Onko rautamagneetti

Kyllä, rauta on magneettista. Koska rauta on ferromagneettinen aine, se saattaa magnetisoitua itsestään ja vetää magneetit puoleensa.

Raudalla on tyypillisessä tilassaan erittäin minimaalinen tai ei lainkaan nettomagneettikenttää, koska se koostuu satunnaisesti kohdistetuista magneettialueista.

Raudan magneettialueet puolestaan ​​pyrkivät kohdakkain, kun ne altistetaan magneettikentälle, mikä synnyttää merkittävän kokonaismagneettisen vaikutuksen.

Tämän ominaisuuden vuoksi rauta ja rautaa sisältävät seokset ovat edullisia monissa käyttötarkoituksissa, kuten magneettien ja magneettisten ominaisuuksien, kuten moottoreiden ja sähkömuuntajien, valmistuksessa.

Rautamagneettiset täytteet
Rautamagneettiset täytteet

Mikä tekee raudasta magneettisen?

Raudan elektronien ja atomien reaktio magneettikentässä kehittää sen magneettisia ominaisuuksia. Raudan ylin elektronikuori sisältää parittomia elektroneja atomivaiheessa.

Näillä elektronien kohdistuksilla on olennainen rooli aineen magneettisten ominaisuuksien määrittämisessä.

Kun rautapala on ei-magneettisessa tilassa, kunkin atomin magneettiset momentit asettuvat satunnaisesti kumoaen niiden magneettiset vaikutukset.

Näillä magneettimomenteilla on kuitenkin kyky kohdistaa ulkopuolisen magneettikentän suuntaan, kun rauta on alttiina sille.

Poikkeuksellisuudestaan ​​johtuen magneettinen permeabiliteetti sekä sen kyky säilyttää magnetisoitumisensa. Ymmärrät, että tämä on riippumatta ulkoisen magneettikentän puuttumisesta, rautaa pidetään ferromagneettisena aineena.

Lisäksi magneettiset alueet tai vyöhykkeet, joilla atomien magneettiset momentit ovat kohdakkain, syntyvät magneettisten momenttien kohdistamisesta raudassa.

Nämä domeenit on järjestetty samanlaiseen suuntaan magnetoidussa rautakappaleessa, mikä tehostaa koko magneettista vaikutusta.

Magneettiset alueet voidaan järjestää nopeasti uudelleen tai tuhota ne kuumentamalla rautaa Curie-lämpötilansa yläpuolelle tai lisäämällä mekaanista rasitusta.

Magneettisten momenttien kohdistus ja magneettisten domeenien muodostaminen ovat prosesseja, jotka voidaan kääntää.

Koska rautaa voi muuttaa magneettisia ja diamagneettisia tilojaan, sitä voidaan käyttää monenlaisiin käyttötarkoituksiin, kuten magneettisten materiaalien ja magneettien valmistukseen.

Raudan magneettiset ominaisuudet

· Ferromagnetismi

Rauta luokitellaan ferromagneettiseksi aineeksi, koska se läpäisee erinomaisesti magneetteja ja on helppo magnetoida. Se voi saavuttaa pysyvän magnetisoinnin.

· Säilyvyys

Raudan retentiokyky on korkea, minkä ansiosta se voi säilyttää suuren osan magnetisaatiostaan ​​huolimatta ulkopuolelta tulevan magneettikentän puuttumisesta.

· magnetoinnin

Tämä osoittaa, että magneettikentän läsnäollessa raudasta voi tulla magneetti.

· Pehmeät magneettiominaisuudet

Koska rautaa on helppo demagnetoida ja magnetoida, sitä yleensä kuvataan pehmeäksi magneettiseksi aineeksi.

· Magnetoidut verkkotunnukset

Rauta koostuu hyvin pienistä alueista, joita kutsutaan nimellä magneettisia domeeneja luontaisessa tilassaan. Kunkin atomin magneettiset momentit ovat kohdakkain jokaisen yksittäisen alueen sisällä.

Huomaat kuitenkin, että nämä alueet on järjestetty mielivaltaisesti ilman ulkopuolelta tulevaa magneettikenttää, mikä tuottaa vain vähän tai ei ollenkaan magneettista vaikutusta.

Raudan rakenteelliset ja magneettiset ominaisuudet
Raudan rakenteelliset ja magneettiset ominaisuudet

Erilaiset raudan muodot ja niiden magneettiset ominaisuudet

Magnetismi valuraudassa:

  • Valurauta on raudan ja hiilen seos, jossa on normaalisti yli 2 % hiiltä.
  • Valuraudan magneettiset ominaisuudet voivat vaihdella sen ainutlaatuisen lajin mukaan. Esimerkiksi harmaa valurauta on yleensä vähemmän magneettinen kuin valkoinen valurauta, joka on normaalisti magneettista ja hauras.

Magnetismi takorautassa:

  • Erittäin vähähiilinen rautaseos, joka sisältää kuituisia kuonasulkeumia, tunnetaan takorautana.
  • Yleensä takoraudan magneettiset ominaisuudet ovat jossain määrin verrattavissa puhtaan raudan ominaisuuksiin, eikä se ole erittäin magneettinen.

Magnetismi puhtaassa raudassa tai alfaraudassa:

  • Ympäristön lämpötilassa puhtaan raudan alfafaasi ei ole merkittävästi magneettinen. Sen kiderakenne on kehokeskeinen kuutio eli BCC.
  • Puhdas rauta voi muuttua ferromagneettiseksi ja osoittaa magneettisia piirteitä lämpötiloissa, jotka ovat alhaisempia kuin sen Curie-lämpötila, eli noin 770 °C tai 1,418 °F.

Palloraudan magneettiset ominaisuudet:

  • Nodular rauta tai pallografiittirauta on raudan muoto, joka sisältää pieniä määriä hiiltä ja muita seostusaineita.
  • Sillä on magneettisia ominaisuuksia, jotka ovat verrattavissa takorautaan.

Suon raudan magneettiset ominaisuudet

  • Suon rauta on yleensä ei-magneettinen, koska sitä syntyy, kun rautaa saostuu soiden pohjavedestä.
  • Toisaalta siinä voi olla pieniä määriä magnetiittia tai muita magneettisia mineraaleja, jotka voivat antaa sille heikkoja magneettisia ominaisuuksia.

Magnetismi rautaoksideissa (hematiitti):

  • Sen sijaan, että ne olisivat puhdasta alkuainerautaa, rautaoksidit, mukaan lukien hematiitti (Fe2O3), ovat yhdisteitä.
  • Hematiitti on joko ei-magneettista tai vain hieman magneettista.

Kuinka magnetoida rauta pysyvästi

Rauta magnetoituu pysyvästi, kun sitä vedetään korkean kestomagneetin pituudelta tai käyttämällä sähkömagneettista käämiä, joka saa jännitteen tasavirralla. Optimaalisen kohdistuksen saavuttamiseksi toista vaihe ja lämmitä halutessasi lähellä Curie-pistettä.

Sinun tulee ryhtyä varotoimiin ja olla varma, että kaikkia turvatoimenpiteitä noudatetaan magnetoinnin aikana.

Raudan magneettiseen käyttäytymiseen vaikuttavat tekijät

Kun tutkit raudan magneettisia ominaisuuksia, sinun on arvioitava useita tekijöitä, kuten:

· Ulkoiset magneettikentät

Rauta voi magnetoitua, kun käytetään ulkoista magneettikenttää. Rautaatomien magneettiset momentit ovat linjassa magneettikentän kanssa aina, kun ne altistetaan sille, mikä tuottaa nettomagneettisen momentin koko aineelle.

· Jyvän koko

Materiaalin magneettisiin ominaisuuksiin voi vaikuttaa myös sen raekoko. Magneettisten alueiden asetelmien eroista johtuen materiaalit, joissa on hienojakoisempia rakeita, voivat reagoida selvästi magneettisesti kuin karkeammat rakeiset.

· Mekaaninen rasitus

Mekaaninen rasitus voi vaikuttaa raudan magneettisiin ominaisuuksiin. Jännitys voi vaikuttaa ferromagneettisen materiaalin kokonaismagneettiseen käyttäytymiseen, koska se voi muuttaa sen magneettisten domeenien kohdistusta.

· Seosaineet

Rautaa voidaan seostaa muiden komponenttien kanssa sen magneettisten ominaisuuksien muuttamiseksi. Esimerkiksi raudan magneettinen käyttäytyminen saattaa muuttua, kun siihen lisätään tiettyjä metalleja, kuten kobolttia, nikkeliä tai alumiinia.

rauta-koboltti (Alnico) ja rauta-nikkeli (Invar) -seoksia käytetään kestomagneettien luomiseen, joilla on tiettyjä magneettisia ominaisuuksia.

· Mikrorakenne

Raudan magneettiseen käyttäytymiseen voi vaikuttaa se, miten sen atomit on järjestetty. Magneettien koko lujuuteen voivat vaikuttaa kidehilan epäpuhtaudet, epätäydellisyydet tai sijoitukset.

· Lämpötila

Vaikka rauta on ferromagneettista normaaleissa lämpötiloissa, sen magneettiset ominaisuudet riippuvat suuresti lämpötilasta.

Lämpöenergia saa magneettisten momenttien kohdistuksen muuttumaan Curie-lämpötilaksi tunnistetussa lämpötilassa, joka on noin 770 °C tai 1,418 °F raudan osalta.

Tämän lämpötilan ylittäessä aine menettää magneettisia ominaisuuksiaan. Rauta muuttuu ferromagneettiseksi Curie-pisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa.

Rautaelementit
Rautaelementit

Magneettisen raudan yleiset käyttötavat

On monia tapoja käyttää rautaa magneettina. Jotkut yleisimmistä vaihtoehdoista, joita voit harkita, ovat:

· Magneetit

Avainelementti magneettien valmistuksessa on rauta. Rautaa tai rautaseoksia löytyy yleisesti kestomagneeteista, joita käytetään muun muassa generaattoreissa, magneettilukoissa, sähkömoottoreissa ja kaiuttimissa.

Alnico-, ferriitti- ja harvinaisten maametallien magneetit, kuten neodyymimagneetit, ovat esimerkkejä suosituista magneettimuodoista.

· Induktorit ja muuntajat

Induktori- ja muuntajaytimissä käytetään pehmeitä magneettisia aineita, kuten rautaa ja rauta-piiseoksia (piiteräs).

Nämä materiaalit tarjoavat magneettivuolle alhaisen vastuksen reitin, mikä parantaa energiansiirron tehokkuutta.

· Magneettiresonanssikuvausjärjestelmät (MRI)

Suprajohtavat magneetit, jotka koostuvat yleensä raudasta, ovat MRI-laitteissa käytettyjen voimakkaiden magneettikenttien lähde.

Rauta on erittäin tärkeää korkealaatuisen lääketieteellisen kuvantamisen edellyttämän magneettisen lujuuden ja yhtenäisyyden saavuttamiseksi.

· Magneettinen erotus

Magneettisissa erotusoperaatioissa rautapohjaisia ​​aineita käytetään eliminoimaan tai erottamaan magneettiset hiukkaset ei-magneettisista komponenteista. Tätä käytetään usein elintarvikejalostuksessa, kierrätyksessä ja kaivosteollisuudessa.

· Generaattorit ja sähkömoottorit

Generaattorien ja sähkömoottorien valmistuksessa tärkein osa on rauta. Näiden koneiden staattori- ja roottoriytimet koostuvat yleensä raudasta tai rautalejeeringeistä.

Moottoreissa raudan magneettiset ominaisuudet auttavat muuttamaan sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi, ja generaattoreissa päinvastoin.

· Magneettisella tallennusvälineellä

Magneettiset tallennusvälineet, kuten kiintolevyasemat ja magneettikasetit, valmistetaan käyttämällä rautaoksidia (Fe2O3).

Rautaoksidi on erinomainen vaihtoehto tiedon tallennustarkoituksiin, koska se pystyy tallentamaan magneettista dataa.

Ferromagneettisten ominaisuuksiensa ansiosta rauta on magneettista. Raudalla on satunnaisesti kohdistetut magneettiset domeenit luontaisessa tilassaan; kuitenkin, kun rauta altistetaan magneettikentälle, nämä alueet kohdistuvat ja rauta muuttuu magneettiseksi.

Lisää resursseja:

Kaikki rauta ei ole magneettista – Lähde: ThoughtCo

Onko teräsmagneettinen – Lähde: HM

Metallit ja magnetismi – Lähde: ACS

Onko nikkelimagneettista – Lähde: HM

Päivitä evästeasetukset
Siirry alkuun