سرما چگونه بر آهنرباها تأثیر می‌گذارد؟

آهنرباها این قابلیت را دارند که عناصر فلزی تولید کننده میدان مغناطیسی را جذب کنند. این میدان های مغناطیسی به دلیل حرکت بارهای الکتریکی ایجاد می شوند، جایی که اتم های آهنرباهای دائمی برای رسیدن به میدان مغناطیسی بزرگ تر در یک راستا قرار می گیرند. اگر آهنربا را در مکانی قرار دهیم که دمای آن پایین است، مغناطیس افزایش می یابد. این به این دلیل است که در دمای پایین، مولکول های داخل آهنربا انرژی جنبشی کمتری دارند، در نتیجه، آهسته تر حرکت می کنند در نتیجه تراز کردن ذرات آسان تر است. این واقعیت باعث می شود که هم میدان مغناطیسی توسط آهنربا تقویت شود و هم خواص مغناطیسی و نیروی جاذبه آن افزایش یابد.

سرما چگونه بر آهنربای الکتریکی و آهنربای دائمی تأثیر می گذارد؟

از یک طرف، آهنربای نئودیمیوم خواص و عملکرد صحیح خود را تا 130- درجه سانتیگراد حفظ می کند. از سوی دیگر، آهنربای فریت زمانی که در دمای پایین تر قرار دارند نسبت به زمانی که در دمای بالاتری هستند، امکان مغناطیسی زدایی بیشتری دارند. آهنربای فریت قدرت مغناطیسی خود را در دمای 60- درجه سانتیگراد از دست می دهد.

مانند آهنرباهای دائمی، آهنرباهای الکتریکی در دماهای پایین دارای میدان مغناطیسی قوی تری هستند، زیرا سرما مقاومت سیم را کاهش می دهد و جریان آن را افزایش می دهد. اتم ;های موجود در آهن رباها در دماهای پایین تر، ارتعاش کندتر و منظم تری دارند و میدان مغناطیسی و قدرت قوی تری ایجاد می کنند. همانطور که در نمودار زیر می بینیم نیروی مغناطیسی با افزایش دما کاهش می یابد.

مزایای آهنربا در دمای پایین

با کاهش دمای محیط آهنربا، Br افزایش می یابد، به عبارت دیگر، چگالی شار باقی مانده در آهنربا پس از مغناطیسی شدن بیشتر می شود. از طرف دیگر، Hci تا دو یا سه برابر افزایش می یابد.

کاربرد آهنربا در مکان های سرد

شناخته شده ترین آهنرباهایی که دماهای پایین هم تحمل می کنند، آهنرباهای ابررسانا نام دارند، آنها جریان الکتریکی را در حالی که انرژی را به طور کامل حفظ می کنند، انتقال می دهند. این آهنرباها معمولاً در قطارهای شناور مغناطیسی و شتاب دهنده های ذرات به کار می روند.

تاثیرات دما بر مغناطیس زدایی آهنربا

سرما همچنین می تواند بر میزان سهولت مغناطیس زدایی آهنربا تأثیر بگذارد. به طورکلی، دماهای سردتر، اکثر آهنرباها را در برابر مغناطیس زدایی مقاوم تر می کنند. آهنرباهای سرامیکی (فریت) در اینجا استثنا هستند. وقتی سرد می شوند، مغناطیس زدایی آنها ضعیف تر می شود. در ادامه تاثیر سرما بر مغناطیس زدایی آهنرباها به تفکیک شرح داده شده است.

آهنرباهای نئودیمیوم

این آهنرباهای قدرتمند در دماهای پایین تا 130- درجه سانتی گراد عملکرد خوبی دارند. در واقع، خاصیت مغناطیسی آن ها در سرما تا این نقطه تقویت می شود. هنگامی که وارد شرایط بسیار سرد (زیر 135- درجه سانتی گراد) می شوند، میدان شروع به کاهش می کند. در نقطه جوش نیتروژن مایع (196- درجه سانتی گراد)، قدرت میدان آهنربای نئودیمیوم 85 تا 90 درصد کاهش می یابد. در این دما، مولکول های آهنربا از هم ترازی خارج می ;شوند. با این حال، هنگامی که دما افزایش می یابد، آهنربا به عملکرد عادی خود باز می گردد. تغییر در خروجی مغناطیسی برگشت پذیر است؛ یعنی هیچ کاهش دائمی در قدرت مغناطیسی رخ نمی دهد.

آهنرباهای فریت (سرامیکی)

این آهنرباهای رایج عموماً قدرت کمتری دارند و بیشتر مستعد مغناطیس زدایی هستند. در حالی که دماهای پایین در ابتدا خاصیت مغناطیسی آنها را تقویت می کنند، اما در دماهای زیر 60- درجه سانتی گراد قدرت خود را از دست می دهند.

آهنرباهای انعطاف پذیر

نوارها و ورق های آهنربای انعطاف پذیر می توانند در دماهای بسیار بالا سفت تر یا شکننده تر شوند. مشخصات سازنده را برای آهنرباهای خاص خود بررسی کنید.

آهنرباهای آلنیکو و ساماریوم کبالت

این آهنرباهای بادوام پایداری حرارتی بالایی دارند و نسبت به سایر انواع آهنرباها کمتر تحت تأثیر تغییرات دما قرار می گیرند. این آهنرباها با کاهش دما، تا نزدیکی صفر مطلق (459- درجه فارنهایت یا 273- درجه سانتی گراد) همچنان قدرتمند هستند.

آهنرباهای الکتریکی

دماهای پایین تر مقاومت سیم در آهنرباهای الکتریکی را کاهش می دهند و باعث می شوند جریان بیشتری جریان یابد و میدان های مغناطیسی آنها تقویت شود.

نکته مهم) اگرچه سرما معمولاً بیشتر آهنرباها را تقویت می کند، اما تغییرات شدید دما می تواند مضر باشد. تغییر سریع از دمای بسیار سرد به بسیار گرم می تواند باعث ترک خوردن یا شکسته شدن آهنرباها شود.