Чем создается поле постоянного магнита: Чем создается магнитное поле постоянного магнита?

Вопросы § 34 — ГДЗ по Физике

1.Что является источником магнитного поля?

Магнитное поле порождается электрическим током (направленным движением заряженных ча­стиц).

2. Чем создаётся магнитное поле постоянного магнита?

Магнитное поле постоянного магнита созда­ется за счет того, что внутренние кольцевые токи в нем ориентированы одинаково и усиливают друг друга.

3. Что такое магнитные линии? Что принимают за их направление в какой-либо её точке?

Магнитные линии или линии магнитного поля — используемые для наглядности воображае­мые линии — направление которых в каждой точ­ке совпадает с направлением маленькой магнитной стрелки, помещенной в магнитное поле.

4. Как располагаются магнитные стрелки в магнитном поле, линии которого прямолинейны; криволинейны?

В магнитном поле с прямолинейными и кри­волинейными линиями стрелки будут располагать­ся по касательной к магнитным линиям.

5. О чём можно судить по картине линий магнитного поля?

О направлении и величине магнитного поля.

6. Какое магнитное поле — однородное или неоднородное — образуется вокруг полосового магнита; вокруг прямолинейного проводника с током; внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?

Неоднородное магнитное поле: вокруг по­лосового магнита и прямолинейного проводника с током. Однородное магнитное поле: внутри соляноида.

7. Что можно сказать о модуле и направлении силы, действующей на магнитную стрелку в разных точках неоднородного магнитного поля; однородного магнитного поля?

Сила, действующая на магнитную стрелку в однородном поле, в разных точках имеет одинако­вый модуль и направление. В неоднородном поле они различны.

8. Чем отличается расположение магнитных линий в неоднородном и однородном магнитных полях?

В однородном поле магнитные линии распо­ложены параллельно друг другу и с одинаковой густотой. В неоднородном магнитном поле их гу­стота и их направления могут отличаются, одна­ко они никогда не пересекаются.

Магнитное поле — постоянный магнит

Магнитное поле — постоянный магнит

Cтраница 1

Магнитное поле постоянного магнита создается вращением электронов вокруг своих осей. Это равносильно некоторым элементарным замкнутым токам. В ненамагниченном теле отдельные группы элементарных токов и их магнитные поля расположены хаотически, поэтому во внешнем пространстве магнитного поля не наблюдается. Под влиянием внешнего магнитного поля элементарные токи создают результирующее магнитное поле. Ферромагнитное поле, обладающее остаточной намагничен-лостью, называется постоянным магнитом. Условно считают, что магнитные силовые линии выходят из северного и входят в южный полюс. Внутри магнита магнитные силовые линии идут от южного полюса к северному.
 [1]

Магнитное поле постоянного магнита создается вращением электронов вокруг своих осей. Это равносильно некоторым элементарным замкнутым токам. В ненамагниченном теле отдельные группы элементарных токов и их магнитные поля расположены хаотически, поэтому во внешнем пространстве магнитное поле не наблюдается. Под влиянием внешнего магнитного поля элементарные токи создают результирующее магнитное поле. Ферромагнитное поле, обладающее остаточной намагниченностью, называется постоянным магнитом. Условно считают, что магнитные силовые линии выходят из северного и входят в южный полюс. Внутри магнита магнитные силовые линии идут от южного полюса к северному.
 [3]

Магнитное поле постоянных магнитов ( природных или искусственных) возникает в результате сложения элементарных магнитных полей, создаваемых молекулярными круговыми токами в виде орбитального движения электронов в атомах вещества.
 [4]

Магнитное поле постоянного магнита с напряженностью порядка 40000 — 80000 а / м быстро перемещает дугу по кольцевому зазору, интенсивно охлаждая ее и препятствуя возникновению катодного пятна на электродах.
 [6]

Магнитное поле постоянного магнита можно наблюдать, насыпав железные опилки на лист картона, положенный на магнит.
 [7]

Магнитное поле постоянного магнита, расположенного между неподвижными наконечниками 2 из магнитномягкой стали, направлено параллельно оси подвижного магнита по направлению полюсов N — S. Поле, создаваемое электромагнитом с полюсами ( при протекании по его обмотке тока), направлено перпендикулярно оси подвижного магнита. Если обмотку 8 включить через делитель напряжения 9 в цепь переменного тока, то между полюсами п — т возникает переменное магнитное поле, меняющееся по направлению соответственно частоте переменного тока, питающего обмотку.
 [8]

Магнитное поле постоянного магнита действует на катушку с током, а магнитное поле, созданное катушкой с током, действует на магнит.
 [9]

Взаимодействие магнитного поля постоянного магнита и вихревых токов создает, согласно правилу Ленца, необходимое торможение ( успокоение), сегмента, а следовательно, и всей подвижной части прибора со стрелкой.
 [11]

В магнитном поле постоянного магнита с полюсными наконечниками MS помещен железный цилиндрический сердечник.
 [13]

В магнитном поле постоянного магнита 1 подковообразной или Стержневой формы и снабженного полюсными наконечниками 2 для создания радиального поля помещен цилиндр 8 из магнитомягкой стали.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

Устройство и классификация МР-томографов

Устройство МР-томографа

Любой МР-томографа состоит из:

• магнита, создающего постоянное магнитное поле, в которое помещают пациента;
• градиентных катушек, создающих слабое переменное магнитное поле в центральной части основного магнита. Это поле называют градиентным. Оно позволяет выбрать область исследования части тела пациента;
• передающих и принимающих радиочастотных катушек; передающие, используются для создания возбуждения в теле пациента, приемные — для регистрации ответа возбужденных участков;
• компьютера, управляющего работой катушек, регистрирацией, обработкой измеренных сигналов, реконструкцией МР-изображений.

Радиочастотные катушки для различных отделов тела необходимы для получения качественного изображения.

Магнитное поле характеризуется индукцией магнитного поля, единицей измерения является Тл (тесла) по имени сербского учёного Николы Теслы.

Различают несколько типов томографов (зависит от величины постоянного магнитного поля):

• 0,01 Тл — 0,1 Тл → со сверхслабым полем;
• 0,1 — 0,5 Тл → со слабым полем;
• 0,5 — 1.0 Тл → со средним полем;
• 1.0 — 2,0 Тл → с сильным полем;
• >2,0 Тл → со сверхсильным полем.

Существует три вида магнитов для мр-томографа: резистивные, постоянные и сверхпроводящие.

Томографы с полем до 0,3 Тл чаще всего имеют резистивные или постоянные магниты, выше 3,0 Тл — сверхпроводящие.

Оптимальная напряженность магнитного поля является постоянным предметом дискуссий среди специалистов.

Более 90% магнитно-резонансных томографов составляют модели со сверхпроводящими магнитами (0,5 — 1,5 Тл). Томографы со сверхсильным полем (выше 3,0 Тл) очень дороги в эксплуатации. Постоянные магниты напротив, дёшевы и просты в эксплуатации.

Открытый и закрытый тип МР-томографа.

Резистивные магниты

Магнитное поле создается с помощью электрического тока, который проходит через катушку. МР-томографы с резистивными магнитами требуют большого количества электроэнергии, которая сильно нагревает магнит, что необходимо для получения сильных магнитных полей. Такая система вырабатывает поле с напряженностью до 0,3 Тесла.

Резистивные магниты были первыми применены в клинической практике. Они просты в изготовлении, стоят дешевле сверхпроводящих или постоянных. При этом они требуют мощного и стабильного источника питания, системы водоохлаждения с качественной очисткой воды. Уровень магнитного поля в них ограничен величиной 0.3Т, при котором отношение сигнал/шум еще не достаточно высоко. По качеству и времени сканирования они уступают томографам с более сильными полями. В настоящее время этот тип магнита практически не используется, и весь современный парк томографов состоит из приборов с постоянными и сверхпроводящими магнитами.

Постоянные магниты

Магнитное поле этого типа не требует высоких эксплуатационных расходов на электроэнергию и криогенные материалы. Главным недостатком постоянных магнитов являет то, что они генерируют слабое поле с напряженностью до 0,3 Тесла. Кроме того, такие томографы обладают большой массой, так же у них отсутствует функция аварийного снижения магнитного поля. Часто томографы с постоянными магнитами имеют «открытый» тип конструкции, постоянными магнитами обычно комплектуются небольшие приборы для специализированных исследований отдельных частей тела, например, суставов конечностей.

Сверхпроводящие магниты

В таких магнитах используется свойство сверхпроводимости, которое присуще некоторым материалам при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. Сверхпроводящий материал не требует энергетических затрат, потому что практически не имеет электрического сопротивления. Однако для создания температуры, близкой к абсолютному нулю, необходимы криогенные материалы (жидкий гелий). Сверхпроводящие магниты создают магнитные поля высокой напряженности 1,0-3,0 Тесла и более. Они являются наиболее дорогими, но, благодаря высокому уровню поля и наилучшему соотношению сигнал/шум, обеспечивают наилучшее качество изображения. Не случайно наибольший прогресс в совершенствовании магнитных томографов наблюдается в области сверхпроводящих магнитов. Сегодня они покрывают более 80% рынка МР-томографов. Относительно низкий расход жидкого гелия у современных моделей, высокая скорость исследования и качество изображения делают их максимально привлекательными для потребителя.

В настоящее время изготавливаются магнитно-резонансные томографы двух типов: закрытого и открытого типа. Открытый тип томографа удобен для проведения различных манипуляций, поскольку обеспечивает более свободный доступ к пациенту. Преимуществом таких томографов является отсутствие замкнутого пространства, что актуально для пациентов страдающих клаустрофобией. Нужно учитывать, что при всех удобствах, отрытую конструкцию чаще имеют аппараты с низкой и средней напряжённостью магнитного поля, а большая часть томографов с мощными полями и наилучшим качеством изображения имеют туннельный тип.

магнитоблок постоянного магнита

Подробный ответ из решебника (ГДЗ) на Вопрос 2, 34 по учебнику А. В. Пёрышкин, Е. М. Гутник. Белый учебник по физике 9 класса. Дрофа, 2014г.

Получить цитату

ОСТАВЬТЕ СООБЩЕНИЕ

• 
  

  Использование Магнитов — Магнит И Магнитное Явление.

  

  Людей привлекала, казалось бы, неисчерпаемая энергия магнитного поля постоянного магнита, которые были известны очень давно. но рабочий макет так и не был построен.

• 
  

  Чем Создается Магнитное Поле Постоянного Магнита?

  Атомами магнита. в некоторых веществах атомы обладают собственным магнитным полем. они объединяются в небольшие области — домены, в которых …

• 
  

  Поурочный План На Тему : &Quot;Магнитное Поле. Магнитное …

  Пример линий магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током приведен на рис. 1.16.1. обратите внимание на аналогию магнитных полей постоянного магнита и …

• 
  

  В Поле Постоянного Магнита Вносят Перпендикулярно …

  В поле постоянного магнита вносят перпендикулярно линиям магнитной индукции проводник, замкнутый на чувствительный гальванометр. при движении проводника гальванометр фиксирует электрический ток.

• 
  

  Расчет Магнитной Цепи Постоянного Магнита — Allrefs.Net

  Расчет магнитной цепи постоянного магнита физика магнитные цепи с постоянной магнитодвижущей силой. на сайте allrefs.net есть практически любой реферат, курсовая работа, конспект, лекция, диплом, домашняя работы и пр . ..

• 
  

  Тема Урока: Лабораторная Работа №8. «Изучение Свойств …

  Тема урока:лабораторная работа №8. изучение свойств постоянного магнита и получение изображений магнитных полей.цель работы:ознакомиться с полюсами постоянного

• 
  

  7. Магнитные Линии Постоянного Магнита… А) Выходят Из …

  Ответ на вопрос здесь, ответил 1 человек: 7. магнитные линии постоянного магнита… а) выходят из северного полюса и входят в южный в) выходят из южного полюса и входят в северный с) замкнутые кривые, охватывающие …

• 
  

  Тайны Постоянного Магнита | Глубинная Информация

  Посмотрим, что можно выжать из самой умной книжки и. в.савельев. курс общей физики. том 2. электричество и магнетизм , — круче этой макулатуры, вы вряд ли сможете что-либо откопать.

• 
  

  Постоянные Магниты.Все О Магнитах :: Класс!Ная Физика

  Для постоянного полосового магнита : для постоянного дугообразного магнита. ответь ! если к вертушке, сделанной из железных спиц, поднести магнит,

• 
  

  Что Такое Магнитное Поле Постоянного Магнита — Физика …

  Более подробно об этом механизме можно узнать из статьи куликова ю.н. что такое магнитное поле постоянного магнита на сайте: рязань, политех — о кампании — новости — куликов ю. н.

• 
  

  Магнитный Момент Постоянного Магнита — Sdm …

  Магнитные свойства постоянного магнита могут быть получены через кривую размагничивания. на самом деле, магнитный момент также является …

• 
  

  Постоянный Магнит — Это… Что Такое Постоянный Магнит?

  Действие постоянного магнита наиболее эффективно, т. е. внешнее поле, создаваемое постоянным магнитом, обладает наибольшей магнитной энергией, если рабочая точка магнита имеет координаты …

• 
  

  Постоянные Магниты, Магнитное Поле Лабораторная …

  Cкачать: постоянные магниты, магнитное поле лабораторная работа №8. изучение свойств постоянного магнита и получение изображений магнитных полей

• 
  

  Конспект &Quot;Магнитное Поле Постоянного Магнита&Quot; — …

  Опорный конспект по теме магнитное поле постоянного магнита для самостоятельного …

• 
  

  Электрическое Поле Неподвижных Зарядов, Магнитное …

  Электрическое поле неподвижных зарядов, магнитное поле постоянного магнита, магнитное поле проводника с током — радиотехника: от истоков до наших дней

• 
  

  Получение Постоянного Магнита, Расчет Магнитной Цепи .

  ..

  Расчет магнитной цепи постоянного магнита магнитная индукция в зазоре магнита (в 8 ) зависит от соотношения между длиной воздушного зазора 5 и длиной ферромагнитной части магнита …

• 
  

  Как Определить Силу Магнитов — Wikihow

  Как определить силу магнитов. магниты повсеместно используются в двигателях, динамо-машинах, холодильниках, кредитных и дебетовых карточках, различных электронных устройствах, например в звукоснимателях на …

• 
  

  Магнитное Поле – Fizi4ka

  Магнитное поле катушки с током имеет такую же форму, как и поле прямолинейного постоянного магнита: силовые магнитные линии выходят из одного конца катушки и входят в другой ее конец.

• 
  

  Oгэ−2021, Физика: Задания, Ответы, Решения. Обучающая …

  Тысячи заданий с решениями для подготовки к огэ−2020 по всем предметам. система тестов для подготовки и самоподготовки к огэ.

• 
  

  Использование Магнитов — Магнит И Магнитное Явление.

  Людей привлекала, казалось бы, неисчерпаемая энергия магнитного поля постоянного магнита, которые были известны очень давно. но рабочий макет так и не был построен.

• 
  

  Что Такое Магнитное Поле Постоянного Магнита — …

  Re: что такое магнитное поле постоянного магнита kulikov 22 июн 2016, 11:05 к комм. 101 может быть, но мне ваши труды неизвестны и я очень сомневаюсь.докажите, буду вам очень признателен.куликов.

• 
  

  Магнитное Поле. Линии — Материалы Для Подготовки К …

  Так, насыпав железных опилок вокруг постоянного магнита, мы увидим примерно следующую картину линий магнитного поля (рис. 1). рис. 1. поле постоянного магнита

• 
  

  Постоянный Магнит — Это… Что Такое Постоянный Магнит?

  Действие постоянного магнита наиболее эффективно, т. е. внешнее поле, создаваемое постоянным магнитом, обладает наибольшей магнитной энергией, если рабочая точка магнита имеет координаты . ..

• 
  

  Экранирование Магнитного Поля Постоянного Магнита …

  Для снижения в определенной области пространства напряженности магнитного поля постоянного магнита или низкочастотного переменного магнитного поля переменных токов, — применяют магнитное экранирование.

• 
  

  1. Магнитное Поле Постоянного Магнита — Страница 8

  Size: 0.74 mb.; к магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см рис.), которая может …

• 
  

  Работа № 8 Измерение Магнитного Поля Постоянного Магнита …

  Но для постоянного магнита. m = j v (3), рис. 1 где j и v – намагниченность и, соответственно, объем магнита. таким образом, измерив магнитное поле на оси магнита…

• 
  

  Постоянные Магниты. Магнитное Поле Земли

  Середину магнита, то есть там, где нет притяжения, называют нейтральной зоной. … опилок можно получить представление о виде магнитного поля постоянного магнита. не …

• 
  

  Медный Проводник Расположен Между Полюсами Постоянного …

  Медный проводник расположен между полюсами постоянного магнита перпендикулярно линиям магнитной индукции магнитного поля. … = 1,7⋅10 − 2 ом⋅мм2/м

• 
  

  В Разные Точки Однородного Магнитного Поля, …

  В разные точки однородного магнитного поля, созданного полюсами постоянного магнита, помещают магнитную стрелку.

• 
  

  Помогите Пооожалуйста !Помогите Пожалуйста С Л.Р. По …

  (для ответа на этот вопрос вспомните, во-первых, от каких величин зависит магнитный поток ф и, во-вторых, одинаков ли модуль вектора индукции в магнитного поля постоянного магнита вблизи …

Связанные новости

Магнитное поле в веществе

Исходя из исследований, выявлено, что любое вещество может обладать основными магнитными свойствами поля. При размещении двух витков с токами в определенную среду можно проследить за изменением между этими токами. Опыт говорит о том, что индукция магнитного поля, создаваемая ими же в веществе, отличается от магнитного поля, созданного в вакууме.

Чем создается магнитное поле

Определение 1

Физическая величина, которая показывает, во сколько раз индукция магнитного поля B→ однородной массы отличается от индукции магнитного поля в вакууме B0→, называют магнитной проницаемостью μ=BB0.

О наличии магнитных свойств веществ можно судить по магнитным свойствам атомов или элементарных частиц. У нейтронов и протонов они в 1000 раз слабее, поэтому свойства определяют электронами. Важное свойство электрона – наличие электрического и собственного магнитного полей.

Определение 2

Собственное магнитное поле электрона получило название спинового (spin – вращение).

Создание магнитного поля электрона проходит за счет движения частиц по орбите вокруг ядра. Это явления сравнивается с круговым микротоком. Благодаря этому спиновые и магнитные поля отличаются большим количеством магнитных свойств.

Парамагнетики и диамагнетики

Каждое из веществ имеет ряд слабовыраженных и сильновыраженных отличительных характеристик.

Определение 3

Слабо-магнитные делят на парамагнетиков и диамагнетиков. Их отличие состоит в том, что при намагничивании магнитное поле первых направляется к внешнему полю, а поле вторых – против.

Отсюда следует, что парамагнетики μ>1, а диамагнетики μ<1.

Пример 1

При рассматривании алюминия имеем, что μ–1≈2,1ċ10–5, хлористого железа (FeCl3) μ–1≈2,5·10–3. К данному типу относят платину и другие вещества. Из диамагнетиков – медь (μ-1≈–3·10–6), воду (μ–1≈–9·10–6), висмут (μ–1≈–1,7·10–3). При размещении веществ обоих типов в неоднородном магнитном поле между полюсами электромагнита получаем, что парамагнетики втягиваются в область сильного поля, а диамагнетики выталкиваются. Подробно это изображено на рисунке 1.19.1.

Рисунок 1.19.1. Парамагнетик (1) и диамагнетик (2) в неоднородном магнитном поле.

Наличие пара- или диамагнетизма обусловлено поведением орбит на внешнем магнитом поле. Диамагнитные вещества при отсутствии внешнего поля имеются собственные магнитные и создаваемые орбитальным движением электронов поля. Они считаются скомпенсированными.

Диамагнетизм связан с действием силы Лоренца на электронные орбиты. При ее воздействии происходит изменение характера орбитального движения электронов и нарушение компенсации магнитных полей. При этом возникает собственное магнитное поле и направляется против индукции внешнего.

Атомы парамагнитных веществ отличаются тем, что имеется неполная скомпенсированность электронов. Тогда атом находится в небольшом круговом токе. Если внешнее поле отсутствует, тогда микротоки произвольны, а суммарная индукция равняется нулю. При его ориентирующем действии миктротоки действуют таким образом, что поля имеют то же направление, что и индукция внешнего поля.

Так как существует тепловое движение атомов, ориентация микротоков не может быть полной. При усилении внешнего поля возрастает ориентационный эффект, тогда индукция собственного магнитного поля растет прямо пропорционально индукции внешнего. Полная индукция состоит из индукции внешнего и собственного магнитных полей, возникающих при намагничивании.

Намагничивание парамагнетиков сравнивают с поляризацией полярных диэлектриков. Аналога для диамагнетизма среди электрических свойств вещества не существует. Диамагнитные свойства присущи атомам любых веществ. Но они могут быть замаскированы с помощью парамагнитного эффекта. Еще в 1845 г. М. Фарадеем было открыто явление диамагнетизма.

Ферромагнетики

Определение 4

Вещества, которые способны сильно намагничиваться в магнитном поле, называют ферромагнетиками.

Их магнитная проницаемость располагается в пределе 102–105.

Пример 2

Если имеется сталь с μ≈8000, тогда сплав железа с никелем получит значение μ≈250000.

Данная группа рассматривает такие элементы, как железо, никель, кобальт, галодоний. Самая большая магнитная проницаемость имеется у железа, отсюда и название группы ферромагнетиками. Они могут относится к разным сплавам с ферромагнитными элементами. В технике применяют такие известные ферромагнитные материалы, как ферриты.

Для ферромагнетиков существует определенная температура (точка Кюри), превысив которую, вещества теряют свойства магнитного поля и становятся парамагнетиками. Для железа такая точка равняется 770 градусам Цельсия, для кобальта 1130 градусов, никеля 360.

Определение 5

Ферромагнитные материалы делят на магнитно-мягкие и магнитно-жесткие.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Первые могут полностью размагничиваться при наличии нулевого внешнего магнитного поля. К таким веществам относят железо, электротехническую сталь и некоторые сплавы. Они применимы для приборов переменного тока с непрерывным перемагничиванием.

Вторые сохраняют намагниченность при удалении из магнитного поля. К таким металлам относят углеродистую сталь и специальные сплавы. Данные материалы актуальны для изготовления постоянных магнитов.

Магнитная проницаемость

Магнитная проницаемость μ – величина непостоянная, причем зависит от индукции внешнего поля B0. Данная зависимость наглядно изображена на рисунке 1.19.2. Таблицы используются для приведения максимальных значений магнитной проницаемости.

Рисунок 1.19.2. Типичная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от физики индукции внешнего магнитного поля в веществе.

Непостоянство магнитной проницаемости указывает на нелинейную зависимость индукции магнитного поля B в ферромагнетике от B0внешнего магнитного поля.

Определение 6

Характерная особенность намагничивания ферромагнетиков – гистерезис, то есть ее зависимость от предыстории образца.

На рисунке 1.19.3 наглядно представлена зависимость B (B0) в виде кривой намагничивания с петлей сложной формы, называемой петлей гистерезиса.

Рисунок 1.19.3. Петля гистерезиса ферромагнетика. Стрелками указано направление процессов намагничивания и размагничивания ферромагнитного образца при изменении индукции B0 внешнего магнитного поля.

Чем создается магнитное поле постоянного магнита. Намагничивание

На вышеуказанном рисунке видно, что B0>B0s говорит о магнитном насыщении, то есть достижение максимальной намагниченности образца.

При уменьшении магнитной индукции B0внешнего поля и доведения до нулевого значения ферромагнетик сохраняет остаточную намагниченность, тогда поле внутри образца будет равняться Br. Благодаря остаточной намагниченности создаются постоянные магниты.

Определение 7

Для полного размагничивания следует изменить знак внешнего поля и довести магнитную индукцию B0 до значения –B0c, называемого коэрцитивной силой.

Продолжение процесса перемагничивания указывается с помощью стрелок, как обозначено на рисунке 1.19.3.

Определение 8

Значение коэрцитивной силы B0c_{у мягко-магнитных материалов невелико, поэтому петля гистерезиса достаточно узкая. Если ее значение превышено, тогда имеется широкая петля. Эти материалы считаются магнитно-жесткими.}

Ферромагнетизм можно понять только при использовании основ квантовых представлений. Его качество определяется наличием спиновых полей электронов.

Определение 9

В кристаллах могут создаваться такие условия, при которых взаимодействие спиновых магнитных полей становится энергетически выгодным по причине параллельного размещения. Тогда внутри кристалла возникают намагниченные области размерами 10–2–10–4 см. Они получили название доменов, каждый из которых существует как отдельный магнит.

Чем создается постоянное магнитное поле

Определение 10

Если внешнее магнитное поле направления векторов индукции магнитных полей отсутствуют, тогда домены располагаются в хаотичном порядке. Данный кристалл получил название ненамагниченного.

При наложении внешнего магнитного поля B0→ образуется смещение границ доменов с их увеличением по внешнему полю. Увеличение индукции говорит о том, что произойдет возрастание индукции намагниченного вещества.

Определение 11

Когда внешнее поле достаточно сильное, то располагаемые в нем домены с совпадающим магнитным полем по направлению с внешним, поглощают остальные домены. Это называется магнитным насыщением.

Рисунок 1.19.4 явно показывает процесс намагничивания ферромагнитного образца.

Рисунок 1.19.4. Намагничивание ферромагнитного образца. (1) B0=0; (2) B0=B01; (3) B0=B02>B01.

Сравнение шаговых и серводвигателей: Какой лучше?

В этой статье мы разберем что такое шаговый двигатель, сервопривод, какие шаговые двигатели бывают по типу роторов, обмоток и сравним их.

Что такое шаговый двигатель

Шаговый двигатель – это синхронный бесщеточный механизм, основная его задача преобразовывать электрическую энергию в механическую. Данный двигатель используют в лазерных и фрезерных станках с ЧПУ. Когда подается потенциал на обмотки, шаговый двигатель поворачивается строго на заданный угол.

Какие шаговые двигатели бывают

Шаговые двигатели по типу роторов

1. С постоянными магнитами.

У данного двигателя ротор выполнен из постоянного магнита, в котором может находится два и больше количество чередующихся полюсов “+” и “-”, но их количество всегда четное. Работает данный двигатель по принципу притяжения разноименных полюсов друг к другу. При возбуждении обмотки статора постоянным током, создается магнитный поток с полюсами “+” и “-”. Из-за силы притяжения и отталкивания между полюсами ротора и статора, ротор начинает вращаться.

2. С переменным магнитным сопротивлением.

Этот двигатель самый простой и его уже почти не используют. На его статоре находятся зубья, которые обычно запитываться от трех отдельных источников постоянного тока. Ротор состоит из стальных пластин с меньшим количеством зубьев чем у статора, это сделано для того, чтобы только одна пара зубьев ротора одновременно находилась напротив зубьев статора. Например, если наш статор будет иметь 6 зубьев, то у ротора их будет 4, а шаг двигателя составит 30 градусов. Для уменьшения углового шага, можно увеличить число полюсов на статоре и роторе. Это рассчитается по формуле.

Угол шага = 360 / (Nr * q)

где: Nr – количество полюсов ротора

q – количество фаз

3. Гибридный.

Его статор конструктивно и по типу подключения схож со статорами предыдущих типов. Ротор представляет собой постоянный магнит, имеющий намагниченность в осевом направлении. На каждом его полюсе располагаются зубья, они смещены относительно друг друга на пол зуба. Принцип работы гибридного двигателя такой же, как и у двигателя с постоянным магнитом.

Шаговые двигатели по типу обмоток

1. Биполярный.

Биполярный двигатель состоит из двух обмоток, каждая из которых имеет два вывода. Для того чтобы их запитать, на выводы обмоток нужно подать разность потенциалов.

2. Униполярный.

Униполярный двигатель конструктивно похож на биполярный, но в отличие от биполярного он у него пять выводов и на фазе имеет две катушки. Пятый вывод — это соединение центральных точек обмоток двух катушек, обычно подключается к земле. Для того что бы включить двигатель, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов его обмотки.

Двух и трехфазные двигатели

Шаговые двигатели бывают двух и трехфазные. Отличаются они друг от друга только внутренне, количеством зубьев статора и ротора. Трехфазный двигатель имеет большее количество зубьев чем двухфазный, за счет этого он имеет меньший угловой шаг. За счет чего плавность хода и точность гравировки у него выше.

Серводвигатель

Серводвигатель – это двигатель с отрицательной обратной связью. У него высокие скоростные характеристики и высокая точность позиционирования. Данный двигатель сочетает в себе большую мощность и компактность. В составе двигателя есть датчик позиции или скорости. Управление осуществляется с помощью инвертора. 

У серводвигателя дискретная величина шага значительно ниже, чем у шагового.

Сравнение и преимущества

Двухфазные двигатели уступают трехфазным двигателям в точности шага, но это можно компенсировать дроблением шага двигателя. Также по сравнению с трехфазными они дешевле. Двухфазные шаговые двигатели в основном устанавливаются на тяжелые и массивные узлы станка.

Если мы применим дробление шага к трехфазному двигателю, то его точность станет еще выше, что будет очень полезно при выполнении детальной гравировке. Трехфазные шаговые двигатели устанавливаются на станки где требуется высокая точность позиционирования.

Профессиональные фрезерные станки с ЧПУ, требующие более жестких допусков, лучше оснащать серводвигателями, они мощнее, быстрее, точнее, у них есть обратная связь. Такие приводы гарантируют быструю и стабильную работу для вашего производства.

Физические основы явления ядерного магнитного резонанса

Как известно, ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы расположены хаотично и совершают вращательное движение, по закону электромагнитной индукции, создавая собственное магнитное поле. Собственное магнитное поле протона похоже на поле постоянного магнита и представляет собой маленький магнитный диполь с северным и южным полюсами. При помещении пациента в сильное однородное магнитное поле магнитно-резонансного томографа, протоны человеческого тела разворачиваются в направлении внешнего поля так, что их положение упорядочивается. Помимо этого, магнитные оси каждого протона начинают вращаться вокруг направления внешнего магнитного поля. Такое вращение протонов называется прецессией, а частота вращения — резонансной частотой или частотой Лармора.

Большинство магнитных моментов протонов прецессируют в сторону «севера», т.е. в направлении, параллельном внешнему магнитному полю. Их называют «параллельными протонами». Оставшаяся меньшая часть протонов прецессирует в сторону «юга», т.е. антипараллельно внешнему магнитному полю — «антипараллельные протоны». Поскольку протонов с параллельной ориентацией больше чем антипараллельных, в тканях пациента создается суммарный магнитный момент. Величина магнитного момента определяется избытком параллельных протонов, однако, различие это небольшое (в поле 0,5 Т всего 3 протона на миллион, в более сильном поле 1,5 Т 9 на миллион). Таким образом, магнитный момент пропорционален силе внешнего магнитного и поля и числу протонов в единице объема ткани. Огромное число содержащихся в большинстве тканей протонов (примерно 6 миллиардов в вокселе воды) обусловливает тот факт, что суммарный магнитный момент достаточно велик, для того чтобы индуцировать электрический ток в принимающей катушке. Эти индуцированные сигналы используются для реконструкции магнитно-резонансного изображения. Увеличение количества протонов, участвующих в получении изображения при увеличении силы магнитного поля частично объясняет лучшее соотношение сигнал/шум и более качественное изображение у томографов с более сильным магнитным полем.

Любое магнитное поле может индуцировать в катушке электрический ток, но предпосылкой для этого является колебание силы поля. При воздействии на тело пациента коротких радиочастотных импульсов, магнитные моменты протонов отклоняются, этот процесс называется возбуждением. Это явление и называют ядерным магнитным резонансом. Но для того чтобы возник резонанс, необходимо, чтобы частота радиоволн была равна Ларморовской частоте протонов. При этом протоны переходят на более высокое энергетическое состояние, однако в таком состоянии они находятся очень короткое время и стремятся снова выстроится вдоль линий внешнего магнитного поля. Возврат протонов в обычное энергетическое состояние называется релаксацией. При релаксации протоны излучают избыточную энергию в виде радиоволн, при этом в приёмной катушке индуцируется электрический ток, который и используют для получения изображения. При этом ткани с большими магнитными векторами будут индуцировать сильные сигналы и выглядеть на изображении яркими, а ткани с малыми магнитными векторами — слабые сигналы и будут на изображении темными.

Величина магнитного вектора тканей прежде всего определяется плотностью протонов. Протоны являются составной частью практически всех молекул организма человека и, прежде всего, молекул воды и жировой ткани. Молекулы воды в организме могут находиться в свободном состоянии (внеклеточная и внутриклеточная вода) и в связанном состоянии (с ионами, углеводами, белками и липидами). В зависимости от того, в каком состоянии находятся молекулы воды, сигналы протонов при одних и тех же условиях измерения будут иметь разные магнитные характеристики, что и определит относительный контраст тканей МРТ-изображения. Это существенно отличает МРТ от всех других методов медицинской визуализации, которые формируют изображения на основании взаимодействия с тканями организма одного вида излучения и фактически отражают лишь одну из характеристик ткани (для рентгеновских методов — это способность поглощать рентгеновские лучи, для УЗИ — это способность отражать ультразвуковые волны).

Ткани и анатомические зоны с небольшим количеством протонов, например такие, как воздух, кости, всегда индуцируют очень слабый МР-сигнал, поэтому всегда представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости, с другой стороны, должны давать интенсивные сигналы на МР-изображениях, поскольку имеют очень высокую плотность протонов. На практике это не всегда так. В зависимости метода, который используется для получения изображения, жидкости могут давать как яркие, так и темные изображения. Причина этого в том, что контрастность изображения определяется не только плотностью протонов, но и формой облучающего радиоволнового сигнала (т.н. импульсной последовательности). Две наиболее важные импульсные последовательности — Т1 и Т2. Т. о. одна и та же ткань в различных последовательностях может получиться светлой или темной.

Изображения головного мозга (слева направо): последовательности Т1, Т2.

Хотя МРТ по физическим принципам не имеет ничего общего с рентгенологическими методами исследований, при ее развитии и внедрении в клиническую практику использовался опыт рентгеновской компьютерной томографии.

К основным достоинствам МРТ можно отнести:

1. высокую дифференциацию мягких тканей;
2. отсутствие артефактов от костных тканей;
3. трехмерный характер изображений;
4. неинвазивность;
5. отсутствие лучевой нагрузки;
6. естественный контраст от движущейся крови;
7. возможность прижизненного изучения метаболизма тканей.

Несмотря на высокую естественную контрастность и дифференцировку тканей в МР-изображениях, в некоторых случаях необходимо повышать диагностическую чувствительность метода введением специальных контрастных веществ. Искусственное контрастирование при МРТ заключается во введении специальных МР-контрастных агентов (чаще всего — водорастворимые хелатные комплексы гадолиния). Гадолиний — мягкий вязкий редкоземельный металл серебристого цвета. Он относится к группе лантаноидов, был открыт в 1880 году Жаном де Мариньяком. МР-контрастные вещества по своему механизму действия сильно отличаются от рентгеновских контрастных препаратов. В рентгенографии контрастные вещества ослабляют поток рентгеновского излучения. Механизм действия контрастных веществ в МРТ значительно сложнее, они изменяют время релаксации протонов в тканях.

На сегодняшний день на основе хелатных комплексов гадолиния создан ряд контрастных препаратов для МРТ. В России прошли испытания и допущены к клиническому применению Дотарем, Магневист, Гадовист, Омнискан, Премовист. Эти препараты в разы менее токсичны, чем аналогичные средства для рентгенографии и КТ. Контрастные препараты для МРТ практически не имеют выраженных побочных эффектов, хотя, как и на введение любого ксенобиотика, нельзя исключить мало предсказуемых аллергических реакций.

Изображения артерий, брюшной полости, головного мозга.

постоянных магнитов | Магнетизм и электромагнетизм

Столетия назад было обнаружено, что некоторые виды минеральных пород обладают необычными свойствами притяжения к металлическому железу. Один конкретный минерал, называемый магнетитом или магнетитом , упоминается в очень старых исторических записях (около 2500 лет назад в Европе и намного раньше на Дальнем Востоке) как предмет любопытства.

Позже его использовали для помощи в навигации, так как было обнаружено, что кусок этой необычной скалы будет иметь тенденцию ориентироваться в направлении север-юг, если его оставить свободно вращаться (подвешенный на веревке или на поплавке в воде. ).

Научное исследование, проведенное в 1269 году Петром Перегринусом, показало, что сталь могла быть подобным же образом «заряжена» этим необычным свойством после того, как она была протерта об один из «полюсов» магнитного камня.

В отличие от электрических зарядов (таких, которые наблюдаются при трении янтаря о ткань), магнитные объекты обладают двумя полюсами противоположного действия, обозначаемыми «север» и «юг» после их самоориентации по отношению к Земле. Как обнаружил Перегрин, невозможно изолировать один из этих полюсов, разрезав кусок магнита пополам: каждый полученный кусок имел свою собственную пару полюсов:

Подобно электрическим зарядам, можно было найти только два типа полюсов: северный и южный (по аналогии положительный и отрицательный).Как и в случае электрических зарядов, одни и те же полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные полюса притягиваются. Эта сила, как и сила, вызванная статическим электричеством, незримо распространялась по пространству и могла даже проходить через такие предметы, как бумага и дерево, практически не влияя на силу.

Философ-ученый Рене Декарт заметил, что это невидимое «поле» можно было нанести на карту, поместив магнит под плоский кусок ткани или дерева и посыпав сверху железными опилками. Опилки выровняются с магнитным полем, «отображая» его форму.Результат показывает, как поле непрерывно продолжается от одного полюса магнита к другому:

Как и в случае любого поля (электрического, магнитного, гравитационного), общая величина или влияние поля называется потоком , в то время как «толчок», вызывающий образование потока в пространстве, называется сила . Майкл Фарадей ввел термин «трубка» для обозначения струны магнитного потока в космосе (термин «линия» сейчас используется чаще).Действительно, измерение потока магнитного поля часто определяется количеством силовых линий, хотя сомнительно, чтобы такие поля существовали в отдельных дискретных линиях постоянного значения.

Современные теории магнетизма утверждают, что магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом, и, таким образом, предполагается, что магнитное поле так называемых «постоянных» магнитов, таких как магнитный камень, является результатом наличия электронов в атомах железа. вращаются равномерно в одном направлении.

Независимо от того, подвержены ли электроны в атомах материала такому виду равномерного вращения, диктуется атомной структурой материала (подобно тому, как электрическая проводимость определяется связью электронов в атомах материала). Таким образом, только определенные типы веществ вступают в реакцию с магнитными полями, и еще меньше из них обладают способностью постоянно поддерживать магнитное поле.

Железо — одно из тех веществ, которые легко намагничиваются. Если кусок железа поднести к постоянному магниту, электроны в атомах железа ориентируют свои спины в соответствии с силой магнитного поля, создаваемой постоянным магнитом, и железо становится «намагниченным».«Утюг будет намагничиваться таким образом, чтобы включить линии магнитного потока в его форму, которая притягивает его к постоянному магниту, независимо от того, какой полюс постоянного магнита поднесен к утюгу:

Ранее немагниченное железо намагничивается по мере приближения к постоянному магниту. Независимо от того, какой полюс постоянного магнита направлен к утюгу, железо будет намагничиваться таким образом, чтобы притягиваться к магниту:

Ссылаясь на естественные магнитные свойства железа (лат. «Феррум»), ферромагнитный материал — это материал, который легко намагничивается (составляющие его атомы легко ориентируют свои электронные спины в соответствии с силой внешнего магнитного поля).Все материалы в некоторой степени магнитны, а те, которые не считаются ферромагнитными (легко намагничиваются), классифицируются как парамагнитные (слабомагнитные) или диамагнитные (как правило, исключают магнитные поля). Из двух диамагнетиков самые странные. В присутствии внешнего магнитного поля они на самом деле слегка намагничиваются в противоположном направлении, чтобы отталкивать внешнее поле!

Если ферромагнитный материал имеет тенденцию сохранять свою намагниченность после удаления внешнего поля, говорят, что он имеет хорошую удерживающую способность . Это, конечно, необходимое качество для постоянного магнита.

ОБЗОР:

• Lodestone (также называемый Магнетит ) — это природный «постоянный» магнитный минерал. Под «постоянным» подразумевается, что материал поддерживает магнитное поле без внешней помощи. Характеристика любого магнитного материала для этого называется удерживающей способностью .
• Ферромагнетики легко намагничиваются.
• Парамагнитные материалы намагничиваются труднее.
• Диамагнитные материалы на самом деле имеют тенденцию отражать внешние магнитные поля, намагничиваясь в противоположном направлении.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Постоянный магнит — Вселенная сегодня

[/ caption]
Постоянный магнит — это магнит, который не теряет своего магнитного поля. Однако что делает магнит постоянным? Чтобы понять это, нам нужно знать, как работают магниты. Магнетизм — это аспект явления, известного как электромагнитная сила, фундаментальная сила физической вселенной. Магнетизм, как и другой его аспект, электричество проявляет себя как поле. Магнит делает то, что определенные вещества и элементы индуцируются сильным магнитным полем. В случае постоянных магнитов это поле остается с течением времени без ослабления.

Постоянный магнит — это магнит из-за ориентации его доменов. Домены — это небольшое магнитное поле, присущее кристаллической структуре ферромагнитных материалов.Ферромагнитные материалы — единственные вещества, которые могут быть превращены в магниты. Обычно это железо, никель, сплавы или редкоземельные металлы. Магнит создается, когда при определенных условиях отдельные домены в ферромагнитном элементе выравниваются в одном направлении. Однако метод, используемый в большинстве случаев, можно сделать только с помощью слабых магнитов. Обычно это происходит при прямом контакте с естественно магнитным материалом или пропускании через него электрического тока. Однако в случае, если поле, создаваемое трением о сильный магнит, будет слишком слабым и со временем исчезнет, ​​когда домены вернутся в исходное положение.

Основной способ создания постоянных магнитов — нагрев ферромагнитного материала до очень высокой температуры. Температура индивидуальна для каждого вида металла, но она способствует выравниванию и «фиксации» доменов магнита в постоянном положении. Предполагается, что именно этот процесс внутри Земли создает естественные постоянные магниты.

Постоянные магниты важны для их промышленного использования, особенно когда речь идет о производстве электроэнергии и электродвигателях.Индукционный процесс для турбин и генераторов требует постоянных магнитов для превращения механического движения в энергию. Они также важны для электродвигателей во многих электронных устройствах, использующих обратную индукцию электрического тока для получения механической энергии. Как видите, без постоянного магнита мы не смогли бы полностью использовать возможности электричества в современных устройствах.

Мы написали много статей о постоянных магнитах для Universe Today. Вот статья о стержневых магнитах, а вот статья о супермагнитах.

Если вам нужна дополнительная информация о постоянных магнитах, ознакомьтесь со статьями журнала Hyperphysics and Practical Physics.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный магнетизму. Послушайте, Серия 42: Магнетизм повсюду.

Ссылки:
Hyperphysics
Как работают магниты

Нравится:

Нравится Загрузка …

Магниты | Безграничная физика

Ферромагнетики и электромагниты

Есть два типа магнитов — ферромагнетики, которые могут поддерживать постоянное магнитное поле, и электромагниты, создаваемые протеканием тока.

Цели обучения

Определите два типа магнитов

Основные выводы

Ключевые моменты

• Только определенные материалы, такие как железо, кобальт, никель и гадолиний, обладают сильными магнитными эффектами. Эти материалы называются ферромагнитными. Ферромагнитные материалы будут сильно реагировать на магниты и сами могут намагничиваться.
• Области однородных, называемых магнитными доменами, в немагниченном ферромагнитном материале произвольно ориентированы, но могут выравниваться под действием внешнего магнитного поля.Этот процесс может стать постоянным при нагревании и охлаждении в присутствии магнитного поля.
• Ферромагнетик потеряет свой магнетизм, если нагреть его до температуры Кюри.
• Электромагниты — это тип магнита, в котором магнитное поле создается за счет протекания тока.
• Сильный электромагнит, называемый соленоидом, можно получить, свернув провода в катушку и пропустив через них ток. Магнитное поле всех витков провода проходит через центр катушки, создавая там сильное магнитное поле.

Ключевые термины

• магнитный домен : область в магнитном материале, которая имеет однородную намагниченность. Это означает, что отдельные магнитные моменты атомов выровнены друг с другом и указывают в одном направлении.
• Температура Кюри : Температура, выше которой материал теряет свой магнетизм.
• соленоид : Катушка с проволокой, которая действует как магнит, когда через нее протекает электрический ток.

Ферромагнетики и электромагниты

В обиходе часто понимают, что «магнит» относится к постоянному магниту, подобному тому, который может украшать семейный холодильник или выполнять функцию стрелки в компасе путешественника. Такие магниты называют ферромагнетиками. Во втором классе магнитов, известных как электромагниты, магнитное поле создается за счет использования электрического тока. Эти магниты можно найти во всех типах электронных устройств. Ниже мы рассмотрим эти два типа магнитов.

Ферромагнетики

Только некоторые материалы (например, железо, кобальт, никель и гадолиний) проявляют сильные магнитные эффекты. Эти материалы называются ферромагнетиками по латинскому слову ferrum (железо). Группа материалов, изготовленных из сплавов редкоземельных элементов, также используется в качестве сильных и постоянных магнитов (распространен неодим). Другие материалы демонстрируют слабые магнитные эффекты, которые можно обнаружить только с помощью чувствительных инструментов. Ферромагнитные материалы не только сильно реагируют на магниты (так, как железо притягивается к магнитам), они также могут быть намагничены сами, то есть их можно заставить стать магнитными или превратить в постоянные магниты.

Когда магнит приближают к ранее не намагниченному ферромагнитному материалу, он вызывает локальное намагничивание материала с противоположными полюсами, ближайшими, как в. Это приводит к притяжению ранее немагниченного материала к магниту, как показано на схеме. Когда ток создает магнитное поле поле в микроскопическом масштабе, как показано на рисунке, области внутри материала, называемые магнитными доменами, действуют как маленькие стержневые магниты. Внутри доменов полюса отдельных атомов выровнены, и каждый атом действует как крошечный стержневой магнит.В немагнитном ферромагнитном объекте домены небольшие и ориентированы случайным образом. В ответ на внешнее магнитное поле домены могут вырасти до миллиметрового размера, выстраиваясь, как показано в части (b) второго рисунка. Это индуцированное намагничивание может стать постоянным, если материал нагреть, а затем охладить или просто постучать в присутствии других магнитов.

Ток создает магнитное поле : Ток (I) через провод создает магнитное поле (B). Поле ориентировано по правилу правой руки.

Немагниченный к намагниченному железу : (a) Немагниченный кусок железа (или другой ферромагнитный материал) имеет хаотически ориентированные домены. (б) При намагничивании внешним полем домены демонстрируют большее выравнивание, и некоторые из них растут за счет других. Отдельные атомы выровнены внутри доменов; каждый атом действует как крошечный стержневой магнит.

И наоборот, постоянный магнит можно размагнитить сильными ударами или нагреванием в отсутствие другого магнита. Повышенное тепловое движение при более высокой температуре может нарушить и изменить ориентацию и размер доменов.Для ферромагнитных материалов существует четко определенная температура, называемая температурой Кюри, выше которой они не могут намагничиваться. Температура Кюри для железа намного выше комнатной и составляет 1043 К (770 ° С). Некоторые элементы и сплавы имеют температуру Кюри намного ниже комнатной температуры и являются ферромагнитными только ниже этих температур.

Электромагниты

В электромагните магнитное поле создается потоком электрического тока. Если ток пропадает, магнитное поле отключается.Электромагниты широко используются в качестве компонентов электрических устройств, таких как двигатели, генераторы, реле, громкоговорители, жесткие диски, аппараты МРТ, научные инструменты и оборудование для магнитной сепарации; они также используются в качестве промышленных подъемных электромагнитов для подъема и перемещения тяжелых металлических предметов, таких как железный лом.

Электрический ток, протекающий по проволоке, создает вокруг нее магнитное поле. Чтобы сконцентрировать магнитное поле, провод наматывают в катушку с множеством витков, лежащих рядом.Магнитное поле от всех витков провода проходит через центр катушки, создавая там сильное магнитное поле. Катушка, образующая форму прямой трубки (спирали), называется соленоидом, как показано на рисунке. Могут быть созданы гораздо более сильные магнитные поля, если внутри катушки поместить «сердечник» из ферромагнитного материала (например, мягкого железа). Из-за высокой магнитной проницаемости μ ферромагнитного материала ферромагнитный сердечник увеличивает магнитное поле в тысячи раз по сравнению с силой поля одной только катушки.Это называется электромагнитом с ферромагнитным сердечником или железным сердечником.

Электромагнит (соленоид) : простой электромагнит, состоящий из катушки изолированного провода, намотанной на железный сердечник. Сила генерируемого магнитного поля пропорциональна величине тока.

Направление магнитного поля через катушку с проволокой может быть похоже на форму правила правой руки. Если пальцы правой руки согнуты вокруг катушки в направлении протекания тока (условный ток, поток положительного заряда) через обмотки, большой палец будет указывать в направлении поля внутри катушки.Сторона магнита, из которой выходят силовые линии, определяется как северный полюс. Основное преимущество электромагнита перед постоянным магнитом состоит в том, что магнитным полем можно быстро управлять в широком диапазоне, контролируя величину электрического тока; для поддержания поля требуется постоянная подача электроэнергии.

Что такое постоянный магнит? Какие бывают типы? — Магниты Блог

Постоянный магнит — это материал, который может
обеспечивают магнитный поток при намагничивании приложенным магнитным полем и его
способность к магнетизму характеризуется двумя ключевыми параметрами: намагниченностью и
коэрцитивность.

В общем, внутренняя коэрцитивность
постоянный магнит (Hcj) больше 300 кЭ (в блоке CGS) или 24 кА / м (в
единица СИ). При большей коэрцитивности постоянный магнит имеет большую
способность противостоять размагничиванию, включая электрическую или магнитную цепь
полевое размагничивание и термическое размагничивание рабочей температуры в
различные двигатели и / или электрические машины.

Для промышленного постоянного магнита требуется
относительно высокая остаточная сила и принуждение по доступной цене и, напротив,
к электромагниту последний ведет себя как магнит, только когда электрический
через него течет ток.

Что
из каких материалов сделан постоянный магнит?

По видам материалов постоянный
магниты производятся из твердых ферромагнитных материалов, которые,
после намагничивания сохраняют их магнитные свойства, пока они не станут
размагничивается, что происходит при применении магнитного
поле в отличие от начала.

Материалы, использованные для изготовления
постоянные магниты:

• Сплав
  неодим, железо и бор используются для производства хорошо известного NdFeB,
  NIB и Neo.
• Это
  сплав алюминия, никеля и кобальта, а иногда и меди, железа и титана
  используются.
• Кобальт-Самарий.
  Как следует из названия, он сделан из сплава самария и кобальта.
• Это
  кристаллизованное железо в кубической системе.

На самом деле, существует различий между неодимовым магнитом и самариевым магнитом , но неодимовый магнит — это самый мощный магнит в мире . Что касается производственных процессов, они включают спеченные, сплавленные, склеенные (прессованные, литье, , экструдированные и каландрированные) и горячепрессованные магниты.

С другой стороны, постоянные магниты производятся
природных веществ, таких как магнетит (Fe 3 O 4), самый магнитный природный
минеральная. Сама Земля — ​​это большой постоянный магнит, хотя ее магнитная
поле довольно слабое по отношению к его размеру. Люди использовали магнитные
поле для навигации, так как компас был изобретен в древнем Китае.

Даже самый мощный постоянный магнит не так силен, как самые сильные электромагниты, поэтому их применение ограничено, но у них все еще есть много применений, таких как применение неодимовых магнитов в электродвигателях . Более приземленные будут использоваться в качестве магнитов для холодильников, но магниты можно найти везде, в том числе:

• Жесткий диск.
• банкоматов и
  кредитные карты.
• Колонки и
  микрофоны.

Фактически электродвигатели работают через
взаимодействие электромагнита и постоянного магнита.

Как работает
постоянный магнит работает?

Каждый постоянный магнит создает магнитный
поле, как и любой другой магнит, которое циркулирует вокруг магнита в другом
шаблон.Размер магнитного поля связан с размером магнита.
и его сила. Самый простой способ увидеть магнитное поле, создаваемое
постоянный магнит предназначен для рассеивания железных опилок вокруг стержневого магнита, которые
быстро ориентируется по полю.

Каждый постоянный магнит имеет два полюса, называемых
север и юг, хотя их можно было бы назвать А и Б. Подобные полюса отталкивают
друг друга, в то время как противоположные полюса притягиваются друг к другу. Требуется много усилий, чтобы
удерживайте полюса репеллента вместе, в то время как требуется усилие, чтобы
убрать полюса притяжения.Сильнейшие магниты притягивают такими
силы, что они могут нанести травму, защемив кожу между собой.

Тысячи лет постоянные магниты
были единственными магнитами, которые были у людей. Электромагнит был изобретен только в 1823 году.
До этого магниты были в основном новинками. С помощью электромагнита это
можно навести ток в любом ферромагнитном материале, например в железе
клип. Однако эффект быстро гаснет.

По адресу IMA мы можем посоветовать вам постоянный магнит, который лучше всего подходит для вашего проекта или потребностей.Если у вас есть вопросы, пожалуйста, , свяжитесь с нами .

Как формируются магниты? | Sciencing

Обновлено 2 ноября 2019 г.

Автор: Кевин Бек

Практически каждый знаком с обычным магнитом и с тем, что он делает или может делать. Маленький ребенок при условии нескольких минут игры и правильного сочетания материалов быстро распознает, что определенные виды вещей (которые ребенок позже определит как металлы) притягиваются к магниту, в то время как другие не подвержены влиянию. А если ребенку дать для игры больше одного магнита, эксперименты быстро станут еще интереснее.

Магнетизм — это слово, охватывающее ряд известных взаимодействий в физическом мире, которые не видны невооруженным глазом. Двумя основными типами магнитов являются ферромагнетиков , которые создают вокруг себя постоянные магнитные поля, и электромагнитов , которые представляют собой материалы, в которых может быть временно индуцирован магнетизм, когда они помещаются в электрическое поле, например, создаваемое катушкой. токоведущего провода.

Если кто-то задаст вам вопрос в стиле Jeopardy : «Из какого материала сделан магнит?» тогда вы можете быть уверены, что однозначного ответа не существует — и, вооружившись имеющейся информацией, вы даже сможете объяснить своему собеседнику все полезные детали, включая то, как формируется магнит.

История магнетизма

Как и многое другое в физике — например, гравитация, звук и свет — магнетизм всегда «присутствовал», но способность человечества описывать его и делать прогнозы на основе экспериментов и полученных моделей и frameworks развивался на протяжении веков. Целая отрасль физики возникла вокруг связанных понятий электричества и магнетизма, обычно называемых электромагнетизмом.

Древние культуры знали, что магнетит , редкий тип железо-кислородсодержащего минерала магнетита (химическая формула: Fe ₃ O ₄ ), может притягивать куски металла. К XI веку китайцы узнали, что такой камень, который оказался длинным и тонким, будет ориентироваться вдоль оси север-юг, если будет подвешен в воздухе, открыв путь для компаса .

Европейские путешественники, пользующиеся компасом, заметили, что направление, указывающее на север, немного менялось во время трансатлантических путешествий. Это привело к осознанию того, что Земля сама по себе представляет собой массивный магнит, причем «магнитный север» и «истинный север» немного различаются, и в разной степени отличаются по всему земному шару. (То же самое относится к истинному и магнитному югу.)

Магниты и магнитные поля

Ограниченное количество материалов, включая железо, кобальт, никель и гадолиний, проявляют сильные магнитные эффекты сами по себе. Все магнитные поля возникают в результате движения электрических зарядов друг относительно друга. Было упомянуто об индукции магнетизма в электромагните путем размещения его рядом с катушкой с токоведущим проводом, но даже ферромагнетики обладают магнетизмом только благодаря крошечным токам, генерируемым на атомном уровне.

Если постоянный магнит поднести к ферромагнитному материалу, компоненты отдельных атомов железа, кобальта или другого материала выровняются с воображаемыми линиями влияния магнита, расходящимися веером от его северного и южного полюсов, называемых магнитным. поле.Если вещество нагревается и охлаждается, намагничивание может стать постоянным, хотя оно может происходить и спонтанно; это намагничивание может быть отменено сильным нагревом или физическим разрушением.

Магнитного монополя не существует; то есть не существует такой вещи, как «точечный магнит», как в случае точечных электрических зарядов. Вместо этого у магнитов есть магнитные диполи, и их силовые линии магнитного поля берут начало на северном магнитном полюсе и расширяются, прежде чем вернуться к южному полюсу. Помните, что эти «линии» — всего лишь инструменты, используемые для описания поведения атомов и частиц!

Магнетизм на атомном уровне

Как подчеркивалось ранее, магнитные поля создаются токами.В постоянных магнитах крошечные токи создаются двумя типами движения электронов в атомах этих магнитов: их орбита вокруг центрального протона атома и их вращение, или спина .

В большинстве материалов малые магнитных моментов , создаваемые движением отдельных электронов данного атома, компенсируют друг друга. Когда они этого не делают, сам атом действует как крошечный магнит. В ферромагнитных материалах магнитные моменты не только не компенсируются, но они также выравниваются в одном направлении и сдвигаются, чтобы быть выровненными в том же направлении, что и линии приложенного внешнего магнитного поля.

Некоторые материалы имеют атомы, которые ведут себя таким образом, что позволяют им намагничиваться в различной степени под действием приложенного магнитного поля. (Помните, что вам не всегда нужен магнит для присутствия магнитного поля; достаточно большой электрический ток поможет.) Как вы увидите, некоторые из этих материалов не нуждаются в прочном магнетизме, тогда как другие ведут себя в более задумчивой манере.

Классы магнитных материалов

Список магнитных материалов, в котором приводятся только названия металлов, проявляющих магнетизм, был бы не так полезен, как список магнитных материалов, упорядоченный по поведению их магнитных полей и тому, как вещи работают на микроскопическом уровне .Такая система классификации существует, и она разделяет магнитное поведение на пять типов.

• Диамагнетизм: Большинство материалов проявляют это свойство, при котором магнитные моменты атомов, помещенных во внешнее магнитное поле, выравниваются в направлении, противоположном направлению приложенного поля. Соответственно, возникающее магнитное поле противостоит приложенному полю. Однако это «реактивное» поле очень слабое. Поскольку материалы с этим свойством не являются магнитными в каком-либо значимом смысле, сила магнетизма не зависит от температуры.
• Парамагнетизм: Материалы с этим свойством, такие как алюминий, имеют отдельные атомы с положительным суммарным дипольным моментом. Однако дипольные моменты соседних атомов обычно компенсируют друг друга, оставляя материал в целом немагнитным. При приложении магнитного поля вместо прямого противостояния полю магнитные диполи атомов не полностью совпадают с приложенным полем, что приводит к получению слабо намагниченного материала.
• Ферромагнетизм: Такие материалы, как железо, никель и магнетит (магнитный камень) обладают этим мощным свойством.Как уже упоминалось, дипольные моменты соседних атомов выравниваются даже в отсутствие магнитного поля. Их взаимодействие может привести к магнитному полю величиной, достигающей 1000, тесла, или Тл (единица измерения напряженности магнитного поля в системе СИ; не сила, а нечто подобное). Для сравнения: магнитное поле самой Земли в 100 миллионов раз слабее!
• Ферримагнетизм: Обратите внимание на отличие одиночной гласной от предыдущего класса материалов.Эти материалы обычно являются оксидами, и их уникальные магнитные взаимодействия проистекают из того факта, что атомы в этих оксидах расположены в структуре кристаллической решетки. Поведение ферримагнетиков очень похоже на поведение ферромагнитных материалов, но порядок расположения магнитных элементов в пространстве отличается, что приводит к различным уровням температурной чувствительности и другим различиям.
• Антиферромагнетизм: Этот класс материалов отличается особой температурной чувствительностью.Выше заданной температуры, называемой температурой Нееля или T _N , материал ведет себя как парамагнитный материал. Одним из примеров такого материала является гематит. Эти материалы также являются кристаллами, но, как следует из их названия, решетки организованы таким образом, что магнитные дипольные взаимодействия полностью нейтрализуются при отсутствии внешнего магнитного поля.

Как сделать сверхсильные постоянные магниты

Все возможные способы изготовления постоянного магнита перечислены в записной книжке Джозефа Генри, которая хранится в Принстонском университете.Генри, американский физик 18 века, вместе с Майклом Фарадеем известен как отец электрических технологий, поэтому неудивительно, что в одном из описываемых им методов используется электричество. Оказывается, если у вас есть металлический стержень подходящего типа и достаточно электроэнергии, электромагнитная индукция может превратить стержень в сильный постоянный магнит. Насколько сильно? Определенно сильнее магнита на холодильник.

Что такое магнетизм?

Магнетизм и электричество не только связаны, это две стороны одной медали, и именно явление электромагнитной индукции, независимо открытое Генри и Фарадеем, привело к этому осознанию.У электронов есть спин, который дает каждому атому небольшое магнитное поле. Можно заставить электроны внутри некоторых металлов вращаться в одном направлении, и это придает металлу магнитные свойства. Список металлов, которые делают это, невелик, но железо является одним из них, и, поскольку сталь сделана из железа, она также может быть намагничена.

Способы изготовления магнита

Среди методов, которые Генри упоминает для превращения обычного железного или стального стержня в магнит, следующие:

• Потрите стержень куском металла, который уже намагничен.
• Потрите стержень двумя магнитами, вытягивая северный полюс одного магнита от центра стержня к одному концу, а южный полюс другого магнита — в противоположном направлении.
• Повесьте штангу вертикально и несколько раз ударьте по ней молотком. Эффект намагничивания усиливается, если стержень нагреть.
• Создайте магнитное поле с помощью электрического тока.

Конечный результат каждого метода — заставить электроны в стержне вращаться в одном направлении.Поскольку электричество состоит из электронов, можно предположить, что последний метод является наиболее эффективным.

Изготовление собственного магнита

Вам понадобится стержень из стали, железа или другого материала, который может быть намагничен. (Подсказка: других вариантов не так много.) Стальной гвоздь 10d или больше подойдет идеально. Если вы не уверены, что это сталь, используйте небольшой магнит для проверки. Вам также понадобится пара футов изолированного медного провода и источник питания, такой как батарея D-cell или низковольтный трансформатор, который вы можете подключить к розетке.Если вы выбрали трансформатор, убедитесь, что у него есть клеммы, к которым вы можете подключать провода.

Чтобы намагнитить гвоздь, оберните его проволокой, образуя как можно больше витков. Можно перекрывать провод поверх уже намотанных катушек. Сила индуктивного поля — и вашего магнита — увеличивается с увеличением количества катушек, так что будьте щедры. Оставьте концы проводов свободными и снимите сантиметр изоляции, чтобы их можно было подключить к источнику питания.

Подсоедините провода к источнику питания и включите питание.Оставьте питание включенным примерно на минуту, а затем выключите его. Проверьте гвоздь, удерживая его над металлическими опилками. Теперь он должен быть намагничен и притягивать опилки, даже когда питание отключено.

Увеличение силы

Вы можете увеличить силу магнита, увеличив количество витков. Например, если вы удвоите количество катушек, вы удвоите силу индуктивного поля. Однако, когда вы увеличиваете длину провода для этого, вы увеличиваете электрическое сопротивление, что снижает количество тока, протекающего через провод.Так как ток, который представляет собой движение электронов, создает поле, индуктивная мощность падает. Компенсируйте эту потерю тока, увеличивая напряжение, либо изменяя настройку на трансформаторе, либо используя батарею большего размера.

Почему из стали делают постоянные магниты

Обладая прочностью на разрыв, примерно в 1000 раз превышающей прочность железа, сталь стала одним из важнейших металлов в мире. Из него делают все, от мостов и автомобилей до гаек, болтов и даже садовых инструментов.Однако многие люди не знают, что сталь также является ключевым компонентом в конструкции постоянных магнитов. Поскольку сталь сама по себе не является магнитной, вам может быть интересно, почему производители используют ее для изготовления постоянных магнитов.

Что такое постоянный магнит?

Постоянный магнит, также известный как твердый магнит, представляет собой объект с постоянным магнитным полем. Другими словами, это магнит, который не теряет своей магнитной силы. Даже после многих лет использования постоянный магнит будет таким же сильным, как и в день его изготовления.Это резко контрастирует с временными магнитами, которые действительно теряют свою магнитную силу.

Типичный пример постоянного магнита — холодильник. Холодильники обычно имеют постоянные магниты, чтобы минимизировать потерю холодного воздуха. В середине 1900-х годов производители обнаружили, что, встраивая постоянные магниты в дверцы холодильников, приборы с меньшей вероятностью будут пропускать холодный воздух. Для сравнения, скрепки считаются временными магнитами. Когда на скрепку прикладывают магнит, она сама становится магнитной.Конечно, это магнитное поле носит временный характер, и скрепки в конечном итоге перестанут притягиваться к другим ферромагнитным объектам.

Использование стали в постоянных магнитах

Итак, почему производители используют сталь для изготовления постоянных магнитов? Если вернуться к основам этого металла, сталь — это сплав, состоящий из железа и углерода. В естественном состоянии сталь не является магнитной, но ее можно модифицировать таким образом, чтобы она становилась магнитной.

Когда немагнитный кусок стали прикладывают к магниту, атомы внутри него перестраиваются, образуя постоянный магнит.Когда атомы выравниваются, они создают магнитное поле, которое не теряет своей силы. Чтобы создать магнитное поле, атомы объекта должны быть правильно ориентированы. Сталь очень эффективна для этой цели из-за естественного расположения ее атомов.