Magnetizmus
Prečo prirodzený magnet vždy ukazuje rovnakým smerom, keď sa môže voľne otáčať, ostávalo po storočia záhadou. Dnes už vieme, že železo a iné magnetické materiály sú zložené z drobných zmagnetizovaných častí nazývaných domény. Tie za normálnych okolností nie sú usporiadané a kov nevykazuje žiadny celkový magnetizmus. Keď sú domény zoradené tak, že ich póly smerujú rovnakým smerom, je kov zmagnetizovaný a priťahuje napríklad železné predmety.
Staré národy poznali niektoré magnetické javy rovnako dobre, ako elektrostatické javy. V prírode sa vyskytujú železné rudy, ktoré sú zmagnetované, a preto priťahujú k sebe iné feromagnetické telesá. Starí Gréci sa nazdávali, že magnetické sily majú ten istý pôvod, ako elektrostatické sily. V 16. Storočí sa vedci opierali viac o experimenty, ako o svoje úvahy pri objavovaní prírodných zákonov, a tak prišli k záveru, že magnetické a elektrostatické javy od seba nezávisia. Nepodarilo sa objaviť silové pôsobenie medzi elektricky nabitým telesom a magnetom. Dánsky učiteľ fyziky Hans Christian Oersted objavil v r. 1820 náhodou silu pôsobiacu medzi pohybujúcim sa nábojom a magnetom. Na konci hodiny fyziky sa rozhodol demonštrovať, že medzi javmi elektrickými a magnetickými neexistuje žiadna súvislosť. Do blízkosti magnetickej strelky dal vodič, ktorým tiekol elektrický prúd. Podľa slov jedného z jeho žiakov: „Bol celkom zmätený, keď videl silne kmitajúcu strelku.“ Tak znova ožila stará predstava o súvislosti medzi elektrickými a magnetickými javmi.
Magnetické materiály
Takýmto názvom sa označujú také materiály, pre využitie ktorých v elektrotechnike sú rozhodujúce ich magnetické vlastnosti. Skupina magnetických materiálov zahŕňa mnohé materiály s rôznym zložením a štruktúrov, ktoré sa používajú v rôznych elektrotechnických odboroch na výrobu rozličných súčiastok, strojov, prístrojov a zariadení. Vo všetkých týchto prípadoch majú magnetické materiály nezastupiteľnú funkciu, a preto je ich význam veľmi veľký. Z hladiska potrieb elektrotechnického priemyslu sa zaužívalo triedenie magnetických materiálov do troch skupín.
1. Magneticky mäkké materiály
2. Magneticky tvrdé materiály
3. Magnetické materiály na špeciálne účely
Do prvej skupiny sa zatrieďujú materiály, ktoré sa veľmi ľahko zmagnetizujú a odmagnetizujú
Do druhej skupiny sa zatriedujú materiály, ktoré sa ťažko zmagnetizujú a odmagnetizujú.
Do tretej skupiny sa zatriedujú materiály, ktoré majú osobitné magnetické vlastnosti. Patria do nej aj nemagnetické materiály.
Magnetické prvky
Tento typ magnetov má iba jednu magnetickú plochu, pričom ostatné časti sa správajú nemagneticky, alebo vykazujú len minimálny magnetizmus. Tým je ohraničené pôsobenie magnetického poľa. Použitím týchto materiálov zabraňujeme neželanému zmagnetizovaniu okolitých kovových predmetov, alebo strojných súčiastok. (Okrem valcových prvkov s magnetickým jadrom z SmCo5 a NdFeB.) Ploché magnetické prvky majú jedno jadro z keramického magnetu alebo zo vzácnych zemín. U valcových prvkov je jadro tvorené buď AlNiCo, SmCo, alebo NdFeB.
Používa sa na osadenie do rôznych prístrojov, zariadení a náradia. Slúžia ako pomocný prostriedok pri preprave, upínaní, montáži, zdvíhaní, zváraní, separácii alebo pri oddeľovaní kovových a nekovových častí
Feritové magnety
obsahujú približne 80% oxidu železa a 20% bária, alebo stroncia. Keďže tieto suroviny sú k dispozícii vo veľkých množstvách, aj magnety z nich vyrobené sú cenovo priaznivé. Tvarovanie sa vykonáva lisovaním.
Neodymové magnety
sú v súčasnosti najsilnejším typom magnetov s vynikajúcimi magnetickými vlastnosťami, ako je remanencia a energetická hustota. Patria do skupiny magnetov založených na báze vzácnych zemín (lantanoidy). Ich hlavnou zložkou je železo s prímesami neodymu (Nd) a bóru (B). Ďalšími prvkami, ktoré sa pridávajú do finálnej zliatiny sú hlavne kobalt (Co), dysprózium (Dy) - tieto zložky slúžia na vylepšenie magnetických vlastností (koercitívna sila) a teplotnej odolnosti (maximálna pracovná teplota) magnetov.
Diamagnetismus
je forma magnetizmu, ktorá je len prejavom hmoty za prítomnosti nejakého vonkajšieho magnetického poľa. Je to výsledok zmeny orbitálneho pohybu elektrónov. Aplikovanie magnetického poľa vytvára magnetickú silu na pohybujúci sa elektrón vo forme F = Qv × B. Táto sila, meniaca dostredivú silu elektrónu spôsobuje, že ho buď zrýchli alebo spomalí v jeho orbitálnom pohybe. Táto zmena rýchlosti elektrónu upravuje magnetický moment orbitálu v smere opačnom vonkajšiemu poľu.
Paramagnetizmus
je forma magnetizmu ktorá sa objavuje len v prítomnosti vonkajšieho magnetického pola. Paramagnetické materiály sú priťahované magnetickým poľom a preto majú pomernú magnetickú priepustnosť väčšiu ako jeden (alebo kladnú magnetickú susceptabilitu). Avšak na rozdiel od feromagnetov ktoré sú tiež priťahované magnetickým poľom, paramagnetické látky nedokážu udržať magnetizmus aj za neprítomnosti vonkajšieho poľa.
Paramagnetické materiály Základ môže byť paramagnetický ak má nespárené elektróny. Nasledovné sú niektoré príklady paramagnetických základov: Al - prednostná paramagnetická látka Bárium –Ba Vápnik – Ca Kyslík – O Platina – Pt Sodík – Na Urán – U Horčík – Mg Technécium – Tc Dysprosium – Dy
Antiferomagnetizmus
Ak sa v materiáloch objavuje antiferomagnetizmus, spin elektrónov sa usporiada v pravidelnom vzore so susedným spinom v protismere. Zvyčajne antiferomagnetická látka prejavuje antiferomagnetizmus pri nízkych teplotách, a nad istou teplotou sa stane neusporiadanou; táto teplota sa nazýva Neelova teplota. Nad touto teplotou sa materiál správa ako paramagnetický.
Feromagnetizmus
je najčastejšia forma magnetizmu s ktorou sa v každodennom živote najviac stretávame. Feromagnetizmus je definovaný ako jav pri ktorom sa materiály ako železo vo vonkajšom magnetickom poli zmagnetizujú a zostanú zmagnetizované istý čas po skončení pôsobenia poľa. Všetky permanentné magnety sú feromagnetické alebo ferimagnetické, ako sú kovy ktoré sú nimi priťahované.
Ferimagnetizmus
Vo fyzike ferimagnetický materiál je ten, v ktorom magnetický moment atómu v rôznych podmriežkach je opačný ako v antiferomagnetizme; ale proti pôsobiace momenty sú rozdielne a spontánna magnetizácia ostáva. Toto sa stáva keď podmriežka pozostáva z rozdielnych materiálov alebo iónov (taký ako Fe2+ a Fe3+). Ferimagnetické materiály sú ako paramagnety v tom, že neprekážajú žiadne magnetické usporiadanie nad Neelovou teplotou a pod ňou sú ako feromagnety v tom, že môžu udržať spontánnu magnetizáciu. Ale existuje aj teplota pod Neelovou teplotou, pri ktorej dve podmriežky majú rovnaké momenty a výsledkom je čistý nulový magnetický moment, čo sa nazýva kompenzační bod.
Niektoré ferimagnetické materiály sú ferity zlúčené s oxidmi železa a inými zložkami ako hliník, zinok, mangán, nikel a kobalt. Ferimagnetické materiály majú vysokú rezistivitu a anizotropické vlastnosti. Anizotropia je vlastne indukovaná vonkajším poľom.