Lär dig vilka metaller som är magnetiska och varför

Magneter är material som producerar magnetfält som lockar specifika metaller. Varje magnet har en norr och en sydpol. Motsatta poler lockar, medan som poler stöter.

Medan de flesta magneter är tillverkade av metaller och metalllegeringar, har forskare utvecklat sätt att skapa magneter från kompositmaterial, såsom magnetiska polymerer.

Magnetism i metaller skapas av ojämn fördelning av elektroner i atomer i vissa metallelement. Den oregelbundna rotationen och rörelsen som orsakas av denna ojämna fördelning av elektroner förflyttar laddningen inuti atomen fram och tillbaka och skapar magnetiska dipoler.

När magnetiska dipoler överensstämmer skapar de en magnetisk domän, ett lokaliserat magnetområde som har en norr och en sydpol.

I omagnetiserade material möter magnetiska domäner i olika riktningar och avbryter varandra. Medan magnetiserade material är de flesta av dessa domäner inriktade och pekar i samma riktning, vilket skapar ett magnetfält. Ju fler domäner som anordnas, desto starkare är magnetkraften.

• Permanenta magneter (även känd som hårda magneter) är de som ständigt producerar ett magnetfält. Detta magnetfält orsakas av ferromagnetism och är den starkaste formen av magnetism.
• Tillfälliga magneter (även känd som mjuka magneter) är magnetiska endast i närvaro av ett magnetfält.
• Elektromagneter kräver en elektrisk ström för att gå igenom sina spiraltrådar för att producera ett magnetfält.

Grekiska, indiska och kinesiska författare dokumenterade grundläggande kunskaper om magnetism för mer än 2000 år sedan. Det mesta av denna förståelse baserades på att observera effekten av lodsten (ett naturligt förekommande magnetiskt järnmineral) på järn.

Tidig forskning om magnetism genomfördes redan på 1500-talet, men utvecklingen av moderna högstyrka magneter skedde dock inte förrän på 1900-talet.

Före 1940 användes permanentmagneter endast i grundläggande applikationer, till exempel kompasser och elektriska generatorer, kallad magnetos. Utvecklingen av magneter av aluminium-nickel-kobolt (Alnico) gjorde det möjligt för permanenta magneter att ersätta elektromagneter i motorer, generatorer och högtalare.

Skapandet av samarium-koboltmagneter (SmCo) på 1970-talet producerade magneter med dubbelt så mycket magnetisk energitäthet som någon tidigare tillgänglig magnet.

I början av 1980-talet ledde ytterligare forskning om magnetiska egenskaper hos sällsynta jordartselement till upptäckten av neodymium-järn-bor (NdFeB) magneter, vilket ledde till en fördubbling av magnetisk energi över SmCo magneter.

Sällsynta jordmagneter används nu i allt från armbandsur och iPads till hybridfordonsmotorer och vindkraftgeneratorer.

Metaller och andra material har olika magnetfaser beroende på temperaturen i miljön där de befinner sig. Som ett resultat kan en metall uppvisa mer än en form av magnetism.

Järn tappar till exempel magnetismen och blir paramagnetisk när uppvärmd över 1418 ° F (770 ° C). Temperaturen vid vilken en metall tappar magnetisk kraft kallas dess Curie-temperatur.

Järn, kobolt och nickel är de enda elementen som - i metallform - har Curie-temperaturer över rumstemperatur. Som sådant måste alla magnetiska material innehålla ett av dessa element.