درجة حرارة كوري للمغناطيسات الدائمة

ما هي درجة حرارة كوري

درجة حرارة أو نقطة كوري هي درجة الحرارة الرئيسية التي تفقد المادة المغناطيسية فوقها الخصائص المغناطيسية الدائمة وتصبح بارامغناطيسية. سُميت درجة حرارة كوري على اسم الفيزيائي بيير كوري، وتمثل درجة حرارة كوري الانتقال بين السلوك المغناطيسي القوي، الذي يُطلق عليه المغناطيسية الحديدية، والسلوك المغناطيسي الضعيف، الذي يُطلق عليه البارامغناطيسية البارامغناطيسية، للمادة.

وبعد درجة الحرارة هذه، تعوق الطاقة الحرارية ثنائيات الأقطاب المغناطيسية عن الحفاظ على مجال مغناطيسي ثابت. لذلك، لا تعود الخواص المغناطيسية القوية موجودة في المادة، وتتأثر فقط بالمجالات المغناطيسية الخارجية. وبمجرد تبريدها إلى ما دون درجة حرارة كوري، تكتسب المادة خاصيتها المغناطيسية الحديدية إذا كانت ضمن نطاق استقرار المادة.

العوامل المؤثرة على درجة حرارة كوري

تعتمد درجة حرارة كوري لمادة ما على عدد من العوامل، معظمها يتعلق بتركيبها الذري والتفاعل بين العزوم المغناطيسية. من بينها ما يلي:

1- تركيب المادة:

هناك عامل مهم آخر هو تركيب المادة، أي العناصر التي تتكون منها المادة وترتيبها الذري. وتبلغ درجة حرارة كوري للحديد، Fe، حوالي 770 درجة مئوية، بينما تكون درجة حرار ة كوري أعلى في السبائك مثل النيوديميوم والحديد والبورون، NdFeB، مما يوفر ثباتًا أكبر في درجات حرارة أعلى.

2- البنية الذرية:

تتأثر درجة حرارة كوري بنوع الترابط الذري وتكوين الإلكترونات الموجودة في المادة. وبالتالي، تُظهر المواد ذات التفاعلات التبادلية المغناطيسية القوية، مثل تلك الموجودة في المغناطيسات الأرضية النادرة، درجات حرارة كوري أعلى من تلك التي لها تفاعلات أضعف.

3 - التباين المغناطيسي:

يتعلق التباين المغناطيسي بالاعتماد الاتجاهي للخصائص المغناطيسية للمادة. وتزداد درجة حرارة كوري مع ارتفاع تباين الخواص المغناطيسية لأنه في درجات الحرارة الأعلى، يمكن أن تقاوم بفعالية أكبر التأثيرات العشوائية للطاقة الحرارية.

4- الشوائب والعيوب:

يمكن أن تنخفض درجة حرارة كوري بسبب الشوائب والعيوب البلورية. فهذه الشوائب والعيوب تُحدِث اختلالاً في محاذاة العزوم المغناطيسية، مما يقلل من الترتيب المغناطيسي الكلي للمادة وبالتالي يقلل من درجة الحرارة التي تفقد عندها المغنطة.

5- الضغط الخارجي:

يمكن أن يؤثر تطبيق الضغط أيضًا على درجة حرارة كوري من خلال تغيير التباعد الذري والترابط بين المواد. في بعض المواد، قد تؤدي زيادة الضغط في بعض المواد إلى رفع درجة حرارة كوري أو خفضها بسبب كيفية تأثيره على التفاعلات التبادلية.

درجة حرارة كوري مقابل درجة حرارة التشغيل القصوى

من المهم التمييز بين درجة حرارة كوري ودرجة حرارة التشغيل القصوى للم غناطيس الدائم. فكلاهما مرتبط بالحد الحراري، لكنهما ظاهرتان مختلفتان:

- درجة حرارة كوري:

كما ذكرنا سابقًا، هذه هي درجة الحرارة التي يفقد بعدها المغناطيس الدائم مغنطيته الدائمة. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة كوري، تصبح مادة المغناطيس بارامغناطيسية، مما يعني أنه لا يعود يتصرف كمغناطيس بدون مجال خارجي.

- درجة حرارة التشغيل القصوى:

درجة حرارة التشغيل القصوى هي أعلى درجة حرارة يمكن عندها استخدام المادة في تطبيق ما دون تدهور في خواصها المغناطيسية. قد تستمر المغناطيسات الدائمة في العمل تحت درجة حرارة كوري؛ ومع ذلك، قد ينخفض الأداء أثناء ارتفاع درجة الحرارة نحو هذا الحد. قد تؤدي عوامل مثل انخفاض القوة المغناطيسية وتغير الإكراه والتوسع الحراري إلى تغيير أداء المغناطيس في درجات الحرارة العالية.

وبالتالي، في حين أن درجة حرارة كوري تمثل درجة الحرارة التي تُفقد عندها المغناطيسية الدائمة، فإن درجة حرارة العمل القصوى تصف أعلى درجة حرارة يمكن أن يظل المغناطيس يعمل عندها بأقل خسارة في الكفاءة.

درجة حرارة كوري للمغناطيس الدائم

تختلف درجة حرارة كوري اختلافًا كبيرًا بين أنواع المغناطيس الدائم نظرًا لاختلاف موادها وهياكلها. فيما يلي، بعض المغناطيسات الدائمة المستخدمة لمقارنة درجة حرارة كوري الخاصة بها:

الأسئلة المتداولة

ما هي درجة حرارة كوري؟

درجة حرارة كوري هي درجة الحرارة التي تفقد المادة المغناطيسية فوقها مغناطيسيتها الدائمة وتصبح بارامغناطيسية. ويحدث ذلك عندما تتغلب الطاقة الحرارية على ميل العزوم المغناطيسية إلى الاصطفاف داخل المادة.

كيف يتم تحديد درجة حرارة كوري؟

يتم التحديد التجريبي لدرجة حرارة كوري بشكل عام عن طريق قياس الخواص المغناطيسية للمادة عند التسخين. وتعتبر درجة الحرارة التي يحدث فيها انخفاض مفاجئ في المغنطة هي درجة حرارة كوري.

هل درجة حرارة كوري مختلفة لجميع المواد؟

تختلف درجة حرارة كوري بالفعل اختلافًا كبيرًا بين المواد، اعتمادًا على بنيتها الذرية وتركيبها وتفاعلاتها المغناطيسية. للمغناطيسات الأرضية النادرة درجة حرارة كوري أعلى بكثير مقارنة بالمواد الشائعة مثل الحديد.

كيف تؤثر درجة حرارة كوري على أداء المغناطيس؟

فوق درجة حرارة كوري، تفقد مادة معينة خواصها المغناطيسية الدائمة وتصبح غير قادرة على العمل كمغناطيس مستقر. قد يكون فقدان الوظيفة معطلاً عندما تعتمد المواد على هذه الخصائص المغناطيسية في التطبيق.

ما هي درجة حرارة العمل القصوى للمغناطيس؟

درجة حرارة التشغيل القصوى هي أعلى درجة حرارة يمكن أن يعمل عندها المغناطيس دون فقدان كبير في الأداء. وعادة ما تكون درجة الحرارة هذه أقل من درجة حرارة كوري، ويمكن أن يتدهور الأداء مع اقتراب درجة الحرارة من هذا الحد.