Bài 34. Sắt từ

Welcome to…Nightmare
Phần trình bày của G4 xin mạn phép bắt đầu
17/02/2011
Mr.D Rampage
Sắt từ
Sắt từ là các chất có từ tính mạnh, hay khả năng hưởng ứng mạnh dưới tác dụng của từ trường ngoài, mà tiêu biểu là sắt (Fe), và tên gọi "sắt từ" được đặt cho nhóm các chất có tính chất từ giống với sắt. Tính sắt từ dùng để chỉ thuộc tính (từ tính mạnh) của các chất sắt từ.
Sắt, niken, coban, gađôli...là những chất (cũng là những nguyên tố) sắt từ điển hình.
17/02/2011
Mr.D Rampage
Đômen từ (xuất phát từ thuật ngữ tiếng Anh: magnetic domain) là những vùng trong chất sắt từ mà trong đó các mômen từ hoàn toàn song song với nhau tạo nên từ độ tự phát của vật liệu sắt từ. Thuật ngữ "đômen từ" được những người dạy vật lý ở bậc phổ thông và những người không làm công tác nghiên cứu vật lý ở Việt Nam dịch là "miền từ hóa", tuy nhiên những người làm nghiên cứu vật lý (đặc biệt là những người trong lĩnh vực từ học) không chấp nhận tên gọi này mà chỉ gọi là "đômen từ".
17/02/2011
Mr.D Rampage
Ảnh của các đômen từ chụp bằng kính hiển vi điện tử
17/02/2011
Mr.D Rampage
Khi có từ trường ngoài, do các mômen từ có xu hướng bị quay theo từ trường nên sẽ dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc đômen như sự dịch chuyển vách đômen, sự thay đổi kích thước đômen, sự định hướng mômen từ... tạo nên quá trình từ hóa phức tạp của chất sắt từ. Các đômen từ có thể quan sát bằng nhiều cách khác nhau ví dụ như bằng kính hiển vi điện tử truyền qua Lorentz ở các chế độ khác nhau (như Fresnel, Foucault..) hay phương pháp nhũ tương (nay ít dùng vì quá phức tạp và độ chính xác không cao), hay phương pháp đo quang - từ...
 
Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu
Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy qua.
Từ trường trong ống dây gọi là từ trường ngoài.
Từ trường tổng hợp (từ trường ngoài và từ trường từ hóa của lõi sắt) lớn gấp hàng trăm thậm chí hàng ngàn lần (tùy theo chất lượng của lõi sắt) so với từ trường ngoài (từ trường khi không có lõi sắt).
Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính mất đi rất nhanh, một chất sắt từ mà từ tính mất rất nhanh khi từ trường ngoài bị triệt tiêu được gọi là chất sắt từ mềm.
17/02/2011
Mr.D Rampage
Chất sắt từ cứng
Vật liệu từ cứng là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa. Ý nghĩa của tính từ "cứng" ở đây chính là thuộc tính khó khử từ và khó bị từ hóa, chứ không xuất phát từ cơ tính của vật liệu từ.
Vật liệu từ cứng là loại vật liệu từ được phát hiện và sử dụng sớm nhất trong lịch sử loài người. Người Trung Quốc cho rằng từ đời Hoàng Đế (trị vì Trung Hoa từ những năm 2698 TCN đến 2599 TCN), đã chế tạo ra các kim chỉ nam dùng để xác định phương hướng. Đó là các đá nam châm có khả năng hút sắt và định hướng Bắc-Nam. Chính sử đầu tiên ghi chép việc chế tạo các la bàn này là đầu đời Nhà Chu (1046-771 TCN) và la bàn thực sự xuất hiện nhiều là thế kỷ thứ 7 trước công nguyên (đồng thời ở Trung Quốc và Hy Lạp). Các kim chỉ nam trong la bàn là một dạng của vật liệu từ cứng, là các ôxit sắt Fe3O4.

17/02/2011
Mr.D Rampage
Các vật liệu từ cứng thương phẩm dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu xuất hiện lần đầu tiên vào những năm từ 1740 đến 1750 ở châu Âu và thực sự phát triển mạnh từ cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 đến nay.
Các tính chất đặt trưng:
Lực kháng từ
Tích năng lượng từ cực đại
Cảm ứng từ dư
Nhiệt độ Curie
Mật độ từ tích hiệu dụng
17/02/2011
Mr.D Rampage
17/02/2011
Mr.D Rampage
Một số loại:
Hợp kim AlNiCo, FePt và CoPt.
Vật liệu từ cứng ferrite: Là các gốm ferrite, mà điển hình là ferrite bari (BaFexO), stronsti (SrFexO) và có thể bổ sung các nguyên tố đất hiếm.
Các vật liệu từ cứng liên kim loại chuyển tiếp - đất hiếm: Điển hình là hai hợp chất Nd2Fe14B và họ SmCo (Samarium-Cobalt), là các vật liệu từ cứng tốt nhất hiện nay.
Nam châm tổ hợp trao đổi đàn hồi: Loại vật liệu được bắt đầu phát triển từ những thập kỷ 90 của thế kỷ 20, với cấu trúc tổ hợp của 2 loại vật liệu: vật liệu từ mềm cung cấp từ độ bão hòa lớn, vật liệu từ cứng cho lực kháng từ cao, và các hạt tổ hợp ở kích thước nanomet, có liên kết trao đổi với nhau, tạo ra tính chất tổ hợp và sẽ cho loại nam châm mới với tính từ cứng tuyệt vời, lớn hơn tất cả các vật liệu từ cứng đã biết. Tuy nhiên, vào thời điểm hiện tại, các tính chất đạt được trong thực tế còn thua xa dự đoán lý thuyết do chưa tạo được cấu trúc hoàn hảo như dự đoán. Loại vật liệu này vẫn trong giai đoạn nghiên cứu phát triển.
17/02/2011
Mr.D Rampage
Ứng dụng của vật liệu sắt từ
Cửa tủ, quạt điện (động cơ điện), chuông điện, loa, rơle điện từ, cầu cẩu điện, máy ghi và đọc âm thanh.
Lõi biến thế, hay cao hơn là các ổ cứng máy tính, các đầu đọc ổ cứng...
Một hiệu ứng khác của chất sắt từ là hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ đang được nghiên cứu phát triển các thế hệ máy lạnh hoạt động bằng từ trường thay thế cho các máy lạnh truyền thống với ưu điểm không ô nhiễm, tiết kiệm năng lượng và nhỏ gọn.
Máy gia tốc hạt (hay còn gọi là máy gia tốc) là một nam châm khổng lồ với cân nặng khoảng...vài chục ngàn tấn?
17/02/2011
Mr.D Rampage
17/02/2011
Mr.D Rampage
17/02/2011
Mr.D Rampage
Our presentation is very good, isn’t it?
But we have to say goodbye
See ya