Ինչպե՞ս են մշտական ​​մագնիսները պահպանում իրենց մագնիսականությունը:

 

Մշտական ​​մագնիսները , որոնք նաև հայտնի են որպես կոշտ մագնիսներ, նյութեր են, որոնք երկար ժամանակ պահպանում են իրենց մագնիսականությունը՝ առանց արտաքին մագնիսական դաշտի անհրաժեշտության: Մագնիսականությունը պահպանելու այս ունակությունը նրանց յուրահատուկ ներքին կառուցվածքի և մագնիսական նյութերը կառավարող ֆիզիկական սկզբունքների արդյունք է: Հասկանալը, թե ինչպես են մշտական ​​մագնիսները պահպանում իրենց մագնիսականությունը, պահանջում է ուսումնասիրել նրանց ատոմային և տիրույթի մակարդակի վարքագիծը, ինչպես նաև դրանց դիզայնի հիմքում ընկած նյութերի գիտությունը:

 

Ատոմային մակարդակի մագնիսականություն

 

Ատոմային մակարդակում մագնիսականությունը առաջանում է էլեկտրոնների շարժումից։ Էլեկտրոններն ունեն երկու տեսակի շարժում՝ ուղեծրային շարժում միջուկի շուրջ և պտտվող շարժում՝ իրենց սեփական առանցքի շուրջ: Երկու շարժումներն էլ առաջացնում են փոքրիկ մագնիսական դաշտեր, որոնք հայտնի են որպես մագնիսական պահեր: Նյութերի մեծ մասում այս մագնիսական մոմենտները պատահականորեն կողմնորոշված ​​են՝ չեղյալ համարելով միմյանց և արդյունքում զուտ մագնիսականություն չկա: Այնուամենայնիվ, ֆերոմագնիսական նյութերում (օրինակ՝ երկաթը, նիկելը և կոբալտը), հարևան ատոմների մագնիսական մոմենտները հավասարվում են նույն ուղղությամբ՝ ստեղծելով զուտ մագնիսական դաշտով շրջաններ։

 

Մագնիսական տիրույթներ

 

Ֆեռոմագնիսական նյութերում ատոմային մագնիսական մոմենտների հավասարեցումը միատեսակ չէ ամբողջ նյութի վրա: Փոխարենը, նյութը բաժանվում է փոքր շրջանների, որոնք կոչվում են մագնիսական տիրույթներ: Յուրաքանչյուր տիրույթում մագնիսական մոմենտները հավասարեցված են նույն ուղղությամբ՝ տիրույթին տալով զուտ մագնիսական դաշտ: Այնուամենայնիվ, չմագնիսացված վիճակում տիրույթներն իրենք պատահականորեն կողմնորոշված ​​են, ուստի նյութը որպես ամբողջություն չի ցուցադրում զուտ մագնիսական դաշտ:

 

Երբ արտաքին մագնիսական դաշտը կիրառվում է ֆերոմագնիսական նյութի վրա, դաշտի հետ հավասարեցված տիրույթները մեծանում են չափերով, մինչդեռ չհավասարեցվածները փոքրանում են: Այս գործընթացը հայտնի է որպես տիրույթի պատի շարժում: Եթե ​​արտաքին դաշտը բավականաչափ ուժեղ է, այն կարող է հանգեցնել բոլոր տիրույթների հավասարեցմանը միևնույն ուղղությամբ, ինչի արդյունքում ամբողջ նյութի համար զուտ մագնիսական դաշտ է առաջանում: Երբ արտաքին դաշտը հեռացվում է, տիրույթները մնում են հավասարեցված՝ նյութի բարձր հարկադրանքի պատճառով, որը դիմադրություն է ապամագնիսացմանը: Այս հավասարեցումն այն է, ինչը մշտական ​​մագնիսներին տալիս է մագնիսականությունը պահպանելու ունակություն:

 

Հիստերեզ և հարկադրանք

 

Մշտական ​​մագնիսի՝ իր մագնիսականությունը պահպանելու ունակությունը սերտորեն կապված է նրա հիստերեզի օղակի հետ, որը գրաֆիկ է, որը ցույց է տալիս նյութում մագնիսական դաշտի ուժգնության (H) և մագնիսական հոսքի խտության (B) միջև կապը։ Հիստերեզի հանգույցը ցույց է տալիս, թե ինչպես է նյութը արձագանքում արտաքին մագնիսական դաշտին և ինչպես է այն պահպանում մագնիսացումը դաշտի հեռացումից հետո:

 

Հիստերեզի հանգույցի հիմնական հատկանիշը հարկադրանքի ուժն է, որը հակադարձ մագնիսական դաշտի քանակն է, որն անհրաժեշտ է նյութի մագնիսացումը զրոյի հասցնելու համար: Մշտական ​​մագնիսներն ունեն բարձր ստիպողականություն, ինչը նշանակում է, որ դրանք ապամագնիսացնելու համար պահանջում են ուժեղ հակադարձ դաշտ: Այս բարձր ստիպողականությունը նյութի բյուրեղային կառուցվածքի և թերությունների կամ կեղտերի առկայության արդյունք է, որոնք «կցում» են տիրույթի պատերը տեղում՝ թույլ չտալով նրանց հեշտությամբ վերակողմնորոշվել:

 

Նյութի կազմը և միկրոկառուցվածքը

 

Մշտական ​​մագնիսի՝ իր մագնիսականությունը պահպանելու կարողության վրա ազդում են նաև նրա նյութական կազմը և միկրոկառուցվածքը: Մշտական ​​մագնիսների սովորական նյութերը ներառում են ֆերիտներ, ալնիկոն (ալյումին-նիկել-կոբալտ) և հազվագյուտ հողային մագնիսներ, ինչպիսիք են նեոդիմ-երկաթ-բորը (NdFeB) և սամարիում-կոբալտը (SmCo): Այս նյութերն ունեն բարձր մագնիսական անիզոտրոպիա, ինչը նշանակում է, որ նրանց մագնիսական պահերը նախընտրում են համապատասխանեցնել բյուրեղագրական որոշակի ուղղություններով: Այս անիզոտրոպիան, որը զուգորդվում է մանրահատիկ միկրոկառուցվածքի հետ, օգնում է տիրույթները կողպել տեղում՝ ապահովելով, որ մագնիսը պահպանում է իր մագնիսականությունը նույնիսկ արտաքին դաշտի բացակայության դեպքում:

 

Բնապահպանական գործոններ

 

Թեև մշտական ​​մագնիսները նախագծված են իրենց մագնիսականությունը պահպանելու համար, որոշ շրջակա միջավայրի գործոններ կարող են ազդել դրանց աշխատանքի վրա: Բարձր ջերմաստիճանը, օրինակ, կարող է հանգեցնել ջերմային էներգիայի խաթարման մագնիսական տիրույթների հավասարեցման՝ հանգեցնելով մագնիսականության կորստի: Ջերմաստիճանի այս շեմը հայտնի է որպես Կյուրիի ջերմաստիճան, որից բարձր նյութը կորցնում է իր ֆերոմագնիսական հատկությունները։ Մեխանիկական ցնցումները, կոռոզիան և ուժեղ արտաքին մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը կարող են նաև ժամանակի ընթացքում վատթարացնել մագնիսի աշխատանքը:

 

Եզրակացություն

 

Մշտական ​​մագնիսները պահպանում են իրենց մագնիսականությունը՝ շնորհիվ իրենց կառուցվածքում մագնիսական տիրույթների դասավորվածության, բարձր հարկադրանքի և նյութական հատկությունների, որոնք արգելափակում են այդ տիրույթները տեղում: Ատոմային մակարդակի մագնիսական պահերի, տիրույթի վարքագծի և նյութագիտության փոխազդեցությունը երաշխավորում է, որ մշտական ​​մագնիսները կարող են երկար ժամանակ պահպանել իրենց մագնիսական դաշտը: Այնուամենայնիվ, դրանց կատարման վրա կարող են ազդել շրջակա միջավայրի գործոնները՝ ընդգծելով կոնկրետ կիրառությունների համար ճիշտ նյութի և դիզայնի ընտրության կարևորությունը: Տեխնոլոգիաների առաջընթացի հետ մեկտեղ, նոր մագնիսական նյութերի զարգացումը նույնիսկ ավելի բարձր ուժով և ջերմային կայունությամբ շարունակում է ընդլայնել մշտական ​​մագնիսների հնարավորությունները տարբեր ոլորտներում: