ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแม่เหล็ก และเป็นวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกที่มีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างจากที่อื่น
วัสดุชนิดใดและมีคุณสมบัติอย่างไร
วัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก (หรือเฟอร์โรแม่เหล็ก) คือสารที่อยู่ในสถานะผลึกของแข็งหรืออสัณฐาน ซึ่งจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยที่ไม่มีสนามแม่เหล็กที่อุณหภูมิวิกฤตต่ำเท่านั้น กล่าวคือ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดคูรี. ความไวต่อแม่เหล็กของวัสดุนี้เป็นค่าบวกและเกินความสามัคคี เฟอร์โรแม่เหล็กบางชนิดอาจมีการสะกดจิตโดยธรรมชาติ ความแรงจะขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก เหนือสิ่งอื่นใด วัสดุดังกล่าวมีการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมและสามารถขยายสนามแม่เหล็กภายนอกได้หลายแสนเท่า
กลุ่มของเฟอร์โรแม่เหล็ก
มีวัสดุที่เป็นแม่เหล็กรวมสองกลุ่ม:
- กลุ่มอ่อนแม่เหล็ก. Ferromagnets ของกลุ่มนี้มีขนาดเล็กตัวบ่งชี้ความแรงของสนามแม่เหล็ก แต่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ดีเยี่ยม (น้อยกว่า 8.0×10-4 H/m) และการสูญเสียฮิสเทรีซิสต่ำ วัสดุแม่เหล็กอ่อน ได้แก่ เพอร์มัลลอย (โลหะผสมที่เติมนิกเกิลและเหล็ก) ออกไซด์เฟอร์โรแมกเนต์ (เฟอร์ไรท์) แมกนีโตไดอิเล็กทริก
- แข็งแม่เหล็ก (หรือกลุ่มแข็งแม่เหล็ก) คุณสมบัติของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกของกลุ่มนี้สูงกว่าคุณสมบัติก่อนหน้า ของแข็งแม่เหล็กมีทั้งความแรงของสนามแม่เหล็กสูงและการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ดี เป็นวัสดุหลักในการผลิตแม่เหล็กและอุปกรณ์ที่ใช้แรงบีบบังคับและต้องมีความไวต่อแม่เหล็กที่ดีเยี่ยม กลุ่มแม่เหล็กแข็งประกอบด้วยคาร์บอนเกือบทั้งหมดและโลหะผสมบางชนิด (โคบอลต์ ทังสเตน และโครเมียม)
วัสดุของกลุ่มแม่เหล็กอ่อน
ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ กลุ่มแม่เหล็กอ่อนประกอบด้วย:
- Permalloys ซึ่งประกอบด้วยเหล็กและโลหะผสมนิกเกิลเท่านั้น บางครั้งเพิ่มโครเมียมและโมลิบดีนัมลงในเพอร์มัลลอยเพื่อเพิ่มการซึมผ่าน permalloys ที่ทำอย่างถูกต้องมีการซึมผ่านของแม่เหล็กและการบีบบังคับสูง
- เฟอร์ไรต์เป็นวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกซึ่งประกอบด้วยออกไซด์ของเหล็กและสังกะสี มักเติมแมงกานีสหรือนิกเกิลออกไซด์ลงในเหล็กและสังกะสีเพื่อลดความต้านทาน ดังนั้นเฟอร์ไรท์จึงมักถูกใช้เป็นสารกึ่งตัวนำสำหรับกระแสความถี่สูง
- แมกนีโตไดอิเล็กทริกเป็นผงผสมของเหล็ก แมกนีไทต์ หรือผงเพอร์มัลลอย ห่อด้วยฟิล์มอิเล็กทริก เช่นเดียวกับเฟอร์ไรต์ แม็กนีโตไดอิเล็กทริกถูกใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ในอุปกรณ์ที่หลากหลาย: แอมพลิฟายเออร์ เครื่องรับ เครื่องส่งสัญญาณ ฯลฯ
วัสดุของกลุ่มแม่เหล็กแข็ง
วัสดุต่อไปนี้อยู่ในกลุ่มแม่เหล็กแข็ง:
- เหล็กกล้าคาร์บอนที่ทำจากโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน ได้แก่ คาร์บอนต่ำ (คาร์บอนน้อยกว่า 0.25%) คาร์บอนปานกลาง (คาร์บอน 0.25 ถึง 0.6%) และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง (คาร์บอนไม่เกิน 2%) นอกเหนือจากเหล็กและคาร์บอน ซิลิคอน แมกนีเซียม และแมงกานีสยังสามารถรวมอยู่ในองค์ประกอบของโลหะผสมได้อีกด้วย แต่คุณภาพสูงสุดและวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกที่เหมาะสมคือเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีสิ่งสกปรกในปริมาณน้อยที่สุด
- โลหะผสมที่ยึดตามธาตุหายาก เช่น โลหะผสมซาแมเรียม-โคบอลต์ (สารประกอบ SmCo5 หรือ Sm2Co17) มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงด้วยการเหนี่ยวนำที่เหลือ 0.9 T ในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กในเฟอร์โรแมกเนติกประเภทนี้ก็เท่ากับ 0.9 ต.
- โลหะผสมอื่นๆ. ซึ่งรวมถึงทังสเตน แมกนีเซียม แพลตตินั่ม และโลหะผสมโคบอลต์
ความแตกต่างระหว่างวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกกับสารอื่นที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก
ตอนต้นของบทความว่ากันว่าเฟอร์โรแม่เหล็กมีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างกันอย่างมากจากสื่ออื่นๆ และนี่คือหลักฐานบางส่วน:
- ต่างจากไดอะแมกเน็ตและพาราแมกเนติกซึ่งได้คุณสมบัติของพวกมันจากอะตอมและโมเลกุลของสสารแต่ละตัว คุณสมบัติของวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก
- วัสดุที่เป็นแม่เหล็กซึ่งแตกต่างจากพาราแมกเนติกมีค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง
- นอกจากการซึมผ่านแล้ว เฟอร์โรแมกเนต์ยังแตกต่างจากวัสดุพาราแมกเนติกตรงที่พวกมันมีความสัมพันธ์กันระหว่างการทำให้เป็นแม่เหล็กและความแรงของสนามแม่เหล็กซึ่งมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่าฮิสเทรีซิสแบบแม่เหล็ก วัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกหลายชนิด เช่น โคบอลต์และนิเกิล รวมถึงโลหะผสมที่มีพื้นฐานมาจากสิ่งเหล่านี้ ล้วนอยู่ภายใต้ปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม มันคือฮิสเทรีซิสแบบแม่เหล็กที่ช่วยให้แม่เหล็กสามารถคงสถานะการทำให้เป็นแม่เหล็กได้เป็นเวลานาน
- วัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกบางชนิดสามารถเปลี่ยนรูปร่างและขนาดได้เมื่อถูกแม่เหล็ก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าสนามแม่เหล็ก (magnetostriction) และไม่ได้ขึ้นกับชนิดของเฟอร์โรแมกเนทเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับปัจจัยอื่นๆ ที่สำคัญไม่แพ้กัน เช่น ความแรงของสนามและตำแหน่งของแกนผลึกที่เกี่ยวกับพวกมัน
- คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกอย่างของสารเฟอร์โรแมกเนติกคือความสามารถในการสูญเสียสมบัติทางแม่เหล็กของสาร หรือพูดง่ายๆ ก็คือ เปลี่ยนเป็นพาราแมกเนติก ผลกระทบนี้สามารถทำได้โดยให้ความร้อนแก่วัสดุเหนือจุดที่เรียกว่า Curie ในขณะที่การเปลี่ยนไปใช้สถานะพาราแมกเนติกไม่ได้มาพร้อมกับผลข้างเคียงใดๆ และแทบจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าตา
ขอบเขตการใช้เฟอร์โรแม่เหล็ก
อย่างที่คุณเห็น วัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งในโลกสมัยใหม่ของเทคโนโลยี ใช้ในการผลิต:
- แม่เหล็กถาวร
- เข็มทิศแม่เหล็ก
- หม้อแปลงและเครื่องปั่นไฟ;
- มอเตอร์ไฟฟ้า;
- เครื่องมือวัดไฟฟ้า
- เครื่องรับ;
- ส่งสัญญาณ;
- เครื่องขยายเสียงและเครื่องรับ;
- ฮาร์ดไดรฟ์สำหรับแล็ปท็อปและพีซี;
- ลำโพงและโทรศัพท์บางประเภท;
- เครื่องบันทึก
ในอดีต วัสดุแม่เหล็กอ่อนบางชนิดเคยถูกใช้ในงานวิศวกรรมวิทยุเพื่อสร้างเทปแม่เหล็กและฟิล์ม
