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Température de fonctionnement
Les aimants permanents ont une température de fonctionnement maximale - ils ne peuvent donc supporter aucune température. Cela est dû au fait que les températures élevées mélangent à nouveau les aimants élémentaires alignés parallèlement au champ magnétique. Le champ magnétique disparaît donc à haute température. Il en résulte pour chaque aimant une température de fonctionnement maximale spécifiée par le fabricant - généralement sous la forme d’une lettre dans la spécification de qualité. Aimantation Les matériaux ayant des propriétés ferromagnétiques sont magnétisés par un champ magnétique externe. La persistance d'un permanent après l'élimination du champ magnétique externe maintient le matériau magnétique. Il peut agir comme un aimant par lui-même. À haute température, cette rémanence disparaît, entraînant la disparition de l'aimantation. Pour éviter la démagnétisation, une certaine température de fonctionnement ne doit pas être dépassée. Si cette température est dépassée, cela peut très probablement conduire à une démagnétisation du matériau ou de l'aimant. Celui-ci doit être à nouveau magnétisé après son refroidissement.
Arrière-plan physique de rémanence Pour comprendre l’effet de l’aimantation de la matière ferromagnétique, il est préférable de considérer le fond physique de la rémanence. Facilement comprise, la rémanence peut être expliquée par l'observation microscopique d'un atome et sa magnétisation:
À chaque atome, il y a un moment magnétique causé par le spin de l'électron d'un électron non planifié. Ce moment agit comme un aimant avec un petit champ magnétique. Il a un pôle nord et un pôle sud. Les spins des électrons non appariés des nombreux atomes sont soumis à une rotation du champ magnétique externe et de sa force agissant sur le moment magnétique. Ils s'alignent parallèlement au champ magnétique externe. La soi-disant interaction d'échange entre les spins d'électrons individuels conduit à une stabilisation de cette orientation après l'orientation des moments magnétiques. Cela ne se produit que dans des matériaux ferromagnétiques ou dans des matières ayant des propriétés ferromagnétiques. Le fond de l'interaction d'échange est le faible niveau d'énergie dans la position parallèle de tous les spins d'électrons. L'interaction a cependant une force limitée, après que tous les électrons soient mobiles. Les spins électroniques peuvent être réalignés par une influence externe. Il va de soi que le système aligné de spins d'électrons peut être mélangé à nouveau par une perturbation importante. Tout ce qui reste à faire est de surmonter l'interaction d'échange entre les spins individuels. Cela peut être fait de trois manières différentes:
- Un champ magnétique externe: lorsqu'un champ magnétique opposé aux spins des électrons est appliqué, ceux-ci peuvent changer d'orientation. Mais le champ magnétique doit être assez fort pour cela.
- Choc mécanique: une force soudaine et puissante permet également de démagnétiser un aimant.
Énergie thermique: comme déjà expliqué, la troisième façon de supprimer l'aimantation consiste à chauffer le matériau ferromagnétique. Avec le réchauffement de l'aimant, la température et donc l'énergie cinétique de chaque atome augmente. Cela augmente également le mouvement des spins d'électrons. Malgré l'interaction d'échange, un spin d'électrons peut quitter l'alignement parallèle avec les autres. La probabilité de cet effet augmente avec la température. Une fois que l’énergie thermique dépasse l’interaction d’échange, tous les spins électroniques alignés seront réarrangés rapidement et aléatoirement. Le seuil de température pour la conversion rapide est appelé température de Curie - il indique quand un ferromagnétique devient subitement un paramagnet. La rémanence tombe au-dessus de cette température à 0. Comme pour l’interaction d’échange, la température de Curie dépend du matériau: elle est de 769 ° C pour le fer, de 358 ° C pour le nickel et de 1127 ° C pour le cobalt.
Fondamentalement, la température maximale de fonctionnement ne doit pas dépasser la température de Curie. Cependant, il a également été dit qu'il était probable que les spins électroniques individuels se réorganisent avant même d'avoir atteint la température de Curie. Pour éviter cela, la température de fonctionnement spécifiée est généralement légèrement inférieure à la température de Curie. Cependant, la raison en est non seulement la probabilité de démagnétisation: avec la hausse des températures, la probabilité de déformations ou d'instabilités dans le matériau augmente également. Par conséquent, la température maximale de fonctionnement est choisie de manière à éviter, d'une part, une démagnétisation de l'aimant, d'autre part, aucune fissure ni autre défaut de réseau. La température maximale de fonctionnement d'un aimant est caractérisée en qualité par une lettre. "50M" signifie, par exemple, un produit énergétique de 50 MegaGaussOersted (pour le 50) à une température de fonctionnement maximale de 100 ° C (pour le M). "N" signifie encore 80 ° C, "H" 120, "SH" 150 et "UH" 180 ° C. "EH" signifie même 200 ° C.