa sumaku mara kadhaa bila kubadilisha nguvu ya sasa.
Matumizi ya ferromagnets yanaweza kuokoa nishati ya umeme kwa kiasi kikubwa. Ndiyo maana nyenzo zilizo na sifa za ferromagnetic hutumiwa kwa core za jenereta, transfoma, motors za umeme.
Maginetiki hysteresis
Hii ni hali ya utegemezi wa uga wa sumaku na vekta ya usumaku kwenye uga wa nje. Mali hii inajidhihirisha katika ferromagnets, na pia katika aloi zilizofanywa kwa chuma, nickel, cob alt. Jambo kama hilo linazingatiwa sio tu katika kesi ya mabadiliko katika mwelekeo na ukubwa wa shamba, lakini pia katika kesi ya mzunguko wake.
Uwezo
Upenyezaji wa sumaku ni kiasi halisi kinachoonyesha uwiano wa inchi katika hali fulani na ile iliyo katika ombwe. Ikiwa dutu inaunda uwanja wake wa sumaku, inachukuliwa kuwa ya sumaku. Kulingana na dhana ya Ampère, thamani ya sifa hutegemea mwendo wa obiti wa elektroni "zisizo malipo" kwenye atomi.
Kitanzi cha hysteresis ni mkunjo wa utegemezi wa badiliko katika saizi ya sumaku ya ferromagnet iliyo katika uga wa nje juu ya badiliko la saizi ya induction. Ili kuondoa kabisa sumaku kwenye mwili uliotumika, unahitaji kubadilisha mwelekeo wa uga wa sumaku wa nje.
Kwa thamani fulani ya uingizaji wa sumaku, unaoitwa nguvu ya kulazimisha, usumaku wa sampuli huwa sufuri.
Ni umbo la kitanzi cha hysteresis na ukubwa wa nguvu shurutisho ambayo huamua uwezo wa dutu kudumisha usumaku wa sehemu, kuelezea matumizi makubwa ya ferromagnets. Kwa kifupi, maeneo ya matumizi ya ferromagnets ngumu na kitanzi cha hysteresis pana yameelezwa hapo juu. Tungsten, kaboni, alumini, vyuma vya chromium vina nguvu kubwa ya kulazimisha, kwa hiyo, sumaku za kudumu za maumbo mbalimbali huundwa kwa misingi yao: strip, farasi.
Kati ya nyenzo laini zenye nguvu ndogo ya kulazimisha, tunaona madini ya chuma, pamoja na aloi za nikeli za chuma.
Mchakato wa ugeuzaji usumaku wa ferromagnets unahusishwa na mabadiliko katika eneo la usumaku wa papo hapo. Kwa hili, kazi iliyofanywa na uwanja wa nje hutumiwa. Kiasijoto linalozalishwa katika kesi hii ni sawia na eneo la kitanzi cha hysteresis.
Hitimisho
Hivi sasa, katika matawi yote ya teknolojia, vitu vilivyo na sifa za ferromagnetic hutumiwa kikamilifu. Kando na uokoaji mkubwa katika rasilimali za nishati, matumizi ya vitu kama hivyo yanaweza kurahisisha michakato ya kiteknolojia.
Kwa mfano, ukiwa na sumaku zenye nguvu za kudumu, unaweza kurahisisha kwa kiasi kikubwa mchakato wa kuunda magari. Sumaku-umeme zenye nguvu, zinazotumika sasa katika mitambo ya magari ya ndani na nje ya nchi, hurahisisha kufanyia kazi michakato ya kiteknolojia inayohitaji nguvu kazi kubwa kiotomatiki, na pia kuharakisha mchakato wa kuunganisha magari mapya.
Katika uhandisi wa redio, ferromagnets hurahisisha kupata vifaa vya ubora wa juu na usahihi.
Wanasayansi wamefaulu kuunda mbinu ya hatua moja ya kutengeneza chembechembe za sumaku ambazo zinafaa kutumika katika dawa na vifaa vya elektroniki.
Kutokana na tafiti nyingi zilizofanywa katika maabara bora zaidi za utafiti, iliwezekana kutambua sifa za sumaku za kob alti na nanoparticles za chuma zilizopakwa safu nyembamba ya dhahabu. Uwezo wao wa kuhamisha dawa za kuzuia saratani au atomi za radionuclide hadi sehemu ya kulia ya mwili wa binadamu na kuongeza utofauti wa picha za mwangwi wa sumaku tayari umethibitishwa.
Aidha, chembe hizo zinaweza kutumika kuboresha vifaa vya kumbukumbu ya sumaku, ambayo itakuwa hatua mpya katika kuunda ubunifu.teknolojia ya matibabu.
Timu ya wanasayansi wa Urusi ilifanikiwa kubuni na kujaribu mbinu ya kupunguza miyeyusho yenye maji ya kloridi ili kupata chembechembe za nanoparticles za cob alt-chuma zinazofaa kuunda nyenzo zenye sifa bora za sumaku. Utafiti wote uliofanywa na wanasayansi unalenga kuboresha sifa za ferromagnetic za dutu, kuongeza asilimia ya matumizi yao katika uzalishaji.
