了解什么是金属磁性和为什么

一些磁性金属与其他磁性金属不同

磁铁吸引氧化亚铁(铁锈)颗粒。 照片和复制唐法拉尔

磁铁是产生磁场的材料,可以吸引特定的金属。 每个磁铁都有一个北极和一个南极。 相反的两极吸引,而极点排斥。

虽然大多数磁体是由金属和金属合金制成的,但科学家们已经设计出了用磁性聚合物等复合材料制造磁体的方法。

什么创造磁性

金属中的磁性是由某些金属元素原子中的电子分布不均匀造成的。

由这种不均匀分布的电子引起的不规则的旋转和运动使来自原子内部的电荷前后移动,产生磁偶极子。

当磁偶极子对齐时,它们产生一个磁畴,一个具有北极和南极的局部磁区。

在未磁化的材料中,磁畴面向不同的方向,相互抵消。 然而在磁化材料中,大部分这些区域是对齐的,指向相同的方向,这产生了磁场。 一起对齐的磁畴越多,磁力就越强。

磁铁的类型

磁铁的发展

希腊,印度和中国的作家在2000多年前记录了关于磁性的基本知识。 大部分的理解是基于观察磁石(一种天然存在的磁性铁矿物质)对铁的影响。

早在16世纪就开始对磁性进行早期研究,但直到20世纪才开始发展现代高强度磁体。

在1940年之前,永磁体仅用于基本应用,例如罗盘和称为磁电机的发电机。 铝镍钴(Alnico)磁体的开发允许永磁体替代电机,发电机和扬声器中的电磁体。

20世纪70年代创造的钐钴(SmCo)磁体产生的磁体的磁能密度是以前可用的磁体的两倍。

到20世纪80年代初,对稀土元素磁性的进一步研究导致了钕铁硼(NdFeB)磁体的发现,这导致SmCo磁体的磁能增加了一倍。

稀土磁体现在用于从手表和iPad到混合动力汽车电机和风力涡轮发电机的所有应用中。

磁性和温度

金属和其他材料具有不同的磁相,这取决于它们所处环境的温度。 结果,金属可能表现出超过一种形式的磁性。

例如,当加热到1418°F(770°C)以上时,铁会失去磁性,变成顺磁性的。 金属失去磁力的温度称为居里温度。

铁,钴和镍是唯一以金属形式存在的居里温度高于室温的元素。

因此,所有磁性材料必须包含这些元素之一。

常见的铁磁金属及其居里温度

物质 居里温度
铁(Fe) 1418℉(770℃)
钴(Co) 2066°F(113​​0°C)
镍(Ni) 676.4°F(358°C)
66°F(19°C)
-301.27°F(-185.15°C)