Из чего состоит магнит: Из чего состоят магниты — блог Мира Магнитов

Из чего состоят магниты — блог Мира Магнитов

В советские годы все магниты имели почти одинаковый состав. Их изготавливали из ферромагнитных сплавов, где менялось процентное соотношение материалов. Но уже тогда велись научные изыскания по изобретению новых магнитов. Сегодня магнитное производство предлагает самые разные материалы, способные сохранять магнитное поле.

Из чего состоят разные виды магнитов

Сила и свойства магнитов зависят от их состава. Распространение получили следующие виды сплавов.

1. Ферриты


Это соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов, обладающие ферромагнитными свойствами. Нашли применение в электронике, радиотехнике и прочих отраслях, где сила магнитного поля особой роли не играет. Это дешевые магниты, поэтому они используются в создании разнообразных устройств. Ферриты отличаются коррозийной стойкостью и средней температурной устойчивостью.

Ферритовые магниты устойчивы к ржавчине и высокой температуре

2. Сплавы Альнико

Представляют собой соединение железа со сплавом алюминия, никеля, меди и кобальта (AlNiCo). Магниты Альнико на основе этого сплава отличаются высокой магнитной силой и температурной устойчивостью, поэтому используются в условиях нагрева до 550 градусов по Цельсию. Однако не применяются повсеместно, поскольку отличаются высокой стоимостью. Такие сплавы незаменимы при создании других постоянных магнитов.

 В школьных экспериментах обычно используют магнитные бруски и подковы из сплава Альнико

3. Неодимы

Это сплав редкоземельных металлов — неодима, бора и железа (NdFeB). Не имеют конкурентов по мощности и долговечности, так как могут удерживать предметы, тысячекратно превосходящие их по массе. Неодимовые магниты появляются в результате сложного производственного процесса, при котором используется вакуумное плавление, прессование, спекание и другие манипуляции. Единственный недостаток — плохая устойчивость к тепловому воздействию — при нагреве быстро теряют свои свойства. Если исключить тепловой удар, то служат такие магнитные элементы почти вечно — теряют не более 1% мощности за 100 лет.

Велосипед «выужен» поисковым магнитом. Поисковые магниты делают из неодима, у него максимальная грузоподъемность при минимальных размерах

4. Самарий-кобальт

Сплав двух редкоземельных металлов — кобальта и самария SmCo5 или Sm2Co17. Легируются и другими металлами — медью, цирконием, гадолинием и т.п. По мощности такие сплавы уступают неодимовым, но превосходят все остальные аналоги. Отличаются стойкостью к коррозии и температурному воздействию. Незаменимы при работе в сложных условиях, когда требуется надежность и безотказность работы. Находятся в той же ценовой категории, что и неодимовые сплавы.

Магниты SmCo5 слабее неодимовых, но мощнее остальных

5. Полимерные постоянные магниты

Производятся из композиционных материалов с включением магнитного (обычно феррит-бариевого) порошка. За основу берутся разнообразные полимерные компоненты. Магнитопласты имеют низкую магнитную силу, зато отличаются непревзойденной коррозионной стойкостью в той степени, в которой ею обладает и другие полимеры. Конечные свойства каждого полимерного магнита зависят от процентного содержания магнитной смеси. Если используется порошок редкоземельных магнитов (неодим-железо-бор, самарий-кобальт), то магнитопласт получается мощнее. Главное преимущество — невероятная пластичность, позволяющая выпускать магниты любой формы и размеров.

Магнитные параметры магнитопластов ниже, чем у спеченных магнитов

6. Магнитный винил

Являет собой смесь резины и магнитного порошка (ферритового). Процентного содержание последнего составляет 70-75% от массы. Чем больше этого порошка, тем выше магнитная сила изделия. Из преимуществ материала отличают износоустойчивость и огромный диапазон рабочих температур (от −300°C до +800°C). Магнитный винил устойчив к воздействию влаги и пластичен. За счет гибкости подходит для изготовления изделий любых конфигураций.

Сувенирные и рекламные магнитики на холодильник делают из магнитного винила

Из чего делают магниты — блог Мира Магнитов

Магниты делятся на несколько видов: постоянные, электро- и временные. Они отличаются между собой характеристиками, долговечностью и особенностью эксплуатации.

Постоянные магниты

Наибольшую популярность получили постоянные магниты — именно их мы подразумеваем, говоря о магнитах вообще. Главная их особенность в том, что они сохраняют свой магнитный заряд на протяжении долгого времени. Как долго и с какой силой прослужит этот элемент, зависит от того, из чего сделан магнит.

Самые мощные магниты — неодимовые

Их изготавливают из разных сплавов металлов:

• Неодима, бора и железа. Такие элементы называют супермагнитами, поскольку они долго сохраняют эксплуатационные характеристики и размагничиваются со скоростью 1-2% за 100 лет. Размагнитить неодим почти невозможно.




• Самария и кобальта — за счет устойчивости к агрессивной среде и воздействию высоких температур, активно используется в военной промышленности. По своим эксплуатационным особенностям похож на неодимовые аналоги.




• Альнико — сплав алюминия, кобальта и никеля. Легкий и термоустойчивый материал, но быстро размагничивающийся под действием другого магнитного поля.




• Магнитопласты — состоят из полимеров, магнитного порошка и всевозможных добавок. В отличие от всех остальных видов, эти магниты легко поддаются обработке, пластичны и эластичны. Благодаря этому из них создают изделия сложной формы и экспериментируют с расположением полюсов. Мощность таких элементов зависит от количества магнитного порошка в составе магнитной смеси, которая может достигать 94% от массы готового изделия.




• Ферриты — сплав железа с другими металлами. Наиболее распространенный вид, так как недорог в производстве и имеет широкую сферу эксплуатации, однако при воздействии высоких температур довольно быстро теряет свои свойства.

Особую популярность в последнее время приобретают неодимовые магниты, поскольку они в разы превосходят стандартные ферритовые по своим возможностям. Многие интересуются, из чего делают неодимовые магниты, чтобы воспроизвести их в домашних условиях. Но без специального оборудования и знаний это невозможно.

Временные магниты

Еще один интересный вопрос — из чего делают временный магнит. Для этого используют любой металлический предмет. Например, скрепку, ножницы, отвертку и др. Если ненадолго поднести его к источнику мощного магнитного поля или другому сильному магниту, то эта металлическая деталь временно переймет его магнитные свойства. Но выходя из-под действия этого поля, свойства мгновенно теряются. Такие элементы активно используются в электромеханике и автомобилестроении.

Электромагниты

В отличие от постоянных, имеют магнитное поле только при прохождении через них электричества. Такие магниты изготавливают из металлической заготовки. Подойдет любой образец железа или его сплавы, которые хорошо магнитятся — он выступает в роли сердечника. Проверить железный кусок на возможность выступить в роли источника электромагнитного поля просто — используйте стандартный магнитик с холодильника. Если он притягивается к железяке, то она подходит на роль сердечника. Этот брусок обматывают медной проволокой, изолировав предварительно один металл от другого, а потом подключается источник тока. Электромагниты легко сделать самостоятельно, следуя простой инструкции.

Самый простой электромагнит делается за 5 минут из гвоздя, проволоки и батарейки

В отличие от всех остальных видов, электромагниты меняют характеристики под воздействием электрического тока — регулируется мощность устройства, направление полюсов. Его используют в электроустройствах, в моторах и генераторах, в промышленности при транспортировке металлических грузов. А народные умельцы создают множество вариантов самодельных конструкций.

Что такое магнетизм? | Goudsmit Magnetics

Кривая BH позволяет получить представление о следующих магнитных свойствах:

Кривая намагничивания (De-) — кривая BH = кривая гистерезиса

При периодически изменяющемся внешнем магнитном поле H намагниченность ферромагнитного материала отражает кривую намагничивания. Начиная с «исходного» материала без чистого намагничивания, синяя кривая появляется при первом приложении поля (см. изображение ниже).

При достижении плотности потока насыщения с напряженностью магнитного поля Hs, намагниченность не увеличивается.

Остаточная напряженность поля BR
Если затем инвертировать поле, намагниченность при напряженности поля H = 0 не уменьшится полностью до нуля. Существует напряженность остаточного поля BRв результате того, что «области Вейса» не вернулись в исходное состояние.

Напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc
Только в случае, если внешняя напряженность поля достигла противоположно направленного значения — напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc, намагниченность В = 0, и продукт размагничивается. Площадь петли, через которую проходит переменная намагниченность, является мерой потерь. Материалы с низкими значениями Hc и, следовательно, с небольшими гистерезис-петлями называются мягкими магнитными материалами. Если Hc очень большой, они называются твердыми магнитными материалами.

‘Гистерезис’ присутствует в ферромагнитном материале. Это показано на рисунке ниже. Напряженность магнитного поля H показана вдоль оси x, а степень намагниченности (магнитная индукция) B — вдоль оси у. Если магнитное поле отсутствует, намагниченности в начале нет, и мы снова оказываемся в точке начала координат графика.

Если приложить магнитное поле, ферромагнитный материал становится магнитным. Воздействие продолжается до тех пор, пока все «области Вейса» в материале не будут иметь одинаковую ориентацию. Теперь материал имеет максимальную намагниченность, и увеличение магнитного поля не оказывает дальнейшего влияния на степень намагниченности. Если магнитное поле ослабить, области Вейса по большей части сохранят свое положение.

Когда поле становится более отрицательным, общая намагниченность также изменяет направление. Это продолжается до тех пор, пока все спины не будут ориентированы в другом направлении и намагниченность не изменится. Теперь продукт размагничен.

Назад к содержанию

Кривая гистерезиса (кривая BH)

Представление о магнитном поле / Хабр

Мы все знаем, что такое постоянные магниты. Магниты – это металлические тела, притягивающиеся к другим магнитам и к некоторым металлам. То, что располагается вокруг магнита и взаимодействует с окружающими предметами (притягивает или отталкивает некоторые из них), называется магнитным полем.

Источником любого магнитного поля являются движущиеся заряженные частицы. А направленное движение заряженных частиц называется электрическим током. То есть, любое магнитное поле вызывается исключительно электрическим током.

За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если же движутся отрицательные заряды, то направление тока считается обратным движению таких зарядов. Представьте себе, что по кольцевой трубе течет вода. Но мы будем считать, что некий «ток» при этом движется в противоположном направлении. Электрический ток обозначается буквой I.

В металлах ток образуется движением электронов – отрицательно заряженных частиц. На рисунке ниже, электроны движутся по проводнику справа налево. Но считается, что электрический ток направлен слева направо.

Это произошло потому, что когда начали изучение электрические явления, не было известно, какими именно носителями чаще всего переносится ток.

Если мы посмотрим на этот проводник с левой стороны, так, чтобы ток шел «от нас», то магнитное поле этого тока будет направлено вокруг него по часовой стрелке.

Если рядом с этим проводником расположить компас, то его стрелка развернется перпендикулярно проводнику, параллельно «силовым линиям магнитного поля» — параллельно черной кольцевой стрелке на рисунке.

Если мы возьмем шарик, имеющий положительный заряд (имеющий дефицит электронов) и бросим его вперед, то вокруг этого шарика появится точно такое же кольцевое магнитное поле, закручивающееся вокруг него по часовой стрелке.

Ведь здесь тоже имеет место направленное движение заряда. А направленное движение зарядов есть электрический ток. Если есть ток, вокруг него должно быть магнитное поле.

Движущийся заряд (или множество зарядов – в случае электрического тока в проводнике) создает вокруг себя «тоннель» из магнитного поля. Стенки этого «тоннеля» «плотнее» вблизи движущего заряда. Чем дальше от движущегося заряда, тем слабее напряженность («сила») создаваемого им магнитного поля. Тем слабее реагирует на это поле стрелка компаса.

Закономерность распределение напряженности магнитного поля вокруг его источника такая же, как закономерность распределения электрического поля вокруг заряженного тела – она обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника поля.

Если положительно заряженный шарик перемещается по кругу, то кольца магнитных полей, образующихся вокруг него по мере его движения, суммируются, и мы получим магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, в которой перемещается заряд:

Магнитный «тоннель» вокруг заряда оказывается свернутым в кольцо и напоминает по форме тор (бублик).

Такой же эффект получается, если свернуть в кольцо проводник с током. Проводник с током, свернутый в многовитковую катушку называется электромагнитом. Вокруг катушки складываются магнитные поля движущихся в ней заряженных частиц — электронов.

А если заряженный шарик вращать вокруг его оси, то у него появится магнитное поле, как у Земли, направленное вдоль оси вращения. В данном случае током, вызывающим появление магнитного поля, является круговое движение заряда вокруг оси шарика – круговой электрический ток.

Здесь, по сути, происходит то же самое, что и при движении шарика по кольцевой орбите. Только радиус этой орбиты уменьшен до радиуса самого шарика.

Все сказанное выше справедливо и для шарика заряженного отрицательно, но его магнитное поле будет направлено в противоположную сторону.

Данный эффект был обнаружен в опытах Роуланда и Эйхенвальда. Эти господа регистрировали магнитные поля вблизи вращающихся заряженных дисков: рядом с этими дисками начинала отклоняться стрелка компаса. Направления магнитных полей в зависимости от знака заряда дисков и направления их вращения, показаны на рисунке:

При вращении незаряженного диска, магнитные поля не обнаруживались. Не было магнитных полей и вблизи неподвижных заряженных дисков.

Модель магнитного поля движущегося заряда

Чтобы запомнить направление магнитного поля движущегося положительного заряда, мы представим себя на его месте. Поднимем правую руку вверх, затем укажем ею направо, затем опустим ее вниз, затем укажем влево и вернем руку в исходное положение – вверх. Затем повторим это движение. Наша рука описывает круги по часовой стрелке. Теперь начнем движение вперед, продолжая вращать рукой. Движение нашего тела – аналог движения положительного заряда, а вращение руки по часовой стрелке – аналог магнитного поля заряда.

Теперь представьте себе, что вокруг нас находится тонкая и прочная эластичная паутина, похожая на струны пространства, которые мы рисовали, создавая модель электрического поля.

Когда мы движемся сквозь эту трехмерную «паутину», из-за вращения руки, она, деформируясь, смещается по часовой стрелке, образуя подобие спирали, словно бы наматываясь в катушку вокруг заряда.

Сзади, за нами, «паутина» восстанавливает свою правильную структуру. Примерно так можно представлять себе магнитное поле положительного заряда, движущегося прямо.

А теперь попробуйте двигаться не прямо вперед, а по кругу, например, поворачивая при ходьбе налево, при этом вращая рукой по часовой стрелке. Представьте себе, что вы движетесь через нечто, напоминающее желе. Из-за вращения вашей руки, внутри круга, по которому вы движетесь, «желе» будет смещаться вверх, образуя горб над центром круга. А под центром круга, образуется впадина из-за того, что часть желе сместилось вверх. Так можно представлять себе формирование северного (горб сверху) и южного (впадина снизу) полюсов при движении заряда по кольцу или его вращения.

Если при ходьбе вы будете поворачивать направо, то «горб» (северный полюс) сформируется снизу.

Аналогично можно сформировать представление о магнитном поле движущегося отрицательного заряда. Только вращать рукой нужно в противоположную сторону – против часовой стрелки. Соответственно, магнитное поле будет направлено в противоположную сторону. Просто каждый раз следите за тем, в какой сторону ваша рука выталкивает «желе».

Такая модель наглядно демонстрирует то, почему северный полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита: «горб» одного из магнитов втягивается во «впадину» второго магнита.

И еще эта модель показывает, почему не существуют отдельных северных и южных полюсов магнитов, как бы мы их не разрезали – магнитное поле представляет собой вихревую (замкнутую) «деформацию пространства» вокруг траектории движущегося заряда.

Спин

У электрона было обнаружено магнитное поле, такое, какое у него должно быть в том случае, если бы он был шариком, вращающимся вокруг своей оси. Это магнитное поле назвали спином (от английского to spin — вращаться).

Кроме того, у электрона существует еще и орбитальный магнитный момент. Ведь электрон не только «вращается», но движется по орбите вокруг ядра атома. А движение заряженного тела порождает магнитное поле. Так как электрон заряжен отрицательно, магнитное поле, вызванное его движением по орбите, будет выглядеть так:

Если направление магнитного поля, вызванного движением электрона по орбите, совпадает с направлением магнитного поля самого электрона (его спином), эти поля складываются и усиливаются. Если же эти магнитные поля направлены в разные стороны, они вычитаются и ослабляют друг друга.

Кроме того, могут суммироваться или вычитаться друг из друга магнитные поля других электронов атома. Этим объясняется наличие или отсутствие магнетизма (реакции на внешнее магнитное поле или наличие собственного магнитного поля) некоторых веществ.

Эта статья — отрывок из книги об азах химии. Сама книга здесь:
sites.google.com/site/kontrudar13/himia

UPD: Материал предназначен, в первую очередь, для школьников средних классов. Возможно, Хабр не место для подобных вещей, Но где место? Нет его.

МАГНЕТИЗМ – Огонек № 24 (4455) от 16.06.1996

МАГНЕТИЗМ

Кого-то он обогатит, кого-то загонит в гроб.

Что мы знаем об этом?

Наука и техника

Научившись производить и использовать сверхмощные технические магниты для своих нужд, люди пока не могут совладать с гораздо более слабыми природными магнитными полями, которые нас убивают. Ученые-геофизики буквально со дня на день ожидают начала нового всплеска солнечной активности, а это значит — магнитные бури, инфаркты, аварии, самоубийства, массовые помешательства. Хорошо бы, чтобы к тому времени медики уже опробовали лекарства от магнитных бурь.

«ЧУ-ШИ»

Кажется, первое историческое упоминание о магните оставил нам Плиний. Он рассказал, как некий пастух с острова Крит, сандалии которого были подкованы железом, обратил внимание, что к его обуви пристают какие-то мелкие черные камешки, в изобилии валявшиеся на склонах горы Идо. Пастуха звали Магнис, отсюда природные магниты получили свое название. А может, все было и не так. Римский поэт Лукреций Кар считал, что магнит обязан своим названием местности, где его нашли. Эта местность в Малой Азии называлась Магнезия.

Китайцы, ничего не знавшие ни о Магнезии, ни о греческих пастухах в железных сандалиях, называли эти черные камешки «чу-ши», что можно перевести как «любящий камень». Ход мыслей был прост: раз тянется — значит, любит. (Кстати говоря, людское мышление бывает забавно параллельным: на французском языке магнит называется «эман» — «любящий».)

Китайцы — народ пытливый. Они первыми придумали, как можно практически использовать магниты. Они не изобрели компас, как многие думают, они изобрели игрушку — югоуказатель. Небольшие фигурки с вытянутой рукой, постоянно указывающей на юг, ставились ими не только на корабли, но и на конные повозки. Это было четыре тысячи лет тому назад. Граждане огромной Поднебесной империи жили довольно замкнуто, тихо и мирно. Плавания совершали в основном каботажные — вдоль берега, по рекам, и компас был китайцам не очень-то нужен. (Заторможенные китайцы даже изобретенный порох умудрились не использовать для военных нужд — делали фейерверки и ракеты.)

Другое дело — агрессивная и неугомонная европейская цивилизация, у которой будто шило торчит в заднице: вечно тянет на какие-то приключения. Ей компас был просто необходим. И он был изобретен в Италии неким Джойя примерно 700 лет назад. Тогда уже научились натирать природными магнитами стальные иглы, которые стали первыми искусственными магнитами и которые использовали в качестве стрелок. Джойя снабдил магнитную стрелку кругом с делениями. Прибор получил название «компассаре», что означает «измерять шагами».

Так магниты вошли в широкое применение.

РЕКОРДЫ

Перстень Ньютона превращается в летающий поезд

Сэр Исаак Ньютон носил «магический» перстень, в котором вместо драгоценного камня был оправлен золотом природный магнит необычайной силы. Неудивительно даже для ученого: с магнитом связано множество легенд и преданий. Считалось, что магнит может отпирать замки, извлекать золото из-под земли. Говорили, что где-то в море-океане есть магнитные скалы, которые вытаскивают гвозди из проплывающих мимо кораблей. С помощью магнитов пытались построить вечный двигатель.

Английская королева Елизавета попросила своего придворного медика Уильяма Гильберта поехать в Россию и вылечить царя Ивана Грозного от какой-то неизвестной болезни (часом, не от сифилиса ли, от которого страдал царь-батюшка?). Прибыв в Московию, лекарь начал потчевать капризного государя пилюльками и корешками, но тому все не легчало. Над лекарем замаячила тень Малюты Скуратова, и от отчаяния эскулап бросился изучать лечебные свойства магнитов. И стал большим специалистом в этой области, хотя царя так и не вылечил.

Кстати, после Ньютона, нарисовавшего четкую механистическую картину мироздания, оставались только две пустяковые вещицы, которые в эту картину не укладывались, — притягивающиеся к железке магниты и электрические явления (например, притягивание бумажек к натертой эбонитовой палочке).

Впервые на связь между магнетизмом и электричеством указал Эрстед. На лекции в Копенгагенском университете случайно возле действующей электрической установки оказался компас. При включении тока стрелка компаса поворачивалась к проводнику. Это заметил один студент и спросил: а на каком, собственно, основании? Случилось это 15 февраля 1820 года. По наводке студента Эрстед уже через неделю опубликовал работу об этом, став известным и богатым. Фамилию же студента история до нас не донесла. Неизвестно также, делал ли потом наблюдательному студенту Эрстед поблажки на экзаменах. Через пять лет после той знаменитой лекции английский любитель науки по фамилии Стёрджен сунул стальной стержень в катушку с протекающим по ней током. Так был изобретен первый электромагнит.

И пошла гонка — кто сделает магнит мощнее! Электромагнит Стёрджена поднимал груз в 18 раз больше собственного веса. Ученик Стёрджена Джоуль (тот самый) сделал магнит, поднимающий в 200 раз больше собственного веса. Американец Эдисон разработал проект по превращению в электромагнит целой скалы из магнитной руды. Эдисон планировал обмотать скалу проводом и пустить по проводу ток от местной электростанции. Проект так и не был осуществлен, видимо, в силу его бессмысленности.

Но в 1937 году другой американец, Биттер, построил-таки электромагнит-монстр. Чтобы включить его, пришлось обесточить весь Бостон — так много жрал энергии. Когда его включили, все железные предметы в округе — гвозди, болты, железная стружка, инструменты — со страшной скоростью полетели к магниту. Этот магнит развил напряженность поля в 100 000 эрстед, что в 200 000 раз больше напряженности магнитного поля Земли. Другой американец — Кольм построил магнит еще более мощный (250 000 эрстед) и настолько же бесполезный. На этом Америка успокоилась.

Но не успокоились русские большевики. Им нужны были рекорды, фрейдистский комплекс «у меня самый большой» не давал им покоя. Были задействованы лучшие умы. Капица-старший, разряжая на электромагнит «ударный» генератор, питающийся от огромного маховика, получил 500 000 эрстед напряженности магнитного поля. Но уж совсем за всякие рамки вышел академик Сахаров: он предложил оригинальное решение — сжимать электромагнит вместе с его магнитным полем с помощью взрывчатки. В сдавленном пространстве напряженность поля достигла 25 000 000 эрстед!

Конечно, поле такой силы существовало доли секунды, но существовало же! Вообще на создание сверхсильных магнитных полей необходимо либо тратить энергию целого города, либо такие поля будут жить доли секунды. А если надо и надолго, и город не отключать? Здесь может помочь сверхпроводимость. Это явление было открыто в 1911 году. Суть его в том, что при охлаждении металла до космического холода его электрическое сопротивление падает до нуля, поэтому ток в замкнутом витке может циркулировать вечно. И магнитное поле, создаваемое этим током, также будет вечным.

Для чего вся эта гигантомания? Как это зачастую бывает в науке, целесообразность проявилась не сразу. Но вот десять лет назад швейцарские физики открыли «теплые» сверхпроводники. Для достижения ими состояния сверхпроводимости уже не нужен абсолютный нуль, достаточно температуры, при которой азот превращается в жидкость. Хотелось бы, чтобы проводники становились сверхпроводящими при комнатной температуре, но таких пока нет. А когда будут…

Фантастические перспективы! Не говоря даже о принципиально новой энергетике и электронике, станет возможным магнитное подвешивание тяжелых тел — мостов, зданий, поездов, можно подвешивать турбины электростанций, маховики — накопители энергии. Представляете — дворец, парящий в воздухе! Это тебе не гроб Магомета, который, по легенде, висит в воздухе, тут речь о тысячах тонн идет! Впрочем, коль возникнет такая мода, гробы «новых русских» в их фамильных склепах тоже можно будет подвешивать в воздухе на веки вечные. Во всяком случае, в Японии уже продаются игрушки, основанные на сверхпроводящем подвешивании.

Мелочи:

Предсказать магнитную бурю реально за сутки. Иногда, при особо сильной вспышке, за 12 часов. Это минимум. А максимум — магнитную бурю можно спрогнозировать за 27 суток. За 27 дней Солнце оборачивается вокруг своей оси, вновь поворачиваясь к Земле тем же бочком, той же точкой, в которой произошло взрывное возмущение, выбросившее к Земле поток частиц. Если возмущение еще не затихло, Землю опять облучит мощным потоком солнечного ветра.

В ЦКБ № 3 при МПС оборудовали специальную палату для защиты от магнитных бурь и назвали ее экранированной палатой. Палата как палата, только без окон, с искусственным освещением. Сюда кладут на время бурь магниточувствительных больных. Чувствуют они себя прекрасно.

ПОМНИ О СМЕРТИ

Следите за прогнозами магнитных бурь

У нашей планеты есть постоянное магнитное поле. А вот колебания этого поля — магнитные бури — зависят уже не от планеты, а от ближайшей звезды. В моменты вспышек на Солнце в пространство исторгаются потоки частиц. Их называют солнечным ветром. Через сутки-двое частицы долетают до Земли. Бомбардируя магнитное поле нашей планеты, они вызывают магнитные бури, северные сияния и… головные боли. Причем болит и сияет больше у полюсов, где напряженность магнитного поля достаточно велика.

Лет семь назад сильнейшая магнитная буря обрушилась на Землю. Тогда не повезло Канаде, Квебеку. По девятибалльной штормовой шкале буря достигла 8 баллов. В Квебеке вышла из строя энергосистема всего города. И этот случай не единственный. «Вылетали пробки» и в США, и в других странах. А уж о нарушениях радиосвязи и не говорим — это стало притчей во языцех. Не зря славяне называли Солнце Ярилой!

Прогнозы магнитных бурь у нас в стране дают Институт прикладной геофизики и ИЗМИРАН (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН). По Интернету ИЗМИРАН получает сведения из солнечных обсерваторий всего мира и анализирует полученные данные. Проблемой магнитных бурь ИЗМИРАН занимается столько, сколько существует — 56 лет.

Так вот, по данным института, 70% авиакатастроф в мире происходит в моменты магнитных возмущений. И дело тут не столько в отказах техники, сколько в отказах психики пилота. Человеческий фактор…

Сначала тем, кто говорил о влиянии магнитных бурь на организм человека, не верили. Над этими учеными смеялись, негодовали, обвиняли в лженауке. Первым был осмеян Чижевский. После него, в 20-е годы нашего века двое французов, Фор и Сарду, также обнаружили зависимость между магнитными бурями и сердечно-сосудистыми заболеваниями. По их выкладкам получалось, что в 85% наблюдаемых мест Франции число сердечно-сосудистых больных увеличивалось в моменты магнитных бурь.

Впоследствии были найдены корреляции между бурями и еще многими заболеваниями, в том числе астмой, язвой, эпилепсией и психическими заболеваниями. Скандинавы подтвердили: да, в дни магнитных волнений в психиатрические лечебницы поступает больше пациентов, чем в спокойные дни. Возрастает также число самоубийств.

Ученые ИЗМИРАНа из чистого любопытства ретроспективно, по записям врачей проанализировали данные сердечно-сосудистой системы космонавтов и установили — во времена солнечных всплесков, вызывающих магнитные бури на Земле, многие параметры в организме космонавтов меняются. Наука строится на подтверждениях, поэтому недавно измирановцы с привлечением светил российской медицинской науки (коллектива из медицинской академии под руководством академика Ф.И. Комарова, профессора С. И. Рапопорта из Лаборатории хрономедицины и клинических проблем РКНЦ РАМН) провели совместное исследование, подтвердившее обострение сердечно-сосудистых болезней во время магнитных бурь. Теперь этот тезис из разряда гипотез окончательно перешел в разряд научных фактов.

Порыв ветра скорее сорвет с яблони источенное червями яблоко, нежели яблоко здоровое. Так же и магнитная буря, скорее она выбьет из жизненной колеи человека бедного и больного, нежели богатого и здорового (нет справедливости под Солнцем!).

Вслед за физиками физиологи нашли свое объяснение вредного влияния бурь, но уже на макроуровне. Вегетативная нервная система состоит из двух отделов — симпатического и парасимпатического. Симпатический отдел отвечает за повышение артериального давления и убыстрение сердечных сокращений, а парасимпатический действует наоборот. Всплески магнитной активности нарушают гормональный баланс и тем самым активизируют какой-то из отделов нервной системы. В итоге — нарушение сердечного ритма, обострение всех хронических болезней, инфаркты.

Магнитные бури заставили ученых в последнее время внимательно понаблюдать за небольшой шишковидной железой под названием эпифиз. Эпифиз вырабатывает гормон мелатонин, который действует как иммуномодулятор, то есть восстанавливает нарушенную иммунную систему человека. Но самое главное — мелатонин управляет биоритмами человека — заставляет его ночью спать, а днем активно действовать. Во время магнитных бурь характер выделения мелатонина нарушается, «плывут» биоритмы. И что самое смешное, это может даже привести к внезапной смерти. Причем умереть, в принципе, может и молодой здоровый человек.

Чаще подвержены синдрому внезапной смертности (СВС) младенцы. Они первые три месяца живут по так называемому околонедельному ритму. Потом в их крошечных организмах происходит перестройка: недельный ритм меняется на суточный. Если смены не происходит, младенчик может отдать богу душу.

Вполне здоровый человек с железным сердцем тоже может «сорваться с ветки». Это зависит только от типа его нервной системы. Поэтому необходимо выявить типы реакции людей на магнитные бури. Чтобы человек знал не только группу своей крови, но и тип магнитной восприимчивости. Пока что материал для подобных тестирований еще только накапливается, нарабатываются методики.

Это делается следующим образом. К груди испытуемого прикрепляют датчики, на пояс вешают небольшую черную сумку с измерительным аппаратом и отпускают на волю, как окольцованную птичку. Человек идет на работу, скандалит с женой, едет в метро. А все это время, круглые сутки вся информация о деятельности сердца поступает в компьютер. Каждые полчаса (или час, или минуту — по желанию исследователя) на руке испытуемого надувается небольшая манжетка, измеряющая артериальное давление, и данные опять-таки поступают в компьютер. (Наверное, сексом заниматься во всем этом снаряжении не совсем удобно.) А потом медик анализирует 24-часовую электрокардиограмму и приходит к выводу, что на клиента повлияло — магнитная буря или семейная.

Если магнитная — товарищу мягко порекомендуют лекарства, которые, правда, чаще не помогают: мало мы еще знаем о человеке. Сложность состоит еще и в том, чтобы найти универсальное лекарство, которое можно было бы давать и сердечнику, и язвеннику, и «трезвеннику». Правда, сейчас большие надежды ученые возлагают на синтезированное лекарство со знакомым уже нам названием «мелатонин». Этой осенью в Лаборатории хрономедицины и клинических проблем гастроэнтерологии РКНЦ РАМН его начнут испытывать.

ЖИДКИЕ МАГНИТЫ

Идея: размолоть железо в такой мелкий порошок, который бы не осаждался в жидкости — воде, керосине, масле… Тогда получилась бы магнитная жидкость. Осуществить это удалось только в 60-х годах. После целой недели размалывания в шаровой мельнице добились такого тонкого помола порошка феррита, что, будучи засыпанным в смесь керосина и олеиновой кислоты, он уже не осаждался.

Это был первый жидкий магнит — тяжелая черно-бурая жидкость. Если к сосуду с такой жидкостью поднести магнит, она в буквальном смысле лезет на стенку или вздувается бугром. Разлитую на полу, ее можно собрать магнитом. Правда, лучше для этого брать электромагнит. Его выключил — и жидкость стекла в подставленную емкость. А вот постоянным магнитом жидкомагнитную субстанцию лучше не собирать: потом от магнита ее нипочем не отскребешь.

Для чего? Например, из подводной лодки торчит вал с винтом. Встает проблема с уплотнением, чтобы забортная вода не проникала в машинное отделение. Вместо сальников можно использовать жидкомагнитное уплотнение, чуть намагнитив вал в месте его выхода из корпуса лодки.

Магнитную жидкость на основе масла используют в качестве вечной смазки для намагниченных подшипников. Она оттуда уже не вылезет. Наоборот, захочешь — не вынешь.

Можно построить герметичный насос для перекачки агрессивных или ядовитых жидкостей. Вместо поршня в трубке будет ходить туда-сюда жидкомагнитная «пробка». Внешний магнит двигает ее, «пробка» толкает в трубке перекачиваемую жидкость.

Вот еще. Затонул нефтеналивной танкер. На море образовалась нефтяная пленка. Как ее собрать? Распылить небольшое количество магнитной жидкости, она растворится в нефти, а затем нефть собрать мощными электромагнитами.

ВИХРИ ВРАЖДЕБНЫЕ ВЕЮТ НАД НАМИ

Во всем мире часть электората (и немалая!) определяется в выборе непосредственно в кабинке для голосования. То есть во многом случайно, под влиянием настроения. Думается, особенно это характерно для столь взвинченного электората, как наш.

Поэтому, дабы чувства не затмевали разум, правительству выгодно назначать выборы в спокойный день, когда нежная психика избирателя не тревожится воздействиями природных факторов в виде, например, магнитных бурь. А то неясно, как поведет себя возбужденный электоратчик, какими эмоциями будет обуреваем его мозг в момент, когда он заносит карандаш над будущим своей страны.

У нас же по странной случайности получается наоборот.

Посмотрите на месячный прогноз магнитной обстановки, предоставленный нам Гелиофизическим центром Института прикладной геофизики. Единственный день с выдающимся возмущением приходится как раз на 16 июня.

Силы небесные…

Комментарий к графику прогноза геомагнитной обстановки в России на июнь 1996 года:

Магнитная буря измеряется по шестибалльной шкале — от 0 до 5 баллов, где 0 — очень спокойное поле, а 5 — аномально сильное возмущение (но и то и другое крайне редкое явление).

постоянный магнит — это… Что такое постоянный магнит?

изделие определенной формы (например, в виде подковы, полосы, стержня) из предварительно намагниченного материала, способного сохранять значительную магнитную индукцию после устранения намагничивающего поля. Применяется как источник постоянного магнитного поля в электротехнических, радиотехнических и электронных устройствах.

ПОСТОЯ́ННЫЙ МАГНИ́Т, изделие из магнитотвердого материала, автономный источник постоянного магнитного поля.

Магниты [греч. magnetis, от Magnetis Lithos, — камень из Магнесии (древний город в Малой Азии)] бывают естественные и искусственные. Естественным магнитом является кусок железной руды, обладающий способностью притягивать к себе находящиеся вблизи небольшие железные предметы. Гигантскими естественными магнитами являются Земля и другие планеты(см. Магнитосфера (см. МАГНИТОСФЕРА)), так как они обладают магнитным полем. Искусственные магниты представляют собой предметы и изделия, получившие магнитные свойства в результате контакта с естественным магнитом или намагниченные в магнитном поле. Постоянный магнит является искусственным магнитом.

В наиболее простых случаях постоянный магнит представляет собой тело (в виде подковы, полосы, шайбы, стержня и т. д.), прошедшее соответствующую термическую обработку и предварительно намагниченное до насыщения. Постоянный магнит обычно входит как составная часть в магнитную систему, предназначенную для формирования магнитного поля. Напряженность магнитного поля, формируемого постоянным магнитом, может быть как постоянная, так и регулируемая.

Различные части постоянного магнита притягивают железные предметы по-разному. Концы магнита, где притяжение максимальное, называются полюсами магнита, а средняя часть, где притяжение практически отсутствует, называется нейтральной зоной магнита. Искусственные магниты в виде полосы или подковы всегда имеют два полюса на концах полосы и нейтральную зону между ними. Можно намагнитить кусок стали таким образом, что он будет иметь 4, 6 и более полюсов, разделенных нейтральными зонами, при этом число полюсов всегда остается четным. Невозможно получить магнит с одним полюсом.. Соотношение между размерами полюсных областей и нейтральной зоны магнита зависит от его формы.

Уединенный магнит в виде длинного и тонкого стержня называют магнитной стрелкой. Конец укрепленной на острие или подвешенной магнитной стрелки — простейший компас, указывает географический север Земли, и называется северным полюсом (N) магнита, противоположный полюс магнита, указывает на юг, и называется южным полюсом (S).

Области применения постоянных магнитов весьма разнообразны. Их применяют в электродвигателях, в автоматике, робототехнике, для магнитных муфт магнитных подшипников, в часовой промышленности, в бытовой технике, как автономные источники постоянного магнитного поля в электротехнике и радиотехнике.

Магнитные цепи, включающие постоянные магниты, должны быть разомкнутыми, т. е. иметь воздушный зазор. Если постоянный магнит изготовлен в виде кольцевого сердечника, то он практически не отдает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри него. В этом случае магнитное поле вне сердечника практически отсутствует. Чтобы использовать магнитную энергию постоянных магнитов, нужно в замкнутом магнитопроводе создать воздушный зазор определенного размера.

Когда постоянный магнит служит для создания магнитного потока в воздушном зазоре, например между полюсами подковообразного магнита, воздушный зазор уменьшает индукцию (и намагниченность) постоянного магнита. При наличии зазора за счет свободных полюсов создается внутренне размагничивающее поле H_d, которое уменьшает индукцию внутри магнита до значения B_d. Величина B_d определяет напряженность создаваемого магнитного поля в воздушном зазоре постоянного магнита. Она зависит от формы постоянного магнита, коэрцитивной силы (см. КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА) Н_с материала и формы кривой размагничивания. Положение рабочей точки, характеризующей состояние магнитного материала, зависит от величины зазора и определяется конфигурацией постоянного магнита.

Таким образом, характеристики постоянного магнита определяются его формой и свойствами материала, из которого он изготовлен. В свою очередь, свойства магнитотвердых материалов характеризуются кривой размагничивания, которая является участком предельной гистерезисной петли. Чем больше коэрцитивная сила H_c и остаточная магнитная индукция B_r материала, то есть чем более магнитотвердым (см. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ) является материал, тем лучше он подходит для постоянного магнита. Индукция в постоянном магните может равняться наибольшей остаточной индукции B_r лишь в том случае, если он представляет собой замкнутый магнитопровод.

Важнейшее требование к постоянному магниту состоит в том, чтобы получить максимальную магнитную энергию Э_о в рабочем зазоре, которая равна:

Э_о = B_d^.H_d^.V_d/2, где V_d — объем магнита.

Удельная (отнесенная к единице объема магнита) магнитная энергия в воздушном зазоре определяется положением рабочей точки на кривой размагничивания:

Э_d = B_d^. H_d/2.

Чем меньше длина магнита и относительно больше зазор, тем больше размагничивающее поле полюсов и меньше B_d. При замкнутом магните энергия равна нулю, так как в этом случае H_d = 0. Если зазор между полюсами магнита очень велик, то энергия также стремится к нулю, потому что в этом случае B_d = 0.

Действие постоянного магнита наиболее эффективно, т. е. внешнее поле, создаваемое постоянным магнитом, обладает наибольшей магнитной энергией, если рабочая точка магнита имеет координаты B_d и H_d, и состояние магнита соответствует точке кривой размагничивания, где максимально значение (BH)_max. В этом случае магнитная энергия единицы объема материала достигает своего максимального значения W_м. Максимальная энергия W_м в воздушном зазоре тем больше, чем больше остаточная индукция, коэрцитивная сила и коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала g (g = (BH)_max^. /2B_r H_c.

Важным условием для достижения наивысших магнитных характеристик постоянного магнита является его предварительное намагничивание до состояния магнитного насыщения (см. МАГНИТНОЕ НАСЫЩЕНИЕ). Однако со временем магнитные характеристики постоянных магнитов ухудшаются в результате структурного и магнитного старения. В результате остаточная магнитная индукция B_d уменьшается. Помимо магнитного старения в постоянных магнитах имеют место обратимые температурные изменения B_d, связанные с температурной зависимостью спонтанной намагниченности магнитного материала.

10 х 15 см (вертикальный)

Изготовление магнитов на холодильник — это отличный способ рекламы, классическое решение для достижения максимальной узнаваемости вашего бренда и увеличения продаж. В фотоцентрах «Колибри» вы можете заказать магнитный сувенир необходимого размера (10×15 см, 15×20 см, 30×20 см, 15×10 см, 20×30 см, 10×6,7 см, 20×15 см, 6,7×10 см).

Магнит изготавливается из так называемой магнитной фотобумаги. Материал состоит из фотобумаги и магнитного винила толщиной 0,7 мм. Тип бумаги вы при оформлении заказа выбираете сами: шелковая фотобумага или фотобумага «металлик». «Металлик» дает хороший блеск и глубину изображения, а шелковая фотобумага добавит фотографии четкости. Созданный таким образом магнит получается тонким, но при этом сохраняет прочность и хорошо держит форму.

Мы быстро создаем прочные и износоустойчивые магниты в Красноярске наряду с множеством других сувениров для дома и офиса, ваших коллег, друзей и клиентов. Чтобы выбрать наиболее подходящую фотографию из вашего архива и создать макет будущего сувенира, перейдите в онлайн-конструктор с помощью кнопки «Заказать». Если вашему фото требуется коррекция, поставьте в соответствующем поле галочку, и тогда наш дизайнер исправит все недочеты.

Магнит на заказ — это не только способ продвижения вашего бренда или отличный подарок друзьям, но и потрясающая возможность что-то изменить в собственной квартире.

ФОТОМАГНИТ ДЛЯ ВАШЕГО ИНТЕРЬЕРА

Разбавьте свой интерьер фотомагнитом с фотографиями из «Инстаграма»! Это воспоминания, которые теперь всегда будут с вами. Каждый раз, открывая холодильник, улыбнитесь приятному чувству, зафиксированному на этих фотомагнитах. Холодильник не зря является классической локацией для размещения всевозможных картинок и сувенирчиков на магнитной основе. Только попробуйте украсить подобным образом собственную кухню, и снимать фото, напечатанные на магнитной фотобумаге, вам не захочется.

Лучше всего напечатать сразу несколько штук с разными моментами, разными друзьями, разным настроением. Такие фотомагниты можно крепить на любые поверхности. Это не только кухня, но и специальная доска на вашем рабочем месте. Напечатайте фото тех мест, где мечтаете побывать, и развесьте магнитики по всему дому. Создайте фотографию с мотивирующей или воодушевляющей надписью и повесьте там, где любимый человек увидит фотомагнит перед выходом из дома.

Интерьер, который вам уже хочется поменять, заиграет новыми красками при помощи многочисленных магнитиков. Экспериментируйте, используя свои собственные фото как источник вдохновения!

Какие магниты сделаны из

[/ caption]

Магниты — незамеченные герои Нового времени. Однако большинство людей не понимают, из чего сделаны магниты и как они вообще работают. Проблема в том, что мы просто знаем, что магниты притягивают железо и никель. Однако магниты имеют очень интересное происхождение и могут рассматриваться как физическое проявление электромагнитной силы.

Все магниты изготовлены из группы металлов, называемых ферромагнитными металлами. Это такие металлы, как никель и железо.Каждый из этих металлов обладает особым свойством однородного намагничивания. Когда мы спрашиваем, как работает магнит, мы просто спрашиваем, как объект, который мы называем магнитом, проявляет свое магнитное поле. Ответ на самом деле довольно интересный.

В каждом материале есть несколько небольших магнитных полей, называемых доменами. В большинстве случаев эти домены независимы друг от друга и обращены в разные стороны. Однако сильное магнитное поле может расположить домены любого ферромагнитного металла так, чтобы они выровнялись, чтобы создать большее и более сильное магнитное поле. Так делают большинство магнитов.

Основное различие между магнитами заключается в том, являются они постоянными или временными. Временные магниты со временем теряют свое большее магнитное поле, поскольку домены возвращаются в исходное положение. Самый распространенный способ производства магнитов — нагрев их до температуры Кюри или выше. Температура Кюри — это температура, при которой ферромагнитные металлы приобретают магнитные свойства. Нагревание ферромагнитного материала до заданной температуры на некоторое время сделает его магнитным.Нагревание выше этой точки может сделать магнетизм постоянным. Ферромагнитные материалы также можно разделить на мягкие и твердые металлы. Мягкие металлы со временем теряют свое магнитное поле после намагничивания, в то время как твердые металлы могут стать постоянными магнитами.

Не все магниты созданы руками человека. Некоторые магниты встречаются в природе, например, магнитный камень. Этот минерал использовался в древности для изготовления первых компасов. Однако у магнитов есть и другое применение. С открытием связи между магнетизмом и электричеством магниты теперь являются основной частью каждого электрического двигателя и турбины.Магниты также использовались для хранения компьютерных данных. Теперь существует тип накопителя, называемый твердотельным накопителем, который позволяет более эффективно сохранять данные на компьютерах.

Мы написали много статей о магнитах для Universe Today. Вот статья о магнитном поле Земли, а вот статья о стержневом магните.

Если вам нужна дополнительная информация о магнитах, ознакомьтесь с дискуссией НАСА о магнитах, а здесь — ссылка на статью о магнитных полях.

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

Источники:
НАСА
Википедия

Нравится:

Нравится Загрузка …

Процесс производства магнита | Как делаются магниты

Есть несколько способов изготовления магнитов, но наиболее распространенный метод называется порошковой металлургией. В этом процессе подходящая композиция измельчается в мелкий порошок, уплотняется и нагревается, чтобы вызвать уплотнение посредством «жидкофазного спекания».Поэтому такие магниты чаще всего называют спеченными магнитами. Этим методом изготавливаются ферритовые, самариево-кобальтовые (SmCo) и неодим-железо-борные (нео) магниты. В отличие от феррита, который представляет собой керамический материал, все магниты из редкоземельных элементов представляют собой сплавы металлов.

Подходящее сырье плавится в вакууме или в инертном газе в индукционной плавильной печи. Расплавленный сплав либо выливают в форму, на охлаждающую пластину, либо обрабатывают в машине для разливки ленты — устройстве, которое формирует тонкую непрерывную металлическую полосу.Эти отвержденные металлические «куски» измельчаются и измельчаются в порошок с диаметром от 3 до 7 микрон. Этот очень мелкодисперсный порошок химически активен, способен самовоспламеняться на воздухе и поэтому должен быть защищен от воздействия кислорода.

Существует несколько методов уплотнения порошка, и все они включают выравнивание частиц таким образом, чтобы в готовой детали все магнитные области были направлены в заданном направлении. Первый метод называется осевым или поперечным прессованием.Здесь порошок помещается в полость инструмента на прессе, а пуансоны входят в инструмент для сжатия порошка. Непосредственно перед уплотнением применяется выравнивающее поле. Уплотнение «вмерзает» в это выравнивание. При осевом (параллельном) прессовании выравнивающее поле параллельно направлению уплотнения. При поперечном (перпендикулярном) прессовании поле перпендикулярно давлению уплотнения. Поскольку мелкие частицы порошка вытянуты в направлении магнитного выравнивания, поперечное прессование обеспечивает лучшее выравнивание и, следовательно, более энергоемкий продукт.При прессовании порошка в гидравлических или механических прессах форма ограничивается простыми поперечными сечениями, которые можно вытолкнуть из полости матрицы.

Второй метод уплотнения называется изостатическим прессованием, при котором гибкий контейнер заполняется порошком, контейнер герметизируется, применяется выравнивающее поле и контейнер помещается в изостатический пресс. С помощью жидкости, будь то гидравлическая жидкость или вода, давление прикладывается к внешней стороне герметичного контейнера, равномерно уплотняя его со всех сторон.Основное преимущество изготовления магнитных блоков с помощью изостатического прессования заключается в том, что можно изготавливать очень большие блоки — часто до 100 x 100 x 250 мм, и поскольку давление применяется одинаково со всех сторон, порошок остается в хорошем выравнивании, производя максимально возможную энергетическую продукцию. .

Прессованные детали упаковываются в «лодочки» для загрузки в вакуумную печь для спекания. Конкретные температуры и наличие вакуума или инертного газа зависят от типа и марки производимого магнита.Оба редкоземельных материала нагревают до температуры спекания и дают возможность уплотняться. SmCo требует дополнительной обработки растворением после спекания. После достижения комнатной температуры оба материала подвергаются отпускной термообработке при более низкой температуре. Во время спекания магниты линейно сжимаются примерно на 15-20%. Готовые магниты имеют шероховатую поверхность и приблизительные размеры. У них также нет внешнего магнитного поля.

ОТДЕЛКА

Спеченные магниты подвергаются некоторой обработке, которая может варьироваться от гладкого и параллельного шлифования, шлифования по внешнему или внутреннему диаметру или нарезки магнитов блоков на более мелкие детали.Материал магнита является хрупким и очень твердым (Rockwell C 57–61) и требует алмазных кругов для резки и алмазных или специальных абразивных кругов для шлифования. Нарезка ломтиками может выполняться с превосходной точностью, часто устраняя необходимость в последующем шлифовании. Все эти процессы необходимо проводить очень осторожно, чтобы свести к минимуму выкрашивание и растрескивание.

В некоторых случаях окончательная форма магнита способствует обработке фигурным алмазным шлифовальным кругом, например, дуги и хлебные буханки.Продукт приблизительно окончательной формы проходит мимо шлифовального круга, который обеспечивает точные размеры. Для мелкосерийного производства этих сложных форм обычно используется электроэрозионная обработка. Простые двухмерные профили, EDM быстрее, а более сложные формы с использованием 3-5-осевых станков работают медленнее.

Цилиндрические детали могут быть запрессованы в форму, обычно в осевом направлении, или просверлены из блочного материала. Эти более длинные цилиндры, сплошные или с внутренним диаметром, позже могут быть разрезаны на тонкие магниты в форме шайб.

Для крупносерийного производства, обычно 5000 или более штук, обычно более экономично изготавливать оснастку и производить ее по заданной форме. Для небольших серий или для определенных свойств может быть предпочтительнее обрабатывать магниты из блока. При прессовании для придания формы минимизируются отходы материала, например, мелкая стружка. Количество заказа, форма, размер и сложность детали будут влиять на решение о предпочтительном методе производства. Срок поставки также повлияет на решение, поскольку изготовление ограниченных партий из складских блоков, вероятно, происходит быстрее, чем заказ инструментов для штамповки деталей.Стоимость этих вариантов не всегда проста. Рекомендуем связаться с нами, чтобы обсудить варианты.

Хотя из этих сплавов можно изготавливать магниты сложной формы, эти материалы лучше всего подходят для изготовления более простых форм. Отверстия, большие фаски или щели обходятся дороже. Допуски труднее удерживать в более сложных формах, которые могут привести к вариациям поля магнитного потока и потенциальному физическому напряжению детали в сборке.

Обработанные магниты будут иметь острые края, которые склонны к сколам.Покрытие вокруг острого края также проблематично. Наиболее распространенный метод уменьшения резкости — это вибрационное затачивание, часто называемое вибрационным галтованием и выполняемое в абразивной среде. Указанное закругление кромки зависит от требований к последующей обработке и обращению, но чаще всего это радиус от 0,005 до 0,015 дюйма (от 0,127 до 0,38 мм).

Магниты

Neo, которые склонны к ржавлению или вступают в химические реакции, почти всегда имеют покрытие. Самарий-кобальт, естественно, более устойчив к коррозии, чем нео, но иногда может иметь покрытие.Наиболее распространенные защитные покрытия включают эпоксидное покрытие, нанесенное сухим напылением, электронное покрытие (эпоксидное покрытие), электролитический никель, алюминиевый IVD и комбинации этих покрытий. Магниты также могут быть покрыты конверсионными покрытиями, такими как фосфаты и хроматы цинка, железа или марганца. Конверсионные покрытия обычно подходят для временной защиты и могут образовывать нижний слой для эпоксидного покрытия или верхний слой для усиления защиты от алюминиевого IVD.

После завершения изготовления магниту требуется «зарядка» для создания внешнего магнитного поля. Это может быть выполнено с помощью соленоида — полого цилиндра, в который могут быть помещены магниты различных размеров и форм — или с помощью приспособлений, предназначенных для создания уникальных магнитных узоров. Также возможно намагничивать большие сборки, чтобы избежать манипуляций с этими мощными магнитами и их сборки в их намагниченном состоянии. Требования к намагничивающему полю значительны. Этот, как и многие другие аспекты выбора магнитов, следует обсудить с нашими инженерами и производителями.

В некоторых случаях магниты требуют стабилизации или калибровки.Стабилизация — это процесс предварительной обработки магнитов внутри или вне сборки, так что последующее использование не приведет к дополнительной потере вывода магнитного потока. Калибровка выполняется для сужения диапазона выходных характеристик группы магнитов. Эти процессы требуют обработки в печи при повышенной температуре или обратного импульса в намагничивающем устройстве в полях ниже полной мощности сбоя. Есть несколько факторов, которые влияют на термостабилизацию, и важно очень тщательно контролировать этот процесс, чтобы гарантировать надлежащие характеристики конечного продукта.

Магнетизм: бесконтактная сила

Эта идея фокусировки исследована через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Многие молодые студенты испытали запоминающийся, но часто сбивающий с толку опыт работы с магнитами и магнитными материалами. Магнитные материалы регулярно встречаются в доме, часто они держат мелкие предметы на кухонном холодильнике или держат шкафы и дверцы холодильника закрытыми.Во многих детских игрушках используются слабые магниты, чтобы «склеивать» материалы (например, деревянные вагоны поезда), или они используются в простых детских конструкторах, чтобы они могли быстро собирать более сложные конструкции без использования грязного клея или сложных соединений. В игрушках очень редко используется магнитное отталкивание.

Многие младшие школьники еще не сформировали четких представлений или, во многих случаях, вообще каких-либо представлений о том, как магниты взаимодействуют с материей или друг с другом. Они не видят необходимости различать магнитные силы и электростатические силы (или гравитацию).Для них это часто кажется обычным переживанием одной и той же невидимой бесконтактной силы, обычно только притяжения. Например, воздушный шар, «натертый» тканью, приводящий к его притяжению к другому объекту, часто неправильно описывается молодыми студентами (и даже некоторыми взрослыми) как каким-то образом «намагниченный».

Путаница студентов по поводу бесконтактных сил исследуется в основной идее
Электростатика — Уровень 4.

Хорошо известно, что старшие ученики придерживаются ряда взглядов на магнетизм, которые значительно различаются по степени сложности, от магнитных моделей с окружающими «облаками» действия до идей об «электрических лучах» и «полях». .Однако многие младшие школьники просто ассоциируют магнетизм с «притягивающей силой». Понятно, что их наивная модель не имеет предсказательной или объяснительной силы, и они обычно не ощущают необходимости делать больше, чем идентифицировать и маркировать привлекательное или менее частое отталкивающее поведение как магнитное.

Исследование: Эриксон (1994),
Борхес и Гилберт (1998),
Хаупт (2006),
Ван Хук и Хузиак-Кларк (2007),
Эшбрук (2005),
Хикки и Шибечи (1999),
Мэлони, О’Кума, Хейггельке и Ван Хеувелен (2001)

Научная точка зрения

Мы часто встречаемся с
магнитные поля в нашем повседневном опыте (например,г. магнитное поле Земли и магнитные поля, создаваемые электрическим током). Однако подавляющее большинство магнитных полей вокруг нас просто слишком слабы, чтобы вызывать какие-либо наблюдаемые эффекты, или остаются «удаленными от нас», потому что они используются в более сложных машинах, таких как электродвигатели и жесткие диски компьютеров.

Магнитное притяжение и отталкивание — одна из трех фундаментальных сил бесконтактной природы. Две другие силы
электростатические и гравитационные (см. идею фокусировки
Бесконтактные силы на уровне 4,
Электростатика — Уровень 4 и
Гравитация — Уровень 6).

Подавляющее большинство магнитов, с которыми мы сталкиваемся (например, магниты на холодильник, дверные защелки и магнитные игрушки), изготовлены из материалов, которые
ферромагнетик. Эти материалы основаны на смесях железа, никеля или кобальта, поскольку это единственные три известных ферромагнитных элемента. С их помощью и добавлением более дорогих редкоземельных элементов можно сделать более сильные промышленные магниты.

Атомы в ферромагнитных материалах разные, потому что они могут вести себя как маленькие магниты.Обычно магнитное поле вокруг каждого атома направлено в случайном направлении, в результате чего они компенсируют друг друга (см. Рисунок 1). Однако, если окружающее магнитное поле достаточно сильное, они могут выровняться так, чтобы каждый из них способствовал созданию более сильного магнитного поля в материале (см. Рисунок 2). Они также могут оставаться выровненными, когда окружающее поле удаляется, создавая постоянный магнит.

Типичные магниты, которые можно найти вокруг дома или использовать в гитарных «звукоснимателях» или очистителях стекла для аквариумов, сделаны из ферромагнитных материалов и могут создавать постоянные магнитные поля с интенсивностью до 3000 раз большей, чем магнитное поле Земли.

Ферромагнитные материалы обычно очень хрупкие и легко раскалываются или ломаются при падении или столкновении. Они также потеряют свои постоянные магнитные свойства при сильном нагревании. Все эти действия приводят к тому, что отдельные атомы теряют выравнивание.

Считается, что магнитные поля, окружающие все магниты, имеют два полюса: северный и южный. Эти названия происходят из наблюдения, что магниты будут выстраиваться в направлении слабого магнитного поля Земли, если им позволено свободно качаться i.е. Магнитные компасы для определения направления работают по этому принципу. «Северный полюс» магнита получил это название, потому что он всегда указывает на северный географический магнитный полюс Земли.
Подобные магнитные полюса отталкиваются, а разные магнитные полюса притягиваются друг к другу.

Критические идеи обучения

• Магнитные силы — это неконтактные силы; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
• Магниты притягиваются только к некоторым «магнитным» металлам, а не ко всей материи.
• Магниты притягиваются к другим магнитам и отталкивают их.

В соответствии со стандартами до Уровня 3 включительно, уместно поощрять учащихся наблюдать и исследовать магнитные явления через игру. Студентам следует помочь развить простое понимание наблюдаемого притяжения магнитов к некоторым «особым» металлам (не ко всем металлам), а также их притяжения и отталкивания к другим магнитам. Учащимся следует поощрять различать магнитные, электростатические и гравитационные силы как различающиеся друг от друга, но примеры сил, которые могут действовать без физического контакта i. е. примеры бесконтактных сил.

Изучите взаимосвязь между идеями о магнетизме и неконтактными силами в
Карты развития концепции — Электричество и магнетизм.

Учебные мероприятия

Предложите открытую проблему для изучения в игре или путем решения задач.

Предоставьте учащимся различные материалы, чтобы они могли исследовать, какие из них обладают магнитными свойствами. Эти материалы могут включать образцы: бумаги, пластика, полистирола, дерева, стекла, веревки, листьев, керамики, камня и некоторых предметов из железа или стали.Старайтесь использовать только металлические предметы, сделанные из железа или стали, чтобы учащиеся могли понять, что быть состоящими из твердого металлического материала — обычное свойство.

Раздайте ученикам пакеты с образцами (скажем, 12–15) и попросите их протестировать образцы с помощью стержневого магнита или магнита на холодильник, чтобы увидеть, какие из них притягиваются к магниту. Попросите их разделить предметы на две отдельные группы: те, которые кажутся притягиваемыми магнитом, и те, которые не притягиваются.

Предложите студентам предложить общие черты объектов в группе, которые были привлечены магнитом.Может ли разница в их цвете, весе или веществе, из которого они сделаны? Попросите учащихся предложить и проверить свои идеи, чтобы определить возможные общие свойства.

Затем спросите учащихся, все ли предметы из металлических материалов магнитные. Был ли у кого-нибудь из студентов опыт, свидетельствующий об обратном? Теперь предоставьте учащимся несколько предметов, сделанных из разных металлов, и попросите их рассортировать предметы на две стопки, предсказывая, какие предметы будут притягиваться к магниту, а какие нет.Некоторыми примерами металлов и их источников могут быть: алюминиевые банки или фольга, латунные ключи, медные гвозди или проволока, стальные винты или гвозди, цинкование или припой, железные болты или гвозди, свинцовые грузила и никелевые сварочные стержни.

После сортировки объектов учащиеся могут протестировать их, чтобы убедиться, что они правильно предсказали, какие материалы являются магнитными.

Цель состоит в том, чтобы побудить студентов испытать различные материалы и путем исследования признать, что только некоторые металлы обладают магнитными свойствами.Важно отметить, что в нашем повседневном опыте большинство металлов кажутся магнитными, потому что наиболее широко используемым металлом является сталь, содержащая железо.

Начать обсуждение через общий опыт

Большинство студентов знакомы с магнитами, «притягивающими» магнитные материалы или с притяжением к некоторым металлическим поверхностям, таким как холодильники и белые доски, но они гораздо менее знакомы с магнитными силами, которые отталкивают друг друга. Студентам становится труднее исследовать это, потому что у них должно быть как минимум два магнита сопоставимой силы, а многие из знакомых рекламных магнитов на холодильник, используемых для простых исследований, являются слабыми и сконструированы таким образом, что у них нет идентифицируемых магнитных полюсов.

Постарайтесь приобрести несколько магнитов для чистки стекла «аквариум», которые поставляются парами, или «магниты для коров», которые можно приобрести в некоторых магазинах сельскохозяйственной продукции. Поверхности этих магнитов хорошо защищены, что снижает риск случайного защемления учениками пальцев или разбрасывания фрагментов магнитов при неосторожном обращении.

Попросите учеников выяснить, что им нужно сделать, чтобы магниты притягивались и отталкивались друг от друга. Попросите их идентифицировать разные концы каждого магнита с помощью стикеров.Насколько хорошо ученики могут предсказать, что произойдет, когда магниты поднесут друг к другу?

Теперь предложите ученикам прикрепить один магнит изолентой к крыше игрушечной машины. Используйте ручной магнит, чтобы толкать автомобиль, не касаясь его, или притягивать автомобиль к себе, изменяя его ориентацию. Могут ли студенты предсказать, будет ли магнит на машине притягиваться или отталкиваться приближением нового магнита?

Цель данного материала — научить учащихся осознать, что магниты могут как отталкивать, так и притягивать друг друга.На этом уровне для учащихся не считается важным уметь вспоминать, что одинаковые полюса отталкиваются, а разные полюса притягиваются, но осознавать, что магниты могут отталкивать и притягиваться, не вступая в физический контакт, и что важна их ориентация.

Открытое обсуждение через общий опыт

Учащимся можно предложить изучить, проходят ли магнитные силы через другие немагнитные материалы. Чтобы привлечь интерес учащихся, поместите магнит (например, магнит для чистки стекла аквариума) на классный стол.Поместите еще один магнит (другой магнит для чистки стекла) под стол, чтобы они оба сильно притягивались. Расположите магнит так, чтобы вы могли перемещать магнит под столом коленом или другой рукой. Магнит на столешнице будет следовать за движением магнита внизу. Это загадочное движение магнита на столе произведет впечатление на студентов, но в конечном итоге они откроют для себя «уловку» второго магнита под столом.

Попросите учащихся прикрепить магнит к подставке или верхней части небольшой бутылки с водой с помощью «синей кнопки» или липкой ленты, чтобы он выступал за боковую поверхность бутылки.Затем попросите их прикрепить канцелярскую скрепку к отрезку хлопка достаточной длины, чтобы дотянуться от поверхности стола до магнита. Наконец, используйте «синюю кнопку», чтобы прикрепить вату к столу, чтобы скрепка не доходила до магнита и казалась подвешенной в воздухе с зазором между ней и магнитом.

Предложите студентам исследовать, могут ли различные материалы остановить магнитную силу притяжения, когда они помещаются между магнитом и скрепкой. Попробуйте листы бумаги, стекла, плитки, алюминиевой фольги, меди и цинка.Влияет ли какой-либо из этих материалов на уменьшение магнитной силы?

Здесь мы хотим показать учащимся, что магнитные силы будут оставаться беспрепятственными и могут проходить через большинство материалов без какого-либо воздействия.

Помогаем студентам выработать для себя некоторые «научные» объяснения.

Соберите несколько вешалок из проволоки без покрытия, разрежьте и выпрямите их на короткие отрезки от 10 до 20 см. Раздайте пару штук ученикам, работающим в парах или тройках, убедившись, что они имеют разную длину.Также передайте каждой группе несколько (от 5 до 8) маленьких скрепок. Сознательно не отдавайте магниты друг на друга, чтобы ученики не соприкасались с проволокой.

Предложите студентам исследовать, удается ли какой-либо из отрезков проволоки притягивать скрепки. Если отрезки проволоки ранее не контактировали с какими-либо магнитами, они не должны проявлять магнитных свойств и не мешать скрепкам.

Теперь раздайте постоянный магнит каждой группе студентов и продемонстрируйте, как вы можете использовать один конец магнита, чтобы последовательно перемещать провод в одном направлении, заставляя его намагничиваться.Затем ученики могут повторить это со своей собственной длиной проволоки и определить, удалось ли им сделать магнит, проверив его способность притягивать или поднимать несколько скрепок.

Этот метод намагничивания соответствует идее использования магнитного поля (от магнита) для выравнивания направления атомов, действующих как крошечные магниты в проводе. Не рекомендуется делиться этим объяснением со студентами.

Попросите учащихся описать, что они делали, и обсудить, насколько им удалось создать магнит.

Сбор доказательств и данных для анализа

После того, как ученики успешно превратили один кусок проволоки в постоянный магнит, поставьте перед ними задачу сделать самый мощный магнит, который они могут. Они могут снова проверить свой успех, привлекая и поднимая как можно больше скрепок с помощью проволочных магнитов. Попросите учащихся из каждой группы записать, сколько скрепок может поднять их магнит. Поощряйте студентов исследовать различные свойства проволоки, которые могут способствовать созданию лучших магнитов. E.г. сравните количество поглаживаний по каждому из них, длину проводов и методы, использованные для поглаживания каждой проволоки.

Поощряйте студентов проверять свои идеи и сравнивать результаты.

Магнитных доменов — MagLab

В ферромагнитных материалах меньшие группы атомов объединяются в области, называемые доменами, в которых все электроны имеют одинаковую магнитную ориентацию. Вот почему вы можете намагнитить их. Посмотрите, как это работает, в этом уроке.

Электроны — крошечные магниты.У них тоже есть северный и южный полюсы, и они вращаются вокруг оси. Это вращение приводит к очень маленькому, но чрезвычайно значительному магнитному полю. Каждый электрон имеет одну из двух возможных ориентаций своей оси.

В большинстве материалов атомы расположены таким образом, что магнитная ориентация одного электрона нейтрализует ориентацию другого. Однако железо и другие ферромагнитные вещества разные ( феррум означает железо на латыни). Их атомный состав таков, что меньшие группы атомов объединяются в области, называемые доменами , , в которых все электроны имеют одинаковую магнитную ориентацию.Ниже представлена ​​интерактивная анимация, которая показывает, как эти домены реагируют на внешнее магнитное поле.

В изображенном выше ферромагнитном материале домены выровнены случайным образом (на иллюстрации показано, как работает это явление, а не реальный размер или форма доменов). Обычно невидимые линии магнитного поля , изображенные красным цветом, исходят от полюсов стержневого магнита . Используйте ползунок «Положение магнита» , чтобы переместить магнит ближе к ферромагнитному материалу, чтобы он взаимодействовал с силовыми линиями.Повторяя этот процесс, вы заметите, что домены постепенно выравниваются — с полем стержневого магнита и друг с другом.

К тому времени, когда вы закончите, ферромагнитный материал станет постоянным магнитом , сам по себе , диполем, имеющим противоположные полюса север-юг. Постоянный магнит — это не что иное, как ферромагнитный объект, в котором все домены ориентированы в одном направлении.

В мире всего четыре элемента, которые являются ферромагнитными при комнатной температуре и могут постоянно намагничиваться: железо, никель, кобальт и гадолиний.(Пятый элемент, диспрозий, становится ферромагнитным при низких температурах.)

Ферромагнетики остаются намагниченными после воздействия внешнего магнитного поля, иногда в течение миллионов лет. Эта тенденция к сохранению магнетизма называется гистерезисом .

Как делают магниты? | Стэнфордские магниты

Магнит произвел на нас глубокое впечатление, когда мы были маленькими, и казался очень волшебным. Когда мы выросли, мы обнаружили, что наша жизнь неотделима от этого.Например, магниты играют важную роль в поездах на магнитной подушке, оборудовании для ядерного магнитного резонанса в больницах, домашних аудиоколонках и т. Д. Может вам интересно, как магниты сделаны ? В этой статье мы последовательно познакомим вас с этапами производства магнита.

Как делаются магниты?

Прежде чем идти дальше, давайте взглянем на краткую историю магнита.

Люди обнаружили природный магнетит 5000 лет назад.2300 лет назад китайцы превратили природный магнит в форму ложки и положили его на ровную поверхность. Под действием геомагнетизма ручка ложки была направлена ​​на юг, что сделало ее первым в мире направляющим инструментом.

В 1930-х годах Япония открыла новые магниты со смешанными элементами из никеля , алюминия и кобальта . В 1970-х годах японские ученые изобрели неодимовый магнит . Этот новый магнит называют «королем постоянных магнитов».

Без лишних слов, давайте посмотрим, как делаются магниты:

Процесс производства обычных магнитов в нашей жизни

В первую очередь изготовьте песчаную форму нужной формы магнита, а затем вы можете отлить магнит.Материалы для изготовления магнитов включают медь, кобальт, серу, никель, железо, алюминий и титан . Поместите эти металлы в электромагнитную печь и нагрейте их до температуры выше 1600 ℃, чтобы все металлы расплавились в жидкость.

Как делаются магниты?

Затем вылейте раствор в песчаную форму, и вы обнаружите, что песчаная форма горит, потому что газ в затвердевшем песке легко воспламеняется.

Как делаются магниты?

Затем с помощью молотка откройте литейную форму, дайте воздуху войти в литейную форму для охлаждения материала и дайте газу выгореть. Сразу после этого металл нужно отделить от песчаного блока. Теперь отлитый металл по-прежнему представляет собой обычный железный блок, который не имеет никакой магнитной силы.

Как делаются магниты?

Затем привяжите металл к медной трубке, поместите их в большую трубку, поместите медную трубку посередине, плотно набив вокруг нее кварцевым песком, и заклейте концы бетоном, чтобы обнажить концы медной трубки.

Как делаются магниты?

Затем поместите его в печь и нагрейте до 700 ° C, затем выньте.Затем закрепите два конца медной трубки зажимами, пропустите через них высокий зарядный ток низкого напряжения, а затем удалите металл. Этот шаг сделал металл слегка намагниченным и правильно установил направление магнитного поля.

Как делаются магниты?

Наконец, магниты делают магнитными с помощью намагничивающей машины. Машина передает магнетизм металлу с помощью электрического тока. После подачи переменного тока конденсатор сначала заряжается высоким напряжением (накопитель энергии), а затем разряжается через катушку с очень малым сопротивлением. Пиковый ток при разряде очень велик и может достигать десятков тысяч ампер. Сильное магнитное поле, создаваемое электромагнитным полем, может постоянно намагничивать металл.

Как делаются магниты?

Заключение

Спасибо за то, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять , как изготавливаются сетки m . Если вы хотите узнать больше о магнитах, мы хотели бы порекомендовать вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Stanford Magnets — ведущий мировой поставщик магнитных изделий, имеющий более чем двадцатилетний опыт производства и продажи всех видов магнитных изделий. Мы предоставляем клиентам высококачественные постоянные магниты из редкоземельных элементов продукты , такие как неодимовые магниты и другие постоянные магниты, не являющиеся редкоземельными элементами, по очень конкурентоспособной цене.

Просмотры сообщений:
3 509

Теги: Общие магниты в нашей жизни, история магнита, Как делаются магниты?, Как делаются магниты?, Изделия из магнитов, Магниты, Процесс производства обычных магнитов, неодимовый магнит, постоянные магниты из не редкоземельных элементов, редкоземельные элементы постоянные магниты, Стэнфордские магниты

Магниты и магнетизм, магнитное поле

эта информация на этой странице все еще находится в черновом варианте формы

Введение

Древние греки знали, что камень с магнитными свойствами, известный как магнит или магнетит, притягивает железо.Компас, важное устройство для навигации, имеет подвешенный магнит, который выравнивается параллельно магнитному полю, производимому Землей, и в результате указывает на компас. Компас был задокументирован еще в 1040 году. Цзин Цзун Яо описывает, как можно намагничивать железо. нагреванием и закалкой в ​​воде. Известно, что викинги использовали магнитный камень для навигации. К концу двенадцатого века европейцы использовали этот простой компас для облегчения навигации. Стальная игла, по которой поглаживали такой «магнит», тоже становилась «магнитной».

В 1600 году Уильям Гилберт (также известный как Гилберд) из Колчестера в своей работе De Magnet предложил объяснение работы компаса и того, что Земля сама по себе является гигантским магнитом с ее магнитными полюсами на некотором расстоянии от ее географических полюсов ( т.е. около точек, определяющих ось, вокруг которой вращается Земля). Он сделал экспериментальную модель Земли, создав сферу магнитного камня.

Свойства магнитов

Уильям Гилберт также экспериментировал со стержневыми магнитами и обнаружил следующие свойства:

У магнита всегда будет два полюса, которые мы условно называем Северным и Южным.Если магнит сломан пополам, это создаст два новых магнита с северным (северным) и южным (южным) полюсами. Если стержневой магнит сломан надвое, в месте разрушения образуются новые северный и южный полюса.

Свойства магнитов

• Подобные полюса отталкиваются друг от друга. Если полюс N приблизить к полюсу N второго магнита, будет ощущаться сила отталкивания. Точно так же, если полюс S приблизить к полюсу S другого магнита, два магнита будут отталкивать друг друга.
• В отличие от полюсов притягиваются и склеиваются.
• Магниты притягивают материалы, богатые железом, и подобные полюса, и отталкивание между такими полюсами можно уменьшить, если поместить между ними полоску железа.

Доменная теория магнетизма

Как мы можем объяснить эти интригующие свойства? Теория доменов утверждает, что внутри магнита есть небольшие области, в которых магнитное направление всех атомов ориентировано в одинаковых направлениях. Эти регионы известны как домены.

Внутри домена изменение магнитного направления одинаково. В следующей области это может быть совсем другое направление. В среднем по множеству доменов в магните нет предпочтительного направления для магнитной силы. Однако, используя внешнее магнитное поле от другого магнита, скажем, направление магнитного направления в каждом домене может быть выровнено с магнитным полем, итоговое магнитное поле может быть увеличено.

Почему образуются магнитные домены?

Рассмотрим стержневой магнит, который намагничен так, что весь магнит образует единый магнитный домен.Поверхностные заряды появятся на обоих концах кристалла. С поверхностными зарядами связано вторичное магнитное поле, называемое размагничивающим полем, которое уменьшает магнитное поле. Энергия поверхностных зарядов называется магнитостатической энергией.

Образование доменов в магните

Магнитостатическая энергия может быть уменьшена, если кристалл образует второй домен, намагниченный в противоположном направлении. Таким образом уменьшается разделение положительных и отрицательных поверхностных зарядов, уменьшая пространственную протяженность размагничивающего поля.

Естественно, можно спросить, если магнитостатическая энергия уменьшается за счет образования доменов, могут ли они продолжать формироваться бесконечно? На что ответ отрицательный. Причина в том, что энергия требуется для создания и поддержания области перехода от одного домена к другому, доменной стенки. Равновесие будет достигнуто, когда магнитостатическая энергия равна энергии, необходимой для поддержания доменных стенок. Однако домены намного больше, чем отдельные молекулы внутри магнита.

При комнатной температуре всего 4 ферромагнитных элемента. Из них выше показаны железо (Fe), никель (Ni) и кобальт (Co). Четвертый — гадолиний (Gd).

На рисунках ниже показано образование, видимое с помощью магнитных коллоидных суспензий, которые концентрируются вдоль границ домена. Границы доменов можно визуализировать с помощью поляризованного света, а также с помощью дифракции электронов. Наблюдение за движением границ домена под действием приложенных магнитных полей способствовало развитию теоретических подходов. Было продемонстрировано, что образование доменов сводит к минимуму магнитный вклад в свободную энергию.

Если к кристаллу приложить магнитное поле, домены, которые выровнены с магнитным полем, будут расти за счет доменов, указывающих в других направлениях.

Атомная теория магнетизма

Нам знакома модель атома с ядром, которое содержит протоны и нейтроны, а электрон вращается вокруг ядра. Внутри атома электроны ведут себя как магниты.Электроны, протоны и нейтроны имеют магнитные дипольные моменты, однако магнитный момент электрона является наиболее важным. Фактически, ему удобно присвоить единицу, называемую магнетоном Бора, которая равна магнитному дипольному моменту электрона. (μ _B = м /2 e = 9,274 x 10 ^-24 Дж T ^-1 )

Помимо магнитного дипольного момента электронов, тот факт, что электроны вращаются вокруг ядра, порождает второе магнитное поле, создаваемое движущимся вокруг ядра зарядом.

Магнитное поле

Свойства магнитов

Напряженность магнитного поля обозначается символом H в единицах Tesla

.

Плотность магнитного потока обозначается символом B и измеряется в единицах (Вт м ^-2 )

Для измерения магнитного поля, вызванного током, используется закон Био-Савара

Магнитное поле — это векторное поле, что означает, что оно имеет величину и направление для каждой точки в пространстве. Сила и направление магнитного поля в любой точке определяется силой, действующей на движущуюся заряженную частицу, например, электрон.Сила, создаваемая магнитным полем, исходит из уравнения Лоренца без электрического поля.
путем измерения силы на единичном испытательном заряде. Магнитность и направление определяются уравнением силы Лоренца.

F = q ( v x B )

Поскольку мы имеем дело с перекрестным произведением, направление силы перпендикулярно плоскости v и B . а величина силы тогда равна F = q v B sin θ

, где тета — это угол между B и v

Магнитное поле — это силовые линии, создаваемые магнитом. Поскольку магнитный монополь так и не был обнаружен, говорить о точечном магнитном заряде не имеет смысла. Вместо этого линии магнитного поля образуют замкнутые петли вдоль линии равной магнитной силы. Сила магнитного поля определяется количеством силовых линий, проходящих через единицу площади. Чем больше силовых линий, тем сильнее магнитное поле. Единица напряженности магнитного поля, известная как Гаусс, определяется как одна линия магнитного поля на квадратный сантиметр. Направление линии поля можно определить с помощью стрелки компаса.Его направление создает касательную линию к магнитному полю в этой точке.

Обычно острие стрелки на линиях магнитного поля указывает на южный магнитный полюс и от северного магнитного полюса. Магнитные полюса всегда встречаются парами, никто никогда не обнаруживал магнитный монополь, хотя есть исследования их возможного существования.

На изображении показаны силовые линии, создаваемые стержневым магнитом. На лист бумаги насыпают железные начинки и под бумагу кладут стержень-магнит. Железные начинки выстраиваются в линию и показывают напряженность магнитного поля.

32

32

Типы магнетизма

Прежде чем обсуждать различные типы магнетизма, нам нужно прояснить несколько определений, которые используются для классификации типов магнетизма.

Магнитный приемник

По мере увеличения магнитного поля магнитный поток увеличивается. Обозначим напряженность магнитного поля H и магнитный поток B , константа пропорциональности μ ₀ , она известна как магнитная диэлектрическая проницаемость

.

В вакууме μ ₀ имеет значение 4π x 10 ^-7 H м ^-1 в единицах СИ

Для других материалов эта пропорциональность выражается относительной диэлектрической проницаемостью, μ _r

Восприимчивость χ определяется через относительную диэлектрическую проницаемость. χ = (μ _r — 1)

Ферромагнетизм

Это когда большая часть отдельных атомных магнитных моментов выстраивается в линию и создает сильное магнитное поле.Железо сильно ферромагнетик. Внешнее магнитное поле можно использовать для выравнивания атомных магнитных моментов. Когда внешнее магнитное поле удаляется, магнитные моменты остаются в том же направлении, при условии, что они не получают удара или нагреваются выше температуры Карри, когда тепловое движение может хаотизировать магнитное выравнивание.

Антиферромагнетизм

Антиферромагнитные материалы демонстрируют модели магнитного спина со спинами соседних атомов, расположенных в противоположных направлениях.Обычно антиферромагнетизм проявляется при низких температурах. Поскольку спины компенсируют друг друга, в основном это приводит к парамагнитному поведению, но также может проявляться в ферримагнитном поведении.

Ферримагнетизм

Магический материал Ферри имеет два набора магнитных дипольных моментов, направленных в противоположных направлениях. Магнитные моменты не компенсируют друг друга, потому что дипольный момент в одном направлении меньше, чем в другом. На графе B-H ферримагнетизм похож на ферромагнетизм.

Парамагнетизм

Парамагнитные материалы, такие как жидкий кислород и алюминий, проявляют слабое магнитное притяжение при размещении рядом с магнитом. Некоторые атомы или ионы в материале обладают чистым магнитным моментом из-за неспаренных электронов на частично заполненных орбиталях. В присутствии поля происходит частичное выравнивание атомных магнитных моментов в направлении поля, что приводит к чистому положительному намагничиванию и положительной восприимчивости.

В сильном магнитном поле парамагнитные материалы становятся магнетическими и остаются магнитными, пока присутствует поле.Когда сильное магнитное поле убирается, чистое магнитное выравнивание теряется, и магнитные диполи релаксируют в случайное движение.

Диамагнетизм

Диамагнитные материалы состоят из атомов, у которых нет чистого магнитного момента. Однако при воздействии поля создается слабая отрицательная намагниченность, которая вызывает отталкивание вместо притяжения. Диамагнитные материалы имеют отрицательную восприимчивость с магнитудой от -10 до -10 ^-4

Многие распространенные материалы являются диамагнитными, и поэтому в присутствии очень сильных магнитных полей отталкивание, вызванное диамагнетизмом, может заставить объекты левитировать, даже лягушки.

Магнитные свойства элементов периодической таблицы

Квантовая теория магнетизма

Все это очень хорошо, но немного странно, почему только некоторые элементы являются магнитными, а другие — нет. Чтобы объяснить, почему требуется информация об атомной структуре элементов и о том, как они взаимодействуют. Для объяснения нам нужна квантовая физика.

Магнитный момент состоит из двух различных источников. Электрон — это частица, у которой есть собственный спин, который может принимать значения ± 1/2 ħ.В ядре также есть протоны и нейтроны, которые также имеют свои собственные спины, однако магнитный момент обратно пропорционален массе, поэтому по сравнению с электроном магнитный момент ядра минимален.

Магнетон Бора — это единица магнитного дипольного момента электрона:

мкм _B = e ħ / (2 м _e )

В единицах СИ это μ _B = 9,274 x 10 ^-24 A m ²

Существует также вклад в магнитный момент, создаваемый электроном, движущимся вокруг ядра, который можно рассматривать как токовую петлю.

Ток, производимый электронами, вращающимися по орбите, дается из определения тока, потока заряда в единицу времени, или

I = dQdt = — e / T .

Мы можем переписать магнитный момент в терминах J как γ J (если мы положим γ = — e / (2 m _e ))

Мы называем γ гиромагнитным отношением

Если J = м ħ, μ = — m ( e ħ / (2 м _e )) = м μ _B

Перегородки

1. Magnetism Notes — Бирмингемский университет.
2. Magnet Man Крутые эксперименты с магнитами
3. Инженерный факультет Кембриджского университета
4. Университет штата Делавэр — магнетизм
5. Киттель Физика твердого тела
6. Твердое тело — от сверхпроводников к суперсплавам

CMS Magnetics, Inc.

Магнитные основы Ниже вы найдете несколько часто задаваемых вопросов о магнитах и ​​магнетизме. Если вы не нашли ответы на свои вопросы, свяжитесь с нами. Вопросы и ответы Что такое магнит? Что такое магнитное поле? Что такое магнетизм? К чему притягиваются магниты? Для чего нужны магниты? Из чего сделаны постоянные магниты? Как делают магниты? Что такое магнитные полюса? В чем разница между северным и южным полюсом магнита? Есть ли простой способ определить, какой конец магнита является северным полюсом? Правда ли, что ближе к магнитам магнитные поля сильнее? В чем разница между постоянными магнитами и электромагнитами? Действительно ли постоянные магниты постоянны? Магниты слабеют? Как? Можно ли сделать магниты сильнее? Какие магниты самые сильные? Как отремонтировать размагниченный компас? Интересные факты Что такое магнит? На самом базовом уровне магнит — это объект, сделанный из материалов, создающих магнитное поле.У магнитов есть полюса, по крайней мере, один северный полюс и один южный полюс. Что такое магнитное поле? Магнитное поле — это область в космосе, где можно обнаружить магнитную силу. Силу и направление магнитного поля можно измерить с помощью подходящих измерителей магнетизма. Что такое магнетизм? Магнетизм — это сила притяжения или отталкивания между веществами, сделанными из определенных материалов, таких как железо, никель, кобальт и сталь.Проще говоря, сила магнетизма возникает из-за движения электрических зарядов. К чему притягиваются магниты? Магниты привлекают три типа металлов: никель, железо и кобальт. Для чего нужны магниты? Магниты используются в большинстве электронных устройств, и все, что имеет двигатель, использует магниты. Телевизоры, компьютеры, факсы, микроволновые печи — все работает на магнитах. Магниты используются для закрытия дверцы холодильников, устанавливаются на грузовиках, которые очищают дороги, помещаются в желудки коров для улавливания металлов, применяются в медицинских устройствах для создания магнитного изображения, используются для замедления американских горок и метро, ​​а также в бесчисленном множестве других устройств.Фактически, новые применения магнитов находят почти каждый день. Из чего сделаны постоянные магниты? Сегодняшние постоянные магниты изготавливаются из сплавов, которые включают алюминий-никель-кобальт (AlNiCo), неодим-железо-бор (NdFeB), самарий-кобальт (SamCo) и стронций-железо (также называемое ферритом или керамикой). И неодим, и самарий являются членами редкоземельных элементов. Неодимовые магниты также называют сверхсильными магнитами в промышленности, поскольку они могут быть сделаны из самого мощного класса прочности, доступного в настоящее время. Как делают магниты? Магниты обычно изготавливают из материалов, содержащих никель, железо или кобальт. Когда эти материалы подвергаются воздействию внешнего магнитного поля, структура материала изменяется на микроскопическом уровне. Молекулы выстраиваются в линии, и этот процесс называется поляризацией. Когда достаточное количество материала поляризовано, он становится магнитом. Что такое магнитные полюса? В чем разница между северным и южным полюсом магнита? У каждого магнита есть два полюса, которые являются конечными точками магнитного поля вокруг магнита.При подвешивании или свободном вращении магниты ориентируются в направлении север-юг, которое почти, но не совсем совпадает с географическим направлением Земли с севера на юг. Конец магнита, указывающий на север, называется северным полюсом, а южный — южным. Есть ли простой способ определить, какой конец магнита является северным полюсом? Оба полюса магнита выглядят одинаково. Однако, если вы поместите компас рядом с магнитом, стрелка, которая обычно указывает на северный полюс Земли, перемещается в направлении южного полюса магнита. Верно ли, что магнитные поля сильнее ближе к самим магнитам? да. Сила магнитного поля уменьшается с расстоянием. Это явление математически описывается экспоненциальными уравнениями. В чем разница между постоянными магнитами и электромагнитами? Постоянные магниты создают магнитное поле без необходимости в каком-либо внешнем источнике энергии. Электромагнит создает магнитное поле только тогда, когда через него проходит электрический ток. Действительно ли постоянные магниты постоянны? Магниты обычно сохраняют свой магнетизм, если они не хранятся рядом с линиями электропередач, другими магнитами и при высоких температурах. Со временем магнитные материалы теряют очень небольшое количество магнетизма. Например, магниты из самария-кобальта могут потерять около 1% своего магнетизма за десять лет. Магниты слабеют? Как? Несколько факторов могут ослабить магнетизм магнита. Если магнит хранится вблизи источников тепла, сильных электрических токов, других магнитов или излучения, он может потерять свою силу.Кроме того, высокая влажность может вызвать коррозию неодимовых магнитов. Можно ли сделать магниты сильнее? Когда магнит полностью намагничен, его нельзя сделать сильнее. Какие магниты самые сильные? Редкоземельные магниты (например, NdFeB и SamCo) самые сильные. Как отремонтировать размагниченный компас? Если ваш компас размагничивается (указывает в неправильном направлении), вы можете поместить южный полюс стержневого магнита прямо на стрелку компаса.Затем медленно проведите стержневой магнит вдоль красной стороны иглы к заостренному концу, а затем вниз по стороне компаса. Как только вы оттянете магнит, ваш компас должен быть повторно намагничен. Интересные факты У всех животных, включая человека, в мозгу есть маленькие кристаллы магнетита. Ученые считают, что животные могут перемещаться или перемещаться, ощущая притяжение кристаллов к магнитным полюсам Земли. Земля — ​​большой магнит.Жидкие металлы глубоко под землей создают конвекционные токи, которые, в свою очередь, создают магнитную силу. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Цена на электричество в москве: Тарифы Мосэнергосбыта на электроэнергию в 2020 году в Москве и Московской области 01.08.202118.11.2020 Возврат денег за одн по электроэнергии в уфе: Возврат ОДН ЭСКБ. Решение проблемы в Уфе. 26.02.197130.12.2021 Потенциометра схема: Электрическая схема потенциометра — Энциклопедия по машиностроению XXL 29.03.197209.01.2022 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт