Jak rozmagnesować magnes?

Magnesy stałe, inaczej nazywane magnesami trwałymi, nie rozmagnesowują się pod wpływem upływu czasu. Natomiast można rozmagnesować je (jeżeli znamy dobrze materiał magnetyczny, z którego je wykonano) termicznie albo polem magnetycznym.

Maria Skłodowska-Curie

Maria Skłodowska-Curie zaraz po ukończonych studiach na Sorbonie otrzymała stypendium naukowe związane z badaniami magnetycznych właściwości różnych rodzajów stali. Efektem jej prac było odkrycie faktu, że każdy materiał posiadający własności magnetyczne można zupełnie rozmagnesować pod wpływem temperatury. Okazało się, że dla różnych ferromagnetyków istnieją różne punkty temperaturowe, powyżej których ferromagnetyk staje się paramagnetykiem. W związku z odkryciem tego zjawiska przez naszą noblistkę taką temperaturę nazwano „temperaturą Curie”.

Maria Skłodowska-Curie
Fot. Harlingue-Viollet / East News

Temperatura Curie a współczesne magnesy

Najwyższą temperaturę Curie posiadają magnesy alnico, które są wykonane ze stopu aluminium, niklu i kobaltu. Wynosi ona od 810⁰C dla magnesów izotropowych do aż 860⁰C dla anizotropowych. Niższą, bo wynoszącą od 700⁰C do 800⁰C w zależności od konkretnego materiału, posiadają samarowo-kobaltowe wykonywane ze związku SmCo₅ lub Sm₂Co₁₇. Dla ferrytowych będzie to zawsze dokładnie 450⁰C, niezależnie od tego, jaki materiał ferrytowy będziemy brali pod uwagę. Natomiast jeżeli chodzi o magnesy neodymowe, to mają one stosunkowo najniższą temperaturę Curie i w zależności od konkretnego materiału neodymowego wynosi ona 310⁰C albo nawet 350⁰C.

Tabela prezentująca temperatury Curie dla poszczególnych materiałów magnetycznych

Rozmagnesowanie przeciwnym polem

Można także rozmagnesować każdy magnes, przykładając do niego przeciwne pole magnetyczne o odpowiedniej wysokiej wartości. Pole przeciwne będzie występowało np. wtedy kiedy zbliżymy do siebie dwa magnesy tymi samymi biegunami, tak żeby odpychały się, czyli N zbliżymy do N albo biegun S do bieguna S. Dla każdego materiału magnetycznego będzie wymagana inna wartość tego pola. Tę wartość określa koercja H_cJ. Dla magnesów NdFeB może ona wynieść nawet 30 000 Oerstedów, dla SmCo do 25 000 Oe, dla ferrytowych nie więcej niż 4500 Oe a dla alnico najwyżej 1750 Oe. Każdy magnes rozmagnesowany przeciwnym polem lub też termicznie, można ponownie namagnesować, jednak pole potrzebne do magnesowania jest dużo większe niż wartość koercji.

Tabela z wartościami koercji HcJ dla poszczególnych grup materiałów magnetycznych

Punkt pracy magnesu (Jd)

Po wyjęciu z magneśnicy każdy magnes naturalnie rozmagnesowuje się do pewnego poziomu własnym polem magnetycznym i w zależności od: kształtu magnesu; oraz od wartości koercji; i od kształtu drugiej ćwiartki pętli histerezy magnetycznej właściwej dla materiału, ustala się dla niego tzw. punkt pracy (Jd) należący do krzywej J(H). Dla większości magnesów punkt pracy jest stabilny i nie ulega już później zmianie, pod warunkiem że nie przegrzejemy ich lub że nie znajdą się w miejscu, gdzie będą silne pola odmagnesowujące. Tylko magnesy alnico, w związku z tym, że mają ekstremalnie niską koercję, mogą rozmagnesowywać się w znacznym stopniu pod wpływem puknięć czy uderzeń, zwłaszcza jeśli są bardzo płaskie (bardzo wysokie magnesy alnico w kształcie np. pręta nie będą się rozmagnesowywały w tak dużym stopniu).

II ćwiartka pętli histerezy magnetycznej z linią pracy i punktem pracy Jd

Źródło: materiały własne Enes

Inne sposoby rozmagnesowania

Istnieje także teoretyczna możliwość całkowitego rozmagnesowania magnesu zanikającym, przemiennym polem magnetycznym, ale w praktyce istnieją tylko demagnetyzery o słabych polach, którymi można rozmagnesować elementy wykonane ze stali posiadających bardzo słabe szczątkowe namagnesowanie. Określenie demagnetyzer jest również stosowane do urządzeń, które kasują dane znajdujące się na twardym dysku komputerowym (starego typu), jednak faktycznie są to magneśnice impulsowe, które przemagnesowują, czyli zmieniają biegunowość (np. zamieniają miejscami biegun N na S), niszcząc w ten sposób zapis na dysku, a nie urządzenia, które faktycznie rozmagnesowują.

Zdjęcie ręcznego demagnetyzera

Źródło: zdjęcia własne Enes

Rozmagnesowanie częściowe

Będzie ono następowało, jeżeli doprowadzimy do sytuacji, w której linia pracy magnesu znajdzie się poniżej tzw. kolana II ćwiartki pętli histerezy magnetycznej. Możemy tego dokonać, podgrzewając magnes powyżej tzw. temperatury pracy, ale jednocześnie poniżej temperatury Curie. Innym sposobem na częściowe rozmagnesowanie jest zastosowanie przeciwnego pola magnetycznego o wartości większej niż koercja H_cB ale mniejszej niż koercja H_cJ.

Tabela koercji H_cB dla różnych materiałów magnetycznych

	Koercja HcB
	[kA/m]	[kOe]
neodymowe	763- 995	9,6-13,1
ferrytowe	125-275	1,57-3,46
samarowo-kobaltowe (SmCo5)	620-770	7,8-9,7
samarowo-kobaltowe (Sm2Co17)	700- 835	8,7-10,5
alnico izotropowe	380-600	4,78-7,54
alnico anizotropowe	600-1400	7,54-17,59

II ćwiartka pętli histerezy magnetycznej – linia pracy poniżej tzw. „ kolana”

Źródło: materiały własne Enes


Autor: Enes