Магнитное поле и электромагнетизм. Магнитное поле постоянного магнита

Сила магнитного поля постоянного магнита

Для пользователей магнитов, как подтвердить класс и магнитные свойства, все еще остается проблемой. Большинство пользователей не могут самостоятельно получить значение основных магнитных параметров. В этом случае наилучшим решением является относительное измерение магнитных свойств. Относительное измерение магнитных свойств включает в себя напряженность магнитного поля, магнитный поток и магнитный момент. Для испытаний магнитного потока и магнитного момента в разных спецификациях требуется различная испытательная катушка, и именно по этой причине сила магнитного поля является самым популярным методом тестирования среди относительных измерений.

Как получить магнитное поле магнита?

Сила магнитного поля магнита может быть измерена измерителем Гаусса или измерителем Тесла. Теперь у многих пользователей магнитов есть свой собственный измеритель Гаусса, а также устанавливаются критерии приемки напряженности магнитного поля. Для многополярного магнита напряженность магнитного поля будет измеряться с помощью Magnet Analyzer.

Как рассчитать напряженность магнитного поля магнита?

Для простого магнита формы мы можем рассчитать его приблизительную напряженность магнитного поля по закону Био-Савара.

Для формы цилиндра:

Где Br - остаточная индукция магнита; X - воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Для формы блока:

Где Br - остаточная индукция магнита; X - воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Для формы кольца:

Где Br - остаточная индукция магнита; X - воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Согласно вышеприведенному уравнению, значение напряженности магнитного поля зависит от степени, размера и положения магнита. Следует отметить, что измеренное значение магнитного поля магнита магнитного поля, покрытого никелем, будет ниже, чем значение моделирования по методу Био-Савара из-за эффекта экранирования от ферромагнетизма. Покрытие никелем.

Для многополюсной намагниченности и сложных условий разработчик изучит ее прочность и распределение магнитного поля с помощью программного обеспечения для анализа конечных элементов (FEA или FEM), а затем точно оценит состояние намагничивания и распределение потока всей системы магнитных цепей. Анализ конечных элементов является мощным инструментом на стадии разработки продукта с магнитом.

Технология анализа конечных элементов широко используется при проектировании сенсорного магнита, магнитной сборки и комплексной магнитной системы. SDM Magnetics обладают большим опытом в анализе конечных элементов приложения магнитов. SDM Magnetics стремится предоставить техническое решение для заказчика на стадии разработки и снижения издержек.

Вычисленные значения и результаты моделирования приведены только для справки и отклонения между измеренным значением и расчетным значением по разным причинам. Оператору необходимо избегать отклонения от инструмента и режима работы.

Чтобы обеспечить отсутствие элемента холла без трещин, изготовитель инструмента обычно изготавливает покрытие из эпоксидной смолы на элемент зала. Это покрытие также создает воздушный зазор, и этот воздушный зазор часто упускается из виду во время расчета и моделирования.

ru.magnet-sdm.com

Постоянные магниты - Класс!ная физика

Постоянные магниты

Постоянные  магниты  – это  тела,  длительное  время  сохраняющие  намагниченность. Основное свойство магнтов: притягивать тела  из  железа  или  его  сплавов (напр. стали).

Постоянный  магнит  всегда  имеет  2  магнитных полюса:  северный  (   N  )  и  южный  (  S  ). Наиболее  сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов.

Постоянные магниты изготавливают обычно из з  железа,  стали,  чугуна  и  других  сплавов  железа (сильные магниты), а   также  из  никеля,  кобальта  ( слабые  магниты ). Магниты  бывают  естественные  (  природные)  из  железной  руды магнитного железняка и  искусственные,  полученные  намагничиванием  железа при  внесении  его в  магнитное  поле.

Взаимодействие магнитов

одноименные  полюса  отталкиваются, а  разноименные  полюса  притягиваются. Взаимодействие  магнитов  объясняется   тем,  что  любой  магнит  имеет  магнитное  поле, и  эти  магнитные  поля  взаимодействуют  между  собой.

Магнитное поле постоянных магнитов

В чем причины намагничивания железа? Согласно   гипотезе  французского ученого  Ампера  внутри  вещества  существуют  элементарные электрические  токи  (  токи  Ампера ),  которые  образуются  вследствие  движения  электронов  вокруг  ядер  атомов  и  вокруг  собственной  оси.  При  движении  электронов  возникает  элементарные магнитные  поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.

Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов? Представление  о  виде  магнитного  поля    можно  получить  с  помощью  железных  опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.

Для постоянного полосового магнита

Для постоянного дугообразного магнита

ОТВЕТЬ

 Если к  вертушке, сделанной из железных спиц, поднести  магнит, а  рядом под вертушкой поставить  горелку, то что будет происходить?

ЕСТЕСТВЕННЫЕ МАГНИТЫ

Природные (или естественные) магниты - это куски магнитного железняка.

Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному: китайцы называли его чу-ши; греки – адамас и каламита, геркулесов камень; французы – айман; индусы – тхумбака; египтяне – кость Ора, испанцы – пьедрамант; немцы – магнесс и зигельштейн; англичане – лоудстоун. Почти половина этих названий переводится как "любящий", именно так описывалось основное свойство магнитов - притягивать, «любить» железо.

По химическому составу магнетит состоит на 31% из FeO и на 69% из Fe2O3.___

Естественные магниты, выточенные из кусков магнитного железняка, иногда достигали больших размеров. По сей день в Тартусском университете находится самый крупный известный естественный магнит. Его масса 13 кг, а подъемная сила 40 кг (в арматуре). Такие магниты в медной оправе с железными накладками выпускались уральскими заводами. Их использовали горные офицеры, моряки, изготовители компасов, исследователи.___

Такие магниты заказывали и богатые любители курьезов. Обычно оправой магнитов служила красиво отделанная медная коробка, наверху крепилась подвижная ручка, снизу подвешивалось «ярмо» с фигурно вырезанной рамкой и крючком для подвески груза. Эти магниты поднимали груз, превышающий по массе сам магнит раз в десять.___

Один из самых сильных естественных магнитов был, по преданию, у Ньютона – в его перстень был вставлен магнит, поднимавший предметы, масса которых была в 50 (!) раз больше массы самого магнита.

ЗНАЕШЬ ОБ ЭТОМ

... что нейтронные звезды являются самыми сильными магнитами во Вселенной. Их магнитное поле во много миллиардов раз больше, чем магнитное поле Земли.

ИСКУССТВЕННЫЕ МАГНИТЫ

Искусственные магниты стали изготовлять ещё в Англии в 18 веке. ___

Чтобы намагнитить вещество, его надо поместить в магнитное поле.

КАК СДЕЛАТЬ МАГНИТ

Искусственные магниты можно получить: 1. натирая куском магнитного железняка (или одним концом постоянного магнита) в одном направлении железные бруски; 2. или просто прислоняя ненамагниченный железный брусок к постоянному магниту. Оказывается так можно получить искусственные магниты гораздо более сильные, чем те, которыми натираешь!___

Некоторые вещества очень легко намагнитить. Но обычно легконамагничивающиеся вещества так же легко и размагничиваются (чистое железо). Такие вещества называют магнитомягкими.___

Труднонамагничивающиеся вещества (сталь) остаются сильнонамагниченными и после удаления внешнего магнитного поля, их называют магнитотвердыми.___

В конце прошлого века заметили, что добавка к железу 3% вольфрама примерно в 3 раза улучшает свойства искусственных магнитов. Добавка кобальта улучшает свойства еще в 3 раза.___

Лучшим предвоенным магнитным сплавом был сплав альнико на базе алюминия, никеля и кобальта. С помощью магнитов из альнико можно было поднимать железные предметы массой, в 500 раз превышающей массу самого магнита. А при спекании порошкообразного альнико удалось изготовить магнит, который поднял предмет, чья масса превосходила массу магнита в 4450 раз!___

Еще более сильные магниты изготовляют из сплава магнико, в состав которого входят железо, кобальт, никель и некоторые другие добавки. Созданные на основе этого сплава «порошковые» магниты могут поднимать груз железа массой, более чем в 5000 раз превышающей их собственную.___

Еще более сильными являются так называемые оксидно-бариевые магниты.

___

Японцы создали магнит, один квадратный сантиметр которого притягивает 900 кг груза. Изобретение представляет собой цилиндр высотой 2 и диаметром - 1,5 см. В уникальный сплав магнита входят такие металлы, как неодим и европий.

А ОНИ ВСЕ ТАКИЕ РАЗНЫЕ

Интересно, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются. …Но по-разному!

Разные  вещества по-разному  реагируют   на  помещении их во внешнее магнитное поле: - есть вещества, ослабляющие действие внешнего поля внутри себя – это  парамагнетики. -  есть вещества,  усиливающие внешнее поле внутри себя –  это диамагнетики. - есть  вещества с огромной  способностью (в тысячи раз) усиливать внешнее поле внутри себя  (железо, кобальт, никель, сплавы и соединения этих металлов) –  это ферромагнетики.

Ферромагнетики   делятся на :  - материалы, которые после воздействия на них  сильного внешнего магнитного поля сами становятся магнитами – это магнитотвердые  материалы. - материалы, которые ведут себя, как магниты, пока они находятся в сильном внешнем магнитном поле, но если внешнее магнитное поле исчезает, такие материалы сразу же теряют свои магнитные свойства - это магнитомягкие материалы.

ЧИТАЕМ

Магнитные жидкости. Органические магниты. Лечение магнитами. Тайны магнита

ОПЫТЫ

Магнитные свойства и температура. Опыты с намагниченными иголками.

НУ И НУ

На городской площади гватемальского городка Демокрасия стоит дюжина древних фигур, найденных при раскопках городища ольмеков. Эти скульптуры «Толстые мальчики» более трех тысяч лет назад были высечены из глыб магнитной породы. Интересно, что магнитные силовые линии как бы выходят из живота «толстяков»! Кроме «толстых мальчиков», древние ольмеки умели высекать фигуры морских черепах с намагниченной головой, связывая, вероятно, способность черепах находить правильный курс в открытом море.___

В китайских летописях есть описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием.___

Существует рассказ о часовне Магомета с магнитным сводом, под которым парит железный сундук с прахом пророка. Однако европейским путешественникам ни разу не удалось увидеть этой диковины.___

Плиний писал, что александрийский архитектор Хинократ начал делать свод храма Арсинои из магнитного камня, для того чтобы железная фигура Арсинои висела в воздухе; этот замысел не был, повидимому, осуществлен. Многие историки церкви утверждают, что в александрийском храме Сераписа статуя бога Солнца могла, к изумлению молящихся, взлететь к потолку, увлекаемая силой большого магнита. ___

Источник В.Карцев. Магнит за три тысячелетия.

class-fizika.ru

Магнитное поле и электромагнетизм | Физика

Магнит и магнитное поле

Магнит — это тело, которое образует вокруг себя магнитное поле.

Сила, созданная магнитом, будет действовать на определенные металлы: железо, никель и кобальт. Предметы из этих металлов притягиваются магнитом.(спичка и пробка не притягиваются, гвоздь только к правой половине магнита, скрепка — к любому месту)

Существуют две области, где сила притяжения максимальна. Они называются полюсами. Если магнит подвесить на тонкой нитке, то он развернется определенным образом. Один конец всегда будет указывать на север, а второй — на юг. Поэтому один полюс называют северным, а другой — южным.

Можно наглядно рассмотреть действие магнитного поля, образованного вокруг магнита. Поместим магнит на поверхность, на которую предварительно насыпали металлические опилки. Под действием магнитного поля опилки расположатся в виде эллипсоподобных кривых. По виду этих кривых, можно представить, как располагаются в пространстве линии магнитного поля. Их направление принято обозначать с севера на юг.

Если мы возьмем два одинаковых магнита и попытаемся приблизить их полюсами, то выясним, что разные полюса притягиваются, а одинаковые — отталкиваются.

Наша Земля также имеет магнитное поле, называемое магнитным полем Земли. Стрелка северным концом всегда показывает на север. Следовательно, северный географический полюс Земли является южным магнитным полюсом, так как противоположные магнитные полюса притягиваются. Аналогично, южный географический полюс является северным магнитным полюсом.

Электромагнит

Стрелка компаса северным концом всегда показывает на север, так как притягивается южным магнитным полюсом Земли.

Если поместить компас под проволоку, которая натянута в направлении с севера на юг и по которой течет ток, то мы увидим, что магнитная стрелка отклонится. Это доказывает, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле.

Если расположить несколько компасов под проволокой, по которой течет электрический ток, то мы увидим, что все стрелки отклонятся на одинаковый угол. Это значит, что магнитное поле, создаваемое проволокой, одинаково на разных участках. Поэтому можно сделать вывод, что линии магнитного поля для каждого проводника имеют вид концентрических окружностей.

Направление линий магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки. Для этого необходимо мысленно обхватить правой рукой проводник с электрическим током таким образом, чтобы вытянутый большой палец правой руки показывал направление электрического тока, тогда согнутые пальцы покажут направление линий магнитного поля.

Если мы скрутим металлическую проволоку в спираль и пустим по ней электрический ток, то магнитные поля каждого отдельного витка суммируются в общее поле спирали.

Действие магнитного поля спирали аналогично действию магнитного поля постоянного магнита. Этот принцип лег в основу создания электромагнита. У него, как и у постоянного магнита, есть южный и северный полюса. Северный полюс находится там, откуда выходят линии магнитного поля.

Сила постоянного магнита не изменяется с течением времени. У электромагнита это по-другому. Изменить силу электромагнита можно тремя способами.

Первый способ. Поместим внутрь спирали металлический сердечник. При этом действия магнитного поля сердечника и магнитного поля спирали суммируются.

Второй способ. Увеличим количество витков спирали. Чем больше витков у спирали, тем больше действие силы магнитного поля.

Третий способ. Увеличим силу электрического тока, который протекает в спирали. Магнитные поля отдельных витков возрастут, следовательно, суммарное магнитное поле спирали также усилится.

Громкоговоритель

В устройство громкоговорителя входит электромагнит и постоянный магнит. Электромагнит, который связан с мембраной громкоговорителя, надевается на жестко закрепленный постоянный магнит. При этом мембрана остается подвижной. Пропустим через электромагнит переменный электрический ток, вид которого зависит от звуковых колебаний. Так как изменяется электрический ток, то в электромагните изменяется действие магнитного поля.

Вследствие этого электромагнит будет притягиваться или отталкиваться от постоянного магнита с различной силой. Причем мембрана громкоговорителя будет совершать точно такие колебания, как и электромагнит. Таким образом, то, что было сказано в микрофон, мы услышим через громкоговоритель.

Звонок

Электрический дверной звонок можно отнести к разряду электрических реле. Причиной прерывающегося звукового сигнала являются периодические замыкания и размыкания электрической цепи.

При нажатии кнопки звонка электрическая цепь замыкается. Язычок звонка притягивается электромагнитом и ударяет в колокольчик. При этом язычок размыкает электрическую цепь. Ток перестает течь, электромагнит не действует и язычок возвращается в исходное положение. Электрическая цепь вновь замыкается, язычок снова притягивается электромагнитом и ударяет в колокольчик. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока мы нажимаем на кнопку звонка.

Электромотор

Установим свободно вращающуюся магнитную стрелку перед электромагнитом и раскрутим ее. Мы можем поддерживать это движение, если будем включать электромагнит в тот момент, когда магнитная стрелка поворачивается одним и тем же полюсом к электромагниту.

Силы притяжения электромагнита достаточно, чтобы вращательное движение стрелки не прекращалось.(на картинке магнит получает импульс всякий раз, когда красная стрелка находится рядом и нажимается кнопка. Если нажать кнопку, когда рядом зеленая стрелка, электромагнит останавливается)

Этот принцип заложен в основу электродвигателя. Только в нем вращается не магнитная стрелка, а электромагнит, называющийся якорем, в статично закрепленном подковообразном магните, который называется статором. Из-за повторяющихся замыканий и размыканий цепи, электромагнит, т.е. якорь, будет непрерывно вращаться.

Электрический ток попадает на якорь посредством двух контактов, представляющих собой два изолированных полукольца. Это приводит к тому, что электромагнит постоянно меняет полярность. При нахождении разнополярных полюсов один против другого, двигатель начинает замедлять вращение. Но в этот момент электромагнит меняет полярность, и теперь один против другого находятся одинаковые полюса. Они отталкиваются, и мотор продолжает вращение.

Генератор

Подключим к концам спирали вольтметр и начнем раскачивать перед ее витками постоянный магнит. При этом вольтметр покажет наличие напряжения. Из этого можно заключить, что на электропроводник влияет изменяющееся магнитное поле.

Из этого следует закон электроиндукции: на концах индукционной катушки будет существовать напряжение до тех пор, пока катушка находится в изменяющемся магнитном поле.

Чем больше витков у индукционной катушки, тем большее напряжение возникает на ее концах. Напряжение можно увеличить, усилив магнитное поле или заставив его быстрее меняться. Металлический сердечник, вставленный внутрь индукционной катушки, увеличивает индукционное напряжение, так как магнитное поле усиливается из-за намагничивания сердечника.(магнитом начинают сильнее махать перед катушкой, в результате чего стрелка вольтметра отклоняется намного больше)

Генератор — это противоположность электромотора. Якорь, т.е. электромагнит, вращается в магнитном поле постоянного магнита. Из-за вращения якоря действующее на него магнитное поле постоянно меняется. Вследствие чего изменяется возникшее индукционное напряжение. Во время полного оборота якоря напряжение половину времени будет положительно и половину — отрицательно. Примером этого является ветряной генератор, который создает переменное напряжение.

Трансформатор

Согласно закону индукции напряжение возникает, если меняется магнитное поле в индукционной катушке. Но магнитное поле катушки будет меняться только в том случае, если в ней возникает переменное напряжение.

Магнитное поле меняется от нуля до конечной величины. Если подключить катушку к источнику напряжения, то возникшее вследствие этого переменное магнитное поле, создаст кратковременное индукционное напряжение, которое будет противодействовать основному напряжению. Чтобы наблюдать возникновение индукционного напряжения, необязательно использовать две катушки. Это можно сделать и с одной катушкой, но тогда такой процесс называется самоиндукцией. Напряжение в катушке достигает своего максимума через некоторое время, когда магнитное поле перестанет изменяться и станет постоянным.

Таким же образом меняется магнитное поле, если мы отключаем катушку от источника напряжения. В этом случае, тоже возникает явление самоиндукции, которое противодействует падающему напряжению. Поэтому напряжение падает до нуля не мгновенно, а с определенным запозданием.

Если мы постоянно подключаем и отключаем источник напряжения к катушке, то магнитное поле вокруг нее будет постоянно меняться. Одновременно возникает и переменное индукционное напряжение. Теперь вместо этого, подключим катушку к источнику переменного напряжения. Спустя некоторое время возникает переменное индукционное напряжение.

Подключим первую катушку к источнику переменного напряжения. Благодаря металлическому сердечнику возникшее переменное магнитное поле будет действовать и на вторую катушку. Это означает, что переменное напряжение можно передать из одной цепи электрического тока в другую, даже если эти цепи не будут связаны одна с другой.

Если мы возьмем две одинаковые по параметрам катушки, то во второй мы можем получить такое же напряжение, что действует на первую катушку. Это явление используется в трансформаторах. Только целью трансформатора является создать во второй катушке другое напряжение, отличное от первой. Для этого вторая катушка должна иметь большее или меньшее количество витков.

Если в первой катушке было 1000 витков, а во второй - 10, то напряжение во второй цепи будет составлять лишь сотую часть от напряжения в первой. Зато сила тока повышается практически в сто раз. Поэтому трансформаторы высокого напряжения необходимы для создания большой силы тока.

phscs.ru

35. Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока Магнитное поле

Материя может существовать в двух видах – вещество и поле.

Свойства вещества – масса, цвет, вес, объем, форма, агрегатное состояние

Свойства поля – полевые характеристики

Мы изучили свойства некоторых полей:

Электростатическое поле создается неподвижными зарядами, действует на любые заряды

Характеристики – (полевые характеристики) напряженность E и потенциал φ

Гравитационное поле создается гравитационной (тяготеющей) массой

Характеристика - ускорение свободного падения

Кроме этих двух полей, существует поле другой природы – магнитное.

Наблюдения: существуют тела, которые могут притягивать к себе металлические предметы. Эти тела называются постоянными магнитами (ПМ).

Полюс постоянного магнита – его область, где магнитные силы максимальны

Название полюсов – северный N и южный S

Нейтральная область – часть ПМ, вблизи которой магнитные силы равны нулю

Разноименные полюса ПМ притягиваются друг к другу,

одноименные полюса - отталкиваются

Постоянные магниты

полосовой магнит

нейтральная зона в середине магнита

Магнитная стрелка- легкий полосовой магнит,

который может свободно вращаться вокруг одной или нескольких осей. Примеры - железные опилки, иголка

.

Подковообразный магнит

Земля

Северный магнитный полюс Земли расположен

вблизи ее географического Юга. Поэтому северный полюс

магнитной стрелки показывает на географический Север

Опыт Эрстедадоказывает,что постоянные магниты и движущиеся заряды создают поле одной природы.

Описание опыта Эрстеда:

магнитная стрелка, расположенная вблизи

проводника, поворачивается, если по

проводнику пропускают электрический ток

Силовые линии магнитного поля, или линии магнитной индукции –это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с индукцией магнитного поля в этой точке

Свободная магнитная стрелка устанавливается по касательной к силовой линии магнитного поля

Свойства силовых линий магнитного поля

1. силовые линии магнитного поля замкнуты

2. для постоянных магнитов силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный

3. для определения направления индукции магнитного поля прямого провода с током используется правило буравчика

Картины силовых линий

Некоторые обозначения:

вектор, перпендикулярный чертежу

за чертеж из чертежа

однородное поле –

поле, для которого силовая характеристика

во всех точках имеет одинаковое значение

Для магнитного поля справедлив

принцип суперпозиции полей

Модуль индукции магнитного поля прямого тока вычисляется по формуле

где d–

36. Взаимодействие токов. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Опыт Ампера

Параллельные токи притягиваютсяАнтипараллельные токи_отталкиваются

studfiles.net

Постоянные магниты: Земля как постоянный магнит | Учеба-Легко.РФ

Если через железо пропустить электрический ток, то железо на время прохождения тока приобретет магнитные свойства. Некоторые же вещества, например, закаленная сталь и ряд сплавов не теряют магнитных свойств и после отключения тока, в отличие от электромагнитов.

Вот такие тела, которые долго сохраняют намагниченность, называются постоянными магнитами. Постоянные магниты люди сначала научились добывать из природных магнитов – магнитного железняка, а потом уже научились изготавливать и сами из других веществ, искусственно намагничивая их.

Магнитное поле постоянного магнита

Постоянные магниты имеют два полюса, названные северным и южным магнитными полями. Между этими полюсами магнитное поле располагается в виде замкнутых линий, направленных от северного полюса к южному. Магнитное поле постоянного магнита действует на металлические предметы и другие магниты.

Если поднести два магнита друг к другу одноименными полюсами, то они будут отталкиваться друг от друга. А если разноименными, то притягиваться. Магнитные линии разноименных зарядов при этом как бы замкнутся друг на друге.

Если же в поле магнита попадает металлический предмет, то магнит намагничивает его, и металлический предмет сам становится магнитом. Он притягивается своим противоположным полюсом к магниту, поэтому металлические тела как бы «прилипают» к магнитам.

Магнитное поле Земли и магнитные бури

Магнитным полем обладают не только магниты, но и наша родная планета. Магнитное поле Земли обусловливает действие компасов, которые с древности использовали люди для ориентирования на местности. Земля, как и любой другой магнит, имеет два полюса – северный и южный. Магнитные полюса Земли находятся недалеко от географических полюсов.

Силовые линии магнитного поля Земли «выходят» из северного полюса Земли и «входят» в  месте расположения южного полюса. Существование магнитного поля Земли физика подтверждает экспериментально, но объяснить полноценно пока не может. Считается, что причиной существования земного магнетизма являются токи, текущие внутри Земли и в атмосфере.

Время от времени возникают так называемые «магнитные бури». Вследствие солнечной активности и выбросов Солнцем потоков заряженных частиц, магнитное поле Земли кратковременно меняется. В связи с этим может странным образом вести себя компас, нарушается передача различных электромагнитных сигналов в атмосфере.

Подобные бури могут вызывать неприятные ощущения у некоторых чувствительных людей, так как нарушение нормального земного магнетизма вызывает незначительные изменения в довольно тонком инструменте – нашем организме. Считается, что с помощью земного магнетизма находят дорогу домой перелетные птицы и мигрирующие животные.

В некоторых местах Земли существуют области, где компас устойчиво не показывает на север. Такие места называются аномалиями. Объясняются подобные аномалии чаще всего огромными залежами железной руды на небольшой глубине, которые искажают естественное магнитное поле Земли.

uclg.ru

назначение, свойства, принципы взаимодействия магнитов

Одно из самых удивительных явлений природы – это проявление магнетизма у некоторых материалов. Постоянные магниты известны с древних времён. До свершения великих открытий в сфере электричества постоянные магниты активно использовались лекарями разных народов в медицине. Доставались они людям из недр земли в виде кусков магнитного железняка. Со временем люди научились создавать искусственные магниты, помещая изделия из сплавов железа рядом с природными источниками магнитного поля.

Постоянные магниты

Природа магнетизма

Демонстрация свойств магнита в притягивании к себе металлических предметов у людей вызывает вопрос: что такое представляют собой постоянные магниты? Какова же природа такого явления, как возникновение тяги металлических предметов в сторону магнетита?

Первое объяснение природы магнетизма дал в своей гипотезе великий учёный – Ампер. В любой материи протекают электрические токи той или иной степени силы. Иначе их называют токами Ампера. Электроны, вращаясь вокруг собственной оси, вдобавок обращаются вокруг ядра атома. Благодаря этому, возникают элементарные магнитные поля, которые взаимодействуя между собой, формируют общее поле вещества.

В потенциальных магнетитах при отсутствии внешнего воздействия поля элементов атомной решётки ориентированы хаотически. Внешнее магнетическое поле «выстраивает» микрополя структуры материала в строго определённом направлении. Потенциалы противоположных концов магнетита взаимно отталкиваются. Если приближать одинаковые полюсы двух полосовых ПМ, то руки человека ощутят сопротивление движению. Разные полюсы будут стремиться друг к другу.

При помещении стали или железного сплава во внешнее магнитное поле происходит строгое ориентирование внутренних полей металла в одном направлении. В результате этого материал приобретает свойства постоянного магнита (ПМ).

Как увидеть магнитное поле

Чтобы визуально ощутить структуру магнитного поля, достаточно провести несложный эксперимент. Для этого берут два магнита и мелкую металлическую стружку.

Важно! В обиходе постоянные магниты встречаются двух форм: в виде прямой полосы и подковы.

Накрыв полосовой ПМ листом бумаги, на него насыпают железные опилки. Частички мгновенно выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля, что даёт наглядное представление о данном явлении.

Демонстрация структуры магнитного поля

Виды магнитов

Постоянные магниты разделяют на 2 вида:

• естественные;
• искусственные.

Естественные

В природе естественный постоянный магнит – это ископаемое в виде обломка железняка. Магнитная порода (магнетит) в каждом народе имеет своё название. Но в каждом наименовании присутствует такое понятие, как «любящий», «притягивающий металл». Название Магнитогорск означает расположение города рядом с горными залежами естественного магнетита. В течение многих десятков лет здесь велась активная добыча магнитной руды. На сегодня от Магнитной горы ничего не осталось. Это была разработка и добыча естественного магнетита.

Пока человечеством не был достигнут должный уровень научно-технического прогресса, естественные постоянные магниты служили для разных забав и фокусов.

Искусственные

Искусственные ПМ получают путём наведения внешнего магнитного поля на различные металлы и их сплавы. Было замечено, что одни материалы сохраняют приобретённое поле в течение длительного времени – их называют твёрдыми магнитами. Быстро теряющие свойства постоянных магнитов материалы носят называние мягких магнитов.

В условиях заводского производства применяют сложные металлические сплавы. В структуру сплава «магнико» входят железо, никель и кобальт. В состав сплава «альнико» вместо железа включают алюминий.

Изделия из этих сплавов взаимодействуют с мощными электромагнитными полями. В результате получают достаточно мощные ПМ.

Виды и формы ПМ

Применение постоянных магнитов

Немаловажное значение имеют ПМ в различных областях деятельности человека. В зависимости от сферы применения, ПМ обладают различными характеристиками. В последнее время активно применяемый основной магнитный сплав NdFeB состоит из следующих химических элементов:

• «Nd» – ниодия,
• «Fe» – железа,
• «B» – бора.

Сферы, где применяют постоянные магниты:

1. Экология;
2. Гальваника;
3. Медицина;
4. Транспорт;
5. Компьютерные технологии;
6. Бытовые приспособления;
7. Электротехника.

Экология

Разработаны и действуют различные системы очистки отходов промышленного производства. Магнитные системы очищают жидкости во время производства аммиака, метанола и других веществ. Магнитные улавливатели «выбирают» из потока все железосодержащие частицы.

Кольцевидные ПМ устанавливают внутри газоходов, которые избавляют газообразные выхлопы от ферромагнитных включений.

Сепараторные магнитные ловушки активно отбирают металлосодержащий мусор на конвейерных линиях переработки техногенных отходов.

Гальваника

Гальваническое производство основано на движении заряженных ионов металла к противоположным полюсам электродов постоянного тока. ПМ играют роль держателей изделий в гальваническом бассейне. В промышленных установках с гальваническими процессами устанавливают магниты только из сплава NdFeB.

Медицина

В последнее время производителями медицинского оборудования широко рекламируются приборы и устройства на основе постоянных магнитов. Постоянное интенсивное поле обеспечивается характеристикой сплава NdFeB.

Свойство постоянных магнитов используют для нормализации кровеносной системы, погашения воспалительных процессов, восстановления хрящевых тканей и прочее.

Транспорт

Транспортные системы на производстве оснащены установками с ПМ. При конвейерном перемещении сырья магниты удаляют из массива ненужные металлические включения. С помощью магнитов направляют различные изделия в разные плоскости.

Обратите внимание! Постоянные магниты используют для сепарации таких материалов, где присутствие людей может пагубно сказаться на их здоровье.

Автомобильный транспорт оснащают массой приборов, узлов и устройств, где основную роль играют ПМ. Это электронное зажигание, автоматические стеклоподъёмники, управление холостым ходом, бензиновые, дизельные насосы, приборы передней панели и многое другое.

Компьютерные технологии

Все подвижные приборы и устройства в компьютерной технике оснащены магнитными элементами. Перечень включает в себя принтеры, движки драйверов, моторчики дисководов и другие устройства.

Бытовые приспособления

В основном это держатели небольших предметов быта. Полки с магнитными держателями, крепления штор и занавесок, держатели набора кухонных ножей и ещё масса приборов домашнего обихода.

Электротехника

Электротехника, построенная на ПМ, касается таких сфер, как радиотехнические устройства, генераторы и электродвигатели.

Радиотехника

ПМ используют с целью повышения компактности радиотехнических приборов, обеспечения автономности устройств.

Генераторы

Генераторы на ПМ решают проблему подвижных контактов – колец со щётками. В традиционных устройствах промышленного назначения остро стоят вопросы, связанные со сложным обслуживанием оборудования, быстрым износом деталей, значительной потерей энергии в цепях возбуждения.

Единственным препятствием на пути создания таких генераторов является проблема крепления ПМ на вращающемся роторе. В последнее время магниты располагают в продольных пазах ротора, заливая их легкоплавким материалом.

Ротор и статор генератора

Электродвигатели

В бытовой технике и в некотором промышленном оборудовании получили распространение синхронные электрические двигатели на постоянных магнитах – это вентильные моторы постоянного тока.

Как и в вышеописанных генераторах, ПМ устанавливают на роторах, вращающихся внутри статоров с неподвижной обмоткой. Главное преимущество электродвигателя заключается в отсутствии недолговечных токопроводящих контактов на коллекторе ротора.

Электродвигатель с постоянными магнитами

Двигатели такого типа – это маломощные устройства. Однако это нисколько не преуменьшает их полезность применения в области электротехники.

Дополнительная информация. Отличительная особенность устройства – это наличие датчика Холла, регулирующего обороты ротора.

Автор надеется, что по прочтении данной статьи у читателя сложится понятное представление о том, что такое постоянный магнит. Активное внедрение постоянных магнитов в сферу деятельности человека стимулирует изобретения и создание новых ферромагнитных сплавов, имеющих повышенные магнетические характеристики.

Видео

amperof.ru

Permanent magnets. The magnetic field of the permanent magnets

If you insert into the coil with current of hardened steel rod, then it is not demagnetized Unlike iron rod after off current, and for a long time keeps the magnetization.

Body, long time to keep the magnetization, called permanent magnet or a magnet.

French scientist Ampere explaining magnetization of iron and steel by electric currents, which circulate within each of these molecules- matter. In times of Ampere on the structure of the atom did not know anything, so the nature of the molecular currents was unknown. Now we know, that each atom are negatively charged electrons, that in their motion create magnetic fields, they cause magnetization and iron. become.

Magnets can have very different shapes. On the image 290 illustrated arcuate magnets and bandpass.

Those places magnet, where are found the strongest magnetic action, called the poles of a magnet (rice. 291). We all have a magnet, as in the known magnetic needle, be sure to have two poles; northern (N) and south (S).

Raise the magnet to the subjects, made from different materials, You can set, magnet that attracted very few of them. Good attracted by a magnet iron, steel, iron and some alloys, much weaker - nickel and cobalt.

In nature there are natural magnets (rice. 292) - iron ore (the so-called lodestone). Rich deposits lodestone we have in the Urals, in Ukraine, in Karelian ASSR, Kursk region and in many other places.

Iron, steel, nickel, cobalt and some other alloys in the presence of magnetite acquire magnetic properties. Magnetic iron ore for the first time allowed people to familiarize themselves with the magnetic properties of bodies.

If the magnetic needle to another bring the same direction, they turn and set against each other opposite poles (rice. 293). Just hand interacts with any magnet. Raised to the poles of the magnetic needle magnet, can be seen, that the north pole of the arrow is pushed from the north pole of the magnet and is attracted to the south pole. South Pole as the arrow is pushed from the south pole of a magnet is attracted and the north pole.

Based on the experiments described above can be following conclusion; heteronymic magnetic poles are attracted, the same name repel.

due to the interaction of the magnets, that around every magnet has a magnetic field. The magnetic field of the magnet acts on another magnet, and, conversely, second magnet magnetic field acting on the first magnet.

With the help of iron filings can get an idea about the magnetic field of the permanent magnets. Drawing 294 It provides insight into the magnetic field of the magnet strip. As the magnetic lines of the magnetic field current, and the magnetic lines of the magnetic field of the magnet - closed lines. Outside the magnet magnetic lines coming out of the north pole of the magnet and enter the south, confined within the magnet.

On the image 295, and shows the magnetic magnetic field lines of the two magnets, the facing like poles, and Figure 295, b - the two magnets, facing each other opposite poles. On the image 296 represented by magnetic lines of the magnetic field of the arc-shaped magnet.

All these pictures are easy to get from the experience.

questions. 1. What is the difference in magnetization by a piece of iron and a current piece of steel? 2, What the body is called a permanent magnet? 3. As explained Ampere magnetizing iron? 4. As can now be explained by molecular currents of Ampere? 5. What is called the magnetic poles of the magnet? 6. What famous substances attract magnet? 7. As interact magnet poles? 8. How to use the magnetic needle can be determined from the poles of the magnetized steel rod? 9. How can we get an idea of ​​the magnetic field of the magnet? 10. What are the magnetic lines of the magnetic field of the magnet?

Поделиться ссылкой:

Liked this:

Like Loading...

Похожее

tehnar.net.ua

---

• 
  Газогенераторный двигатель на дровах
• 
  Чтобы найти диаметр проволоки
• 
  Guascor официальный сайт
• 
  Вектор магнитной индукции это физическая величина
• 
  Освещение бассейнов
• 
  Ivc 34
• 
  Индукционное электрическое поле это
• 
  Строительство атомной станции в белоруссии
• 
  Паспорт на счетчики на воду
• 
  Отличие галогенных ламп от ламп накаливания
• 
  Подключение генератора к дому