了解什麼是金屬磁性和為什麼

一些磁性金屬與其他磁性金屬不同

磁鐵吸引氧化亞鐵(鐵鏽)顆粒。 照片和復制唐法拉爾

磁鐵是產生磁場的材料,可以吸引特定的金屬。 每個磁鐵都有一個北極和一個南極。 相反的兩極吸引,而極點排斥。

雖然大多數磁體是由金屬和金屬合金製成的,但科學家們已經設計出了用磁性聚合物等複合材料製造磁體的方法。

什麼創造磁性

金屬中的磁性是由某些金屬元素原子中的電子分佈不均勻造成的。

由這種不均勻分佈的電子引起的不規則的旋轉和運動使來自原子內部的電荷前後移動,產生磁偶極子。

當磁偶極子對齊時,它們產生一個磁疇,一個具有北極和南極的局部磁區。

在未磁化的材料中,磁疇面向不同的方向,相互抵消。 然而在磁化材料中,大部分這些區域是對齊的,指向相同的方向,這產生了磁場。 一起對齊的磁疇越多,磁力就越強。

磁鐵的類型

磁鐵的發展

希臘,印度和中國的作家在2000多年前記錄了關於磁性的基本知識。 大部分的理解是基於觀察磁石(一種天然存在的磁性鐵礦物質)對鐵的影響。

早在16世紀就開始對磁性進行早期研究,但直到20世紀才開始發展現代高強度磁體。

在1940年之前,永磁體僅用於基本應用,例如羅盤和稱為磁電機的發電機。 鋁鎳鈷(Alnico)磁體的開發允許永磁體替代電機,發電機和揚聲器中的電磁體。

20世紀70年代創造的釤鈷(SmCo)磁體產生的磁體的磁能密度是以前可用的磁體的兩倍。

到20世紀80年代初,對稀土元素磁性的進一步研究導致了釹鐵硼(NdFeB)磁體的發現,這導致SmCo磁體的磁能增加了一倍。

稀土磁體現在用於從手錶和iPad到混合動力汽車電機和風力渦輪發電機的所有應用中。

磁性和溫度

金屬和其他材料具有不同的磁相,這取決於它們所處環境的溫度。 結果,金屬可能表現出超過一種形式的磁性。

例如,當加熱到1418°F(770°C)以上時,鐵會失去磁性,變成順磁性的。 金屬失去磁力的溫度稱為居里溫度。

鐵,鈷和鎳是唯一以金屬形式存在的居里溫度高於室溫的元素。

因此,所有磁性材料必須包含這些元素之一。

常見的鐵磁金屬及其居里溫度

物質 居里溫度
鐵(Fe) 1418℉(770℃)
鈷(Co) 2066°F(113​​0°C)
鎳(Ni) 676.4°F(358°C)
66°F(19°C)
-301.27°F(-185.15°C)