Temperatura di esercizio

I magneti permanenti hanno una temperatura operativa massima, quindi non sopportano alcuna temperatura. Questo perché le alte temperature rimescolano i magneti elementari allineati parallelamente al campo magnetico. Il campo magnetico scompare quindi ad alte temperature. Per ciascun magnete, si ottiene una temperatura operativa massima specificata dal produttore, solitamente sotto forma di lettera nelle specifiche di qualità.

Magnetizzazione
I materiali con proprietà ferromagnetiche sono magnetizzati da un campo magnetico esterno. La persistenza di un permanente dopo la rimozione del campo magnetico esterno mantiene il materiale magnetico. Può agire da calamita da solo. A temperature elevate, questa rimanenza scompare, causando la scomparsa della magnetizzazione. Per evitare la smagnetizzazione, non deve essere superata una determinata temperatura di funzionamento. Se questa temperatura viene superata, molto probabilmente può portare alla smagnetizzazione del materiale o del magnete. Questo deve quindi essere nuovamente magnetizzato dopo che si è raffreddato.


Sfondo fisico rimanente

Per comprendere l'effetto della magnetizzazione della materia ferromagnetica, è meglio considerare lo sfondo fisico della rimanenza. Facilmente compreso, la rimanenza può essere spiegata dall'osservazione microscopica di un atomo e dalla sua magnetizzazione:

Ad ogni atomo, c'è un momento magnetico causato dallo spin dell'elettrone da un elettrone non pianificato. Questo momento si comporta come un magnete con un piccolo campo magnetico. Ha un polo nord e uno sud. Gli spin degli elettroni spaiati dei molti atomi sono ruotati dal campo magnetico esterno e dalla sua forza di azione sul momento magnetico. Si allineano parallelamente al campo magnetico esterno. La cosiddetta interazione di scambio tra i singoli spin dell'elettrone porta a una stabilizzazione di questo orientamento dopo l'orientamento dei momenti magnetici. Questo accade solo in materiali ferromagnetici o materia con proprietà ferromagnetiche. Lo sfondo dell'interazione di scambio è il basso livello di energia nella posizione parallela di tutti gli spin elettronici. L'interazione tuttavia ha una forza limitata, dopo tutto gli elettroni sono mobili. Gli spin elettronici possono essere riallineati da un'influenza esterna. È ovvio che il sistema allineato di spin elettronici può essere nuovamente miscelato da un forte disturbo. Tutto ciò che deve essere fatto è superare l'interazione di scambio tra i singoli giri.

Questo può essere fatto in tre modi diversi:

  • Un campo magnetico esterno: quando viene applicato un campo magnetico che è opposto agli spin degli elettroni, possono cambiare il loro orientamento. Ma il campo magnetico deve essere abbastanza forte per questo.

  • Shock meccanico: una forza improvvisa e forte consente anche di smagnetizzare un magnete.

  • Energia termica: come già spiegato, il terzo modo per rimuovere la magnetizzazione è di riscaldare il materiale ferromagnetico. Con il riscaldamento del magnete, la temperatura e quindi l'energia cinetica di ogni atomo aumentano. Ciò aumenta anche il movimento degli spin dell'elettrone. Nonostante l'interazione di scambio, una rotazione di elettroni può lasciare l'allineamento parallelo con gli altri. La probabilità di questo effetto aumenta con la temperatura. Una volta che l'energia termica supera l'interazione di scambio, tutti gli spin elettronici effettivamente allineati si riorganizzano rapidamente e in modo casuale. La soglia di temperatura per la conversione rapida si chiama temperatura di Curie - indica quando un ferromagnete diventa improvvisamente un paramagnet. La rimanenza gocce di sopra di questa temperatura a 0. Poiché l'interazione di scambio, la temperatura di Curie dipende dal materiale: Per ferro è a 769 ° C per il nichel a 358 ° C e per il cobalto a 1127 ° C.

Fondamentalmente, la temperatura massima di esercizio non deve superare la temperatura di Curie. Tuttavia, è stato anche affermato che esiste una probabilità che i singoli spin elettronici si possano riorganizzare anche prima di raggiungere la temperatura di Curie. Per evitare ciò, la temperatura operativa specificata è di solito leggermente inferiore alla temperatura di Curie. Tuttavia, la ragione di ciò non è solo la probabilità di smagnetizzazione: con l'aumento delle temperature aumenta anche la probabilità di distorsioni o instabilità del materiale. Pertanto, la temperatura operativa massima viene scelta in modo che, da un lato, non si verifichi smagnetizzazione del magnete, dall'altro non si verifichino incrinature o altri difetti del reticolo. La massima temperatura operativa di un magnete è caratterizzata in termini qualitativi da una lettera.

"50M" sta, ad esempio, per un prodotto energetico con 50 MegaGaussOersted (per il 50) ad una temperatura massima di funzionamento di 100 ° C (per la M).
"N" significa ancora 80 ° C,
"H" per 120,
"SH" per 150 e
"UH" per 180 ° C.
"EH" sta anche per 200 ° C.


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