Co je Curieova teplota? Kdy magnet přestává být magnetem

Curieova teplota je mez, při které magnet ztrácí své vlastnosti a přestává být magnetem. Po jejím překročení se atomy v materiálu začnou pohybovat chaoticky a naruší uspořádání magnetických domén. Magnet tak přestane přitahovat kovové předměty. Zjistěte, proč k tomu dochází, jaké hodnoty má Curieova teplota u neodymových, samarium-kobaltových, feritových i AlNiCo magnetů a co to znamená v praxi.

Co znamená Curieova teplota

Curieova teplota označuje bod, při kterém feromagnetické látky ztrácejí svou magnetickou uspořádanost. Jméno nese po francouzském fyzikovi Pierru Curiem, který tento jev popsal na konci 19. století.

Pod hranicí této teploty se atomy v materiálu orientují do stejných směrů a vytvářejí stabilní magnetické domény. Ty společně zajišťují magnetickou sílu – například u neodymových magnetů či železa.

Jakmile se však materiál zahřeje nad Curieovu teplotu, tepelné kmity atomů způsobí, že se domény rozpadnou a jejich orientace se rozptýlí do náhodných směrů.

Výsledkem je, že magnet ztratí schopnost přitahovat kovové předměty. Po ochlazení může sice částečně znovu zesílit, ale plnou sílu získá jen znovu zmagnetizováním.

Curieova teplota je tedy zásadní pro určení, do jaké teploty může magnet fungovat, aniž by trvale ztratil své vlastnosti. Tato hodnota se liší podle typu materiálu – stanovuje se i u železa, které ji má na hranici přibližně 770 °C. U neodymových magnetů je však Curieova teplota výrazně nižší, přesné hodnoty popisujeme dále.

Proč magnet při vysoké teplotě ztrácí sílu?

Magnet je tvořený z drobných oblastí – magnetických domén, které jsou v pevném stavu uspořádané jedním směrem. Právě jejich soulad vytváří sílu, jež přitahuje kovové předměty.

Když se však magnet zahřívá, atomy v materiálu se začnou intenzivněji pohybovat. Tento tepelný pohyb narušuje uspořádání domén. Ty se postupně „rozcházejí“ do různých směrů.

Při mírném zahřátí se jedná o dočasné oslabení, které po ochlazení opět zmizí. Pokud se však magnet zahřeje nad Curieovu teplotu, domény se rozpadnou natolik, že magnet ztratí schopnost přitahovat kovové feromagnetické předměty úplně.

Na atomové úrovni lze říct, že uspořádané pohyby elektronů přestávají být sladěné a magnetické pole zaniká.

Jakmile teplota klesne zpět pod Curieovu hranici, materiál se sice chová opět feromagneticky, ale bez znovu zmagnetizování už si původní sílu sám neobnoví.

Proto je znalost teplotní odolnosti magnetů zásadní například při jejich používání v motorech, Hallových senzorech či brzdných systémech i jinde, kde vzniká teplo.

Curieova teplota různých magnetických materiálů

Každý magnetický materiál má svou vlastní hranici, při které ztrácí magnetické vlastnosti. Tato teplota závisí na složení, struktuře i příměsích v materiálu. V praxi je dobré znát nejen Curieovu teplotu, ale i maximální pracovní teplotu, při které si magnet zachovává svou sílu bez trvalého poškození. Hodnoty uvádíme v tabulce.

Pokud tedy magnet ztratí sílu po zahřátí, neznamená to vždy, že byl vadný. Mohl být jen vystaven teplotě nad svou Curieovou hranicí, kdy se jeho magnetické domény rozpadly.

Pro použití v prostředí s vyšší teplotou je vhodné vybírat vysokoteplotní magnety nebo magnety z materiálu SmCo či AlNiCo, které si stabilitu udrží i při několikanásobně vyšší teplotě než běžné neodymy.

Jak Curieova teplota ovlivňuje použití magnetů?

V praxi má Curieova teplota zásadní vliv na to, kde a jak je možné magnety bezpečně používat. Každý typ magnetu má jinou teplotní odolnost, a proto je vybírejte podle prostředí, ve kterém bude fungovat.

U neodymových magnetů začíná oslabování už kolem 80 °C, což znamená, že při delším zahřátí – například v motoru, brzdovém systému nebo u solárně ohřátých kovových dílů – může dojít k trvalé ztrátě magnetismu. Při teplotách nad Curieovu hranici kolem 310–400 °C se z magnetu stává obyčejný kus materiálu bez magnetických vlastností.

Samarium-kobaltové (SmCo) magnety snášejí výrazně vyšší teploty a používají se tam, kde je teplo součástí provozu – například v elektromotorech, senzorech nebo průmyslových měřicích systémech.

Feritové magnety jsou zase oblíbené pro svoji cenovou dostupnost a stabilitu v běžných teplotních podmínkách, takže se hodí do domácích spotřebičů, reproduktorů nebo elektromagnetických brzd.

Znalost Curieovy teploty pomáhá konstruktérům i technikům zabránit nevratné ztrátě magnetismu. Pokud magnet pracuje v prostředí, kde se přehřívá, je vhodné volit buď magnet s vyšší teplotní třídou, nebo použít materiál s vyšším Curieovým bodem – například SmCo nebo AlNiCo.

Zjistěte, jak předejít ztrátě magnetismu při zahřátí

Ztrátě magnetické síly kvůli teplotě můžete částečně předejít správným výběrem typu magnetu a jeho použitím v odpovídajících podmínkách. Pokud víte, že magnet bude vystavený vyšším teplotám, zvažte následující doporučení:

Používejte neodymové magnety s vyšší teplotní třídou

Například neodymové magnety jsou dostupné v různých teplotních třídách – od běžných typů N38 či N42 (do 80 °C) až po N42SH, N38EH nebo N35UH, které zvládnou i 150–200 °C, viz tabulka fyzikální údajů magnetů.

Použijte typy magnetů s vyšší Curieovou teplotou

Pro provoz ve vysokých teplotách jsou vhodné samarium-kobaltové magnety (SmCo) nebo AlNiCo magnety, které odolají i extrémnímu zahřátí.

Dbejte na dostatečné chlazení a odvod tepla

Při použití magnetů v motorech, senzorech nebo jiných uzavřených systémech je důležité zajistit proudění vzduchu nebo kontakt s chladicí plochou.

Vyhněte se přímému kontaktu s horkými povrchy

Dlouhodobý styk magnetu s horkým kovem, výfukovým potrubím nebo rozpáleným materiálem od slunce může vést k překročení Curieovy teploty.

Používejte magnety s ochrannou povrchovou úpravou

Silnější povrchová vrstva (plast, guma, teflon, epoxid) chrání magnet nejen před korozí, ale i před rychlým přenosem tepla do jádra magnetu. Avšak velice omezeně.

Dodržením uvedených zásad prodloužíte životnost magnetů a zachováte jejich sílu i po letech používání.

Curieova teplota je bod, kdy magnet přestává být magnetem

Nyní už víte, že Curieova teplota představuje bod, kdy magnet přestává být magnetem. Po jejím překročení se ztrácí uspořádání magnetických domén a materiál se chová jako běžný kov bez magnetických vlastností.

Hodnota Curieovy teploty se liší podle typu magnetu – zatímco neodymové magnety ji mají nižší, samarium-kobaltové nebo AlNiCo magnety vydrží i několikanásobně více.

Znalost teplotního limitu vám pomůže zvolit vhodný typ magnetu pro konkrétní prostředí a vyhnout se nevratnému poškození. Pokud magnety používáte v motorech, strojích nebo jinde, kde vzniká hodně tepla, vybírejte vysokoteplotní magnety s vyšší odolností a dbejte na správný odvod tepla.

Curieova teplota: Časté otázky a odpovědi (FAQ)

1) Jak zjistit Curieovu teplotu magnetu?

Curieova teplota je fyzikální vlastnost materiálu a najdete ji v technických údajích od výrobce. Obvykle se liší podle složení a typu magnetu – u „neodymů“ je kolem 310 °C, u feritů asi 450 °C a u SmCo až 800 °C.

2) Lze magnet po zahřátí znovu zmagnetizovat?

Ano, ale jen pokud nedošlo k poškození struktury materiálu. Po ochlazení pod Curieovu teplotu lze magnet znovu zmagnetizovat silným magnetickým polem, například v magnetizéru.

3) Které magnety vydrží nejvyšší teplotu?

Nejvyšší Curieovu teplotu mají AlNiCo a samarium-kobaltové (SmCo) magnety. Jsou proto vhodné pro průmyslové provozy, kde je vyšší pracovní teplota běžná, například v motorech, generátorech nebo senzorech.

4) Proč se neodymové magnety oslabí už při 80 °C, když je Curieova teplota vyšší?

K trvalému poškozování magnetu dochází už při teplotách hluboko pod Curieovým bodem. Nad 80 °C začíná docházet k nevratným změnám v magnetické struktuře neodymu, a proto mají běžné neodymové magnety maximální provozní limit právě kolem této hodnoty. Existují ale i odolnější neodymové magnety pro vyšší teplotu.

5) Jak Curieova teplota souvisí s maximální pracovní teplotou magnetu?

Curieova teplota určuje hranici, kdy magnet úplně ztrácí své magnetické vlastnosti. Maximální pracovní teplota je naopak hodnota, při které magnet ještě bezpečně funguje, aniž by došlo k trvalému poškození. U neodymových magnetů bývá pracovní teplota kolem 80 °C, i když Curieova teplota je několikanásobně vyšší. Tato rezerva zajišťuje, že magnet zůstane stabilní i při krátkodobém zahřátí. Při volbě magnetu je proto důležité řídit se oběma hodnotami – pracovním limitem i Curieovou teplotou.

Odhalte další zajímavosti o magnetech v magnetické encyklopedii.