NộI Dung
- Khái niệm cơ bản về nam châm
- Nam châm vĩnh cửu
- Nam châm tạm thời
- Lý thuyết nguyên tử cơ bản của nam châm
Nam châm được cung cấp năng lượng nguyên tử. Sự khác biệt giữa một nam châm vĩnh cửu và một nam châm tạm thời là trong cấu trúc nguyên tử của chúng. Nam châm vĩnh cửu có các nguyên tử của chúng được liên kết mọi lúc. Nam châm tạm thời có các nguyên tử của chúng chỉ thẳng hàng trong khi chịu ảnh hưởng của từ trường mạnh bên ngoài. Quá nóng một nam châm vĩnh cửu sẽ sắp xếp lại cấu trúc nguyên tử của nó và biến nó thành một nam châm tạm thời.
Khái niệm cơ bản về nam châm
Vật liệu có tính chất từ sở hữu từ trường. Một đinh thép điển hình không có từ trường đủ mạnh để thu hút một kẹp giấy kim loại. Nhưng từ hóa có thể làm tăng sức mạnh của từ trường đinh thép. Chỉ cần đặt một nam châm vĩnh cửu mạnh bên cạnh một chiếc đinh thép sẽ khiến móng có từ trường mạnh hơn và hoạt động như một nam châm tạm thời. Móng được gọi là nam châm tạm thời bởi vì một khi nam châm vĩnh cửu bị loại bỏ, móng sẽ mất đi sức mạnh từ trường thu hút kẹp giấy.
Nam châm vĩnh cửu
Nam châm vĩnh cửu khác với nam châm tạm thời bởi khả năng duy trì từ tính mà không chịu ảnh hưởng của từ trường bên ngoài gần đó. Thông thường, nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ vật liệu từ tính "cứng" trong đó "cứng" dùng để chỉ khả năng vật liệu bị nhiễm từ và vẫn bị từ hóa. Thép là một ví dụ về vật liệu từ cứng.
Nhiều nam châm vĩnh cửu được tạo ra bằng cách cho vật liệu từ tính ra một từ trường bên ngoài rất mạnh. Sau khi loại bỏ từ trường bên ngoài, vật liệu từ tính được xử lý sẽ được chuyển đổi thành một nam châm vĩnh cửu.
Nam châm tạm thời
Không giống như nam châm vĩnh cửu, nam châm tạm thời không thể tự từ hóa. Các vật liệu từ mềm như sắt và niken sẽ không thu hút được kẹp giấy sau khi từ trường mạnh bên ngoài bị loại bỏ.
Một ví dụ về nam châm tạm thời công nghiệp là một nam châm điện được sử dụng để di chuyển kim loại phế liệu trong sân trục vớt. Một dòng điện chạy qua một cuộn dây bao quanh một tấm sắt tạo ra một từ trường từ hóa tấm. Khi dòng điện chảy, tấm tiếp nhận kim loại phế liệu. Khi dòng điện dừng lại, tấm giải phóng kim loại phế liệu.
Lý thuyết nguyên tử cơ bản của nam châm
Các vật liệu từ tính sở hữu các electron quay xung quanh hạt nhân nguyên tử tạo ra một từ trường nhỏ. Điều này về cơ bản làm cho mỗi nguyên tử trở thành một nam châm nhỏ trong một nam châm lớn hơn. Những nam châm nhỏ này được gọi là lưỡng cực vì chúng có cực bắc và cực nam. Các lưỡng cực riêng lẻ có xu hướng co cụm với các lưỡng cực khác tạo thành các lưỡng cực lớn hơn được gọi là miền. Những miền này có từ trường mạnh hơn so với các lưỡng cực riêng lẻ.
Các vật liệu từ tính không được từ hóa có các miền nguyên tử của chúng được sắp xếp theo các hướng khác nhau. Tuy nhiên, khi vật liệu từ tính bị từ hóa, các miền nguyên tử tự sắp xếp theo một hướng chung và do đó hoạt động như một miền lớn có từ trường thậm chí còn mạnh hơn bất kỳ miền nào. Đây là những gì mang lại cho một nam châm sức mạnh của nó.
Sự khác biệt giữa nam châm vĩnh cửu và nam châm tạm thời là một khi từ hóa dừng lại, miền nguyên tử nam châm vĩnh cửu sẽ được giữ thẳng hàng và có từ trường mạnh, trong khi đó, miền nam châm tạm thời sẽ tự sắp xếp lại theo cách không liên kết và có điểm yếu từ trường.
Một cách để làm hỏng một nam châm vĩnh cửu là quá nóng nó. Nhiệt độ quá cao làm cho các nguyên tử nam châm rung động dữ dội và phá vỡ sự liên kết của các miền nguyên tử và lưỡng cực của chúng. Sau khi được làm mát, các miền sẽ không tự điều chỉnh lại như trước và sẽ có cấu trúc trở thành một nam châm tạm thời.