Hướng Dẫn Nhanh Về Nam Châm

Nam châm xuất hiện khắp nơi—từ cửa tủ lạnh đến turbine gió—nhưng chúng thực sự được làm từ chất liệu gì, và tại sao một số kim loại dính còn những kim loại khác thì không?

Nam châm được làm từ các vật liệu có thể tạo ra trường từ, thường là kim loại như sắt, niken hoặc coban, hoặc hợp kim chứa các nguyên tố này. Chúng chỉ hút những loại kim loại nhất định.

Nam châm hút kim loại

Nếu bạn từng tự hỏi tại sao kẹp giấy dính vào nam châm trong khi chiếc nhẫn vàng thì không, hướng dẫn này sẽ giải thích tất cả. Tôi đã làm việc với nam châm hơn 15 năm, và tôi sẽ chỉ cho bạn biết điều gì làm cho kim loại trở thành nam châm và cách nhận biết dễ dàng.

Nam châm tự nhiên được làm từ chất gì?

Nam châm không cần phải do con người tạo ra mới tồn tại—một số nam châm xuất hiện tự nhiên. Nhưng điều gì làm chúng đặc biệt?

Nam châm tự nhiên được làm từ magnetit, một loại khoáng chất oxit sắt. Nó xuất hiện tự nhiên và có đặc tính từ tính nhờ vào sự sắp xếp của các nguyên tử sắt trong nó.

Một nam châm tự nhiên

Magnetit là gì, và tại sao nó lại có tính từ?

Magnetit (Fe₃O₄) là vật liệu từ tự nhiên phổ biến nhất. Nó hình thành trong các loại đá magma và biến chất, và đã được sử dụng từ hàng thế kỷ, thậm chí bởi các nhà hàng hải cổ đại dưới dạng đá nam châm.

Magnetit có tính từ nhờ cấu trúc tinh thể đặc biệt của nó. Nó chứa cả ion Fe²⁺ và Fe³⁺. Các electron không ghép đôi trong các ion sắt này sắp xếp theo cách tạo ra một trường từ tự phát.

Tuy nhiên, không phải tất cả các loại đá chứa sắt đều có tính từ. Cấu trúc tinh thể và cách sắp xếp nguyên tử quan trọng không kém gì thành phần nguyên tố.

Hiểu biết về nam châm tự nhiên giúp chúng ta trân trọng cách các nam châm công nghiệp được thiết kế để mô phỏng và nâng cao các đặc tính tự nhiên này.

Thành phần của một nam châm là gì?

Không phải tất cả các nam châm đều giống nhau. Những gì tạo thành một nam châm công nghiệp điển hình là gì?

Hầu hết các nam châm được làm từ kim loại ferromagnetic như sắt, niken, cobalt hoặc kim loại đất hiếm như neodymium hoặc samarium. Lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào mục đích sử dụng của nam châm.

So sánh các loại nam châm phổ biến và vật liệu của chúng

Có nhiều loại nam châm, mỗi loại có các 'thành phần' hoặc vật liệu nền khác nhau. Dưới đây là những loại phổ biến nhất:

Tôi đã làm việc với tất cả các loại này. Nam châm neodymium được sử dụng rộng rãi nhất do sức mạnh của chúng, đặc biệt là kích thước nhỏ. Nhưng nếu dự án của bạn yêu cầu khả năng chịu nhiệt—như trong ô tô hoặc hàng không—thì Samarium Cobalt có thể là lựa chọn tốt hơn.

Mỗi thành phần được chọn lọc kỹ lưỡng và xử lý để căn chỉnh các miền từ tính trong quá trình sản xuất. Nếu không có bước này, ngay cả sắt cũng sẽ không hoạt động như một nam châm.

Kết luận

Hiểu rõ điều gì làm cho nam châm từ tính giúp bạn chọn đúng vật liệu cho ứng dụng của mình, dù đó là một động cơ, cảm biến hay đơn giản như nam châm tủ lạnh.