Nam châm là gì? Nam châm có mấy loại? Tại sao kim loại có từ tính thu hút nam châm?
Nam châm là gì?
Nam châm (hay kim chỉ nam) là 1 loại vật liệu tạo ra từ trường hay 1 nguồn từ có 2 cực: Nam và Bắc. Từ trường được tạo ra không thể nhìn thấy và chịu trách nhiệm cho đặc tính tiêu biểu nhất của nam châm là khả năng hút và đẩy.
Sự tương tác này cũng giống như tương tác điện từ, khi cùng điện tích (hay cùng cực), nam châm sẽ đẩy nhau, và ngược lại (khác cực) sẽ hút nhau. Tuy nhiên khác với điện từ, cường độ của 2 cực nam châm luôn bằng nhau.
Việc các vật liệu có khả năng hút hoặc đẩy các vật liệu khác ta nói vật đó bị nhiễm từ tính (hay có độ cảm từ). Trong cuộc sống thường ngày hiện tượng này rất dễ bắt gặp.
Nam châm có mấy loại?
Dựa theo khả năng từ tính, nam châm được chia làm 3 loại: Nam châm vĩnh cửu, nam châm điện và nam châm tạm thời (chỉ hút các vật liệu sắt khi ở trong từ trường mạnh, nhưng khi mất từ trường lại vô tác dụng).
Tiếp theo hãy cùng inox Tấn Thành tìm hiểu sâu hơn về 2 loại nam châm đầu tiên về nguồn gốc, nguyên lý hoạt động, đặc tính cũng như ứng dụng của chúng trong cuộc sống:
Nam châm điện
Nam châm điện được phát minh vào năm 1825 bởi nhà khoa học người Anh là William Sturgeon (1783 – 1850), là 1 nguồn tạo từ trường khi có dòng điện lớn chạy qua.
Cấu tạo loại nam châm này bao gồm 2 phần: Cuộn dây xoắn tạo từ trường quấn quanh và lõi sắt dẫn có tác dụng khuếch đại. Cuộn dây quấn quanh lõi sắt dẫn thường sử dụng Cacbon (C) để khuếch đại từ trường.
Nam châm điện hoạt động được tạo ra nhờ 1 cuộn dây có tác dụng như 1 nam châm tạo từ trường khi có dòng điện lớn chạy qua và dừng lại khi ngắt nguồn điện. Lõi sắt bị từ hoá là nguyên nhân vì sao các vật liệu sắt bị hút.
Nam châm vĩnh cửu
Loại nam châm thường được sử dụng hơn là nam châm vĩnh cửu, đây là 1 vật thể được làm từ vật liệu từ hoá, tạo ra từ trường ổn định mà không bị phụ thuộc nhiều vào tác động bên ngoài.
Vật liệu từ hoá là những vật liệu thu hút mạnh mẽ với 1 nam châm, còn được gọi là sắt từ, bao gồm các nguyên tố: Sắt (Fe), Niken (Ni), Coban (Co) và 1 số hợp kim của chúng. Tuỳ vào loại nguyên tố mà khả năng phản ứng với từ trường khác nhau.
Nam châm vĩnh cửu được chế tạo chủ yếu từ các nguyên liệu sắt từ cứng như: Alnico, thép Cacbon và Ferrite. Do ảnh hưởng của cấu trúc bên trong nên những vật liệu này rất khó bị khử từ tính.
Tại sao kim loại có từ tính thu hút nam châm?
Từ trường được tạo ra bởi nam châm gồm các đường sức từ đi từ cực bắc đến cực nam tạo thành lực hút hoặc đẩy các kim loại. Khi đặt vật kim loại gần từ trường, vật sẽ bị nhiễm từ và sẽ hút hoặc đẩy nam châm do cực từ khác nhau.
Ngoài ra, các kim loại là Sắt (Fe), Niken (Ni) và Coban (Co) là những nguyên tố sắt từ dễ thu hút nam châm. Trong vật lý, các hạt electron xoay tròn tự tạo từ tính và dễ dàng liên kết với nhau kể cả khi không có từ trường bên ngoài.
Hiện tượng này cũng xảy ra ở các hợp kim của các nguyên tố trên, tuỳ theo hàm lượng và tỷ lệ khả năng từ tính sẽ khác nhau, đặc biệt là các hợp kim từ Sắt (Fe).
Thép không gỉ có từ tính không?
Nếu hỏi thép không gỉ inox có bị nam châm hút không thì câu trả lời là tuỳ vào thành phần cấu tạo của từng loại inox. Từ tình mạnh hay yếu thì tuỳ thuộc vào tỷ lệ phần trăm Sắt (Fe) trong hợp kim và các nguyên tố ổn định như Niken (Ni) và Mangan (Mn).
Dĩ nhiên do thành phần cấu tạo của thép chủ yếu là từ Sắt (Fe) nên từ tính vẫn là có, tiêu biểu là dòng Ferritic. Trừ trường hợp những loại inox có cấu trúc tinh thể loại Austenitic thì không mang từ tính. Vì vậy để biết nam châm có hút được inox không thì còn tùy thuộc vào từng loại inox.