Какие металлы не обладают ферромагнитными свойствами

Обновлено: 26.04.2024

Медь также не имеет электромагнитного поля. Однако этот сплав намного прочнее, чем чашка. При постукивании образца о зуб, чистая медь оставляет следы, а бронза и латунь — нет.

Медь магнитится к магниту

Иногда необходимо определить, из какого металла или сплава сделана монета. Первое, что приходит на ум, — обратить внимание на его цвет. Но, например, желтая монета может быть изготовлена из меди, латуни, никель-медных сплавов или других материалов. Каким же он должен быть? Распространенным методом проверки является использование магнита. Однако для этого необходимо знать, является ли медь магнитной или нет.

Каждый атом имеет значение, называемое общим магнитным моментом, который определяется движением электронов по орбите. Магнитный момент определяет величину чувствительности вещества к магнитным полям. Все металлы можно разделить на три группы:.

Диамагнетики — вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью, т. е. не магнитятся. Сюда относятся: цинк, золото, медь и другие.
Парамагнетики — имеют положительное значение магнитной восприимчивости, но невысокое. Это магний, платина, хром, алюминий и другие. Магнитятся, но слабо.
Ферромагнетики — это вещества, которые обладают сильной восприимчивостью к магнитному полю. Сюда относятся: никель, кобальт, железо, некоторые редкоземельные металлы, сплавы железа и другие.

Медь таблицы Менделеева.

Сплавы и их магнитные свойства

Медь не магнитится. Если вам попалась монета, которая выглядит как медная, но обладает магнитными свойствами, то, скорее всего, это сплав. Такие сплавы содержат не более 50% меди. Это может быть намеренным, но магнитные свойства может проявлять медь, из которой не были удалены примеси.

Каждому необходимо хотя бы минимальное знание магнитных свойств металлов. В большинстве случаев этого достаточно для определения меди — медные предметы не прилипают к магнитам.

Все дети знают, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они никогда не вешали магнит на металлическую дверцу холодильника или письмо с магнитом на специальную доску. Однако класть ложку на магнит — это непривлекательно. Но ложка тоже сделана из металла, так почему бы и нет? Теперь давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Научная точка зрения

Чтобы определить, какие металлы не являются магнитными, необходимо понять, как все металлы в целом относятся к магнитам и магнитным полям. По отношению к наведенному магнитному полю все вещества различают как антимагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они постоянно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов в атоме могут усиливать или уничтожать друг друга, в зависимости от направления их движения. И они могут быть компенсированы:.

Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество считается магнитом. Если скомпенсированы только спиновые моменты, он называется парамагнитным. Если магнитное поле не скомпенсировано, то такой магнит называется железным.

Принцип его работы основан на генерации магнитного поля за счет движения электронов. В целом, электрон является простейшим магнитом. А все заряженные частицы в движении образуют магнитное поле. Если есть много движущихся частиц и они движутся вокруг оси, создается объект с магнитными свойствами.

Ферромагнетики

Ферромагнитные объекты — это вещества, которые могут намагничиваться при приближении к магниту. Как это произошло?

Неспаренные электроны вращаются вокруг каждого ядра атома в таком веществе. Магнитное поле этих электронов не компенсируется. Эти вещества — железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий и тербий.

Ферромагнитные вещества притягиваются к магнитам и легко намагничиваются.

Парамагнетики

В пароварке все магнитные моменты каждого человека смещены. Когда такое вещество вносят в магнит, все магнитные поля выравниваются в одном направлении. Он имеет собственное магнитное поле с отрицательными и положительными полюсами. Такое вещество может притягиваться к магниту, намагничиваться и притягивать металлические предметы.

Диамагнетики

В диагенетике компенсируется только спиновый момент. Если такой материал приближается к магниту, орбитальный магнитный момент дополняется движением электронов под действием внешнего магнитного поля. Это создает дополнительный ток, который ориентирован против магнитного поля снаружи, так что магнит отталкивается от него.

Таким образом, говоря научным языком, металлы, которые не являются магнитами магнитов, являются магнитными, и их каталог включает литий и бериллий.

Эстент экспериментировал с магнитными стрелками и проводниками и заметил следующие особенности Эвакуация энергии, направленной на стрелу, действует немедленно и начинает обходить ее.

Если металл — нержавеющая сталь, его трудно отличить по внешним признакам. Как мы выяснили, магниты не всегда имеют смысл. Это оставляет только один вариант — химический анализ образца в лабораторных условиях. Это не всегда приемлемо, поэтому остается доверять ведущим производителям и их надежным торговым представителям. В других местах не следует выбирать изделия из нержавеющей стали.

Метод испытания магнитной нержавеющей стали для стальных сплавов применяется с помощью подручных веществ. Для этого небольшую часть образца царапают блестящим покрытием. Поверхность увлажняется каплей серной кислоты плотности. Если эффект химической реакции напоминает обычную медь с характерным красноватым цветом, то объект изготовлен из нержавеющей стали. Однако только один лаборант может ответить, можно ли использовать данный предмет для хранения продуктов питания.

В этом видеоролике показан простой способ определения устойчивости нержавеющей стали к коррозионным процессам.

Коротко о главном

Нержавеющая сталь — это отделанная сталь. Это означает, что он дополняется различными добавками, которые изменяют его первоначальные свойства.

Сплавы характеризуются повышенной коррозионной стойкостью и другими условиями эксплуатации.

В зависимости от типа используемых добавок меняется структура металла и, следовательно, его способность намагничиваться.

Если в состав входят ферритовые компоненты, то во время нагрева может происходить перенос магнитных сталей.

Нержавеющие стали используются во многих отраслях промышленности, включая магнитную и немагнитную посуду, отделку помещений и другие применения.

Пожалуйста, напишите в комментариях, что вы думаете — какая посуда лучше: из нержавеющей стали, чугунная, керамическая или другие варианты?

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество считается магнитом. Если скомпенсированы только спиновые моменты, он называется парамагнитным. Если магнитное поле не скомпенсировано, то такой магнит называется железным.

Магнитно-твердые материалы

Магнитно-жесткие материалы используются для изготовления постоянных магнитов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям

обладать большой остаточной индукцией;
иметь большую максимальную магнитную энергию;
обладать стабильностью магнитных свойств.

Самым недорогим материалом для постоянных магнитов является углеродистая сталь (0,4-1,7% углерода, остальное железо). Магниты из углеродистой стали обладают низкими магнитными свойствами и быстро теряют их под воздействием тепла, ударов и вибрации.

Письменные стали обладают лучшими магнитными свойствами и чаще, чем углеродистые стали, используются в постоянных магнитах. В состав этих сталей входят хром, тангенс, кобальт и кобальт.

Для изготовления постоянных магнитов были разработаны сплавы железо — никель — алюминий. Эти сплавы очень твердые и хрупкие и могут быть подвергнуты только шлифовке. Эти сплавы обладают очень высокими магнитными свойствами и высокой магнитной энергией на единицу емкости.

В таблице 1 приведен синтез некоторых магнитотвердых материалов для постоянных магнитов.

Химический состав магнитно-связанных материалов

Наименование материала	Химический состав в весовых процентах	Относительный вес на единицу магнитной энергии
Углеродистая сталь Хромистая сталь Вольфрамовая сталь Кобальтовая сталь Кобальто-молибденовая сталь Альни Альниси Альнико Магнико	0,45 C остальное Fe 2 – 3 Cr; 1 C 5 W; 1 C 5 – 30 Co; 5 – 8 Cr; 1,5 – 5 W 13 – 17 Mo; 10 – 12 Co 12,5 Al; 25 Ni; 5 Cн 14 Al; 34 Ni; 1 Si 10 Al; 17 Ni; 12 Co; 6 Cн 24 Co; 13 Si; 8 Al; 3 Cн	26,7 17,2 15,8 5,1 – 12,6 3,8 3,6 3,4 3,1 1

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых материалов регулярно изменяются при увеличении числа элементов.

Вещества, которые не притягиваются магнитом (диаметр), в основном кратковременны — 1, 2 и 3. Какие минералы не являются магнитными? Это литий и бериллий, в то время как натрий, магний и алюминий уже считаются парамагнитными.

Вещества, притягивающие магниты (парамагнетики), в основном находятся в длинных периодах менделеевских журналов — 4, 5, 6 и 7.

Однако последние восемь элементов каждого долговременного элемента также являются магнитными.

Кроме того, существуют три элемента — углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых изменяются при различных гомологических модификациях.

Кроме того, существует 25 химических веществ, магнитные свойства которых не были определены либо из-за их радиоактивности и быстрой деградации, либо из-за сложности их синтеза.

Магнитные свойства лантанидов и акинобиантов (всех металлов) изменяются неравномерно. Среди них есть как парамагнитные, так и диамагнитные.

Некоторые особо магнитные вещества — это хром, марганец, железо, кобальт и никель, свойства которых изменяются неравномерно.

Магнитные материалы, материалы с низкой магнитной проницаемостью ($m⩽1.5$). Различают антимагнитные и парамагнитные, слабое железо и антимагнитные материалы.

В магнитных материалах магнитное поле внутри каждого индивидуума аннулируется. В этом случае при внесении материала в магнитное поле к собственному движению электронов добавляется движение электронов под воздействием электронов. Это движение электронов вызывает дополнительный ток, магнитное поле которого противостоит внешнему магнитному полю. Следовательно, диамагнит отталкивается от соседних магнитов.

Поэтому, если подойти к вопросу о том, какие металлы являются немагнитными, с научной точки зрения, то ответ будет магнитным.

Кислота

Для успешного эксперимента достаточно раствора лимонной кислоты или лимонного сока. Если металл подвергается воздействию более агрессивной кислоты, достигается более интенсивный эффект. Суть решения та же, что и в случае с Vitriol или Alkali. Наружная обработка оставляет пятна на алюминиевых поверхностях. Нержавеющая сталь не вступает в реакцию с кислотами.

Кто действительно разбирается в электричестве — то, что я видел на днях, — это фокус или естественное явление?

Разве алюминий не является в принципе немагнитным? Это белое железо, но отличается от обычного железа именно своими немагнитными свойствами. Он также весит немного меньше.

Был такой умный человек по имени Никола Тесла. Он понимал, что такое настоящее и электромагнитные поля, но давно умер.

Они что-то говорили о высокочастотной магнитной индукции, которая вызывает вихревое поле в алюминии, который реагирует на магнитное поле и притягивает его, как игла компаса.

Если это алюминий, то он не магнитится.

Это белое железо, но немагнитная природа железа — это то, что отличает его от простого железа».

Физика! Цитата: серия цветных цветных металлов SMVT представляет собой горизонтальный непрерывный пленкообразователь, состоящий из натяжного барабана и магнитного ротора. Барабан и магнитный ротор имеют автономные скоростные двигатели. Принцип работы сепаратора заключается в вызове энергии проводящего цветного металла (EMF) через вращающееся магнитное поле. Это взаимодействие возникает в соответствии с физико-химическими свойствами отделяемого цветного металла, в зависимости от различных орбит, на которые попадает материал. Используя различные траектории движения металла и количество костного материала, их разделяют. Следует помнить, что все железистые включения должны быть удалены до того, как материал попадет в зону сепарации. Все искусственные материалы, древесина и другие неметаллические материалы отделяются в процентном соотношении от остатков.

Кроме того, существует 25 химических веществ, магнитные свойства которых не были определены либо из-за их радиоактивности и быстрой деградации, либо из-за сложности их синтеза.

Литература

Джексон, Дж. Классическая электродинамика: Пер. с англ. Мир, 1965.
Ландау, Л. Д., & Лифшиц, Е. М. (1941). Теория поля. Москва; Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы.
Сивухин, Д. В. «Общий курс физики. Том 3. Электричество.» Москва, издательство “Наука”, главная редакция физико-математической литературы (1977).
Яворский, Б. М., and А. А. Детлаф. «Справочник по физике.» (1990).
Кириченко Н.А. Электричество и магнетизм. Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2011. — 420 с.

Девять ферромагнитных, или намагниченных, металлов намагничиваются. Это железо, кобальт, никель и их сплавы и соединения, а также шесть минералов лазанида — гадолинио, тербио, недоступный, олимо, эльбио и трио.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнитные): алюминий, медь, платина и уран.

Можно с уверенностью сказать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов, не притягиваются к магнитам, поскольку нет достаточно больших магнитов, чтобы притянуть парамагнетизм, и нет потенциальных металлов дома.

Наше преимущество

Отходы цветных металлов и благоприятные условия имеют высокую стоимость.

Какой металл не магнитится

Автор Марина Сивцова задал вопрос изданию Natural Science

Какие металлы не притягиваются магнитами? И я получил лучший ответ

Ответ Евгения М. ГуруВсе диамагниты не притягивают магниты, а скорее отталкивают их. Это минералы с прямым магнитным полем, например, Cu-бронза, Au-золото, Zn-серебро, Hg-гидра, Ag-серебро, Cd-кадми, Zr-цирконий. Однако парамагнитные металлы, такие как алюминий, притягиваются к магнитам. Просто, если они не находятся в ферромагнитной фазе, это притяжение очень слабое и отсутствие органов не воспринимается. Типичным примером является алюминий. При комнатной температуре он находится не в ферромагнитной, а в обычной парамагнитной фазе. Поэтому простое держание его в руке и приближение к магниту не воспринимается как притяжение. Однако если подвесить алюминий рядом с магнитом на длинной струне, то струна немного отклоняется в вертикальном направлении.

Как я заметил, эта валюта была уменьшена Московским монетным двором (ММД).

Определение ферромагнетиков: описание, свойства, разновидности

Ферромагнетиками называют вещества, для которых характерна самопроизвольная намагниченность, значительно изменяемая в процессе воздействия внешних факторов таких, как магнитное поле, деформация и температура.

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков обладает положительными значениями и равна 10 в 4 или 5 степени. Если напряжённость магнитного поля растет нелинейно, наблюдается увеличение намагниченности и магнитной индукции ферромагнетических веществ.

Отличительное свойство

Ферромагнетики отличаются от диамагнетиков и парамагнетиков наличием самопроизвольной или спонтанной намагниченности, когда внешнее магнитное поле отсутствует. Данный факт говорит об упорядоченной ориентации электронных спинов и магнитных моментов. Ещё одной особенностью ферромагнетиков в отличие от других типов магнетических веществ является значительное превышение внутреннего магнитного поля по сравнению с аналогичными характеристиками внешнего поля.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примеры материалов

Можно найти немного примеров природных ферромагнетиков. Широко распространены ферриты, которые представляют собой химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Первым открытым ферромагнитным материалом является магнитный Железняк, который относятся к категории ферритов. Ферромагнетическими свойствами обладают следующие материалы:

техническое железо;
оксидные ферромагнетики;
низкоуглеродистая сталь;
электротехническая листовая сталь;
пермаллои, включая железно-никелевый сплав, характеризующийся высокой проницаемостью.

Основные характеристики

Ферромагнетические материалы обладают уникальными физико-химическими свойствами. Основными характеристиками ферромагнетиков являются:

Ферромагнетизм материалов возможен лишь тогда, когда вещество находится в кристаллическом состоянии.
Ориентация магнитных полей доменов затруднена из-за теплового движения, что подтверждает прямую зависимость свойств ферромагнетиков от температуры. Температура разрушения доменной структуры ферромагнетического вещества может отличаться. Данный показатель называется точкой Кюри. При его достижении ферромагнетик трансформируется в парамагнетик. К примеру, в чистом железе такой процесс происходит, когда температура Кюри достигает 900 градусов.
Намагничивание ферромагнетиков происходит до насыщения в слабых магнитных полях.
Параметры магнитного поля определяют магнитную проницаемость ферромагнетических веществ.
Ферромагнетики обладают остаточной намагниченностью. Можно наблюдать опытным путем на примере ферромагнитного стержня, помещенного под током соленоида, как при намагничивании до насыщения, а затем уменьшении тока, индукция поля в стержне во время его размагничивания сохраняется на более высоком уровне, чем при намагничивании.

Электронные оболочки у ферромагнетиков

Ферромагнетиками могут являться материалы, находящиеся в твердом состоянии. При этом магнитный момент их атомов, в частности с недостроенными внутренними электронными оболочками, является постоянно спиновым или орбитальным. Распространенным примером ферромагнетиков являются переходные металлы. В ферромагнетических материалах резко усиливаются внешние магнитные поля. К ним относятся:

железо;
кобальт;
никель;
гадолиний;
тербий;
диспрозий;
гольмий;
эрбий;
тулий;
соединения ферромагнетиков с веществами, не являющиеся ферромагнетиками.

Значительная доля веществ не обладает ферромагнетическими свойствами. Это объясняется особым расположением электронов, когда электронные оболочки атомов заполняются. Их магнитные поля ориентированы в противоположных направлениях и компенсируют друг друга, что снижает степень потенциальной энергии взаимодействия электронов.

Наблюдая атомы с нечетным числом электронов на оболочках, которые соединяются в молекулы или кристаллы, можно заметить взаимную компенсацию магнитных полей неспаренных электронов. Атомы железа, никеля, кобальта в кристаллических структурах обладают собственными магнитными полями неспаренных электронов, которые ориентированы параллельно друг другу. Это приводит к образованию микроскопических намагниченных областей или доменов. Суммарное магнитное поле таких образований нулевое. Если материал поместить во внешнее магнитное поле, то поля доменов будут ориентироваться соответственно, что сопровождается намагничиванием ферромагнетиков.

Типы ферромагнетиков, свойства

Ферромагнитные вещества отличаются по характеру магнитного взаимодействия. Выделяют две основные группы ферромагнетиков:

Магнитно-мягкие материалы.
Магнитно-жесткие материалы.

К первой категории относят ферромагнетики, способные практически полностью устранять собственное магнитное поле при исчезновении внешнего. В процессе материал размагничивается. Такие вещества активно используются в производстве сердечников трансформаторов и электромагнитов. Магнито-жесткие материалы применяют для создания таких изделий, как постоянные магниты, магнитные ленты и диски, на которые записывается информация.

Потеря свойств ферромагнетизма

Ферромагнетические вещества называют «магнитозамороженными» парамагнетиками. Атомы парамагнетических материалов обладают магнитными моментами, которые пребывают в хаотичном вращательном движении. В случае ферромагнетиков моменты направлены определенно. При возрастании температуры число случайных температурных флуктуаций магнитных моментов атомов увеличивается. В случае, если температура ферромагнетика становится приближенной к температуре Кюри, то есть сравнимой с температурой магнитного «плавления», происходит полное разрушение ферромагнитного порядка температурными флуктуациями, и наблюдается переход вещества в парамагнитное состояние:

магнитный «газ» кристалла;
магнитная «жидкость» кристалла.

Изменение температуры в первую очередь влияет на намагниченность ферромагнетиков. По мере ее возрастания свойство намагниченности снижается и становится равно нулю в точке Кюри. В данном температурном режиме происходит изменение всех других свойств, которые определяют разницу между ферромагнетиками и парамагнетиками, а также характеристик вещества, не связанных с отличительными особенностями этих типов магнетиков. К примеру, изменение электрических и акустических свойств ферромагнитного материала, в связи с тем, что твердое тело обладает упругой, электрической, магнитной и другими подсистемами, при изменении одной из которых меняются и другие.

Температура Кюри

Каждый ферромагнетик обладает рядом характеристик. Важным параметром вещества является температура, при которой оно утрачивает свои магнитные свойства. Этот показатель называется точкой Кюри. При температуре, превышающей точку Кюри, упорядоченное состояние в магнитной подсистеме кристалла разрушается.

На примере металла

Потерю свойств ферромагнетика в зависимости от температуры окружающей среды можно рассмотреть опытным путем. К примеру, никель обладает температурой Кюри в 360 градусов. Подвешенный образец металла подвергают воздействию внешнего магнитного поля. В систему помещают горелку. При обычной температуре никель примет горизонтальное положение, так как будет сильно притягиваться магнитом. Если образец нагреть до температуры Кюри, его свойство намагниченности ослабевает, он перестанет притягиваться и начнет падать. После остывания до температуры, которая ниже точки Кюри, никель вновь приобретает ферромагнитные свойства и притягивается к магниту.

Применение ферромагнетиков, примеры

Ферромагнитные вещества благодаря особым физико-химическим свойствам нашли широкое применение в разных сферах электротехники. С помощью магнито-мягких типов ферромагнетиков производят такое оборудование и агрегаты, как:

трансформаторы;
электродвигатели;
генераторы;
слаботочную технику связи;
радиотехнику.

Ферромагнетики в условиях отсутствия внешнего магнитного поля остаются намагниченными, создавая магнитное поле во внешней среде. Элементарные токи в веществе сохраняют упорядоченную ориентацию. Свойство активно используется в современной промышленности для создания постоянных магнитов, которые используют для изготовления следующих видов оборудования:

электроизмерительные приборы;
громкоговорители;
телефоны;
звукозаписывающая аппаратура;
магнитные компасы.

Материалы, относящиеся к ферритам, обладающие одновременно ферромагнитными и полупроводниковыми свойствами, широко распространены в производстве радиотехники. Вещества активно применяются при изготовлении сердечников катушек индуктивности, магнитных лент, пленок и дисков.

Какие металлы не магнитятся и почему?

Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит? Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:

Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси - спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты - к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.

Парамагнетики и ферромагнетики

Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.

Ферромагнетики - небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.

У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы. В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля. Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.

Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:

парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.

В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.

Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся.

Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия.

Ферромагнитный материал. Свойства и применение ферромагнетиков

В зависимости от магнитных свойств, вещества бывают диамагнетиками, парамагнетиками и ферромагнетиками. И именно ферромагнитный материал обладает особенными свойствами, отличающимися от остальных.

Что это за материал и какими свойствами обладает

Ферромагнитный материал (или ферромагнетик) – вещество, находящееся в твердом кристаллическом или же аморфном состоянии, которое обладает намагниченностью при отсутствии какого-либо магнитного поля лишь при низкой критической температуре, т. е. при температуре ниже точки Кюри. Магнитная восприимчивость этого материала положительна и превышает единицу. Некоторые ферромагнетики могут обладать самопроизвольной намагниченностью, сила которой будет зависеть от внешних факторов. Кроме всего прочего, такие материалы имеют отличную магнитную проницаемость и способны к усилению внешнего магнитного поля в несколько сотен тысяч раз.

Группы ферромагнетиков

Всего существует две группы ферромагнитного материала:

Магнитно-мягкая группа. Ферромагнетики этой группы имеют небольшие показатели напряженности магнитного поля, но обладают отличной магнитной проницаемостью (менее 8,0×10 -4 Гн/м) и невысокими потерями гистерезисного характера. К магнитно-мягким материалам относятся: пермаллои (сплавы с добавлением никеля и железа), оксидные ферромагнетики (ферриты), магнитодиэлектрики.
Магнитно-жесткая (или магнитно-твердая группа). Характеристики ферромагнитных материалов этой группы выше, чем у предыдущей. Магнитно-твердые вещества обладают как высокими показателями напряженности магнитного поля, так и хорошей магнитной проницаемостью. Они являются основными материалами для производства магнитов и устройств, где используется коэрцитивная сила и необходима отличная магнитная восприимчивость. К магнитно-жесткой группе относятся практически все углеродистые и некоторые легированные стали (кобальт, вольфрам и хром).

Материалы магнитно-мягкой группы

Как и говорилось ранее, к магнитно-мягкой группе относятся:

Пермаллои, которые состоят только из сплавов железа и никеля. Иногда к пермаллоям добавляют хром и молибден для повышения проницаемости. Правильно изготовленные пермаллои отличаются высокими показателями магнитной проницаемости и коэрцитивной силы.
Ферриты – ферромагнитный материал, состоящий из оксидов железа и цинка. Нередко к железу и цинку добавляют оксиды марганца или никеля для уменьшения сопротивления. Поэтому ферриты часто используют в качестве полупроводников при высокочастотных токах.
Магнитодиэлектрики являются измельченной смесью порошка железа, магнетита или пермаллоя, обернутого в пленку из диэлектрика. Так же как и ферриты, магнитодиэлектрики используются в качестве полупроводников в самых разных устройствах: усилителях, приемниках, передатчиках и т. д.

Материалы магнитно-твердой группы

К магнитно-твердой группе относятся следующие материалы:

Углеродистые стали, состоящие из сплава железа и углерода. В зависимости от количества углерода, бывают: низкоуглеродистые (менее 0,25% углерода), среднеуглеродистые (от 0,25 до 0,6% углерода) и высокоуглеродистые стали (до 2% углерода). Помимо железа и углерода, в состав сплава могут также входить кремний, магний и марганец. Но наиболее качественными и пригодными ферромагнитными материалами считаются те углеродистые стали, которые имеют наименьшее количество примесей.
Сплавы на основе редкоземельных элементов, например самарий-кобальтовые сплавы (соединения SmCo5 или Sm2Co17). Они имеют высокие показатели магнитной проницаемости при остаточной индукции в 0,9 Тл. При этом магнитное поле в ферромагнетиках такого типа тоже составляет 0,9 Тл.
Другие сплавы. К таковым относятся: вольфрамовые, магниевые, платиновые и кобальтовые сплавы.

Отличие ферромагнитного материала от других веществ, обладающих магнитными свойствами

В начале статьи было сказано, что ферромагнетики обладают особенными свойствами, которые значительно отличаются от других материалов, и вот несколько доказательств:

В отличие от диамагнетиков и парамагнетиков, которые получают свои свойства от отдельных атомов и молекул вещества, свойства ферромагнитных материалов зависят от кристаллической структуры.
Ферромагнитные материалы, в отличие, например, от парамагнетиков, имеют большие значения магнитной проницаемости.
Помимо проницаемости, ферромагнетики отличаются от парамагнитных материалов еще и тем, что имеют зависимую связь между намагничиванием и напряженностью намагничивающего поля, которая имеет научное название – магнитный гистерезис. Подобному явлению подвержены многие ферромагнитные материалы, например кобальт и никель, а также сплавы на их основе. Кстати, именно магнитный гистерезис позволяет магнитам сохранять состояние намагниченности в течение продолжительного времени.
Некоторые ферромагнитные материалы также обладают особенностью изменять свою форму и размеры при намагничивании. Такое явление называется магнитострикцией и зависит не только от вида ферромагнетика, но и от других не менее важных факторов, например от напряженности полей и расположения кристаллографических осей по отношению к ним.
Еще одной интересной особенностью ферромагнитного вещества является способность терять свои магнитные свойства или, говоря проще, превращаться в парамагнетик. Такого эффекта можно достичь при нагреве материала выше так называемой точки Кюри, при этом переход в парамагнитное состояние не сопровождается какими-либо сторонними явлениями и практически незаметен невооруженным глазом.

Область применения ферромагнетиков

Как видно, ферромагнитный материал занимает особо важное место в современном мире технологий. Его используют при изготовлении:

постоянных магнитов; ;
трансформаторов и генераторов;
электронных моторов;
электроизмерительных приборов;
приемников;
передатчиков;
усилителей и ресиверов;
винчестеров для ноутбуков и ПК;
громкоговорителей и некоторых видов телефонов;
звукозаписывающих устройств.

В прошлом некоторые магнитно-мягкие материалы использовались также в радиотехнике при создании магнитных лент и пленок.

Свойства и применение ферромагнетиков

Рассмотрим основные области применения ферромагнетиков, а также особенности их классификации. Начнем с того, что ферромагнетиками называют твердые вещества, которые обладают при невысоких температурах неконтролируемой намагниченностью. Она меняется под воздействием деформации, магнитного поля, температурных колебаний.

Свойства ферромагнетиков

Применение ферромагнетиков в технике объясняется их физическими свойствами. Они обладают магнитной проницаемостью, которая превышает во много раз проницаемость вакуума. В связи с этим все электротехнические устройства, в которых используются магнитные поля для преобразования одного вида энергии в другой, имеют специальные элементы, выполненные из ферромагнитного материала, способного проводить магнитный поток.

Особенности ферромагнетиков

Какими отличительными характеристиками обладают ферромагнетики? Свойства и применение этих веществ объясняется особенностями внутреннего строения. Существует прямая зависимость между магнитными свойствами вещества и элементарными носителями магнетизма, в роли которых выступают электроны, движущиеся внутри атома.

Во время движения по круговым орбитам они создают элементарные токи и магнитные диполи, имеющие магнитный момент. Его направление определяется по правилу буравчика. Магнитный момент тела является геометрической суммой всех частей. Помимо вращения по круговым орбитам, электроны также движутся вокруг собственных осей, создавая спиновые моменты. Именно они выполняют важную функцию в процессе намагничивания ферромагнетиков.

Практическое применение ферромагнетиков связано с образованием в них самопроизвольных намагниченных областей, у которых параллельная ориентация спиновых моментов. Если ферромагнетик на располагается во внешнем поле, в таком случае отдельные магнитные моменты имеют разные направления, их сумма равна нулю и отсутствует свойство намагниченности.

Отличительные черты ферромагнетиков

Если парамагнетики связаны со свойствами отдельных молекул или атомов вещества, то ферромагнитные свойства можно объяснить спецификой кристаллического строения. Например, в парообразном состоянии атомы железа незначительно диамагнитны, а в твердом состоянии этот металл является ферромагнетиком. В результате лабораторных исследований была выявлена зависимость между температурой и ферромагнитными свойствами.

Например, в сплаве Гойслера, сходном по магнитным свойствам с железом, данного металла нет. При достижении точки Кюри (определенного значения температуры) ферромагнитные свойства исчезают.

Среди их отличительных характеристик можно выделить не только высокое значение магнитной проницаемости, но и связь между напряженностью поля и намагниченностью.

Взаимодействие магнитных моментов отдельных атомов ферромагнетика способствует созданию мощных внутренних магнитных полей, которые выстраиваются параллельно друг другу. Мощное внешнее поле приводит к изменению ориентации, что и приводит к усилению магнитных свойств.

Природа ферромагнетиков

Учеными была установлена спиновая природа ферромагнетизма. При распределении электронов по энергетическим слоям учитывается принцип запрета Паули. Суть его в том, что на каждом слое может находиться только их определенное количество. Результирующие значения орбитальных и спиновых магнитных моментов всех электронов, располагающихся на заполненной полностью оболочке, равны нулю.

Химические элементы, имеющие ферромагнитные свойства (никель, кобальт, железо), являются переходными элементами таблицы Менделеева. В их атомах происходит нарушение алгоритма заполнения электронами оболочек. Сначала они попадают на верхний слой (s-орбиталь), и только после его полного заполнения электроны попадают на оболочку, расположенную ниже (d-орбиталь).

Масштабное применение ферромагнетиков, основным из которых является железо, объясняется изменением строения при попадании во внешнее магнитное поле.

Подобными свойствами могут обладать только те вещества, в атомах которых существуют внутренние недостроенные оболочки. Но и этого условия недостаточно для того, чтобы вести речь о ферромагнитных характеристиках. Например, у хрома, марганца, платины также существуют недостроенные оболочки внутри атомов, но они являются парамагнетиками. Возникновение самопроизвольной намагниченности объясняется особым квантовым действием, которое сложно пояснить с помощью классической физики.

Подразделение

Существует условное подразделение таких материалов на два типа: жесткие и мягкие ферромагнетики. Применение жестких материалов связано с изготовлением магнитных дисков, лент для хранения информации. Мягкие ферромагнетики незаменимы при создании электромагнитов, сердечников трансформаторов. Отличия между двумя видами объясняются особенностями химического строения данных веществ.

Особенности использования

Рассмотрим подробнее некоторые примеры применения ферромагнетиков в разнообразных отраслях современной техники. Магнитомягкие материалы применяют в электротехнике для создания электрических моторов, трансформаторов, генераторов. Кроме того, важно отметить применение ферромагнетиков такого типа в радиосвязи и слоботочной технике.

Жесткие виды нужны для создания постоянных магнитов. В случае выключения внешнего поля у ферромагнетиков сохраняются свойства, поскольку не исчезает ориентация элементарных токов.

Именно это свойство объясняет применение ферромагнетиков. Кратко можно сказать, что такие материалы являются основой современной техники.

Постоянные магниты нужны при создании электрических измерительных приборов, телефонов, громкоговорителей, магнитных компасов, звукозаписывающих аппаратов.

Ферриты

Рассматривая применение ферромагнетиков, необходимо особое внимание уделить ферритам. Они широко распространены в высокочастотной радиотехнике, поскольку сочетают свойства полупроводников и ферромагнетиков. Именно из ферритов в настоящее время изготавливают магнитные ленты и пленки, сердечники катушек индуктивности, диски. Ими являются оксиды железа, находящиеся в природе.

Интересные факты

Интерес представляет применение ферромагнетиков в электрических машинах, а также в технологии записи в винчестере. Современные исследования свидетельствуют о том, что при определенных температурах некоторые ферромагнетики могут приобретать парамагнетические характеристики. Именно поэтому эти вещества считаются плохо изученными и представляют для физиков особый интерес.

Стальной сердечник способен в несколько раз увеличить магнитное поле, не меняя при этом силу тока.

Применение ферромагнетиков позволяет существенно экономить электрическую энергию. Именно поэтому для сердечников генераторов, трансформаторов, электрических двигателей применяют материалы, обладающие ферромагнитными свойствами.

Магнитный гистерезис

Это явление зависимости напряженности магнитного поля и вектора намагниченности от внешнего поля. Проявляется данное свойство в ферромагнетиках, а также в сплавах, изготовленных из железа, никеля, кобальта. Подобное явление наблюдается не только в случае изменения поля по направлению и величине, но и в случае его вращения.

Проницаемость

Магнитной проницаемостью является физическая величина, которая показывает отношение индукции в определенной среде к показателю в вакууме. Если вещество создает свое магнитное поле, его считают намагниченным. Согласно гипотезе Ампера, величина свойств зависит от орбитального движения «свободных» электронов в атоме.

Петля гистерезиса представляет собой кривую зависимости изменения размера намагниченности ферромагнетика, расположенного во внешнем поле от изменения размера индукции. Для полного размагничивания используемого тела нужно поменять направление внешнего магнитного поля.

При определенной величине магнитной индукции, которую называют коэрцитивной силой, намагниченность образца принимает нулевое значение.

Именно форма петли гистерезиса и величина коэрцитивной силы определяют способность вещества сохранять частичное намагничивание, объясняют широкое применение ферромагнетиков. Кратко области применения жестких ферромагнетиков, обладающих широкой петлей гистерезиса, описаны выше. Вольфрамовые, углеродистые, алюминиевые, хромовые стали имеют большую коэрцитивную силу, поэтому на их основе создают постоянные магниты разнообразной формы: полосовые, подковообразные.

Среди мягких материалов, имеющих небольшую коэрцитивную силу, отметим железные руды, а также сплавы железа с никелем.

Процесс перемагничивания ферромагнетиков связан с изменением области самопроизвольного намагничивания. Для этого используется работа, которая совершается внешним полем. Количество теплоты, образующейся в этом случае, пропорционально площади петли гистерезиса.

Заключение

В настоящее время во всех отраслях техники активно применяют вещества, обладающие ферромагнитными свойствами. Помимо существенной экономии энергетических ресурсов, благодаря применению подобных веществ можно упрощать технологические процессы.

Например, вооружившись мощными постоянными магнитами, можно существенно упростить процесс создания транспортных средств. Мощные электромагниты, применяемые в настоящее время на отечественных и зарубежных автомобильных комбинатах, позволяют полностью автоматизировать самые трудоемкие технологические процессы, а также существенно ускорить процесс сборки новых транспортных средств.

В радиотехнике ферромагнетики позволяют получать приборы высочайшего качества и точности.

Ученым удалось создать одношаговую методику изготовления магнитных наночастиц, которые подходят для применения в медицине и электронике.

В результате многочисленных исследований, проводимых в лучших исследовательских лабораториях, удалось установить магнитные свойства наночастиц кобальта и железа, покрытых тонким слоем золота. Уже подтверждена их способность переносить антираковое лекарство или атомы радионуклидов в нужную часть организма человека, увеличивать контрастность изображений магнитного резонанса.

Кроме того, такие частицы можно использовать для модернизации устройств магнитной памяти, что станет новым шагом в создании инновационной медицинской техники.

Коллективу российских ученых удалось разработать и апробировать методику восстановления водных растворов хлоридов для получения комбинированных кобальто-железных наночастиц, подходящих для создания материалов с усовершенствованными магнитными характеристиками. Все исследования, проводимые учеными, направлены на повышение ферромагнитных свойств веществ, увеличение их процентного использования в производстве.

Читайте также: