בהתאם לתכונות המגנטיות, החומרים הם דיאמגנטים, פרמגנטים ופרומגנטים. והחומר הפרומגנטי הוא בעל תכונות מיוחדות השונות מהשאר.
איזה סוג של חומר זה ואיזה תכונות יש לו
חומר פרומגנטי (או פרומגנט) הוא חומר שנמצא במצב גבישי או אמורפי מוצק, המתמגנט בהיעדר שדה מגנטי כלשהו רק בטמפרטורה קריטית נמוכה, כלומר בטמפרטורה מתחת לנקודת הקורי.. הרגישות המגנטית של חומר זה חיובית ועולה על אחדות. לחלק מפרומגנטים עשוי להיות מגנטיזציה ספונטנית, שעוצמתה תלויה בגורמים חיצוניים. בין היתר, לחומרים כאלה יש חדירות מגנטית מעולה והם מסוגלים להגביר שדה מגנטי חיצוני בכמה מאות אלפי פעמים.
קבוצות של פרומגנטים
ישנן שתי קבוצות של חומרים פרומגנטיים בסך הכל:
- קבוצה רכה מגנטית. לפרומגנטים של קבוצה זו יש קטןאינדיקטורים של חוזק שדה מגנטי, אך בעלי חדירות מגנטית מצוינת (פחות מ-8.0×10-4 H/m) והפסדי היסטרזה נמוכים. חומרים מגנטיים רכים כוללים: פרמליות (סגסוגות בתוספת ניקל וברזל), פרומגנטים תחמוצתיים (פריטים), מגנודיאלקטריות.
- קשה מגנטית (או קבוצה קשה מגנטית). המאפיינים של חומרים פרומגנטיים של קבוצה זו גבוהים מאלה של הקודם. למוצקים מגנטיים יש גם עוצמות שדה מגנטי גבוהות וגם חדירות מגנטית טובה. הם החומרים העיקריים לייצור מגנטים והתקנים בהם נעשה שימוש בכוח כפייה ונדרשת רגישות מגנטית מעולה. הקבוצה הקשה מבחינה מגנטית כוללת כמעט את כל הפחמן וכמה פלדות סגסוגת (קובלט, טונגסטן וכרום).
חומרים של קבוצה רכה מגנטית
כפי שהוזכר קודם לכן, הקבוצה המגנטית הרכה כוללת:
- Permalloys, המורכבים רק מסגסוגות ברזל וניקל. לפעמים מוסיפים כרום ומוליבדן לפרמלו כדי להגביר את החדירות. פרמליות עשויות כהלכה הן בעלות חדירות מגנטית וכפייה גבוהה.
- פריטים הם חומר פרומגנטי המורכב מתחמוצות של ברזל ואבץ. לעתים קרובות מוסיפים תחמוצות מנגן או ניקל לברזל ואבץ כדי להפחית את ההתנגדות. לכן, פריטים משמשים לעתים קרובות כמוליכים למחצה עבור זרמים בתדר גבוה.
- מגנטודיאלקטריקהם תערובת אבקת של ברזל, מגנטיט או אבקת פרמלוי עטופה בסרט דיאלקטרי. בדיוק כמו פריטים, מגנודיאלקטריות משמשות כמוליכים למחצה במגוון רחב של מכשירים: מגברים, מקלטים, משדרים וכו'.
חומרים של הקבוצה המגנטית הקשה
החומרים הבאים שייכים לקבוצה המגנטית הקשה:
- פלדות פחמן עשויות מסגסוגת של ברזל ופחמן. בהתאם לכמות הפחמן, ישנן: פחמן נמוך (פחות מ-0.25% פחמן), פחמן בינוני (מ-0.25 עד 0.6% פחמן) ופלדות עתירות פחמן (עד 2% פחמן). בנוסף לברזל ופחמן, ניתן לכלול בהרכב הסגסוגת גם סיליקון, מגנזיום ומנגן. אבל החומרים הפרומגנטיים האיכותיים והמתאימים ביותר הם פלדות פחמן שיש בהן הכי פחות זיהומים.
- סגסוגות המבוססות על יסודות אדמה נדירים, כגון סגסוגות סמריום-קובלט (תרכובות SmCo5 או Sm2Co17). יש להם חדירות מגנטית גבוהה עם אינדוקציה שיורית של 0.9 T. במקביל, השדה המגנטי בפרומגנטים מסוג זה הוא גם 0.9 T.
- סגסוגות אחרות. אלה כוללים: טונגסטן, מגנזיום, פלטינה וסגסוגות קובלט.
ההבדל בין חומר פרומגנטי לחומרים אחרים בעלי תכונות מגנטיות
בתחילת המאמר, נאמר שלפרומגנטים יש תכונות מיוחדות השונות באופן משמעותימחומרים אחרים, והנה כמה הוכחות:
- בניגוד לדיאמגנטים ולפראמגנטים, השואבים את תכונותיהם מאטומים בודדים וממולקולות של חומר, התכונות של חומרים פרומגנטיים תלויות במבנה הגבישי.
- לחומרים פרומגנטיים, בניגוד, למשל, לפראמגנטים, יש ערכים גבוהים של חדירות מגנטית.
- בנוסף לחדירות, פרומגנטים שונים מחומרים פרמגנטיים בכך שיש להם קשר תלות בין מגנטיזציה לחוזק השדה הממגנט, שיש לו שם מדעי - היסטרזה מגנטית. חומרים פרומגנטיים רבים, כמו קובלט וניקל, וכן סגסוגות המבוססות עליהם, נתונים לתופעה דומה. אגב, ההיסטרזיס המגנטי הוא זה שמאפשר למגנטים לשמור על מצב של מגנטיזציה לאורך זמן.
- לחלק מהחומרים הפרומגנטיים יש גם את היכולת לשנות את צורתם וגודלם בעת מגנט. תופעה זו נקראת מגנטוסטריקציה והיא תלויה לא רק בסוג הפרומגנט, אלא גם בגורמים נוספים חשובים לא פחות, למשל, בחוזק השדות ובמיקום הצירים הקריסטלוגרפיים ביחס אליהם.
- תכונה מעניינת נוספת של חומר פרומגנטי היא היכולת לאבד את התכונות המגנטיות שלו או, במילים פשוטות, להפוך לפראמגנט. אפקט זה יכול להיות מושגת על ידי חימום החומר מעל מה שנקרא נקודת Curie, בעוד המעבר למצב פרמגנטי אינו מלווה בשום תופעות לוואי והוא כמעט בלתי נראה לעין בלתי מזוינת.עין.
תחום היישום של פרומגנטים
כפי שאתה יכול לראות, חומר פרומגנטי תופס מקום חשוב במיוחד בעולם הטכנולוגיה המודרני. הוא משמש לייצור של:
- מגנטים קבועים;
- מצפנים מגנטיים;
- שנאים וגנראטורים;
- מנועים אלקטרוניים;
- מכשירי מדידה חשמליים;
- מקבלים;
- משדרים;
- מגברים ומקלטים;
- כוננים קשיחים למחשבים ניידים ומחשבים אישיים;
- רמקולים וסוגים מסוימים של טלפונים;
- מקליטים.
בעבר, כמה חומרים מגנטיים רכים שימשו גם בהנדסת רדיו ליצירת סרטים וסרטים מגנטיים.
