Remanents
Mis on remanents?
Remanents ehk remanentsi vootihedus ferromagnetilises materjalis (nt rauas) avaldub mõõdetavate magnetjõududena, mis püsivad pärast seda, kui materjal on olnud ajutiselt magnetväljale avatud ja magnetiseerunud. Remanentsi arvväärtus näitab magnetiseerituse tugevust. Maksimaalne remanents on materjalispetsiifiline väärtus, mis on määratav hüstereesikõverast.Sisukord
Jääkmagnetisatsioon tähendab magnetiseeritust,
mis jääb magnetvälja
väljalülitamise järel ferromagnetilisse
ainesse püsima.
Seda nimetatakse ka jääkvoolutiheduseks.
Kui keha puutub kokku välise magnetväljaga, tekib magnetiseerumine. Magnetiseerumisest endast tekkiv magnetväli on ferromagnetilistes ainetes eriti tugev ja suunatud välise magnetväljaga samas suunas.
Jääkmagnetisatsioon ferromagnetilistes materjalides
Toatemperatuuril on ferromagnetilised vaid raud, nikkel ja koobalt. Lisaks on olemas ferromagnetilisi sulameid ja ühendeid ning elemente, mis muutuvad madalatel temperatuuridel ferromagnetilisteks.Ferromagnetilised ained avaldavad tugevat jääkmagnetisatsiooni, kui väline magnetväli välja lülitatakse.
Jääkmagnetisatsiooni võib igapäevaelus täheldada siis, kui rauasisaldusega ese, näiteks käärid, pannakse tugeva magnetvälja sisse. Seejärel võib näha, et käärid tõmbavad rauasisaldusega nööpnõelu ligi ka siis, kui magnet on kääride juurest juba eemaldatud.
Remanentsi füüsikaline selgitus
Remanentsi selgitamiseks võib ette kujutada, et iga aine koosneb aatomitest, millel on aatomituumad ja elektronid. Elektronidel on niinimetatud "spinn", millel on magnetilised omadused.Remanentsi füüsika on seotud elektronispinniga. Elektronispinnid käituvad nagu pisikesed elementaarsed magnetid. Ilma välise magnetväljata ei ole need ühtlaselt joondunud ning lisaks on need pidevas liikumises. See liikumine suureneb kõrgematel temperatuuridel. Kui kujutada elektronispinne ette kui silindermagneteid, siis näitavad nende paljude väikeste silindermagnetite poolused eri suundadesse ja lisaks muutuvad need suunad pidevalt. Seetõttu ei ole keha tervikuna magnetiline.
Ferromagnetilise keha magnetiseerimisel välises magnetväljas joondatakse kõik elementaarsed magnetid paralleelselt. Kõigi mikroskoopiliste magnetite põhjapoolus on suunatud ühte, lõunapoolus teise suunda.
Kui temperatuur ei ole liiga kõrge, jäävad ferromagnetis elektronispinnid joondunuks ka siis, kui väline magnetväli eemaldatakse. See tuleneb elektronispinnide vastastikusest toimeest, niinimetatud vahetusvastasmõjust, mis on ferromagnetites eriti tugev. Iga elementaarne magnet stabiliseeritakse oma joonduses. Keha jääb siis tervikuna märgatavalt magnetiliseks. See püsiv magnetiseeritus ongi remanents.
Magnetiliselt kõvades materjalides jääb sama välise magnetvälja korral remanents suuremaks kui magnetiliselt pehmetes materjalides.
Remanents kaob, kui magnetiseeritud keha tugevasti kuumutada või tugevalt raputada, sest see muudab elektronispinnide joondust. Ka vastupidise polaarsusega magnetväli võib remanentsi kaotada. Selleks on vaja kindlat magnetvälja tugevust, niinimetatud körtsitiivvälja, et ühelt poolt toimuks täielik demagnetiseerimine, kuid teiselt poolt ei tekiks veel vastassuunaline remanents.
Seda nähtust, et ferromagnetiliste kehade magnetiseeritus ei järgi rangelt välise magnetvälja muutust, nii et eriti jääb remanents alles ka siis, kui väline magnetväli välja lülitatakse, nimetatakse ka hüstereesiks.
Remanentsi tugevust väljendatakse niinimetatud magnetilise vootiheduse abil, mida mõõdetakse ühikutes tesla või gauss. Kehtib teisendus 1 T = 1 tesla = 10 000 gaussi = 10 kG.
Joon.
Hüstereesikõver magnetiliselt pehmele materjalile (vasakul) ja magnetiliselt kõvale materjalile (paremal).
Veel magnetiseerimata materjali jaoks näitab punane "uuskõver" magnetiseerituse kulgu välise välja suhtes.
Seejuures kehtib vastav kõver nooltega näidatud kulgemise suuna jaoks.
Hüstereesikõvera tüüpilised punktid on koertsitiivväli Hc,
mis on vajalik materjali remanentsi kompenseerimiseks välise väljaga, ning remanents BR
ise, mis tähistab allesjäävat magnetilist vootihedust välise magnetvälja kadumisel.
Lõpuks on veel küllastusvootihedus BS,
mille korral on kõik elektronspinid joondunud.
Igas magnetis on elektroni spinnide joondumise tõttu salvestatud teatud hulk energiat,
mida iseloomustab energiasaadus.
Elektronispinnide joondumine hävib kõrgetel temperatuuridel.
Salvestatud magnetiline energia (energiasaaduse absoluutväärtus arvuna) ning maksimaalne kasutustemperatuur
(märkida tähtede kombinatsiooniga, nt "N" 80 °C jaoks) määravad magneti kvaliteedi.
Kõrge kvaliteediga magnetil on seega ka suur remanents ja sellest tulenevalt tugevad magnetilised jõud.
Autor:
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt on füüsik ja Martin Lutheri nimelise Halle-Wittenbergi ülikooli füüsika edasijõudnute praktikumi teaduslik juht. Aastatel 2011–2019 töötas ta Tehnikaülikoolis ning juhtis mitmeid õppeprojekte ja keemia projektlaborit. Tema teadustöö keskmes on ajalahutusega fluorestsents-spektroskoopia bioloogiliselt aktiivsetel makromolekulidel. Lisaks on ta Sensoik Technologies GmbH tegevjuht.
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt on füüsik ja Martin Lutheri nimelise Halle-Wittenbergi ülikooli füüsika edasijõudnute praktikumi teaduslik juht. Aastatel 2011–2019 töötas ta Tehnikaülikoolis ning juhtis mitmeid õppeprojekte ja keemia projektlaborit. Tema teadustöö keskmes on ajalahutusega fluorestsents-spektroskoopia bioloogiliselt aktiivsetel makromolekulidel. Lisaks on ta Sensoik Technologies GmbH tegevjuht.
Kogu kompendiumi sisu (tekstid, fotod, illustratsioonid jms) autoriõigus kuulub autorile Franz-Josef Schmittile. Teose ainuõigused kuuluvad Webcraft GmbH-le (kui supermagnete.ee haldajale). Ilma Webcraft GmbH-i selgesõnalise loata ei tohi sisu kopeerida ega muul viisil kasutada.
© 2008–2026 Webcraft GmbH
© 2008–2026 Webcraft GmbH
