Từ hóa là gì? Khi nào một kim loại bị hóa từ?

Khi giáo viên hỏi tui: Tèo! Trả lời cho tôi: Từ hóa là gì? Khi nào thì một kim loại bị hóa từ?

Từ hóa là gì?

Nói một cách dễ hiểu, thì từ hóa nó là quá trình thay đổi các tính chất về “từ” của một chất cụ thể, khi nó chịu ảnh hưởng của từ trường bên ngoài.

Nó giống như kiểu khi bạn đang độc thân thì bạn vẫn là bạn. Cho tới khi bạn gặp được cô ấy, bạn vì cô ấy mà bắt đầu thay đổi.

Từ một người hút thuốc, bạn bắt đầu bỏ thuốc. Từ một người chỉ ru rú trong nhà mỗi khi đi học, đi làm về, bạn bắt đầu vui vẻ hơn, cơi mở hơn….

Thì sự từ hóa ở đây nó cũng diễn ra tương tự như vậy.

Ví dụ: Một cây đinh bình thường có vẻ không có từ tính. Nhưng khi bạn đưa cây đinh đó lại gần nam châm vĩnh cửu thì cây đinh lập tức bị hút và nhiễm từ.

Sự hóa từ của các chất trong tự nhiên

Quả thật, đối với câu hỏi này, nếu như trả lời theo đúng bản chất của từ hóa, thì thật sự rất là khó hiểu luôn.

Vậy nên, Thép Bảo Tín sẽ cố gắng hết sức để đơn giản hóa quá trình này.

Suýt chút nữa thì quên. Bạn có biết, nếu xét theo phương diện từ tính thì sẽ được chia theo các nhóm như thế nào không?

Hay là các chất được phân loại như thế nào theo phương diện từ tính?

⇒ Từ tính có thể phân ra làm các loại: sắt từ, phản sắt từ, ferri từ, thuận từ, nghịch từ.

Sau đây, Thép Bảo Tín sẽ cùng anh chị em tìm hiểu từng nhóm, và cách để các chất này bị hóa từ.

Chất sắt từ là gì? Sự từ hóa của các chất sắt từ như thế nào?

Theo các nhà khoa học ngành “từ học”, thì các chất sắt từ là các chất có từ tính mạnh, hay khả năng hưởng ứng mạnh dưới tác dụng của từ trường ngoài.

Nghe hơi khó hiểu vậy thôi, cơ mà thật ra nó rất dễ hiểu luôn đó.

Các bạn có hay xem phim kiếm hiệp Kim Dung không?

Các bạn cứ hình dung những chất sắt từ này là những vị anh hùng võ lâm có nội công mạnh như: Quách Tĩnh, Hoàng Dược Sư, … vậy đó.

Có đứa nào tới khiêu chiến (từ trường bên ngoài) thì chiến thôi, chiến mạnh luôn.

⇒ Tóm lại: Để kim loại sắt từ bị từ hóa, thì chỉ cần đưa nó lại gần một thanh nam châm vĩnh cửu là được.

Thuộc nhóm sắt từ gồm có các kim loại và chất sau: Sắt, Côban, Niken, Gadolini, Dysprosi, MnBi, MnSb,…

Sự hóa từ của các chất nhóm phản sắt từ

Khác với nhóm sắt từ, nhóm phản sắt từ mặc dù trong chúng vẫn có từ. Nhưng các phân mạng từ của chúng nằm song song, đối lập và triệt tiêu nhau. Nên về cơ bản từ tính của chúng về 0.

Và để các chất thuộc nhóm này bị từ hóa, thì bắt buộc phải cho chúng tiếp xúc với một vùng có từ trường mạnh. Lúc này 1 phân mạng mới có lực mạnh hơn phân mạng còn lại.

Bên cạnh đó, việc cung cấp thêm nhiệt độ cho các chất phản sắt từ cũng có thể tăng độ từ hóa của chúng. Giúp chúng dễ hưởng ứng từ hơn.

Các chất phản sắt từ điển hình gồm có: Crôm - Cr, FeO, MnO, NiO, CoO,…

Nhóm Ferri từ bị hóa từ như thế nào?

Cơ bản các chất thuộc nhóm Ferri từ có cấu trúc phân mạng tương tự như nhóm sắt từ. Đó là cấu trúc từ với 2 phân mạng song song với nhau.

Tuy nhiên, do 2 phân mạng này lực của chúng không bằng nhau. Nên từ tính của chúng cao hơn các chất phản sắt từ.

Do đó chúng có tính chất từ giống như các chất sắt từ.

Và cách để các chất thuộc nhóm Ferri từ bị hóa từ cũng tương tự như nhóm sắt từ.

Thuộc nhóm Ferri từ bao gồm các hợp chất có công thức hóa học chung là XO.Y2O3, ví dụ:

• Ferrite Bari: BaFe12O19
• Các ferri-garnet: Y3Fe5O12, 5Fe2O3.3Y2O3…

Sự hóa từ của các chất thuận từ & nghịch từ

Các chất thuận từ và nghịch từ được xem là các chất phi từ (không có từ tính).

Sở dĩ nói như vậy là bởi vì các mô men từ của:

• Mô men từ của các chất thuận từ là các mô men tách biệt, không có tương tác lẫn nhau.
• Mô men từ của các chất nghịch từ có tổng bằng 0.

Và giống như các nhóm khác như sắt từ, ferri từ. Các chất thuộc nhóm thuận từ và nghịch từ, khi được đặt trong vùng từ trường mạnh (có thể là từ trường sinh ra bơi nam châm vĩnh cửu, nam châm điện, vòng dây, …) cũng sẽ bị hóa từ.

Làm thế nào để cho một thanh thép bị từ hóa?

Để thanh thép bị nhiễm từ thì có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau nha. Tuy nhiên, có thể gộp chung thành 2 phương pháp chính là:

• Phương pháp trực tiếp.
• Phương pháp gián tiếp.

Từ hóa sử dụng cảm ứng trực tiếp (từ hóa trực tiếp)

Phương pháp này sẽ cần sử dụng tới một nguồn điện 1 chiều. Lấy mấy cục pin ghép lại làm thử các bạn xem nha.

Vì lượng điện trong một cục pin yếu quá, nên bạn cần ghép nối tiếp các cục pin trước. Lúc này lượng điện con có sẽ mạnh hơn.

Rồi giờ Thép Bảo Tín sẽ lấy 2 đoạn dây điện nhỏ, 2 đầu dính lại với 2 cực của pin. Hai đầu dây còn lại sẽ quấn vào 2 đầu của cây đinh.

Khi cây đinh có dòng điện chạy qua, thì bên trong nó sẽ hình thành một từ trường. Bạn có thể sử dụng quy tắc bàn tay phải đã được học trước đó, để xác định chiều của từ trường nhé.

Lưu ý là khi sử dụng phương pháp từ hóa trực tiếp. Bạn phải cẩn thận đảm bảo tiếp xúc của nguồn điện với thanh thép phải thật tốt nhé. Tiếp xúc không đúng cách hoặc không khít, có thể dẫn đến phóng điện hồ quang, dẫn tới cây đinh thép bị phá hủy. Cũng có thể làm quá nhiệt các bộ phận ở những khu vực có điện trở cao như các điểm tiếp xúc và ở những khu vực có tiết diện nhỏ.

Khi dòng từ hóa dừng lại, từ trường dư sẽ vẫn còn trong cây đinh. Và cường độ của từ trường cảm ứng sẽ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua cây đinh.

Dòng điện chạy qua các dây tiếp xúc với cây đinh cũng có thể gây ra hiện tượng từ hóa trong cây đinh thép. Xem thêm: Van điện từ là gì?

Rồi, qua phương pháp thứ 2 nha.

Sử dụng cảm ứng gián tiếp để thép bị nhiễm từ

Từ hóa gián tiếp là sao? Là bạn lấy cây đinh á, bạn để gần cái nam châm nè. Đó, bạn thấy cây đinh bị hút không?

Lúc này là cây đinh bị nhiễm từ rồi đó.

Tương tự với từ hóa trực tiếp ở trên, từ hóa gián tiếp cũng sẽ có một số cách để thực hiện.

• Sử dụng nam châm vĩnh cửu: Đây là một phương pháp giúp thép nhiễm từ với chi phí thấp. Tuy nhiên, việc sử dụng nam châm vĩnh cửu lại bị hạn chế. Do khó kiểm soát cường độ từ trường và khó đặt - tháo nam châm vĩnh cửu mạnh khỏi thanh thép.
• Nam châm điện: chỉ xuất hiện từ thông khi có dòng điện chạy quanh lõi sắt mềm. Khi đặt nam châm lên thanh thép, một từ trường được tạo ra giữa hai cực bắc và nam của nam châm.
• Hoặc có thể cho thanh thép cần từ hóa (được phủ trong huyền phù hạt sắt) qua một cuộn dây điện cũng có thể làm thanh thép bị nhiễm từ.

Hy vọng với những kiến thức mà Thép Bảo Tín chia sẻ trên đây, thì anh chị em đã hiểu được Từ hóa là gì rồi. Anh chị em nhớ là chủ đề của chúng ta sẽ còn tiếp, cùng chờ đón những bài chia sẻ tiếp theo nào.