Hình ảnh là gì?

Từ hóa, còn được gọi là từ hóa hoặc phân cực từ, là mật độ của các khoảnh khắc lưỡng cực từ được tạo ra trong một vật liệu từ tính khi đặt gần nam châm.

Các tác động từ của vật liệu cũng có thể được tạo ra bằng cách truyền một dòng điện qua vật liệu.

Hiệu ứng từ được gây ra bởi sự chuyển động của các electron trong nguyên tử, hoặc sự quay tròn của các electron hoặc hạt nhân (Từ hóa và Cường độ từ tính, 2016).

Đặt từ một quan điểm đơn giản, đó là việc chuyển đổi một vật liệu (thường là sắt) thành một nam châm. Tên từ hóa bắt nguồn từ mục tiêu từ tiếng Pháp có nghĩa là từ.

Khi được đặt trong một trường không đồng nhất, vật chất bị thu hút hoặc đẩy lùi theo hướng của trường gradient. Tính chất này được mô tả bởi tính mẫn cảm từ tính của vật chất và phụ thuộc vào mức độ từ hóa của vật chất trong trường.

Từ hóa phụ thuộc vào kích thước của các khoảnh khắc lưỡng cực của các nguyên tử trong một chất và mức độ mà các khoảnh khắc lưỡng cực được liên kết với nhau.

Một số vật liệu, chẳng hạn như sắt, thể hiện tính chất từ ​​rất mạnh, do sự liên kết của các khoảnh khắc từ tính của các nguyên tử của chúng trong các vùng nhỏ nhất định được gọi là miền.

Trong điều kiện bình thường, các miền khác nhau có các trường triệt tiêu lẫn nhau, nhưng chúng cũng có thể được căn chỉnh để tạo ra từ trường cực lớn.

Một số hợp kim, chẳng hạn như NdFeB (một hợp kim của neodymium, sắt và boron), giữ cho miền của chúng thẳng hàng và được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu.

Từ trường mạnh được tạo ra bởi một nam châm dày ba milimet điển hình của vật liệu này có thể so sánh với một nam châm điện làm từ một vòng dây đồng mang dòng điện vài nghìn ampe. So sánh, dòng điện trong một bóng đèn thông thường là 0, 5 ampe.

Vì sự liên kết của các miền của vật liệu tạo ra một nam châm, sự vô tổ chức của sự sắp xếp theo thứ tự sẽ phá hủy các tính chất từ ​​của vật liệu.

Sự khuấy động nhiệt do đốt nóng nam châm ở nhiệt độ cao sẽ phá hủy tính chất từ ​​của nó (Edwin Kashy, 2017).

Định nghĩa và đặc điểm của từ hóa

Từ hóa hoặc từ hóa M của điện môi được xác định bởi:

Trong đó N là số lượng lưỡng cực từ trên một đơn vị thể tích và là mômen từ lưỡng cực trên mỗi lưỡng cực (Griffiths, 1998). Từ hóa cũng có thể được viết là:

Trong đó β là từ tính.

Tác dụng của từ hóa là tạo ra mật độ hiện tại đã tham gia trong một vật liệu

Và một dòng điện bề mặt nối trên bề mặt của nó

Trường hợp đơn vị hướng ra ngoài bình thường (Weisstein, 2007).

Tại sao một số vật liệu có thể bị từ hóa trong khi những vật liệu khác không thể?

Các tính chất từ ​​của vật liệu được liên kết với việc ghép các spin trong nguyên tử hoặc phân tử của chúng. Đây là một hiện tượng của cơ học lượng tử.

Các nguyên tố như niken, sắt, coban và một số loại đất hiếm (dysprosium, gadolinium) thể hiện một hành vi từ tính độc đáo gọi là ferromagnetism, sắt là ví dụ phổ biến nhất và ấn tượng nhất.

Các vật liệu sắt từ này cho thấy một hiện tượng trật tự tầm xa ở cấp độ nguyên tử làm cho các spin của các electron chưa ghép cặp được xếp song song với nhau trong một vùng gọi là miền.

Trong miền, từ trường rất mạnh, nhưng trong một mẫu lớn, vật liệu thường sẽ không từ hóa vì nhiều miền sẽ được định hướng ngẫu nhiên đối với nhau.

Chủ nghĩa sắt từ được thể hiện trong thực tế là một từ trường nhỏ được đặt bên ngoài, nói từ một điện từ, có thể làm cho các miền từ tính thẳng hàng với nhau và người ta nói rằng vật liệu này bị từ hóa.

Trường lái xe từ tính sau đó sẽ được tăng lên bởi một yếu tố lớn thường được biểu thị dưới dạng độ thấm tương đối cho vật liệu. Có nhiều ứng dụng thực tế của vật liệu sắt từ, chẳng hạn như nam châm điện (Ferromagnetism, SF).

Từ năm 1950, và đặc biệt từ năm 1960, người ta đã phát hiện ra rằng một số hợp chất liên kết ion là sắt từ, một số trong đó là chất cách điện. Những người khác có độ dẫn điện lớn điển hình của chất bán dẫn.

Trên điểm Curie (còn gọi là nhiệt độ Curie), từ hóa tự phát của vật liệu sắt từ biến mất và trở thành từ trường (nghĩa là vẫn còn từ tính yếu).

Điều này xảy ra bởi vì năng lượng nhiệt là đủ để vượt qua các lực liên kết bên trong của vật liệu.

Nhiệt độ Curie cho một số vật liệu sắt từ quan trọng là: sắt, 1043 K; Coban, 1394 K; Niken, 631 K; Và gadolinium, 293 K (Encyclopædia Britannica, 2014).

Các vật liệu không có tính chất từ ​​tính được gọi là diamag từ. Điều này là do chúng thể hiện một cặp spin trong quỹ đạo nguyên tử hoặc quỹ đạo phân tử của chúng.

Các cách để từ hóa một vật liệu

1- Chà kim loại bằng nam châm mạnh

  1. Thu thập các tài liệu cần thiết. Để từ hóa kim loại bằng phương pháp này, bạn chỉ cần một nam châm mạnh và một miếng kim loại có hàm lượng sắt đã biết. Kim loại không có sắt sẽ không có từ tính.
  2. Xác định cực Bắc của nam châm. Mỗi nam châm có hai cực, một cực bắc và cực nam. Cực bắc là cực âm, còn cực nam là cực dương. Một số nam châm có các cực được dán nhãn trực tiếp trên chúng.
  3. Chà cực bắc từ trung tâm của kim loại đến cuối. Với áp lực chắc chắn, nhanh chóng chạy nam châm qua miếng kim loại. Hành động cọ xát nam châm qua kim loại giúp các nguyên tử sắt thẳng hàng theo một hướng. Liên tục vuốt ve kim loại giúp các nguyên tử có nhiều cơ hội xếp hàng hơn.
  4. Kiểm tra từ tính. Chạm vào kim loại với một loạt các clip hoặc thử dán nó vào tủ lạnh của bạn. Nếu các clip dính hoặc ở trong tủ lạnh, kim loại đã bị nhiễm từ đủ. Nếu kim loại không từ hóa, tiếp tục chà nam châm theo cùng hướng qua kim loại.
  5. Tiếp tục cọ xát nam châm vào vật thể để tăng từ tính. Hãy chắc chắn để chà nam châm theo cùng một hướng mỗi lần. Sau mười nét, kiểm tra lại từ tính. Lặp lại cho đến khi nam châm đủ mạnh để chọn các clip. Nếu nó bị cọ xát theo hướng ngược lại với Bắc Cực, điều này sẽ thực sự khử từ kim loại (Cách từ hóa kim loại, SF).

2- Tạo một nam châm điện

  1. Để chế tạo nam châm điện, bạn sẽ cần một dây đồng cách điện, một miếng kim loại có hàm lượng sắt đã biết, pin 12 volt (hoặc nguồn điện DC khác), bộ tách dây và máy cắt điện và băng keo cách điện.
  2. Quấn dây cách điện xung quanh miếng kim loại. Lấy dây và để lại một cái đuôi khoảng một inch, quấn dây xung quanh kim loại vài chục lần. Càng cuộn nhiều lần, nam châm sẽ càng mạnh. Để lại một cái đuôi ở đầu kia của dây.
  3. Tháo các đầu của dây đồng. Sử dụng máy hủy dây, loại bỏ ít nhất ¼ inch đến ½ inch từ cả hai đầu dây. Đồng phải được tiếp xúc để nó có thể tiếp xúc với nguồn điện và cung cấp điện cho hệ thống.
  4. Kết nối cáp với pin. Lấy một đầu dây điện và quấn quanh cực âm của pin. Sử dụng băng keo điện, cố định nó vào vị trí và đảm bảo dây kim loại chạm vào dây đầu cuối. Với cáp khác, quấn nó và bảo vệ nó xung quanh cực dương của pin.
  5. Kiểm tra từ tính. Khi pin được kết nối đúng cách, nó sẽ cung cấp một dòng điện làm cho các nguyên tử sắt xếp thành hàng tạo ra các cực từ. Điều này dẫn đến kim loại bị từ hóa. Chạm vào kim loại với một số clip và xem liệu bạn có thể nhặt chúng không (Ludic Science, 2015).