Kif Taffettwa t-Temperatura Kalamiti?

Kalamitijiġġeneraw kampijiet ta 'forza inviżibbli li jiġbdu fuq metalli, inkluż ħadid, nikil, u kobalt. Is-sħana taffettwa kemm il-kalamiti jaħdmu tajjeb. Meta ssir aktar sħuna, il-kalamiti jsiru aktar dgħajfa. Fi sħana tassew għolja, ma jibqgħux manjetiċi. Nifhmu l-kwistjonijiet ta 'influwenza tat-temperatura.

Li nkunu nafu kif is-sħana taffettwa l-kalamiti tippermettilna nħeġġu apparat u sistemi li jaħdmu b'mod affidabbli f'diversi temperaturi operattivi.

Dan l-artikolu se pragħti ħarsa ġenerali lejn il-manjetiżmu u spjega kif it-temperatura tinfluwenza kalamiti permanenti u elettrokalamiti. Se niddiskutu wkoll it-temperatura ta 'Curie u l-applikazzjonijiet fejn l-effetti tat-temperatura fuq il-kalamiti huma fattur essenzjali tad-disinn.

X'Jagħmel il-kalamiti jaħdmu?

Il-kalamiti jaħdmu minħabba partiċelli ċkejkna ġewwa msejħa elettroni. L-elettroni jaġixxu bħal kalamiti żgħar li jduru. Fil-biċċa l-kbira tal-affarijiet, l-elettroni jduru f'kull mod b'mod każwali. Iżda fil-materjali tal-kalamita, l-elettron spins line up.

L-ispins allinjati jagħmlu kamp manjetiku ġenerali b'żewġt itruf - il-poli tat-tramuntana u tan-nofsinhar. Arbli opposti jattiraw lil xulxin, bħat-tramuntana u n-nofsinhar. Iżda l-istess arbli jirripellaw għal żewġ tramuntana.

Kemm hi qawwija kalamita jiddependi minn xiex tkun magħmula. Xi materjali jżommu l-ispins tal-elettroni tagħhom inlineati aħjar minn oħrajn. Din il-ħila li tirreżisti l-ispins li jitħalltu tissejjaħ ritentività. Ritentività ogħla tagħmel kalamita aktar b'saħħitha. L-allinjament pulit ta 'zillions ta' elettroni li jduru flimkien jippermetti li l-kalamiti jeħel mal-metalli!

Kalamiti Permanenti vs Elettrokalamiti

Jeżistu żewġ tipi ta 'kalamiti, inklużi permanenti u elettromanjetiċi. Il-kalamiti permanenti jżommu l-manjetiżmu tagħhom. Huma magħmula minn ħadid, nikil, kobalt, u metalli rari. L-ispins atomiċi f'dawn il-materjali jallinjaw b'mod spontanju.

L-elettrokalamiti huma magħmula billi tmexxi kurrent elettriku minn ġo coil tal-wajer madwar qalba tal-ħadid. Il-kamp manjetiku huwa maħluq mill-kurrent fil-wajer. Meta l-kurrent jieqaf, elettrokalamita titlef il-manjetiżmu tagħha. 

Kalamiti permanenti u elettrokalamiti huma affettwati b'mod differenti mit-temperatura. Ejja nħarsu lejn kull wieħed:

Kif it-Temperatura Taffettwa Kalamiti Permanenti

Il-kalamiti permanenti jaħdmu biss f'firxa ta 'temperatura speċifika. Jekk kalamita permanenti tissaħħan 'il fuq minn temperatura speċifika, imsejħa l-punt Curie, titlef il-manjetiżmu tagħha.

Fil-punt ta 'Curie, id-dawriet ċkejkna ġewwa l-materjal tal-kalamita jibdew jippontaw f'direzzjonijiet każwali minflok ma jinfurmaw. Jagħmel il-kalamita permanenti tieqaf tkun manjetika.

Temperaturi Curie ta 'Materjali Kalamita Komuni

It-tisħin ta 'kalamita permanenti 'l fuq minn punt Curie jagħmilha kompletament mhux manjetiku. Fuq dan il-punt, l-ispins atomiċi li joħolqu manjetiżmu huma mfixkla. Jikkawża kalamiti permanenti tal-ħadid, nikil, jew kobalt li jitilfu l-imġieba manjetika kollha.

Tipikament, din id-demagnetization sħiħa ma tistax tinqaleb f'kalamiti tradizzjonali. Il-kalamita għandha terġa 'tiġi magnetizzata billi tuża espożizzjoni għal kamp manjetiku qawwi ieħor.

Madankollu, xi kalamiti rari ta 'l-art tan-neodimju jew tal-kobalt samarju jistgħu jerġgħu jiksbu l-manjetiżmu tagħhom wara li jsaħħnu wara l-punt Curie tagħhom. Iżda t-tisħin u t-tkessiħ ripetuti permezz ta 'użu ta' kuljum xorta jistgħu jnaqqsu bil-mod il-manjetiżmu ftit ftit maż-żmien.

Taħt it-temperatura Curie, kalamita permanenti titlef gradwalment is-saħħa hekk kif tissaħħan. Aktar sħana tagħti lill-atomu spins aktar enerġija vibrazzjonali. Dan it-tfixkil tal-ispins allinjati jagħmel il-kamp manjetiku dejjem aktar dgħajfa.

Fortunatament, dan it-telf gradwali ta 'manjetiżmu b'temperatura dejjem tiżdied huwa riversibbli. Meta l-kalamita permanenti tkessaħ, id-dawriet atomiċi jerġgħu jallinjaw, u s-saħħa manjetika sħiħa terġa 'lura. Anke bidliet żgħar fit-temperatura ta 'ftit gradi jistgħu jbiddlu b'mod notevoli l-qawwa tal-kamp manjetiku.

Fil-qosor, il-kalamiti permanenti jaħdmu l-aħjar f'medda ta 'temperatura ottimali limitata. Wisq sħana tiddemagnetizes kompletament jew parzjalment. Temperaturi aktar baxxi jtejbu s-saħħa tal-kamp manjetiku.

L-inġiniera jikkunsidraw dawn l-impatti termali meta jiddisinjaw apparati li jużaw kalamiti permanenti. Kontroll bir-reqqa tat-temperatura jiżgura li l-kalamiti joperaw fl-ogħla prestazzjoni manjetika.

Kif it-temperatura taffettwa l-elettrokalamiti

L-elettrokalamiti huma differenti minn kalamiti permanenti. Il-manjetiżmu tagħhom ġej mill-elettriku li jiċċaqlaq minn ġo coil tal-wajer. It-tibdil tal-elettriku jagħmel il-kamp manjetiku aktar b'saħħtu jew aktar dgħajjef.

Is-sħana taffettwa l-elettrokalamiti billi tagħmel il-wajer aktar diffiċli biex l-elettriku jgħaddi minnu. Meta l-wajer jisħon, l-elettriku jivvibra aktar ġewwa fih. Jagħmilha ta 'sfida għall-elettriku biex jimxi bla xkiel f'direzzjoni waħda.

Meta l-elettriku ma jiċċirkolax daqshekk faċilment, inqas jistgħu jgħaddu mill-wajer. Għalhekk, elettrokalamita ssir aktar dgħajfa meta sħun meta mqabbel ma 'meta kiesaħ.

Iżda temperaturi medji sħan u kesħin ma jaffettwawx l-elettrokalamiti wisq. Il-fluss tal-elettriku jinżel ftit biss sakemm il-wajer ma jisħonx iżżejjed. Il-kamp manjetiku jsir kemmxejn aktar dgħajjef, mhux kompletament marret.

It-tkessiħ ta 'elettrokalamita ħafna jagħmel l-elettriku jiċċirkola faċilment. Eżempju huwa l-użu ta' nitroġenu likwidu, li huwa -196 grad ! Jippermetti kampi manjetiċi qawwija b'inqas elettriku. Elettrokalamiti supercool jistgħu jagħmlu kampijiet 100,000 darba l-kamp tad-Dinja!

Fil-qosor, l-elettrokalamiti jiddgħajfu meta jaħarqu minħabba li l-wajer jirreżisti aktar l-elettriku. Temperaturi kesħin ħafna jtejbu l-fluss tal-elettriku u jsaħħu l-kamp manjetiku. Iżda s-sħana ma tneħħix il-manjetiżmu ta 'elettrokalamita bħal fil-kalamiti permanenti.

Eżempji ta' Effetti tat-Temperatura fuq Kalamiti

Biex tara kif it-temperatura taffettwa l-kalamiti, ejja nħarsu lejn xi eżempji tad-dinja reali:

● Il-kalamiti tal-friġġ jużaw kalamiti permanenti magħmula minn ferrite jew neodimju. Jidgħajfu b'mod notevoli meta sħan iżda jerġgħu jiksbu l-manjetiżmu sħiħ meta jerġgħu jitkessħu. Li tħallihom bis-sħana bħal forn jista 'bil-mod id-demagnetize maż-żmien.

● Magni MRI jużaw elettrokalamiti superkondutturi qawwija ħafna li huma supercooled b'elju likwidu. It-tkessiħ jippermettilhom jagħmlu kampijiet manjetiċi qawwija ta '3 Tesla meħtieġa għal skanijiet dettaljati tal-ġisem.

● Elettrokalamiti kbar użati biex jerfgħu karozzi f'junkyards jissejħu kalamiti tal-krejn. Huma jerfgħu tagħbijiet tqal bl-użu ta 'forza manjetika. Fi ġranet sħan, il-kalamita ma tistax tneħħi l-piż massimu tagħha minħabba s-sħana, u ddgħajjefha. It-tkessiħ tal-coil elettromanjet jippermetti l-irfigħ ta 'oġġetti itqal.

● Kalamiti żgħar tan-neodimju f'muturi żgħar jitilfu t-torque u jsiru inqas effiċjenti jekk il-mutur iżżejjed. Temperaturi għoljin demagnetize l-kalamiti permanenti fir-rotor għażil. Iddgħajjef il-kamp manjetiku li jdur li jagħmel il-mutur jaħdem.

● Tejps manjetiċi u hard drives jużaw partiċelli ċkejkna tal-ħadid biex jaħżnu d-data. Wisq sħana tgħaqqad il-partiċelli manjetiċi, u tħassar id-dejta. Allura l-ħażna manjetika għandha temperatura massima li tista 'taħdem fiha qabel ma tintilef id-data.

Dawn l-eżempji juru kif il-kontroll u l-ġestjoni tat-temperatura huma vitali meta jaħdmu mal-kalamiti. Kalamiti permanenti jeħtieġu tkessiħ biex jippreservaw il-proprjetajiet manjetiċi. Fl-istess ħin, l-elettrokalamiti għandhom jevitaw is-sħana żejda, iżidu r-reżistenza tal-wajer, u jnaqqsu s-saħħa tal-kamp.

Effett ta' Temperaturi Baxxi fuq Kalamiti

Rajna temperaturi għoljin inaqqsu s-saħħa tal-kalamita. Xi ngħidu dwar it-temperaturi tal-iffriżar?

Kif issemma qabel, it-tnaqqis tal-enerġija termali jgħin biex jistabbilizza l-allinjament ta 'spins atomiċi f'kalamiti permanenti. Allura, kalamiti permanenti jsiru saħansitra aktar b'saħħithom f'temperaturi krijoġeniċi.

It-tkessiħ tal-kalamiti tan-neodimju b'nitroġenu likwidu għal -196 grad jista 'jżid il-forza tal-ġibda bi 2-5x meta mqabbel mat-temperatura tal-kamra. Dan l-istat iper-magnetizzat jippermetti applikazzjonijiet ġodda bħal ferroviji maglev.

L-elettrokalamiti jibbenefikaw ukoll minn temp baxxi minħabba r-reżistenza elettrika żero tal-wajers (superkonduttività). Dan jirriżulta f'kampi manjetiċi enormi minn kolji żgħar.

L-MRI u l-elettrokalamiti tar-riċerka xjentifika jitkessħu b'elju likwidu biex jisfruttaw il-potenzjal tas-superkondutturi bħal nijobju-landa. L-operazzjoni b'temperatura baxxa tippermetti ġenerazzjoni aktar faċli ta 'kampijiet manjetiċi ta' qawwa għolja.

Għalhekk, filwaqt li s-sħana ddgħajjef il-kalamiti, it-temperaturi kesħin jagħtu spinta lill-prestazzjoni tal-kalamita. Kemm il-kalamiti permanenti kif ukoll l-elettrokalamiti jistgħu jittejbu billi titnaqqas il-moviment termali f'livell molekulari.

Kif taffettwa t-temperatura l-istruttura tal-kalamiti?

Il-blokki tal-bini ċkejkna li jiffurmaw il-materjali manjetiċi jinbidlu meta msaħħna jew imkessħa. Hija taffettwa kemm huma manjetiċi. Ejja neżaminaw kif it-temperatura tbiddel il-kannizzata tal-kristall u d-dominji manjetiċi tat-tipi ta 'kalamita.

Kalamiti permanenti għandhom żoni ċkejkna msejħa dominji. Kull dominju huwa bħal kalamita żgħira bi spins allinjati. Iżda oqsma ġirien jindikaw b'modi każwali. It-tisħin jumbles l-istruttura tad-dominju pulita, li tagħmel il-kalamita aktar dgħajfa. It-tkessiħ jillinea l-oqsma b'mod pulit, u jsaħħaħ il-manjetiżmu totali.

Materjali differenti għandhom strutturi differenti tal-kannizzata tal-kristall. Huwa l-ispazjar u l-ordni tal-atomi. Il-ħadid għandu struttura waħda, u l-kobalt għandu ieħor. L-aħjar allinjament tad-dominju jiddependi fuq l-ispazjar atomiku speċifiku u l-istati tal-enerġija ta 'kull kannizzata tal-kristall.

L-elettrokalamiti huma wajers mdawrin f'linji aktar milli materjal solidu. Iżda ħafna drabi jkollhom qlub tal-ħadid jew tal-azzar kristallin. It-tisħin jagħmel l-atomi jivvibraw u jinfirxu minn xulxin. Tfixkel l-allinjament tad-dominju fil-qalba, u jnaqqas il-manjetiżmu. Iż-żamma tal-elettrokalamiti kesħin iżomm struttura ta 'dominju tajba.

B'mod ġenerali, l-arranġament atomiku inviżibbli jispjega għaliex il-manjetiżmu jinbidel bit-temperatura. It-tisħin ifixkel l-istruttura ċkejkna. It-tkessiħ iġib ordni u stabbiltà pulita. Il-fehim ta 'dawn il-proprjetajiet nanoskala huwa kruċjali għall-inġinerija tal-kalamiti għal temperaturi għoljin jew baxxi.

Għażla tal-Materjal Magnet it-Tajjeb

Kalamiti permanenti huma magħmula minn ħadid, nikil, kobalt, u taħlitiet straordinarji ta 'metalli rari. L-inġiniera jagħżlu l-materjal ibbażat fuq il-firxa tat-temperatura, is-saħħa, u l-ħtiġijiet tal-ispiża.

Il-kalamiti Alnico għandhom ħadid, aluminju, nikil u kobalt. Jaħdmu sa 600 grad, iżda s-saħħa tal-kamp manjetiku tagħhom hija medja, madwar 0.5-1.3T.

Kalamiti taċ-ċeramika jew tal-ferrite jużaw ferrites tal-barju u tal-istronzju. Huma bi prezz baxx iżda għandhom qawwa ta' kamp żgħira taħt 0.4T.

Il-kalamiti tal-kobalt tas-samarium jistgħu jagħmlu oqsma ta 'saħħa għolja sa 1.1T u jaħdmu sa 350 grad iżda huma għaljin.

Il-kalamiti tal-ħadid-neodimju-boron għandhom l-aħjar prestazzjoni ġenerali. Huma għandhom oqsma qawwija sa 1.4T u jaħdmu sa 230 grad.

Proprjetajiet Manjetiċi ta' Kalamiti Permanenti Komuni

Għall-elettrokalamiti, kojls tar-ram jimmassimizzaw il-konduttività u jistgħu jitkessħu biex jagħtu spinta lill-kamp. Il-qlub tal-ħadid jikkonċentraw il-kamp manjetiku. Ħadid miksi bin-nikil jirreżisti wkoll il-korrużjoni.

In-neodimju jew il-kobalt samarju jaħdem l-aħjar għall-oqsma l-aktar b'saħħithom minkejja l-ispiża. Il-firxa tat-temperatura li l-kalamita trid taħdem fiha tiddetermina l-aħjar materjal.

Esperimenti divertenti bil-kalamiti

Tista 'tipprova esperimenti eċċitanti tax-xjenza fid-dar billi tuża kalamiti u materjali varji.

Kalamiti mkessħa:

Tista 'tara kif temperaturi kesħin jagħmlu l-kalamiti aktar b'saħħithom b'esperiment divertenti. Ħu kalamita tal-friġġ u waħħalha mal-friġġ tiegħek. Ħalli l-kalamita fuq il-friġġ għal ftit sigħat. Imbagħad, użaha biex taqbad klipps tal-karti jew metalli manjetiċi oħra.

Il-kalamita tħoss li qed tiġbed aktar fuq l-oġġetti tal-metall meta kiesħa? It-temperatura aktar baxxa fil-friġġ tagħmel il-kalamita aktar qawwija temporanjament. Iżda din l-ispinta fis-saħħa manjetika mhux se ddum għal dejjem.

Wara li l-kalamita tissaħħan għat-temperatura tal-kamra barra l-friġġ, il-manjetiżmu tiegħu jerġa 'lura għan-normal. Huwa frisk kif ftit gradi ta 'bidla fit-temperatura jistgħu jkollhom impatt fuq il-kamp manjetiku inviżibbli!

Kalamiti moħmija:

Hawn esperiment biex juri li s-sħana tagħmel il-kalamiti aktar dgħajfa. Ħu xi kalamiti u aħmihom fil-forn f'temperatura baxxa ta' 150 grad F (65 grad) għal 10-20 minuti. Wara l-ħami, neħħi l-kalamiti u ttestja l-forza tal-ġibda tagħhom.

Ipprova aqbad klipps tal-karti jew imsiemer żgħar. Għandek tinnota li s-sħana għamlet il-kalamiti inqas b'saħħithom. Il-ħami naqqas il-ġibda manjetika tagħhom fil-forn sħun. Juri li anke sħana ħafifa tista 'tfixkel il-kampijiet manjetiċi inviżibbli ta' kalamiti permanenti.

Attrazzjoni manjetika:

Ħu żewġ kalamiti qawwija. Tejp kalamita waħda ma 'pakkett tas-silġ sabiex isir kiesaħ ħafna. Tejp il-kalamita l-oħra ma 'pakkett li tisħon l-idejn, sabiex issir sabiħa u sħuna. Issa, ipprova bil-mod iġġib iż-żewġ kalamiti lejn xulxin.

Oqgħod attent għal kemm l-arbli opposti jattiraw u jeħlu flimkien. Tinduna li huwa ħafna aktar diffiċli għall-kalamita sħuna biex tattira l-kalamita kiesħa.

Il-kalamita kiesħa għad għandha manjetiżmu qawwi, iżda s-sħana ddgħajjef il-manjetiżmu fil-kalamita sħuna. Juri li temperatura ogħla tnaqqas il-forzi manjetiċi inviżibbli bejn il-kalamiti. Pjuttost pulita!

Kalamiti mdewba:

Bl-għajnuna tal-adulti, tista 'turi kif il-kalamiti jitilfu l-manjetiżmu tagħhom meta jissaħħnu wisq. Uża hot plates jew fran b'attenzjoni biex issaħħan kalamita wara 770 grad (1418 grad F). Dan huwa ogħla mit-temperatura Curie tagħhom, fejn ma jibqgħux manjetiċi.

Wara li ssaħħan il-kalamita tant, m'għandhiex teħel aktar ma 'oġġetti tal-metall jew tirrepeli kalamiti oħra!

Il-logħob bil-kalamiti u t-temperaturi għoljin jista 'jkun perikoluż, għalhekk ħu adult biex jgħin jissorvelja l-affarijiet b'mod sikur. Iżda huwa pulita biex tara kif it-temperatura tista 'tneħħi s-setgħat manjetiċi inviżibbli ta' kalamita. Dejjem oqgħod attent ħafna, u wettaq biss esperimenti b'superviżjoni xierqa tal-adulti.

Konklużjoni

It-temperatura taffettwa bil-kbir il-kalamiti. Kalamiti permanenti bħall-ħadid jew in-neodimju jitilfu l-manjetiżmu kollu 'l fuq mill-punt Curie. It-temperatura aktar kiesħa ttejjeb is-saħħa tal-kamp tagħhom.

L-elettrokalamiti jiddgħajfu gradwalment meta jisħqu minħabba konduttività elettrika aktar baxxa. Iżda l-kesħa tagħti spinta lill-elettrokalamiti superkonduttivi għal oqsma għoljin ħafna. Kontroll bir-reqqa tat-temperatura huwa vitali. Iż-żamma tal-kalamiti permanenti 'l bogħod mis-sħana estrema tippreserva l-manjetiżmu.

L-elettrokalamiti tat-tkessiħ jippermettu kampijiet manjetiċi aktar b'saħħithom. L-użu tas-sħana u l-kesħa jiftaħ applikazzjonijiet manjetiċi ġodda fix-xjenza, il-mediċina u l-inġinerija.

FAQs dwar Kif Taffettwa t-Temperatura Kalamiti

Kif nista 'ngħid jekk kalamita ġietx affettwata mit-temperatura?

Ittestja s-saħħa tal-kalamita billi tkejjel il-kamp manjetiku tagħha jew il-ħila li tgħolli piż magħruf. Qabbel l-ispeċifikazzjonijiet biex tiddetermina kwalunkwe telf ta 'manjetiżmu.

X'inhi t-temperatura Curie ta' kalamita?

It-temperatura Curie hija l-limitu fejn materjal jitlef il-proprjetajiet manjetiċi permanenti tiegħu minħabba effetti termali.