Nam châm là gì? Nam châm có đặc điểm gì? Phân loại Nam châm? Nhiệt độ curie của nam châm là bao nhiêu?

Ai đã khám phá ra nam châm? 

Vào một lúc nào đó trước năm 800 TCN, người Hy Lạp tìm thấy một loại đá lạ lung màu đen. Có lẽ Thales người thành Mietus, về sau đã viết về việc hút sắt kẽm kim loại của loại đá lạ này, nhưng xem chừng người Hy Lạp chưa tò mò ra năng lực quay về phương bắc của nó .
Người Nước Trung Hoa đã mày mò ra điều này khoảng chừng 300 năm sau. Vùng đất mà người ta tìm thấy loại đá này lần đầu là Magnesi nên người ta lấy nó mà đặt tên cho loại đá này ( Magnetite ), và cho bất kể cái gì có đặc tính giống như nó ( Magnet-nam châm ) .

Nam châm là gì?

Nam châm là một nguồn từ có hai cực : Bắc và Nam, và một từ trường tạo từ những đường từ đi từ cực Bắc ( N ) đến cực Nam ( S ) .
Sự tương tác của những cực từ cũng giống như tương tác giữa những điện tử : những cực cùng loại đẩy nhau và những cực khác loại hút nhau .
Tuy nhiên, có một sự khác nhau cơ bản giữa cực từ và điện tử là những cực từ khi nào cũng Open thành từng cặp có cùng cường độ và khác loại. Nếu bẻ gãy một đầu cực của nó thì phần còn lại vẫn là một thanh nam châm với khá đầy đủ hai cực => Ta không hề tách cực Bắc và cực Nam của một thanh nam châm ra khỏi nhau mặc dầu thanh nam châm đã trở nên vô cùng nhỏ .
Trong đời sống hằng ngày, hoàn toàn có thể nhận ra nam châm là những vật có năng lực hút và đẩy vật bằng sắt hay thép non. Trong từ học, nam châm là một vật có năng lực sinh một lực dùng để hút hay đẩy một từ vật hay một vật có độ cảm từ cao khi nằm gần nam châm. Lực phát sinh từ nam châm gọi là từ lực .

Nam châm có những loại nào?

1) Nam châm điện :

• Ai phát minh ra nam châm điện?

Nam châm điện lần tiên phong được ý tưởng bởi nhà điện học người Anh William Sturgeon ( 1783 – 1850 ) vào năm 1825. Nam châm điện của Sturgeon là một lõi sắt non hình móng ngựa có 1 số ít vòng dây điện cuốn quanh. Khi cho dòng điện sinh ra bởi một pin nhỏ chạy qua, lõi sắt bị từ hóa và cảm ứng từ sinh ra đủ mạnh để hút lên được một hộp sắt nặng 7 ounce. Khi ngắt dòng điện, từ trường của lõi cũng biến mất

• Nam châm điện cấu tạo như thế nào ?

Nam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn ( khuếch đại ) từ. Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ trường hoạt động giải trí nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy qua. Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn và tạo thành lớn nhờ việc sử dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật tư từ mềm có độ từ thẩm lớn và cảm ứng từ bão hòa cao. Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định và thắt chặt, nam châm điện có cảm ứng từ hoàn toàn có thể đổi khác được nhờ việc điều khiển và tinh chỉnh dòng điện chạy qua cuộn dây .

2) Nam châm vĩnh cửu:

Nam châm vĩnh cửu là gì ? Nam châm vĩnh cửu là những vật được cấu trúc từ những vật tư từ cứng có năng lực giữ từ tính không bị mất

Phân loại nam châm theo vật liệu :

 1 Oxit sắt :

Là loại nam châm vĩnh cửu tiên phong của loài người được sử dụng dưới dạng những “ đá nam châm ”, được sử dụng từ thời cổ đại, có ngay trong tự nhiên nhưng khi khoa học kỹ thuật tăng trưởng loại này không còn được sử dụng do từ tính rất kgìém .

 2 Thép cácbon :

Là loại nam vĩnh cửu được sử dụng từ thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 20 với năng lực cho từ dư tới hơn 1 T, nhưng lực kháng từ rất thấp nên từ tính cũng dễ bị mất. Lại nam châm này hầu hết không còn được sử dụng lúc bấy giờ .

 3  Nam châm AlNiCo là loại nam châm gì?

Là loại nam châm được chế tạo từ vật liệu từ cứng là hợp kim của nhôm, niken, côban và một số các phụ gia khác như đồng,titan…, là loại nam châm cho từ dư cao (tới 1,2-1,5 T) nhưng có lực kháng từ chỉ xung quanh 1 kOe, đồng thời giá thành cũng khá cao nên hiện nay tỉ lệ sử dụng ngày càng giảm dần (chỉ còn không đầy 10% thị phần sử dụng).

 4  Ferrite từ cứng là loại nam châm gì?

Là loại nam châm vĩnh cửu được sản xuất từ những ferit từ cứng ( ví dụ ferit Ba, Sr .. ) là những vật tư dạng gốm. Nam châm ferit có ưu điểm là rất dễ sản xuất, gia công, giá tiền rẻ và độ bền cao. Tuy nhiên, vì đây là nhóm những vật tư feri từ đồng thời có hàm lượngôxy cao nên có từ độ khá thấp, có lực kháng từ từ 3 đến 6 kOe, có năng lực cho tích nguồn năng lượng từ cực lớn lớn nhất không quá 6 MGOe. Loại nam châm này lúc bấy giờ chiếm tới hơn 50 % thị trường sử dụng nam châm vĩnh cửu do những ưu điểm về giá tiền cực rẻ, năng lực sản xuất, gia công và độ bền .

 5 Nam châm đất hiếm là gì? Gồm những loại nam châm nào? Đặc điểm của từng loại?

Là loại nam châm vĩnh cửu được tạo ra từ những vật tư từ cứng là những kim loại tổng hợp hoặc hợp chất của những sắt kẽm kim loại đất hiếm và sắt kẽm kim loại chuyển tiếp. Nam châm đất hiếm gồm 3 loại nam châm phổ cập là : Nam châm chịu nhiệt độ cao SmCo, Nam châm NdFeB và Nam châm tổng hợp nano .

 5.1 Nam châm nhiệt độ cao SmCo là gì?

Là hệ các nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ hợp chất ban đầu là SmCo5 được phát minh năm 1966 bởi tiến sĩ Karl J. Strnat của U.S. Air Force Materials Laboratory (Mỹ) có tích năng lượng từ cực đại 18 MGOe, sau đó Karl J. Strnat lại phát minh ra hợp chất Sm2Co17 có tích năng lượng từ tới 30 MGOe vào năm 1972. Hệ nam châm SmCo có nhiệt độ Curie rất cao (có thể đạt tới 1100oC) và có lực kháng từ cực lớn (tới vài chục kOe) nhờ cấu trúc dạng lá đặc biệt. Nhờ có nhiệt độ Curie cao và lực kháng từ lớn nên được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao (ví dụ trong động cơ phản lực…).

5.2 Nam châm NdFeB là gì?

Là hệ các nam châm dựa trên hợp chất R2Fe14B (R là ký hiệu chỉ các nguyên tố đất hiếm ví dụ như Nd, Pr…) có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác với lực kháng từ lớn (hơn 10 kOe) và từ độ bão hòa rất cao (tới 1,56 T) nên là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay với khả năng cho tích năng lượng từ tới 64 MGOe (tính toán theo lý thuyết) và hiện nay đã xuất hiện loại nam châm Nd2Fe14B có tích năng lượng từ 57 MGOe. Tuy nhiên, loại nam châm này lại không thể sử dụng ở nhiệt độ cao do có nhiệt độ Curie chỉ 312oC. Nam châm Nd2Fe14B lần đầu tiên được phát minh năm 1983 bởi R. Sagawa (Nhật Bản).

Điểm yếu chung của những nam châm đất hiếm là có giá tiền cao ( do chứa nhiều những nguyên tố đất hiếm đắt tiền ), có độ bền kém ( do những nguyên tố đất hiếm có tính ôxy hóa rất cao ). Vì những điểm yếu này mà nam châm đất hiếm tuy là loại mạnh nhất nhưng vẫn không phải là loại được sử dụng nhiều nhất ( đứng sau nam châm ferit ) .

5.3 Nam châm tổ hợp nano là gì?

Là loại nam châm mới sinh ra từ đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20, là loại nam châm có cấu trúc tổng hợp của 2 pha từ cứng và từ mềm ở size nanomet. Các pha từ cứng ( chiếm tỉ phần thấp ) phân phối lực kháng từ lớn, pha từ mềm phân phối từ độ lớn. Tính chất tổng hợp này có được là nhờ link trao đổi đàn hồi giữa những hạt pha từ cứng và từ mềm ở size nanomet. Loại nam châm này được giám sát có năng lực cho tích nguồn năng lượng từ khổng lồ hơn 3 lần so với nam châm mạnh nhất lúc bấy giờ là NdFeB nhưng thực nghiệm mới chỉ đạt được rất nhỏ so với triết lý và những loại sản phẩm thực nghiệm mới trong quá trình sản xuất thử nghiệm .

Phân loại theo phương pháp chế tạo:

1.  Nam châm đẳng hướng (Isotropic magnets):

Là nam châm vĩnh cửu được sản xuất bằng cách ép đẳng tĩnh mà không sử dụng những phương pháp định hướng khởi đầu ( từ trường … ) .

2. Nam châm dị hướng (Anisotropic magnets):

Là nam châm được xu thế trong quy trình ép đẳng tĩnh bằng từ trường. Khi đó, những hạt đơn đômen trong vật tư sẽ bị khuynh hướng theo chiều từ trường, tạo nên năng lực thuận tiện từ hóa theo phương xu thế .

3. Nam châm kết dính:

Là những nam châm được sản xuất bằng cách nghiền thành bột mịn, sau đó trộn với keo kết dính ( ví dụ epoxy ) và ép trong từ trường khuynh hướng. Các keo vừa có công dụng kết dính, lại vừa có công dụng đông cứng sự khuynh hướng của những hạt .

4.  Nam châm thiêu kết:

Là nam châm được sản xuất bằng cách thiêu kết những bột sắt kẽm kim loại được nghiền mịn và ép khuôn. Việc thiêu kết nhằm mục đích tạo ra hợp chất có thành phần hợp phức xác lập với đặc thù từ của hợp chất đó .

Nhiệt độ Curie là gì?

Là nhiệt độ mà tại đó những vật sắt từ bị mất từ tính và trở thành thuận từ. Nhiệt độ Curie cho ta biết năng lực hoạt động giải trí của nam châm trong điều kiện kèm theo nhiệt độ cao hay thấp. Có những nam châm có nhiệt độ Curie khá thấp ( ví dụ như nam châm Nd2Fe14B có nhiệt độ Curie chỉ 312 oC ), nhưng cũng có những loại nam châm có nhiệt độ Curie rất cao ( ví dụ hệ hợp chất SmCo có nhiệt độ Curie hàng ngàn độ, được sử dụng trong động cơ phản lực có nhiệt độ cao ) .
Ngoài những tham số mang đặc thù từ tính, những tham số khác cũng rất được chăm sóc đó là độ cứng, năng lực chống mài mòn, chống ôxi hóa, tỷ lệ … Bên cạnh đó, hình dạng nam châm cũng là một tham số rất quan trọng quyết định hành động điểm thao tác của nam châm do hình dạng nam châm pháp luật thừa số khử từ của vật từ, có ảnh hưởng tác động lớn đến nguồn năng lượng từ của nam châm .

Source: https://blogchiase247.net
Category: Hỏi Đáp