Die magnetischen Eigenschaften gewöhnlicher Materialien enthüllt: Was Sie noch nicht wussten
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Haben Sie jemals über die Materialien nachgedacht, die uns umgeben, und darüber, warum sie sich auf bestimmte Weise verhalten? Von der Art und Weise, wie der Bildschirm Ihres Laptops mit seinem magnetischen Gehäuse am Kühlschrank haftet, bis hin zur Art und Weise, wie Ihr Kreditkartenleser mit Ihrer Kreditkarte interagiert - magnetische Eigenschaften spielen in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle. In diesem Artikel befassen wir uns mit den magnetischen Eigenschaften gängiger Materialien, die Sie vielleicht überraschen werden.
Vertiefte Erkundung (H2 Unterrubriken)
Verlieren manche Materialien mit der Zeit ihre magnetischen Eigenschaften?
Die meisten Menschen wären überrascht zu erfahren, dass sich die magnetischen Eigenschaften bestimmter Materialien mit der Zeit verändern. Dies kann bei Anwendungen, bei denen das magnetische Verhalten wichtig ist, ein Problem darstellen. Eines der häufigsten Beispiele ist rostfreier Stahl. Wenn er Hitze ausgesetzt wird, durchläuft er einen Prozess, der als magnetisches Glühen. Da der Glühvorgang die magnetische Stärke des Stahls erheblich verringern kann, treffen viele Hersteller Vorkehrungen, um die Gegenstände in einer Atmosphäre zu erhitzen, die solche Störungen minimiert. Ähnlich ist es bei AluminiumlegierungenElemente wie Kupfer oder Zink können ihre Gesamtstärke verringern, indem sie die magnetischen Eigenschaften mit der Zeit verändern.
Wie verhindert man den Verlust der magnetischen Eigenschaften von Edelstahl?
Die Hersteller haben einige Strategien, um diesem Phänomen entgegenzuwirken; eine Methode ist die Verwendung spezieller Heizungen Prozessedie die Auswirkungen der Erwärmung auf die Veränderung der magnetischen Eigenschaften deutlich verringern. Darüber hinaus untersuchen die Forscher weitere Alternativen, bei denen eine geringe Menge an Zusatzstoffen die Empfindlichkeit drastisch verringert. Ein Beispiel für einen solchen Fall sind neue Stahlproben mit dem Zusatz von Fe-Co-Kombinationen. Obwohl diese Materialien mit Herausforderungen und einer beträchtlichen Komplexität bei den weiteren Herstellungsverfahren verbunden sind, funktionieren sie besser als viele herkömmliche Materialien.
Sind alle Stahlsorten gleich magnetisch?
Nicht alle Stahlsorten reagieren in gleicher Weise, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden. Andere Variablen, die bestimmen, wie stark ein Stahl magnetisiert wird, vom Kohlenstoffgehalt bis zu Legierungsunterschieden, spielen eine wichtige Rolle. Im Allgemeinen ist die mehr raffinierter Kohlenstoff, der dem Stahl zugesetzt wirddesto schwächer sind der ihm innewohnende Magnetismus und die Magnetkraft. Daher weist reiner Ferromanganstahl mehr magnetische Eigenschaften auf. Kohlenstoff benötigt in der Regel viel Zeit, um sich in das molekulare Gefüge einzugliedern, wodurch die Kraft und die Gesamtempfindlichkeit deutlich schneller abnehmen. Daher ist reines Mangan in modernen Anwendungen nicht sehr magnetisch, während Stahl weniger stark ist, wenn er nicht weiter modifiziert wird.
Wie misst man den Magnetisierungsgrad von Stahl?
Die magnetische Kraft hängt stark von ihrer Fähigkeit ab, auf eine äußere Feldquelle zu reagieren, und weist eine Stärke auf, die in Oersteds und andere physikalische Einheiten. Um die effektive magnetische Suszeptibilität zu ermitteln und zu quantifizieren, verwenden Forscher Methoden zur genauen Bewertung des Ferromagnetismus von Materialien. Je konsistenter die Ergebnisse sind, desto höher ist der Suszeptibilitätswert.
Faktoren, die Materialien weniger magnetisch machen
- Magnetitgestein ist viel weniger magnetisch als einige magnetische Pigmente oder spezielle Arten von Eisenoxid.
- Vorhandensein von Magnesium können verschiedene unbeabsichtigte Folgen haben. In der Regel können sie die Oberfläche etwas glatter erscheinen lassen.
- Im Allgemeinen verringern andere seltene Elemente die ferromagnetischen Eigenschaften auf natürliche Weise, wenn sie in gewöhnliche Stahllegierungen eingebaut werden.
Magnetisches Metall, ein ständiges Rätsel
Warum gibt es in magnetischen Metallen nur so wenige nicht-ferrische Elemente?
Die Untersuchung der magnetischen Eigenschaften ist kompliziert, da die Auswirkungen eines bestimmten Nichteisenmaterials aufgrund seiner molekularen Kombination von nicht-alltäglichen Elementen in einer Legierung oft unvorhersehbar variieren. Wissenschaftler greifen daher auf Laboruntersuchungen und gründliche Experimente zurück, um unbekannte Eigenschaften zu ermitteln, indem sie eine bestimmte Mischung chemischer Zusatzstoffe verwenden, die ähnlich wie mögliche Katalysatoren wirken.