Содержание
Спины и орбиты электронов фактически превращают любой атом в крошечный стержневой магнит. Для большинства материалов магнитные моменты этих атомов направлены в случайных направлениях, и их поля уменьшаются, чтобы не создавать чистого магнетизма.
Напротив, некоторые вещества ферромагнитный и их магнитные моменты самопроизвольно выравниваются, поэтому их поля параллельны друг другу и складываются вместе. Это выравнивание ограничено небольшой областью, называемой доменсо многими такими доменами, составляющими ферромагнитный материал.
Хотя они усилили магнитные поля, сами домены ориентированы случайным образом, что опять же не приводит к общему магнетизму. Внешнее магнитное поле, однако, может выровнять домены так, чтобы их собственные магнитные поля усиливали друг друга, создавая чистое поле по всему объекту и, следовательно, создавая магнит. Это явление, называемое ферромагнетизм, является основой повседневных магнитов. При комнатной температуре только четыре элемента являются ферромагнитными и имеют такое поведение: железо, кобальт, никель и гадолиний.
Использование Магнетизма
Магнитомягкие материалы, такие как железо, легко намагничиваются, но домены рандомизируются, как только исчезает внешнее поле; следовательно, материал быстро теряет магнетизм. Это свойство полезно для электромагнитов и устройств, таких как записывающая лента или стирающая головки, которые должны генерировать временные или быстро меняющиеся магнитные поля.
Магнитотвердые материалы, такие как сталь, сложнее намагничивать, а также размагничивать; после удаления внешнего поля они могут сохранять свой магнетизм в течение длительного времени - иногда в течение миллионов лет, что способствует геологической датировке горных пород. Поэтому магнитные материалы используются для изготовления постоянных магнитов.
Этот процесс намагничивания имеет широкое практическое применение, в качестве одного из примеров можно привести магнитофон. Записывающая лента состоит из длинной тонкой майларовой полосы, покрытой мелкими частицами оксида железа или диоксида хрома. Когда лента движется под головкой записи, магнитное поле выравнивает домены на этом покрытии в ответ на сигнал музыки или данных. После этого домены сохраняют впечатленное магнитное поле для последующего воспроизведения.
Компьютерные жесткие диски используют практически тот же процесс для хранения магнитных данных на быстро вращающихся пластинах.
Нежелательный магнетизм
После соприкосновения с магнитами или магнитными зажимными столами стальные предметы могут непреднамеренно намагничиваться. Механическая обработка, сварка, шлифование и даже вибрация также могут намагничивать сталь. К нежелательным эффектам относятся инструменты, которые притягивают металлическую стружку и стружку, шероховатую поверхность после гальванизации и сварные швы, которые проникают только с одной стороны.
Точно так же постоянный контакт с магнитной лентой может придать остаточному магнетизму записывающее оборудование, что увеличивает шум и вызывает неточную запись звука.
Для повторного использования аудиокассета может быть восстановлена в чистом виде, если протянуть ее по всей длине стирающей головки, что является утомительным и непрактичным процессом, особенно в больших масштабах. Отброшенные компьютерные жесткие диски могут содержать проприетарные или конфиденциальные данные, которые не должны быть доступны другим. В этих случаях носитель записи должен быть размагничен навалом.
Зачем использовать размагничиватель?
Неприятность нежелательного магнетизма привела к развитию как малых, так и промышленных размагничивающих устройств. Размагничиватель, также известный как degausserиспользует электромагниты для создания интенсивных высокочастотных магнитных полей переменного тока. В ответ отдельные домены перестраиваются случайным образом, поэтому их магнитные поля отменяются или почти отменяются, устраняя или существенно уменьшая нежелательный магнетизм.
Некоторые размагничивающие устройства не используют электричество или электромагниты, но вместо этого имеют редкоземельные магниты, чтобы обеспечить необходимые мощные магнитные поля.
Этот принцип размагничивания также используется магнитофонами. Когда лента проходит под стирающей головкой, высокочастотное магнитное поле высокой амплитуды рандомизирует домены при подготовке к записи нового звука или данных. В больших масштабах размагничивающие устройства стирают целые катушки магнитных лент или жестких дисков за один шаг.
Размагничивающая машина может иметь одну из нескольких общих конфигураций, в зависимости от цели. Переносной инструмент для размагничивания размагничивает буровые коронки, долота или мелкие детали, лежащие на плоской поверхности или проходящие через отверстие.
Толстые материалы или крупные твердые предметы могут проходить через размагничивающий туннель, достаточно большой, чтобы вместить стоящего человека. Частота, размагничивающая напряженность поля и скорость прохождения должны соответствовать объекту и удаляемому остаточному магнитному полю.