Τι συμβαίνει όταν θερμαίνουμε το ατομικό πλέγμα ενός μαγνήτη ξαφνικά;
1. Αναδιάταξη μαγνητικού τομέα: Όταν θερμαίνεται ένας μαγνήτης, η θερμική ενέργεια προκαλεί αυξημένες ατομικές δονήσεις μέσα στο πλέγμα. Ως αποτέλεσμα, οι μαγνητικές στιγμές των μεμονωμένων ατόμων βιώνουν αυξημένη διαταραχή και τείνουν να ευθυγραμμίζονται πιο τυχαία. Αυτό οδηγεί στην αναδιάταξη των μαγνητικών περιοχών εντός του υλικού. Αρχικά, το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη μπορεί να κυμαίνεται λόγω του ανταγωνισμού μεταξύ της υπάρχουσας δομής τομέα και της αναδιάταξης που προκαλείται από τη θέρμανση.
2. Μείωση της μαγνητικής αντοχής: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του ατομικού πλέγματος, η θερμική ανάδευση ξεπερνά τις αλληλεπιδράσεις ανταλλαγής που είναι υπεύθυνες για την ευθυγράμμιση των μαγνητικών στιγμών σε ένα σιδηρομαγνητικό υλικό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της συνολικής μαγνητικής αντοχής ή μαγνητισμού (Μ) του μαγνήτη. Η σχεδίαση M έναντι θερμοκρασίας δείχνει τυπικά μια σταδιακή μείωση της μαγνητισμού με αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι να φτάσει τελικά σε ένα σημείο όπου το υλικό χάνει τις σιδηρομαγνητικές του ιδιότητες (γνωστές ως θερμοκρασία Curie).
3. Η κίνηση του τοίχου τομέα και η επίδραση Barkhausen: Η αναδιάταξη των μαγνητικών περιοχών περιλαμβάνει την κίνηση των τοίχων τομέα, τα οποία είναι όρια μεταξύ τομέων με διαφορετικούς μαγνητικούς προσανατολισμούς. Η θέρμανση μπορεί να διευκολύνει την κίνηση των τοίχων τομέα, προκαλώντας τους να συρρικνώνονται ή να επεκταθούν, ακόμη και να συγχωνεύονται ή να εξουδετερώνονται. Αυτές οι κινήσεις του τοιχώματος τομέα μπορούν να παράγουν απότομες αλλαγές στη συνολική μαγνήτη του μαγνήτη, δημιουργώντας το φαινόμενο Barkhausen. Το φαινόμενο Barkhausen εκδηλώνεται ως μια σειρά ασυνεχείς άλματα ή "κλικ" στην καμπύλη μαγνητισμού όταν μετράται, αντανακλώντας τις ξαφνικές αλλαγές μαγνητισμού που σχετίζονται με τις κινήσεις του τοιχώματος του τομέα.
4. Μετάβαση φάσης: Σε ορισμένα μαγνητικά υλικά, η θέρμανση πάνω από μια κρίσιμη θερμοκρασία (η θερμοκρασία Curie) προκαλεί μια μετάβαση φάσης από μια σιδηρομαγνητική σε μια παραμαγνητική κατάσταση. Σε αυτή την παραμαγνητική φάση, το υλικό χάνει την αυθόρμητη μαγνητισμό του και οι μαγνητικές στιγμές των μεμονωμένων ατόμων γίνονται εντελώς διαταραγμένες και τυχαία προσανατολισμένες λόγω της ισχυρής θερμικής ενέργειας.
5. Αλλαγές μικροδομής: Η ξαφνική θέρμανση μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αλλαγές στη μικροδομή του υλικού, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης των κόκκων και της ανακρυστάλλωσης. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να επηρεάσουν τις μαγνητικές ιδιότητες τροποποιώντας τη δομή του τομέα και τη δύναμη των μαγνητικών αλληλεπιδράσεων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι τα ακριβή αποτελέσματα της ξαφνικής θέρμανσης στο ατομικό πλέγμα ενός μαγνήτη εξαρτώνται από τις μαγνητικές ιδιότητες του συγκεκριμένου υλικού, το εύρος θερμοκρασίας και τον ρυθμό θέρμανσης.
