Je! Magneti ya kudumu hudumishaje sumaku yao?

Magneti ya kudumu , ambayo pia inajulikana kama sumaku ngumu, ni vifaa ambavyo huhifadhi sumaku yao kwa muda mrefu bila hitaji la uwanja wa nje wa sumaku. Uwezo huu wa kudumisha sumaku ni matokeo ya muundo wao wa kipekee wa ndani na kanuni za mwili zinazoongoza vifaa vya sumaku. Kuelewa jinsi sumaku za kudumu zinavyoweka sumaku yao inahitaji uchunguzi wa tabia yao ya kiwango cha atomiki na kikoa, na vile vile sayansi ya vifaa nyuma ya muundo wao.

Sumaku ya kiwango cha atomiki

Katika kiwango cha atomiki, sumaku inatokana na harakati za elektroni. Elektroni zina aina mbili za mwendo: mwendo wa orbital kuzunguka kiini na mwendo wa kuzunguka mhimili wao wenyewe. Hoja zote mbili hutoa shamba ndogo za sumaku, zinazojulikana kama wakati wa sumaku. Katika vifaa vingi, wakati huu wa sumaku huelekezwa kwa nasibu, kufuta kila mmoja na kusababisha nguvu ya wavu. Walakini, katika vifaa vya ferromagnetic (kama vile chuma, nickel, na cobalt), wakati wa sumaku wa atomi za jirani unalingana katika mwelekeo huo huo, na kuunda mikoa na uwanja wa sumaku.

Vikoa vya sumaku

Katika vifaa vya ferromagnetic, upatanishi wa wakati wa sumaku ya atomiki sio sawa katika nyenzo nzima. Badala yake, nyenzo zimegawanywa katika mikoa ndogo inayoitwa vikoa vya sumaku. Ndani ya kila kikoa, wakati wa sumaku umeunganishwa katika mwelekeo huo huo, ikitoa kikoa kikoa cha sumaku. Walakini, katika hali isiyosababishwa, vikoa vyenyewe vinaelekezwa kwa nasibu, kwa hivyo nyenzo kwa ujumla hazionyeshi uwanja wa sumaku.

Wakati uwanja wa sumaku wa nje unatumika kwa nyenzo ya ferromagnetic, vikoa ambavyo vinalingana na shamba hukua kwa ukubwa, wakati zile ambazo hazijaunganishwa. Utaratibu huu unajulikana kama harakati ya ukuta wa kikoa. Ikiwa uwanja wa nje una nguvu ya kutosha, inaweza kusababisha vikoa vyote kuoanisha katika mwelekeo huo huo, na kusababisha uwanja wa sumaku kwa nyenzo nzima. Mara tu uwanja wa nje utakapoondolewa, vikoa vinabaki sawa kwa sababu ya usumbufu mkubwa wa nyenzo, ambayo ni upinzani wa kuwa demagnetized. Ulinganisho huu ndio unaopeana sumaku za kudumu uwezo wao wa kuhifadhi sumaku.

Hysteresis na uboreshaji

Uwezo wa sumaku ya kudumu ya kudumisha sumaku yake inahusiana sana na kitanzi chake cha hysteresis, ambayo ni grafu inayoonyesha uhusiano kati ya nguvu ya uwanja wa sumaku (H) na wiani wa flux (B) kwenye nyenzo. Kitanzi cha hysteresis kinaonyesha jinsi nyenzo inavyojibu kwa shamba la nje la sumaku na jinsi inavyobakiza sumaku baada ya shamba kuondolewa.

Kipengele muhimu cha kitanzi cha hysteresis ni usumbufu, ambayo ni kiasi cha uwanja wa sumaku unaohitajika kupunguza sumaku ya nyenzo kuwa sifuri. Magneti ya kudumu yana nguvu ya juu, ikimaanisha kuwa zinahitaji uwanja wenye nguvu ili kuzibadilisha. Uwezo huu wa juu ni matokeo ya muundo wa fuwele wa nyenzo na uwepo wa kasoro au uchafu ambao 'pini ' kuta za kikoa mahali, zikiwazuia kutoka kwa urahisi.

Muundo wa nyenzo na muundo wa kipaza sauti

Uwezo wa sumaku ya kudumu ya kuhifadhi sumaku yake pia inasukumwa na muundo wake wa nyenzo na muundo wa kipaza sauti. Vifaa vya kawaida vya sumaku ya kudumu ni pamoja na ferrites, alnico (aluminium-nickel-cobalt), na sumaku za nadra-ardhi kama vile neodymium-iron-boron (NDFEB) na Samarium-Cobalt (SMCO). Vifaa hivi vina anisotropy ya juu ya sumaku, ikimaanisha kuwa wakati wao wa sumaku wanapendelea kulinganisha na mwelekeo maalum wa glasi. Anisotropy hii, pamoja na kipaza sauti nzuri-iliyochongwa, husaidia kufunga vikoa mahali, kuhakikisha kuwa sumaku inahifadhi sumaku yake hata kwa kukosekana kwa uwanja wa nje.

Sababu za mazingira

Wakati sumaku za kudumu zimeundwa kudumisha sumaku yao, mambo kadhaa ya mazingira yanaweza kuathiri utendaji wao. Joto la juu, kwa mfano, linaweza kusababisha nishati ya mafuta kuvuruga maelewano ya vikoa vya sumaku, na kusababisha upotezaji wa sumaku. Kizingiti hiki cha joto hujulikana kama joto la Curie, juu ambayo nyenzo hupoteza mali yake ya ferromagnetic. Mshtuko wa mitambo, kutu, na mfiduo wa uwanja wenye nguvu wa nje pia unaweza kudhoofisha utendaji wa sumaku kwa wakati.

Hitimisho

Sumaku za kudumu zinadumisha sumaku yao kwa sababu ya upatanishi wa vikoa vya sumaku ndani ya muundo wao, mshikamano mkubwa, na mali ya nyenzo ambayo hufunga vikoa hivi. Uingiliano wa wakati wa kiwango cha atomiki, tabia ya kikoa, na sayansi ya nyenzo inahakikisha kwamba sumaku za kudumu zinaweza kuhifadhi uwanja wao wa sumaku kwa muda mrefu. Walakini, utendaji wao unaweza kusukumwa na sababu za mazingira, kuonyesha umuhimu wa kuchagua nyenzo sahihi na muundo wa matumizi maalum. Wakati teknolojia inavyoendelea, maendeleo ya vifaa vipya vya sumaku na nguvu ya juu zaidi na utulivu wa mafuta inaendelea kupanua uwezekano wa sumaku za kudumu katika tasnia mbali mbali.