Lịch Sử Của Nam Châm

Lịch sử hình thành và phát triển của nam châm có rất nhiều điều thú vị, đó là những phát hiện vĩ đại của nhân loại.

Lịch sử hình thành nam châm

1. Shepherd Magnes (Người đầu tiên phát hiện ra đá nam châm)

Những ghi chép cho biết người đầu tiên phát hiện ra nam châm đó là một mục tử tên là Magnes. Truyền thuyết kể rằng cách đây khoảng 4000 năm khi Magnes đang chăn cừu tại khu vực Magnesia thuộc Bắc Hy Lạp,bỗng nhiên những cái đinh ở giày của ông bị dính chặt vào tảng đá đen mà ông đang đứng trên đó. Để tìm nguyên nhân của lực hút đó Ông đã đào đất lên để tìm những viên đá đó để tìm hiểu. Và kết quả ông tìm ra là trong loại đá đó có chứa magnetit, một oxit sắt (Fe3O4)nguyên liệu từ thiên nhiên. Và loại đá này sau đó được đặt tên là Magnetite (Đá nam châm).

2. Hy Lạp và Trung Quốc

Người Hy Lạp và Trung Quốc là những người đầu tiên phát hiện ra các thuộc tính của đá nam châm. Quay trở lại những năm TCN, những câu chuyện đầu tiên về từ trường nằm trong tác phẩm của Lucretius và Pliny. Pliny đã viếtcó một ngọn đồi gần sông Indus được tạo nên hoàn toàn bằng đá có khả năng hút sắt. Ông luôn đề cập đến sức mạnh kỳ diệu của Đá nam châm trong các tác phẩm của mình. Nhiều năm sau khi phát hiện ra thuộc tính từ trường, Đá nam châm đã bị con người đưa vào trong mê tín dị đoan và được coi là có sức mạnh kỳ diệu, chẳng hạn như khả năng chữa lành bệnh, xua đuổi linh hồn quỷ dữ và làm biến mất các con tàu bằng sắt giữa biển khơi mênh mông!

Người ta tin rằng các hòn đảo có từ tính có thể hút các con tàu to lớn được làm bằng sắt. Do đó các con tàu biến mất trên biển một cách bí ẩn được cho là đã bị những hòn đảo nuốt chửng.

Về sau con người sớm nhận ra rằng nam châm không chỉ hút sắt, mà khi làm thành hình dạng của một cây kim và để nổi trên mặt nước, nam châm luôn luôn chỉ về hướng Bắc-Nam tạo ra một la bàn nguyên thủy. Sau đó người Trung Quốc cải tiến thành là bàn như chúng ta thường sử dụng thời nay.

>> Tham khảo thêm: Tìm hiểu các loại nam châm

Những khám phá đầu tiên về nam châm

1. Peregrinus & Gilbert Peter Peregrinus được ghi nhận là những người đầu tiên nỗ lực tách biệt nam châm ra khỏi mê tín dị đoan vào năm 1269.

2. Năm 1600, Gilbert là người đầu tiên nhận ra rằng Trái Đất là một nam châm khổng lồ và các nam châm có thể được chế tạo từ sắt non. Ông cũng phát hiện ra rằng nhiệt độ làm mất từ trường của nam châm qua các thí nghiệm thực tế của mình.

3. Năm 1820 Hans Christian Oersted (1777-1851 Người Đan Mạch) đã phát minh ra nam châm điện (là loại nam châm chỉ sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua và khác với nam châm vĩnh cửu, nam châm điện có thể thay đổi được lực từ khi thay đổi cường độ dòng điện chạy qua).

4. Cuối cùng, đó là James Clerk Maxwell (1831-1879 Người Scotland), người tìm ra cơ sở của lý thuyết điện từ. Điều đáng chú ý hơn là Maxwell phát triển ý tưởng của mình vào năm 1862 hơn ba mươi năm trước khi J.Thomson phát hiện ra các điện tử vào năm 1897.

>> Tham khảo thêm: Nam châm đất hiếm

Sự phát triển của nam châm cho đến ngày nay

Hôm nay, sau khi hàng trăm năm nghiên cứu, chúng ta không chỉ biết bản chất hút và đẩy của nam châm, mà nó còn được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực trong đời sống hàng ngày của chúng ta bây giờ như y học, chip máy tính, truyền hình và điện thoại, thiết bị điện tử, các ngành sản xuất sản phẩm,….

Và bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu kỹ hơn về nam châm: khái niệm, phương pháp chế tạo, ứng dụng và tầm quan trọng của nó trong đời sống hiện đại bây giờ.

Khi nhắc đến nam châm thì người ta thường mặc định là nam châm vĩnh cửu, nhưng ngoài ra còn có loại nam châm điện.

– Khái niệm nam châm vĩnh cửu là một loại nam châm có từ tính vĩnh viễn nếu hoạt động trong môi trường nhiệt độ cho phép, được cấu tạo từ các vật liệu từ cứng

– Ngược lại, nam châm điện lại chỉ sinh từ tính khi có dòng điện chạy qua và vì cần phải sử dụng đến dòng điện nên giá thành của nam châm điện khá là cao so với nam châm vĩnh cửu.

– Nam châm vĩnh cửu được chia thành 2 loại chính đó là: nam châm đất hiếm Neodymium (NdFeB) hay còn gọi là nam châm trắng và nam châm Ferrite (còn gọi là nam châm đen).

+ Nam châm đất hiếm có lực từ mạnh, bên ngoài được mạ 3 lớp niken – đồng – niken tạo độ sáng bóng – đẹp, tăng độ bền do loại nam châm này dễ bị oxi hóa. Nhưng do được làm từ nguyên tố đất hiếm nên giá thành của loại nam châm này khá cao, cao hơn nhiều so với nam châm ferrite.

+ Nam châm ferrite – nam châm đen có lực từ yếu nhưng lại được sử dụng rộng rãi do giá thành thấp, nhưng đối với những công việc yêu cầu phải lực từ cao thì bắt buộc phải sử dụng loại nam châm đất hiếm để đảm bảo hiệu quả công việc.

>> Tham khảo thêm: Nam châm vĩnh cửu 

– Phương pháp chế tạo: Có 4 phương pháp

+ Phương pháp đẳng hướng (Isotropic magnets) là loại được chế tạo bằng cách ép đẳng tĩnh mà không sử dụng các phương pháp định hướng ban đầu (từ trường…).

+ Phương pháp dị hướng (Anisotropic magnets) là nam châm được định hướng trong quá trình ép đẳng tĩnh bằng các chất liệu từ trường và có thêm nhiệu hạt đômen trong thành phần sẽ bị định hướng theo hướng của từ trường và dễ dàng từ hóa theo một phương định hướng.

+ Phương pháp kết dính là các nam châm được chế tạo bằng cách nghiền thành bột mịn, sau đó trộn với keo kết dính (ví dụ epoxy) và ép trong máy từ trường dẫn hướng. Còn keo thì nó có nhiệm vụ là kết dính và đông cứng lại của các hạt

+ Phương pháp thiêu kết được chế tạo bằng cách thiêu kết các bột kim loại được nghiền nhỏ mịn và đi vào ép khuôn. Việc thiêu kết nhằm tạo ra hợp chất có thành phần hợp phức xác định với tính chất từ của hợp chất đó. (đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất)

– Một vài ứng dụng:

+ Ứng dụng của nam châm được chia thành 2 mảng chính: ứng dụng trong sản xuất chế tạo sản phẩm và ứng dụng trong lọc – tách sắt.

+ Ứng dụng sản xuất sản phẩm: thủ công mỹ nghệ, đồ chơi, ví da, túi xách, thiết bị điện tử, tai nghe, nam châm dẻo được dùng trong cánh cửa tủ lạnh, làm biển quảng cáo, dán logo trên xe taxi…

+ Ứng dụng trong lọc – tách sắt: tách sắt trong hỗn hợp vật liệu, tách sắt trong nhà máy thức ăn chăn nuôi, tách sắt trên bề mặt băng tải và đối với mỗi công việc cụ thể thì chúng ta cũng cần phải sử dụng loại nam châm lọc sắt tương ứng để đạt được hiệu quả lọc triệt để.

>> Tham khảo thêm: Máy tuyển từ dùng để lọc sắt

Ví dụ: Lọc sắt trong nhà máy thức ăn chăn nuôi thì ta nên dùng nam châm thanh hoặc nam châm lưới (nam châm lưới được tạo thành từ các nam châm thanh ghép lại). Lọc sắt trên bề mặt băng tải thì ta dùng nam châm phẳng hoặc nam châm điện.

Ngoài ra, trong thực tế còn có rất nhiều dây chuyền sản xuất cần sử dụng đến nam châm lọc sắt để loại bỏ sắt trong hỗn hợp vật liệu.

Qua một vài ứng dụng nêu trên, đủ để thấy nam châm vĩnh cửu quan trọng như thế nào trong đời sống của chúng ta. Nếu nói nam châm  là vật liệu không thể thiếu đối với con người thì cũng không sai chút nào.