Ki pwopriyete leman yo? Leman yo se objè ekstraòdinè. Yo ka pouse oswa rale sou lòt bagay san yo pa aktyèlman manyen yo! Moun yo te konnen soulemanpou dè milye ane. Nan ansyen Lagrès, moun yo te jwenn wòch remakab yo rele lodestones ki te aji tankou leman. Wòch yo te kapab vire tèt yo nan pwen nò ak sid, liy ak jaden mayetik tè a.
Jodi a, leman yo itilize nan anpil bagay nou itilize chak jou. Gen plis toujou pou dekouvri sou sa pwopriyete leman yo ye ak ki jan nou ka itilize yo.
Materyèl mayetik
Tout bagay nan mond lan montre kèk kalite mayetis. Men, fòs mayetis la trè diferan ant bagay sa yo. Ki baze sou pwopriyete leman yo, nou gen senk gwo gwoup: feromayetik, paramayetik, dyamayetik, ferrimayetik, ak antiferwomayetik.
Bagay feromayetik tankou fè, cobalt, ak nikèl montre mayetis ki pi fò. Ti estrikti yo ka eksplike rale fò yo nan direksyon chan mayetik. Atòm yo nan bagay feromayetik yo gen elektwon depaman ki pwen nan menm direksyon an nan zòn yo rele domèn mayetik. Sa a montre nan menm direksyon an ogmante chan mayetik la epi li fè yon leman pèmanan.
Bagay paramayetik tankou aliminyòm ak platinum yo tou rale nan direksyon pou jaden mayetik, men fòs la pi fèb pase nan bagay feromayetik. Elektwon depaman nan atòm paramayetik yo montre nan direksyon yon jaden aplike men yo pa kenbe okenn mayetizasyon yon fwa yo retire jaden an.
Bagay dyamayetik tankou kwiv ak lò montre yon pouse fèb lwen jaden mayetik. Lè yo mete nan yon jaden ekstèn, atòm yo fè yon jaden mayetik pwovoke nan direksyon opoze a. Sepandan, yo pa gen okenn dipol atomik pèmanan.
Bagay ferimayetik yo montre yon òdone mayetik konplèks kote elektwon atòm ki pa egalman sou diferan lasi yo opoze youn ak lòt, tankou nan antiferromagnets. Men, ferrimagnets kenbe yon mayetizasyon pèmanan depi elektwon opoze yo depaman inegal. Ferit tankou mayetit se bagay feromayetik chak jou.
Tablo 1: Materyèl mayetik
Materyèl | Mayetik | Egzanp yo |
Feromayetik | Trè fò atraksyon nan jaden mayetik | Fè, cobalt, nikèl |
Paramayetik | Atraksyon fèb nan jaden mayetik | Aliminyòm, platinum |
Dyamayetik | Repouse fèb soti nan jaden mayetik | Kwiv, lò |
Ferimayetik | Konplèks aliyman, mayetizasyon pèmanan | Magnetit, ferit |
Antiferwomayetik | Ranpli aliyman, pa gen mayetizasyon nèt | Kwòm, Manganèz |
Domèn mayetik
Tout materyèl ki feromayetik gen ti leman andedan yo ki rele dipol atomik. Ti leman sa yo anjeneral pwen nan direksyon o aza, kidonk yo anile youn ak lòt. Sa vle di materyèl la pa gen okenn mayetis an jeneral lè yo rete poukont li. Men, lè materyèl la vin magnetize, ti leman yo andedan liy moute!
Magnetization rive lè gwoup atòm yo rele domèn mayetik jwenn ti leman yo montre menm fason an. Ti leman yo montre ansanm andedan chak domèn paske yo konekte fòtman. Men, diferan domèn pral montre nan direksyon o aza anvan mayetizasyon rive.
Fòs ekstèn tankou jaden mayetik ka fè domèn yo grandi ak aliman ti leman yo. Sa fè yon leman pèmanan. Chofaj yon materyèl tou bay enèji ti leman yo pou yo deplase. Sa a pèmèt domèn yo liy ti leman yo.
Lòt bagay ki afekte fason domèn ti leman yo ranje yo enkli estrès, fwontyè grenn jaden, enpurte, ak jaden demagnetizing. Fòs yon leman depann de konbyen domèn fè ti leman yo aliye ak kijan yo reziste fòs ekstèn k ap eseye dezòd yo.
Jaden mayetik
Leman fè zòn envizib alantou yo rele jaden mayetik. Flux mayetik la se espas alantou yon leman kote ou ka santi fòs li. Pou wè flux mayetik la, nou trase liy chan mayetik. Plis liy vle di yon pi fò jaden mayetik. Liy yo soti nan poto nò leman an ak koub alantou poto sid li.
Chan mayetik rive lè ti chaj elektrik deplase. Anndan atòm yo, elektwon yo vire epi ale nan òbit. Chak atòm se yon ti leman ki gen pwòp poto nò ak sid li yo. Nan materyèl mayetik, ti leman yo nan domèn liy yo. Sa a konbine tout jaden mayetik yo pou fè yon sèl gwo jaden mayetik ki montre yon fason. Sa a se ki jan leman pèmanan jwenn tankou jaden mayetik fò.
Jaden mayetik envizib la pi fò ak pi pre leman an. Li vin pi fèb pandan w ap deplase pi lwen. Ki pi piti leman gen pi piti ak pi fèb jaden mayetik. Pi gwo leman gen pi gwo ak pi fò jaden mayetik.
Pòl mayetik
Leman gen poto nò ak sid. Sa yo se zòn kote fòs mayetik la pi fò. Pol opoze atire youn ak lòt. Pol nò ak sid kole ansanm. Poto yo menm pouse lwen youn ak lòt. De poto nò oswa de poto sid repouse epi pouse apa.
Sa rive akòz fason liy yo envizib jaden mayetik koule. Liy yo ale soti nan poto nò a nan poto sid la andedan leman an. Nan nivo atomik, chak ti leman andedan gen liy jaden mayetik k ap koule nan nò rive nan sid. Nan yon leman, tout ti leman yo aliye jaden mayetik yo.
Leman pèmanan
Pandan ke kèk materyèl tankou fè yo natirèlman mayetik, leman pèmanan yo souvan pwodui atifisyèlman pa magnetizasyon. Fè, nikèl, cobalt, oswa alyaj anjeneral fè pi bon leman pèmanan yo.
Magnetization enplike nan ekspoze materyèl la nan yon gwo jaden mayetik ekstèn soti nan yon elektwomayet oswa yon lòt leman pèmanan. Sa a lakòz domèn mayetik yo grandi ak aliman ak jaden an ekstèn, pwodwi yon leman pèmanan fò. Leman difisil reziste demagnetization, pandan y ap leman mou pèdi mayetis yo pi fasil.
Fòs yon leman pèmanan korelasyon ak coercivity li, entansite jaden ki nesesè pou demagnetize li. Segondè materyèl coercitive ka fè leman pèmanan pwisan men yo pi difisil pou magnetize okòmansman. Maksimòm dansite mayetik flux oubyen saturation magnetization ak rès magnetization tou enpak sou fòs Eman an.
Elektwo-aman
Anplis leman pèmanan, elektwo-aman itilize kouran elektrik pou pwovoke mayetis tanporè. Lè yon kouran elektrik pase nan yon fil bobin, li jenere yon jaden mayetik paralèl ak aks bobin la. Fòs jaden an ogmante ak plis bouk ak pi wo aktyèl.
Materyèl andedan bobin la enpòtan tou. Fè mou fè jaden an mayetik pi fò. Iron ka fè yon elektwomayet leve 100 fwa plis. Men, fè tou ralanti konbyen vit leman an reyaji.
Elektwo-aman bezwen pouvwa pou rete mayetik. Leman pèmanan pa fè sa. Men, elektwo-aman ka vire sou yo ak koupe vit. Pouvwa yo ka chanje imedyatman tou. Sa fè yo apwopriye pou leve fè lou ak analiz MRI ki bezwen chanje chan mayetik.
Fòs mayetik ak moman mayetik
Ki jan mayetik yon bagay depann de konbyen mayetik k ap pase toupre yon jaden mayetik. Kouman byen li liy moute ak jaden an mayetik yo rele moman mayetik. Sa a depann de ti blòk bilding materyèl la ki rele atòm, sitou elektwon ki poukont yo epi yo pa an pè. Sa yo aji tankou ti leman.
Yon leman fò ka kenbe yon anpil nan pouvwa mayetik ap koule tankou dlo nan li. Yo rele sa magnetization saturation. Yon leman fò kenbe plis nan mayetis li yo lè jaden an ekstèn disparèt. Yo rele sa remanans. Mayetis soti nan elektwon k ap vire ak òbit. Se konsa, ti règ pwopòsyon fizik kontwole fòs mayetik.
Pwopriyete mayetik
Plizyè pwopriyete fondamantal leman ede karakterize pèfòmans mayetik:
● Saturation Magnetization: maksimòm posib dansite flux mayetik yon materyèl ka jenere nan yon jaden aplike. Mezire nan Teslas.
● Remanence: mayetizasyon ki rete a lè yo retire jaden kondwi a. Konbyen mayetis ki rete?
● Coercively: Fòs chan mayetik ranvèse ki nesesè pou demagnetize materyèl la tounen nan zewo. Reziste demagnetization.
● Pèmeyabilite: Kapasite pou sipòte fòmasyon yon jaden mayetik nan tèt li. Segondè pèmeyabilite konsantre flux mayetik.
● Isterèz: Tandans pou kenbe yon mayetis enpoze. Materyèl ki gen isterèz enpòtan fè leman pèmanan efikas.
Optimize pwopriyete leman sa yo esansyèl nan chwazi materyèl mayetik apwopriye pou yon aplikasyon bay, si wi ou non reyalize pi gwo fòs jaden pèmanan oswa maksimize chanjman revèsib flux.
Isterèz mayetik
Leman ka aji nan fason enteresan! Leman montre yon fenomèn ki rele isterèz. Magnetization yo swiv yon chemen diferan chak fwa ou fè sik ekstèn jaden mayetik la. Chemen egzak la depann de istwa anvan magnetizasyon leman an.
Ou ka wè sa lè ou trase kouman dansite flux mayetik B chanje kòm chan mayetik aplike H a chanje. Trase sa a fè yon bouk ki rele yon bouk isterèz.
Okòmansman, ti rejyon mayetik nan leman yo rele domèn yo dousman aliye pandan w ap ogmante H. Yon fwa yo tout aliyen, plis ogmantasyon nan H pa chanje B ankò. Lè sa a, lè w diminye H, B swiv yon koub diferan. Lè H se zewo, gen kèk mayetizasyon ki rete nan domèn ki aliyen yo. Ou bezwen aplike yon chan mayetik nan direksyon opoze a pou pote magnetization a tounen nan zewo.
Zòn ki andedan bouk hysterèz la montre enèji ki pèdi pandan domèn yo chanje chak sik. Leman difisil gen bouk lajè ak pèt enèji enpòtan. Fòm bouk la di ou tou sou pwopriyete leman an, tankou jan li rete magnetize ak ki jan difisil li se demagnetize.
Efè Tanperati
Enèji chalè ka afekte fason leman yo konpòte! Kòm tanperati a ap ogmante, ti rejyon mayetik ki aliye nan yon leman ki rele domèn yo ap deplase nan enèji chalè a. Sa fè magnetization a desann. Nan yon tanperati ki wo Curie, enèji chalè a dezòd lòd mayetik la, epi mayetis pèmanan an disparèt nèt.
Ki jan li fasil pou yon leman pèdi magnetizasyon li depann de tanperati Curie li yo. Tanperati Curie ki pi wo nan nenpòt eleman pi bon kalite se fè nan 1043 K. Ajoute bagay tankou nikèl ak cobalt pou fè alyaj ogmante pwen Curie la pi wo. Leman pèmanan ki reziste chalè pèmèt ou itilize leman nan aplikasyon tankou dèlko ak motè.
Refroidissement aimants pi ba pase Curie pwen fè magnetization a monte ankò. Supreconducting électromagnétique sèlman travay nan tanperati frèt kote rezistans elèktrik disparèt pou fè pwisan, ki dire chan mayetik.
Tablo 2: Efè Tanperati sou mayetik
Efè Tanperati | Deskripsyon |
Tanperati Curie | Pi wo pase tanperati sa a, pèmanan mayetis pèdi |
Ajitasyon tèmik | Ka deranje aliyman nan domèn mayetik |
Refwadisman Anba Curie Point | Ogmante mayetizasyon kòm mouvman tèmik diminye |
Tanperati kriyojenik | Pèmèt elektwomayèt supèrkonduktif ak jaden ki pèsistan ak gwo fòs |
Aplikasyon mayetik
Leman yo se yon zouti versatile yo jwenn atravè jaden flè endistriyèl la nan aplikasyon tankou:
● Motè - Motè elektrik k ap vire yo konte sou leman konvèti ant enèji mekanik ak enèji elektrik atravè endiksyon elektwomayetik. Ti motè kondwi aparèy soti nan fanatik yo nan kondui di.
● Dèlko - Dèlko turbine pwodwi elektrisite pa wotasyon leman tou pre bobin fil, pwovoke koule aktyèl.
● Depo mayetik - Kondwi ki gen kapasite difisil ekri done lè yo ranvèse magnetizasyon ti domèn sou yon disk feromayetik.
● Levitasyon - tren Maglev sèvi ak leman pou flote anlè tras la, elimine friksyon pou vwayaje an silans ak lis.
● Aparèy medikal - MRI machin yo anplwaye leman superconducting fò pou detekte chanjman nan jaden mayetik kò a pou D 'dyagnostik.
● Rechèch - Espektromèt mas yo pliye patikil ki chaje ak chan mayetik pou detèmine mas yo ak estrikti chimik yo.
● Enèji renouvlab - BEARINGS mayetik estabilize volan, estoke enèji sinetik ki rekòlte nan sous van oswa solè.
Levitasyon mayetik
Levitasyon mayetik, oswa maglev, sèvi ak leman pou fè bagay yo flote! Leman pouse lwen youn ak lòt. Men, konfigirasyon leman inik ka fè k ap flote ki estab.
Tren maglev rapid deja kouri nan pwovens Lazi ak Ewòp. K ap flote anlè tras la vle di pa gen friksyon nan wou yo, pou tren maglev ka pase plis pase 600 km/h! Ki pa gen okenn wou oswa BEARINGS, yo pi trankil ak douser akselere ak sispann. Yo menm tou yo itilize mwens enèji pase tren regilye.
Maglev valab pou plis pase jis tren! Li ta ka ede lanse veso espasyèl, fè akseleratè patikil, kreye bi friksyon, epi sispann vibrasyon nan bilding yo. Enjenyè yo toujou amelyore leman super-fò. Sa ka kite tren maglev konekte tout vil yo alavni.
Ajoute plis sou fason maglev travay, itilizasyon nan mond reyèl la, ak posiblite pou lavni eksplike konsèp avanse sa a tou senpleman. Jèn elèv yo ka konprann tren k ap flote atravè fòs leman san friksyon epi imajine lòt aplikasyon teknoloji fre sa a.
Konklizyon
Soti nan ti leman frijidè rive nan leman mil-long ki alimante réacteurs fizyon, leman yo gen anpil valè nan lavi chak jou nou an. Konprann pwopriyete inik leman yo ap kontinye ankouraje dekouvèt ki mennen nan aplikasyon nouvo. Zòn dènye kri tankou spintronik ak monopòl mayetik kenbe posiblite pou pwochen jenerasyon elektwonik e menm òdinatè pwopòsyon.
Avèk anpil bagay toujou pou konprann sou fondasyon pwopòsyon yo nan mayetis, rechèch pral plis revele potansyèl fòmidab yo. Genyen anpil plis pou dekouvri sou sa pwopriyete leman yo ka pèmèt nou reyalize.
FAQ sou pwopriyete leman
Ki inite fòs chan mayetik?
Fòs chan mayetik quantifie an ampè pou chak mèt (A/m) oswa teslas (T). Yon tesla egal yon newton pou chak mèt ampè. Fòs chan mayetik tè a se anviwon 0.5 gauss oswa 50 mikrotèsla.
Ki jan ou kalkile flux mayetik?
Flux mayetik atravè yon sifas kalkile lè yo miltipliye fòs chan mayetik la, zòn pèpandikilè a ak kosinis ang lan.
Ki materyèl yo itilize nan leman superconducteurs?
Leman supèrkondiktè anjeneral sèvi ak supèrkondiktè tankou niobyòm-Titàn oswa bobin niobyòm-fèblan ki refwadi pa elyòm likid. Nouvo supèrkondiktè segondè-tanperati pèmèt bezwen refwadisman mwens ekstrèm pou fòs jaden segondè.
Meta Deskripsyon
Eksplore mond lan kaptivan nan leman. Aprann sou materyèl, domèn, jaden, ak lòt pwopriyete leman!