1. INNGANGUR
Kopar er einn af þekktustu verkfræðimálmunum: mjög leiðandi, Hertogar, tæringarþolinn, og mikið notað í rafkerfi, hitaskipti, slöngur, og málmblöndur.
En ein spurning kemur furðu oft: er kopar segulmagnaðir?
Heiðarlega svarið er lúmskari en einfalt já eða nei, vegna þess að „segulmagnaðir“ geta þýtt mismunandi hluti í daglegu máli og í eðlisfræði.
Hreinn kopar er Diamagnetic, sem þýðir að það hrindir mjög veikt frá segulsviði frekar en að laðast að því, og þau áhrif eru afar lítil við venjulegar aðstæður.
2. Stutta svarið
Hreinn kopar er ekki segulmagnaðir á sama hátt og járn er segulmagnaðir. Það hegðar sér ekki eins og ferromagnet, þannig að venjulegur segull festist ekki við hann.
Í staðinn, kopar er diamagnetic, sem þýðir að viðbrögð þess við segulsviði eru veik og fráhrindandi.
Sem sagt, kopar getur samt haft sterk samskipti við segla á hreyfingu vegna hvirfilstraumar, sem er annað fyrirbæri en innri segulmagn.
3. Af hverju hreinn kopar er ekki segulmagnaðir í venjulegum skilningi
Kopar hegðar sér ekki eins og járnsegulmálmur
Hrein kopar hegðar sér ekki eins og járn, Nikkel, eða kóbalt, þannig að segull mun ekki „líma“ við hann í daglegri notkun.
Í verklegu tilliti, kopar er meðhöndlað sem a ekki segulmagnaðir Málmur.
Nánar tiltekið, það er Diamagnetic, sem þýðir að þegar ytra segulsvið er beitt, kopar bregst mjög veikt og í gagnstæða átt við völlinn.
Áhrifin eru til staðar, en það er svo lítið að það er venjulega ósýnilegt í venjulegri meðhöndlun.
Hvers vegna eru viðbrögðin svona veik
Ástæðan liggur í rafrænni uppbyggingu kopars. Í ferromagnetic málmi, atómstundir geta samræmt sig í samvinnu og framleitt sterka, viðvarandi segulsvörun.
Kopar styður ekki slíka röðun við venjulegar aðstæður.
Í staðinn, rafeindir þess framleiða aðeins örlítið framkallað svar, þannig að niðurstaðan er veik vallarandstaða frekar en aðdráttarafl.
Þess vegna koparplata, stöng, eða vír hagar sér ekki eins og segulmagnaðir efni í kunnuglegum skilningi.
Verkfræðileg merking
Þessi aðgreining skiptir máli vegna þess að „ekki segulmagnaðir“ getur þýtt tvennt ólíkt í reynd.
Efni getur verið sannarlega járnsegulmagnaðir, veikt parasegulmagnaðir, eða veikt diamagnetic. Kopar fellur í síðasta flokkinn.
Þannig að rétta staðhæfingin er ekki sú að kopar hafi alls engin segulsvörun, en að innra svar þess er allt of lítið til að framkalla þá hegðun sem er fest við segul sem fólk tengir venjulega við segulmagn.
4. Af hverju kopar getur samt virst hafa samskipti við segla
Áhrifin koma frá breyttum segulsviðum
Kopar getur virst „berjast“ við segull þó hann sé ekki járnsegulmagnaður.
Ástæðan er hvirfilstraumar, ekki venjuleg segulmagn. Þegar segulsvið breytist miðað við kopar, Mikil rafleiðni málmsins gerir hringstreymi kleift að myndast inni í honum.
Þessir straumar mynda sitt eigið segulsvið, sem er á móti breytingunni sem skapaði þá. Niðurstaðan getur verið sterk hemlun eða dempandi áhrif.
Af hverju segull hægir á kopar
Þess vegna hægir verulega á segull sem fellur í gegnum koparrör, eða hvers vegna segull á hreyfingu nálægt kopar getur fundið fyrir mótstöðu.
Það er ekki verið að draga að koparinn eins og járn væri; í staðinn, breytingasviðið framkallar strauma sem ýta aftur á móti hreyfingunni.
Í verkfræðilegu tilliti, kopar hefur samskipti við segullinn rafsegulfræðilega, ekki ferromagnetically.
Þessi áhrif verða sérstaklega áberandi í þremur aðstæðum. Fyrsta, þegar segull hreyfist miðað við kopar. Í öðru lagi, þegar segulsviðið er tímabreytilegt.
Þriðja, þegar koparhlutinn er nógu þykkur og nógu leiðandi til að standa undir sterkum hringstreymum.
Vegna þess að kopar er frábær leiðari, það er sérstaklega áhrifaríkt við að búa til þessa andstæðu strauma.
Þess vegna er kopar gagnlegur í segulhemlun, innleiðslukerfi, og rafsegulvörnunarforrit.
Hvers vegna sumir „kopar“ hlutir virðast segulmagnaðir
Það er líka önnur ástæða fyrir því að koparhlutir geta birst segulmagnaðir: þeir mega ekki vera hreinn kopar.
Jafnvel lítið magn af járnmengun, húðuð lög, eða málmblöndur geta breytt sýnilegri svörun.
Í alvöru framleiðslu, „kopar“ hluti gæti í raun verið kopar, brons, húðaður kopar, eða mengað stykki sem inniheldur nægilegt járnsegulefni til að draga aðeins að sér segul.
Í þeim tilfellum, segulmagnið kemur frá óhreinindum eða málmblöndunni, ekki úr koparnum sjálfum.
Þannig að allt svarið er blæbrigðaríkt: hreinn kopar er ekki segulmagnaðir í venjulegum skilningi, en það getur haft sterk samskipti við segla í gegnum framkallaða strauma þegar sviðið breytist.
Þess vegna er kopar ekki segulmagnaðir í daglegri meðhöndlun, samt mjög viðeigandi í rafsegulverkfræði.
5. Hvers vegna sumir koparhlutir virðast segulmagnaðir
Uppspretta ruglsins: málmurinn er ekki alltaf hreinn kopar
Hrein kopar sjálfur hagar sér ekki eins og segulmagnaður málmur í venjulegum skilningi. Samt, margar raunverulegar „kopar“ vörur eru það ekki hreinn kopar.
Þeir geta verið koparblendi, endurunninn kopar, húðaðir hlutar, eða iðnaðarvélbúnaður sem inniheldur snefil af járnsegulmengun.
Þess vegna virðast sumir koparlitir hlutir bregðast við segli jafnvel þó koparmálmur sjálfur sýni ekki ferromagnetism.
Í reynd, sýnileg segulmagn kemur venjulega frá einum af þremur uppsprettum:
- málmblöndur sem breyta segulsvöruninni,
- járnmengun kynnt við vinnslu eða endurvinnslu,
- eða yfirborðsleifar / innfelldar agnir sem laðast að segul.
Segulfræðileg hegðun algengra efna úr kopar
| Gerð efnis | Aðalsamsetning | Augljós segulhegðun | Af hverju það gerist |
| Hreint kopar | Cu með mjög miklum hreinleika | Í meginatriðum segulmagnað; aðeins afar veik diamagnetic svörun | Kopar sjálfur styður ekki ferromagnetic röðun |
| Eir | Cu-Zn | Venjulega segullaus | Sink kynnir ekki ferromagnetism, þannig að málmblönduna er í raun segulmagnað |
| Brons | Með-SN | Venjulega ósegulmagnaðir eða mjög veikt diamagnetic | Tin skapar venjulega ekki járnsegulsvörun |
Koparblendi með Fe/Ni viðbótum |
Cu plús járn og/eða nikkel | Getur sýnt veikt segulmagnað aðdráttarafl | Járn og nikkel geta komið á segulsviðbrögðum eftir samsetningu og örbyggingu |
| Endurunninn eða ódýr koparbúnaður | Kopar með blönduðum óhreinindum | Getur sýnt smá aðdráttarafl eða staðbundið segulsvörun | Sporjárnagnir, oxíðleifar, eða innbyggð járnsegulmengun |
| Koparhúðað stál | Stál undirlag með koparhúð | Sterk segulmagnaðir heild | Stálkjarninn, ekki koparlagið, laðar að segulinn |
Hvers vegna kopar og brons eru venjulega ekki segulmagnaðir
Messing og brons eru báðar fjölskyldur úr kopar, en dæmigerðir málmblöndur þeirra framleiða venjulega ekki segulsvörun.
Sink í kopar og tin í bronsi haga sér ekki eins og járn. Fyrir vikið, Almennt er litið á þessar málmblöndur sem segullausar í venjulegri notkun.
Sem sagt, nákvæm svörun fer samt eftir einkunn. Ef álfelgur inniheldur járn, Nikkel, eða aðrar segulmagnaðir viðbætur, eða ef það hefur verið mengað við bráðnun eða vinnslu, sýnileg segulhegðun getur breyst.
Þannig að rétta nálgunin er ekki að gera ráð fyrir að sérhver koparlituð álfelgur sé segulmagnuð, en að athuga samsetninguna vandlega.
Hvers vegna endurunnar koparvörur kunna að virðast segulmagnaðir
Endurunninn iðnaðar kopar inniheldur oft leifar frá vinnslu, aðskilnað, eða fyrri þjónustuskilyrði.
Örsmáar járnagnir, stál ryk, og annað ferromagnetic rusl getur haldist fest við yfirborðið eða fellt inn í efnið.
Segull mun auðveldlega taka upp þessar agnir, sem gefur til kynna að koparinn sjálfur sé segulmagnaður.
Þetta er algeng uppspretta ruglings á verkstæðum og rusl meðhöndlun. Segullinn bregst ekki við koparfylki; það er að bregðast við Mengun.
6. Algengar ranghugmyndir um koparsegulmagn
Samsett með tilraunasannprófun og iðnaðaruppgötvunargögnum, þessi grein tekur saman þrjár algengustu ranghugmyndir vísindanna og leiðréttir þær einn af öðrum:
Misskilningur 1: Kopar er algjörlega ekki segulmagnandi
Leiðrétting: Ekkert efni í náttúrunni er algjörlega segulmagnað.
Hreint kopar er dæmigert diamagnetic efni með neikvæðum segulmagnaðir næmi, sem býr yfir veikum segulfráhrindingu.
Hið svokallaða „segulmagnaða“ er aðeins stórsæ lýsing við hefðbundnar aðstæður.
Misskilningur 2: Hæg segullfall kopars stafar af aðdráttarafl seguls
Leiðrétting: Þetta fyrirbæri stafar af hvirfilstraumsdempun.
Framkallað öfugt segulsvið hindrar hlutfallslega hreyfingu, sem tilheyrir rafsegulörvun í stað segulaðdráttar.
Enginn aðsogskraftur er á milli segulsins og koparsins.
Misskilningur 3: Allar koparvörur eru ekki segulmagnaðir
Leiðrétting: Aðeins háhreinn kopar og venjulegt kopar/brons eru ekki járnsegulmagnaðir. Koparblendi blandað járni, Nikkel og ferromagnetic óhreinindi hafa greinanleg segulmagn.
7. Iðnaðarnotkunargildi byggt á segulfræðilegum eiginleikum kopars
Einstök diamagnetism og rafsegulörvunareiginleika kopars leggja grunninn að víðtækri notkun þess á hágæða iðnaðarsviðum, og járnseguleiginleiki þess er óbætanlegur kostur í sérstökum aðstæðum:
Aflflutningur og rafeindaverkfræði:
Hreinir koparvírar verða ekki segulmagnaðir við straumsendingu, forðast segultap og segultruflanir.
Það er kjarna leiðandi efni fyrir hánákvæmni hringrásir og rafmagnsnet.
Segulvörnunarbúnaður:
Koparplötur mynda öfugframkallað segulsvið til að veikja ytri segulgeislun, mikið notað í samskiptabúnaði, læknisfræðileg nákvæmnistæki, og rafsegulhlífðarskálar.
Seguldempunartæki:
Notar hringstraumsáhrif, kopar er gerður að titringsdempandi íhlutum fyrir háhraða járnbrautir, nákvæmar vélar, og geimferðabúnaðar til að átta sig á núningslausri titringsminnkun án snertingar.
Lágsegulmagnaðir iðnaðaríhlutir:
Háhreinn kopar er notaður í segulmagnaðir sjóleiðsögutæki og kjarnorkutæki til að útrýma járnsegultruflunum og tryggja greiningarnákvæmni.
8. Niðurstaða
Svo, er kopar segulmagnaðir? Ekki í venjulegum skilningi. Hreint kopar er diamagnetic, sem þýðir að það hrindir mjög veikt frá segulsviði frekar en að laða að það, og venjulegur segull festist ekki við hann.
En kopar er samt segulfræðilega áhugaverður vegna þess að mikil rafleiðni hans gerir hreyfanleg segulsvið kleift að framkalla hvirfilstrauma, og þessir straumar geta valdið sterkum hemlunar- eða hlífðaráhrifum.
Þess vegna er kopar best lýst sem segullaus í daglegri notkun, diamagnetic í eðlisfræði, og mjög móttækileg fyrir breyttum segulsviðum í verkfræðiforritum.
Algengar spurningar
Festist segull við kopar?
Nei. Hreint kopar dregur ekki að sér segul eins og járn gerir; það er diamagnetic og aðeins mjög veikt hrinda segulsviðum.
Getur kopar haft áhrif á segul sem hreyfist?
Já. Segull á hreyfingu getur framkallað hvirfilstrauma í kopar, og þessir straumar búa til mótspyrnu.
Er koparblendi segulmagnaðir?
Flestar koparblendi eru enn í raun segulmagnaðir við venjulega notkun, en nákvæm svörun fer eftir samsetningu og mengun.
Getur varanleg segull laðað að sér hreinan kopar?
Nei. Hreint kopar er diamagnetic með mjög veikum fráhrindandi krafti til segla. Ekkert sýnilegt aðdráttarafl á sér stað við neinar hefðbundnar umhverfisaðstæður.
Hver er munurinn á diamagnetism og non-segulmagn?
Ósegulmagn er stórsæp innsæi hugtak; diamagnetism er nákvæm eðlisfræðileg flokkun.
Allur hreinn kopar hefur veikt diamagnetism án algjörra ósegulrænna efna í náttúrunni.
