Из какого материала делают магнит: Из чего сделан магнит?

Содержание

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

их конструкция и особенности использования

Акриловый магнит – это оригинальный сувенир, который станет отличным подарком на любой праздник. На нем размещается изображение с поздравлением, красивая картинка или фотография. Благодаря такому дизайну сувенир напоминает о памятных событиях и становится отличным украшением квартиры.

Основным элементом заготовки акрилового магнита является прозрачный цветной или однотонный корпус. Он может иметь любую форму: прямоугольную, квадратную или круглую. На корпусе закреплен магнит, за счет которого сувенир «притягивается» к металлическим поверхностям. Изображение или фотография вставляется внутрь корпуса.

Преимущества акрилового магнита

  • Практичность. Заготовка для сувенира изготовлена из прочных и износостойких материалов, обеспечивающих длительный срок службы изделия.
  • Простота в эксплуатации. Имеет простую конструкцию, которая легко собирается. Полиграфические материалы удобно размещать в корпусе.
  • Оригинальность. При покупке акрилового магнита можно выбрать любую форму, цвет корпуса и размер. Цветное изображение, помещаемое внутрь, изготавливается путем цифровой или офсетной печати.
  • Универсальность. Акриловые магниты уместны в качестве подарка на любом торжестве. Крупные компании используют изделия в качестве корпоративных сувениров, размещая на них логотип. Такой подарок недорого обходится для организации, но позволяет произвести хорошее впечатление на клиента.

Как изготовить акриловый магнит?

Прежде всего, необходимо подготовить изображение, которое будет помещено в корпус заготовки. Это может быть красивая картинка или фотография. Под готовое изображение нужно подобрать акриловую заготовку нужного размера. Она должна также гармонировать с полиграфическим материалом по цветовой гамме и стилю оформления.

Когда все элементы будущего сувенира готовы, останется только вставить изображение в заготовку. После этого изделие можно упаковать в пакетик, который идет с акриловым магнитом в комплекте, и порадовать им друзей, знакомых или клиентов. Сувенир станет оригинальным и памятным подарком, а также стильным украшением интерьера. Изготовление акрилового магнита не требует использования специальных инструментов, поэтому сделать его можно своими руками. Такой подарок особенно ценен и дорог, ведь он уникален и выполнен специально для получателя.

В нашем интернет-магазине вы можете купить магниты для любых целей, наши консультанты всегда помогут вам определиться с выбором.

Купить акриловые магниты

Изолятор для магнита и экранирование магнитного поля

 

Уважаемые клиенты!

Продолжаем отвечать на ваши вопросы. Вы часто спрашиваете как сделать так, чтобы два магнита, находящиеся рядом друг с другом, не чувствовали присутствие друг друга? Какой материал нужно разместить между ними, чтобы силовые линии магнитного поля от одного магнита не достигали бы второго магнита?

Этот вопрос не такой тривиальный, как может показаться на первый взгляд. Нам нужно по-настоящему изолировать два магнита. То есть, чтобы эти два магнита можно было по-разному поворачивать и по разному перемещать их относительно друг друга и тем не менее, чтобы каждый из этих магнитов вёл себя так, как будто бы другого магнита рядом нет. Поэтому всякие фокусы с размещением рядом третьего магнита или ферромагнетика, для создания какой-то особой конфигурации магнитных полей с компенсацией всех магнитных полей в какой-то одной отдельно взятой точке, принципиально не проходят.

Иногда ошибочно думают, что таким изолятором магнитного поля может служить диамагнетик. Но это не верно. Диамагнетик действительно ослабляет магнитное поле. Но он ослабляет магнитное поле только в толще самого диамагнетика, внутри диамагнетика. Поэтому, если один из магнитов (или оба) замуровать в куске диамагнетика, тогда их притяжение или их отталкивание действительно ослабеет.

Но это не является решением проблемы. Во-первых, силовые линии одного магнита всё равно будут достигать другого магнита, то есть магнитное поле только уменьшается, но не исчезает совсем. Во-вторых, если магниты замурованы в толще диамагнетика, то мы не можем их двигать и поворачивать.

А если сделать из диамагнетика просто плоский экран, то этот экран будет пропускать сквозь себя магнитное поле. Причем, за этим экраном магнитное поле будет точно такое же, как если бы этого диамагнитного экрана не было бы вообще.

А это говорит о том, что даже замурованные в диамагнетик магниты не испытают на себе ослабления магнитного поля. В самом деле, ведь там, где находится замурованный магнит, прямо в объеме этого магнита диамагнетик попросту отсутствует. А раз там, где находится замурованный магнит, отсутствует диамагнетик, то значит, оба замурованных магнита на самом деле взаимодействуют друг с другом точно также, как если бы они не были замурованы в диамагнетике. Диамагнетик вокруг этих магнитов также бесполезен, как и плоский диамагнитный экран между магнитами.

Нам нужен такой материал, который бы, вообще, не пропускал через себя силовые линии магнитного поля. Нужно чтобы силовые линии магнитного поля выталкивались их такого материала. Если силовые линии магнитного поля проходят через материал, то, за экраном из такого материала, они полностью восстанавливают свою силу. Это следует из закона сохранения магнитного потока. Единственный материал, который выталкивает из себя силовые линии магнитного поля, это сверхпроводник.

На поверхности сверхпроводника вектор напряженности магнитного поля всегда направлен вдоль этой поверхности по касательной к поверхности сверхпроводящего тела. На поверхности сверхпроводника вектор магнитного поля не имеет составляющую, направленную перпендикулярно поверхности сверхпроводника. Поэтому силовые линии магнитного поля всегда огибает сверхпроводящее тело любой формы.

Но это совсем не означает, что если между двумя магнитами поставить сверхпроводящий экран, то он решит поставленную задачу. Дело в том, что силовые линии магнитного поля магнита пойдут к другому магниту в обход экрана из сверхпроводника. Поэтому от плоского сверхпроводящего экрана будет только ослабление влияния магнитов друг на друга. Это ослабление взаимодействия двух магнитов будет зависеть от того, на сколько увеличилась длина силовой линии, которая соединяет два магнита друг с другом. Чем больше длины соединяющих силовых линий, тем меньше взаимодействие двух магнитов друг с другом.

Это точно такой же эффект, как если увеличивать расстояние между магнитами без всякого сверхпроводящего экрана. Если увеличивать расстояние между магнитами, то длины силовых линий магнитного поля тоже увеличиваются. Значит, для увеличения длин силовых линий, которые соединяют два магнита в обход сверхпроводящего экрана, нужно увеличивать размеры этого плоского экрана и по длине и по ширине. Это приведет к увеличению длин обходящих силовых линий. И чем больше размеры плоского экрана по сравнению с расстоянием между магнитами, тем взаимодействие между магнитами становится меньше.

Взаимодействие между магнитами полностью исчезает только тогда, когда оба размера плоского сверхпроводящего экрана становятся бесконечными. Это аналог той ситуации, когда магниты развели на бесконечно большое расстояние, и поэтому длина соединяющих их силовых линий магнитного поля стала бесконечной.

Теоретически, это, конечно, полностью решает поставленную задачу. Но на практике мы не можем сделать сверхпроводящий плоский экран бесконечных размеров. Хотелось бы иметь такое решение, которое можно осуществить на практике в лаборатории или на производстве. (Про бытовые условия речи уже не идет, так как в быту невозможно сделать сверхпроводник.)

По другому, плоский экран бесконечно больших размеров можно интерпретировать как разделитель всего пространства на две части, которые не соединены друг с другом. Но пространство на две части может разделить не только плоский экран бесконечных размеров. Любая замкнутая поверхность делит пространство тоже на две части, на объем внутри замкнутой поверхности и объем вне замкнутой поверхности. Например, любая сфера делит пространство на две части: шар внутри сферы и всё, что снаружи.

Поэтому сверхпроводящая сфера является идеальным изолятором магнитного поля. Если поместить магнит в такую сверхпроводящую сферу, то никогда никакими приборами не удается обнаружить, есть ли внутри этой сферы магнит или его там нет.

И, наоборот, если Вас поместить внутрь такой сферы, то на Вас не будут действовать внешние магнитные поля. Например, магнитное поле Земли невозможно будет обнаружить внутри такой сверхпроводящей сферы никакими приборами. Внутри такой сверхпроводящей сферы можно будет обнаружить только магнитное поле от тех магнитов, которые будут находиться тоже внутри этой сферы.

Таким образом, чтобы два магнита не взаимодействовали друг с другом надо один из этих магнитов поместить вовнутрь сверхпроводящей сферы, а второй оставить снаружи. Тогда магнитное поле первого магнита будет полностью сконцентрировано внутри сферы и не выйдет за пределы этой сферы. Поэтому второй магнит не почувствует присутствие первого. Точно также магнитное поле второго магнита не сможет залезть вовнутрь сверхпроводящей сферы. И поэтому первый магнит не почувствует близкое присутствие второго магнита.

Наконец, оба магнита мы можем, как угодно поворачивать и перемещать друг относительно друга. Правда, первый магнит ограничен в своих перемещениях радиусом сверхпроводящей сферы. Но это только так кажется. На самом деле взаимодействие двух магнитов зависит только лишь от их относительного расположения и их поворотов вокруг центра тяжести соответствующего магнита. Поэтому достаточно разместить центр тяжести первого магнита в центре сферы и туда же в центр сферы поместить начало координат. Все возможные варианты расположения магнитов будут определяться только всеми возможными вариантами расположения второго магнита относительно первого магнита и их углами поворотов вокруг их центров масс.

 

Следите за новостями!

Материал взят с сети интернет: http://www.quarkon.ru/physics/supermag.htm

 

Магнит – методическая разработка для учителей, Щегляева Татьяна Васильевна

Вызов

Ввод на тему урока.

У. — Сегодня нас ждёт много новых открытий и удивительных вещей. И вы сами всё это будете открывать и узнавать.

— Предлагаю сегодня побывать в роли ученых, которые работают в лабораториях. У нас сегодня с вами будет работать 4 научные лаборатории: лаборатория Любознательных, лаборатория Почемучек, лаборатория Всезнаек, лаборатория Удивительных открытий. И у каждой лаборатории будут свои задачи и открытия.

 А как вы думаете, как должны вести себя работники в лаборатории?

— Какими инструментами пользуются научные работники? (Проговаривают правила поведения, технику безопасности в лабораториях.)

У. — Ребята! У меня есть гриб, да не простой, а волшебный, куда его не поставлю, всё к нему липнет. 

Стала его на полку убирать, так он притянул к себе ложку со стола. Только я начинаю его подносить к предметам, как он начинает странно себя вести, вот убедитесь сами. (Учитель показывает, как к грибку прилипает металлическая ложка, гвоздь.)

— Что происходит с предметами? (Ответы детей).

А на другие предметы он так не реагирует, (показывает на резиновом мячике, бумаге). Почему он так странно себя ведёт, что происходит, как вы думаете?

А из чего были сделаны предметы, которые прилипали к грибочку? А которые не липли?

ВЫВОД: Металлические предметы притягиваются. Другие предметы нет.

— Почему так происходит, как вы думаете?  Что заставляет грибок быть волшебным?

 Предложить детям рассмотреть. Ответы детей (кто-нибудь обязательно ответит – магнит).

У: Как вы думаете, какая тема нашего сегодняшнего урока? (Магнит).  (Слайд 1)

— Какие цели вы перед собой поставите на урок?

Д.: — Кто придумал магнит?

— Узнать, что такое магнит, из чего он сделан?

— Как его можно использовать в жизни?

(Слайд 2)

— Я предлагаю вам сегодня побыть маленькими исследователями. А как вы думаете, с чего начинает свое исследование ученый? (с опытов, экспериментов) И мы сегодня будем экспериментировать, и изучать свойства магнита.

Мы пройдём по страницам истории изучения магнита, проведём ряд экспериментов по изучению свойств магнита, а в конце урока попробуем выявить лучших знатоков магнитов в нашем классе.

https://bilimland.kz/ru/courses/education-movies/uchebnye-filmy/fizika-i-astronomiya/lesson/chto-takoe-magnetizm

У. – Что вы узнали, просмотрев ролик?  (Д. Откуда произошло название «магнит». Что к нему одни предметы притягиваются, а другие нет).

— Кто расскажет нам, откуда произошло название «магнит»? (Ученик отвечает)

 

У. — У каждого из вас на столе лежат магниты, возьмите их, рассмотрите внимательно, что вы можете про них сказать? Посмотрите на магнит, пощупайте его, какой он? Каковы же его свойства?

У. – А теперь давайте откроем учебник с.68 и рассмотрим рисунок.

– Что делает Негеш?

– Предположите, о чем он думает. Обсудите это в группах.

– Что произошло с предметами? Все ли из них притянулись к магниту? (Нет.)

 

У. – У вас на столах лежат магниты (Красно-синие). Я попрошу вас поэкспериментировать с ними. Попробуйте соединить их сторонами: красный-красный, синий – синий, красно-синий. Что вы наблюдаете? (Что одинаковые стороны у магнита отталкиваются, а разные притягиваются). Какой вывод можно сделать? 

У. – Я предлагаю дальше вам посмотреть наш фильм.

https://bilimland.kz/ru/courses/education-movies/uchebnye-filmy/fizika-i-astronomiya/lesson/chto-takoe-magnetizm

У. — Что вы узнали из фильма?

— Какого цвета магнит?  (Одна сторона магнита красная, другая – синяя).

— А почему стороны у магнита имеют такой цвет?  (Д. разные полюса: северный полюс и южный полюс).

У. – Я хочу предложить вам объяснить Эврике, почему магниты у неё в руках так себя ведут. Кто попробует? (Д. Разные полюса притягиваются, одинаковые – отталкиваются).

– Что будет, если магниты приблизить друг к другу?

Настраивает  на познавательную деятельность.

 

Объясняет ученикам, что такое лаборатории, и какие правила поведения нужно знать, работая там.

 

Вывод на тему учеников.

 

Беседа

 

Обсуждение ролика.

(ролик идёт ровно 1 минуту, затем ролик останавливают)

 

Экспериментальная часть

 

(ролик начинается с 1.00 мин и до 2.35 мин)

Обсуждение ролика.

 

Работа по учебнику.

 

Рассаживаются в группы

 

Проговаривают правила поведения в группе

 

 

Проговаривают правила поведения, технику безопасности.

 

Ответы учащихся

 

 

Высказывают своё мнение.

 

Самостоятельно выводят тему урока: Магниты.

Формулируют цель: Определять тела, обладающие магнитными свойствами.

 

 

Просмотр  ролика

Ответы детей: откуда произошло название «магнит».

 

Ответы детей, что он металлический, твёрдый, холодный

 

 

Работа по учебнику.

Работа в группах. Обсуждение.

 

Дети экспериментируют с полями магнитов.

Делают вывод, что стороны, окрашенные в разные цвета у магнитов притягиваются, в один цвет — отталкиваются.

На столе у учителя  коробка с “волшебным” грибком, деревянная лопатка, металлическая ложка, пластмассовая ложка, резиновый шарик, бумага.

Презентация

https://bilimland.kz/ru/courses/education-movies/uchebnye-filmy/fizika-i-astronomiya/lesson/chto-takoe-magnetizm

На каждом столе перед учениками лежат разные предметы: скрепка, ножницы, детали лего-конструктора, ластик, гвоздь, шурупы, карандаш, бумага. И магнит.

https://bilimland.kz/ru/courses/education-movies/uchebnye-filmy/fizika-i-astronomiya/lesson/chto-takoe-magnetizm

Учебник:

Магнит, с. 68—69.

Осмысление. Работа над новой темой.

 

— Ребята, а где мы в нашей повседневной жизни встречаем магниты или предметы которые их содержат? (магниты на холодильник, магнитная доска, магниты на доску, на сумках тоже есть замки на магнитах).

Экспериментальная часть.

У.: Рассмотрите предметы, которые находятся у каждого из вас на столе. (Слайд 3)

Вы можете только по внешним признакам определить из чего они сделаны?

(Дети определяют правильно все предметы).

У.: Все ли предметы притягивал магнит? Какие предметы у вас притягивались?

Д.: Скрепка, ножницы, гвоздь, шурупы.

У.: А как вы думаете, почему они притягивались, из какого материала они сделаны? (У.: Они все металлические). (Слайд 4)

У.: Настоящие учёные, когда проводят эксперименты, всегда ведут записи. Я вам тоже предлагаю сейчас заполнить листы ваших исследований.

Дескриптор:

— вы должны провести эксперимент;

— определить предметы, которые обладают магнитными свойствами;

— определить предметы, которые не обладают магнитными свойствами;

— сформулировать вывод.

 

У. – Давайте проверим ваши результаты. (Слайд 5)

ФИЗМИНУТКА. «Магнетизм»

Учитель в роли магнита называет предмет, если предмет притягивается, то дети берутся за руки, если не притягивается, то руки прячут за спиной.

 

У. Каждый день в окружающем нас мире происходит великое множество физических явлений. Многие из них мы не замечаем, но некоторые приковывают наше внимание, и пытливый ум человека стремится разгадать секреты этих явлений. Человек по природе своей любопытен; желая узнать побольше о происходящем вокруг, он отправляется в путешествие. С давних времён компас был одним из непременных приборов, который использовали путешественники. Основная часть компаса – постоянный магнит. (Слайд 6)

https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/magnitnoe-pole/lesson/magnitnoe-pole-2

 

У. – Ребята, давайте сделаем вывод: какие предметы притягивает магнит? (Д. Металлические).

— А как бы вы назвали это свойство у магнитов, притягивать другие предметы? (Д. называют разные свойства, например: магнитное свойство).

— Какие из ваших предметов на столе обладают таким свойством?

Предлагается ученикам самостоятельно в группах провести эксперименты с разными предметами. Обладают ли они магнитными свойствами.

 

Во время презентации используется трёхъязычие. И дети слушают аудио запись: слова «магнит, притягивать, отталкивать» как они произносятся на казахском и английском языках.

 

Учитель подводит их к выводу о магнитных свойствах магнита

 

Проводится физминутка

Дети исследуют свойства предметов относительно магнита

 

Заполняют лист формативного оценивания

 

Физминутка

 

Фильм  о компасе

 

Ученики делают вывод о свойстве магнита

На каждом столе перед учениками лежат разные предметы: скрепка, ножницы, детали лего-конструктора, ластик, гвоздь, шурупы, карандаш, бумага. И магнит.

 

Презентация

 

https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/magnitnoe-pole/lesson/magnitnoe-pole-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самостоятельный поиск.

Обобщение полученных знаний

У. – А теперь настало время исследований. Работа для наших лабораторий. Узнать, через какие материалы действует магнит? (Слайд 7)

Это песок, картон, стекло и дерево. У нас с вами 4 лаборатории. Каждая получит своё задание и по окончанию исследования расскажет нам, что нового они узнали.

1 лаборатория: вам задание найти с помощью магнита предметы в песке.

2 лаборатория: исследуете, можно ли достать предметы со дна бутылки, наполненной водой, не намочив рук и не переворачивая бутылку.

3 лаборатория: исследуете, не теряет ли магнит свои свойства через картон и дерево.

4 лаборатория: проверяет свойство магнита через стекло.

Дескриптор:

— Учащиеся проверяют, проходят ли магнитные волны через различные предметы (картон, дерево, стекло, воду, песок).

— Делают выводы.

 

У. По окончанию исследований вам нужно всем заполнить лабораторный журнал (Рабочая тетрадь с.48)

Вывод: Магнитная сила действует сквозь бумагу, стекло, дерево, картон, воду и многие другие материалы.

После опыта ученики каждой лаборатории рассказывают о процессе выполнения исследования.

Заполнение журнала. Проверка (Слайд 8).

Экспериментальная часть.

1 лаборатория: На подносе насыпан песок, где спрятаны металлические и другие предметы. Учащиеся с помощью магнита должны извлечь из песка предметы, обладающие магнитным свойством.

2 лаборатория:

Прислонив магнит к стенке бутылки дети извлекут из неё металлические предметы.

3 лаборатория: на листе картона, и на ДСП насыпаны мелкие металлические предметы. Двигая под листом магнитом, учащиеся делают вывод, что предметы тоже перемещаются вместе с магнитом.

4 лаборатория:

Так же, как и 3 группа, только используя кусок стекла (края обработаны, чтобы не порезались), двигать предметы через стекло, используя магнит.

Рабочая тетрадь:

Рабочий лист 46. «Магнит», с. 48.

 

Рекламные магниты – хобби или инструмент продвижения?

Материал лайнера

Выбирая материал для печати магнита между мелованной или самоклеющейся бумагой нужно учесть несколько нюансов. Если вы собираетесь использовать самоклеющуюся бумагу, то вам потребуется магнитный винил без клеевого слоя, а если мелованную бумагу, то винил с клеевым слоем. Последний дороже обычного магнитного винила. Прозрачность самоклеющейся бумаги выше, чем мелованной. Если дизайн вашего магнита без белых элементов, то различия между мелованной и самоклеющейся бумагой незаметно. Если магнит белый с цветным рисунком, то мы рекомендуем печатать его на плотных бумагах или картонах и использовать винил с клеевым слоем. Иначе вместо магнита белого цвета у вас будет светло-серый, через тонкую самоклеющуюся бумагу будет виден черный магнитный винил.

Внимание! Используя картоны, особенно дизайнерские, следует обратить внимание на его фактуру. Мы не рекомендуем использовать двусторонний картон, особенно с металлизированной или восковой поверхностью — он не обеспечит надёжного склеивания с магнитным винилом.

Магнитный винил

Магнитный винил отличается не только наличием клеевого слоя, но и толщиной. Чем толще магнитный винил, тем лучше его магнитные свойства. На нашем складе мы поддерживаем в наличии магнитный винил толщиной 0,4 и 0,7 мм. 

Печать магнитов

Вид печати зависит от тиража, материала и формата магнита, для печати на лайнерах мы используем цифровой, офсетный или трафаретный способ. Для офсетной печати подходит лайнер только из мелованной бумаги или картона.

Ламинирование

Поверхность магнитов защищают ламинированием. Мы производим его горячим способом и глянцевой или матовой пленками различной толщины: 32, 125 и 250 мкм. 

Формы магнитов

Для придания магниту требуемой формы, мы используем технологию гильотинной резки для прямоугольных форм и контурную резку для произвольных. Для скругления углов   применяется ручное оборудование и возможен неидеальный радиус. Для получения магнита идеальной формы придется использовать вырубной штамп, важно учитывать сроки и дополнительную стоимость штампа  —  время изготовления до 4 дней.

Отделка магнитов

Операции постпечатной обработки виниловых магнитов: нанесение выборочной уф-лакировки и тиснение фольгой. Как правило, заказчик ограничивается индивидуальной формой магнита и ламинацией. Один из оригинальных видов магнитов —  магнитные фоторамки.

Вырубные штампы различных размеров и форм вы найдете в нашем каталоге.

 

Автор: Мария Баева

Постоянные магниты. Основы расчета систем с постоянными магнитами Как работает постоянный магнит

Что же такое постоянный магнит? Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохранять намагничивание. В результате многократных исследований, проведенных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только три вещества на Земле могут быть постоянными магнитами (рис. 1).

Рис. 1. Постоянные магниты. ()

Только эти три вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами, только они могут намагничиваться и сохранять такое состояние долгое время.

Постоянные магниты использовались очень давно, и в первую очередь это приборы ориентирования в пространстве — первый компас был изобретен в Китае для того, чтобы ориентироваться в пустыне. На сегодняшний день о магнитных стрелках, о постоянных магнитах уже никто не спорит, их используют повсеместно в телефонах и в радиопередатчиках и просто в различных электротехнических изделиях. Они могут быть разными: есть полосовые магниты (рис. 2)

Рис. 2. Полосовой магнит ()

А есть магниты, которые называются дугообразными или подковообразными (рис. 3)

Рис. 3. Дугообразный магнит ()

Исследование постоянных магнитов связано исключительно с их взаимодействием. Магнитное поле может создаваться электрическим током и постоянным магнитом, поэтому первое, что было проведено, — это исследования с магнитными стрелками. Если поднести магнит к стрелке, то мы увидим взаимодействие — одноименные полюса будут отталкиваться, а разноименные будут притягиваться. Такое взаимодействие наблюдается со всеми магнитами.

Расположим вдоль полосового магнита маленькие магнитные стрелки (Рис. 4), южный полюс будет взаимодействовать с северным, а северный будет притягивать южный. Магнитные стрелки будут располагаться вдоль линии магнитного поля. Принято считать, что магнитные линии направлены вне постоянного магнита от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного полюса к северному. Таким образом, магнитные линии замкнуты точно так же, как и у электрического тока, это концентрические окружности, они замыкаются внутри самого магнита. Получается, что вне магнита магнитное поле направлено от севера к югу, а внутри магнита от юга к северу.

Рис. 4. Лини магнитного поля полосового магнита ()

Для того чтобы пронаблюдать форму магнитного поля полосового магнита, форму магнитного поля дугообразного магнита, воспользуемся следующими приборами или деталями. Возьмем прозрачную пластину, железные опилки и проведем эксперимент. Посыплем железными опилками пластину, находящуюся на полосовом магните (рис. 5):

Рис. 5. Форма магнитного поля полосового магнита ()

Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще — там находятся полюса магнита (рис. 6).

Рис. 6. Форма магнитного поля дугообразного магнита ()

Аналогичный опыт проведем с дугообразным магнитом. Мы видим, что магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном полюсе по всему магниту.

Нам уже известно, что магнитное поле образуется только вокруг магнитов и электрических токов. Как же нам определить магнитное поле Земли? Любая стрелка, любой компас в магнитном поле Земли строго ориентированы. Раз магнитная стрелка строго ориентируется в пространстве, следовательно, на нее действует магнитное поле, и это магнитное поле Земли. Можно сделать вывод о том, что наша Земля — это большой магнит (Рис. 7) и, соответственно, этот магнит создает в пространстве достаточно мощное магнитное поле. Когда мы смотрим на стрелку магнитного компаса, мы знаем, что красная стрелочка показывает на юг, а синяя на север. Как же располагаются магнитные полюсы Земли? В этом случае необходимо помнить о том, что на северном географическом полюсе Земли располагается южный магнитный полюс и на южном географическом полюсе располагается северный магнитный полюс Земли. Если рассмотреть Землю как тело, находящееся в пространстве, то можно говорить о том, что, когда мы идем по компасу на север, мы придем на южный магнитный полюс, а когда идем на юг — мы попадем на северный магнитный полюс. На экваторе стрелочка компаса будет располагаться практически горизонтально относительно поверхности Земли, и чем ближе мы будем находиться к полюсам, тем вертикальнее будет расположение стрелки. Магнитное поле Земли могло изменяться, были времена, когда полюсы менялись относительно друг друга, то есть южный был там, где северный, и наоборот. По предположению ученых, это было предвестником больших катастроф на Земле. Последние несколько десятков тысячелетий этого не наблюдалось.

Рис. 7. Магнитное поле Земли ()

Магнитные и географические полюса не совпадают. Внутри самой Земли тоже существует магнитное поле, и, как в постоянном магните, оно направлено от южного магнитного полюса к северному.

Откуда же берется магнитное поле в постоянных магнитах? Ответ на этот вопрос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он высказал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протекающими внутри постоянных магнитов. Эти простейшие элементарные токи определенным образом усиливают друг друга и создают магнитное поле. Отрицательно заряженная частица — электрон — движется вокруг ядра атома, это движение можно считать направленным, и, соответственно, вокруг такого движущегося заряда создается магнитное поле. Внутри любого тела количество атомов и электронов просто огромно, соответственно, все эти элементарные токи принимают упорядоченное направление, и мы получаем достаточно значительное магнитное поле. То же самое мы можем сказать о Земле, то есть магнитное поле Земли очень напоминает магнитное поле постоянного магнита. А постоянный магнит — это достаточно яркая характеристика любого проявления магнитного поля.

Кроме существования магнитных бурь, существуют еще магнитные аномалии. Они связаны с солнечным магнитным полем. Когда на Солнце происходят достаточно мощные взрывы или выбросы, они происходят не без помощи проявления магнитного поля Солнца. Это эхо достигает Земли и сказывается на ее магнитном поле, в результате мы с вами наблюдаем магнитные бури. Магнитные аномалии связаны с залежами железных руд в Земле, огромные залежи в течение долгого времени намагничиваются магнитным полем Земли, и все тела, находящиеся вокруг, будут испытывать действие магнитного поля со стороны этой аномалии, стрелки компасов будут показывать неправильное направление.

На следующем уроке мы с вами рассмотрим другие явления, связанные с магнитными действиями.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.
  1. Class-fizika.narod.ru ().
  2. Class-fizika.narod.ru ().
  3. Files.school-collection.edu.ru ().

Домашнее задание

  1. Какой из концов стрелки компаса притягивается к северному полюсу Земли?
  2. В каком месте Земли нельзя верить магнитной стрелке?
  3. О чем говорит густота линий на магните?

Чтобы понять, как увеличить силу магнита, нужно разобраться в процессе намагничивания. Это произойдет, если магнит расположить во внешнем магнитном поле противоположной стороной к исходной. Увеличение же мощности электромагнита происходит тогда, когда увеличивается подача тока или умножаются витки обмотки.

Увеличить силу магнита можно с помощью стандартного набора необходимого оборудования: клея, набора магнитов (нужны именно постоянные), источника тока и изолированного провода. Они понадобятся для осуществления тех способов увеличения силы магнита, которые представлены ниже.

Усиление с помощью более мощного магнита

Этот способ заключается в использовании более мощного магнита для усиления исходного. Для осуществления надо поместить один магнит во внешнее магнитное поле другого, обладающего большей мощностью. Также с этой же целью применяют электромагниты. После удержания магнита в поле другого, произойдет усиление, но специфика заключается в непредсказуемости результатов, поскольку для каждого элемента такая процедура будет работать индивидуально.

Усиление с помощью добавления других магнитов

Известно, что каждый магнит имеет два полюса, причем каждый притягивает противоположный знак других магнитов, а соответствующий – не притягивает, лишь отталкивает. Как увеличить мощность магнита, используя клей и дополнительные магниты. Здесь предполагается добавление других магнитов с целью увеличения итоговой мощности. Ведь, чем больше магнитов, тем, соответственно, будет больше сила. Единственное, что нужно учесть, — это присоединение магнитов одноименными полюсами. В процессе они будут отталкиваться, согласно законам физики. Но задача состоит в склеивании, несмотря на сложности в физическом плане. Лучше использовать клей, который предназначен для склеивания металлов.

Метод усиления с использованием точки Кюри

В науке есть понятие точки Кюри. Усиление или ослабление магнита можно произвести, нагревая или охлаждая его относительно самой этой точки. Так, нагревание выше точки Кюри или сильное охлаждение (гораздо ниже нее) приведет к размагничиванию.

Надо заметить, что свойства магнита при нагревании и охлаждении относительно точки Кюри имеют скачкообразное свойство, то есть, добившись правильной температуры можно усилить его мощность.

Метод №1

Если возник вопрос, как сделать магнит сильнее, если его сила регулируется электрическим током, то сделать это можно с помощью увеличения тока, который подается на обмотку. Здесь идет пропорциональное увеличение мощности электромагнита и подачи тока. Главное, ⸺ постепенная подача, чтобы не допустить перегорания.

Метод №2

Для осуществления этого метода надо увеличить количество витков, но длина должна оставаться неизменной. То есть, можно сделать один-два дополнительных ряда провода, чтобы общее количество витков стало больше.

В этом разделе рассмотрены способы, как увеличить силу магнита в домашних условиях, для экспериментов можно заказать на сайте МирМагнитов .

Усиление обычного магнита

Множество вопросов возникает, когда обычные магниты перестают выполнять свои прямые функции. Это часто происходит из-за того, что бытовые магниты таковыми не являются, ведь, по сути, они намагниченные металлические части, которые теряют свойства с течением времени. Усилить мощность таких деталей или вернуть им свойства, которые были изначально, невозможно.

Надо заметить, что прикреплять к ним магниты, даже более мощные, не имеет смысла, поскольку, при их соединении обратными полюсами, внешнее поле становится гораздо слабее или вообще нейтрализуется.

Это можно проверить с помощью обычной бытовой занавески-москитки, которая должна закрываться посередине при помощи магнитов. Если на слабые исходные магниты сверху прикрепить более мощные, то в результате штора вообще потеряет свойства соединения с помощью притяжения, потому что противоположные полюса нейтрализуют внешние поля друг друга на каждой из сторон.

Эксперименты с неодимовыми магнитами

Неомагнит довольно популярен, его состав: неодим, бор, железо. Такой магнит обладает высокой мощностью и отличается стойкостью к размагничиванию.

Как усилить неодим? Неодим очень подвержен коррозии, то есть быстро ржавеет, поэтому неодимовые магниты покрывают никелем, чтобы повысить срок службы. Также они напоминают керамику, их легко разбить или расколоть.

Но пытаться увеличивать его мощность искусственным способом нет смысла, потому что это постоянный магнит, он имеет определенный для себя уровень силы. Поэтому, если вам необходимо иметь более мощный неодим, лучше приобрести его, учитывая нужную силу нового.

Заключение: в статье рассмотрена тема, как увеличить силу магнита, в том числе, как увеличить мощность неодимового магнита. Получается, что существует несколько способов увеличить свойства магнита. Потому что бывает просто намагниченный металл, увеличить силу которого невозможно.

Наиболее простые способы: с помощью клея и других магнитиков (они должны быть приклеены идентичными полюсами), а также – более мощного, во внешнем поле которого должен находится исходный магнит.

Рассмотрены способы увеличения силы электромагнита, которые заключаются в дополнительной обмотке проводами или усилении поступления тока. Единственное, что нужно учитывать — это силу поступления тока в целях безопасности и сохранности аппарата.

Обычные и неодимовые магниты не способны поддаваться на увеличение собственной мощности.

а) Общие сведения. Для создания постоянного маг­нитного поля в целом ряде электрических аппаратов ис­пользуются постоянные магниты, которые изготавлива­ются из магнитно-твер­дых материалов, имею­щих широкую петлю ги­стерезиса (рис.5.6).

Работа постоянного магнита происходит на участке отH= 0 до H = — Н с. Эта часть петли называется кривой размагничивания.

Рассмотрим основные соотношения в постоян­ном магните, имеющем форму тороида с одним малым зазором б (рис.5.6). Благодаря форме тороида и небольшому зазору потоками рассеяния в таком магните можно пренебречь. Если зазор мал, то магнитное поле в нем можно счи­тать однородным.

Рис.5.6. Кривая размагничивания постоянного магнита

Если пренебречь выпучиванием, то индукции в зазоре В & и внутри магнита В одинаковы.

На основании закона полного тока при интегрирова­нии по замкнутому контуру 1231 рис. получим:

Рис.5.7. Постоян­ный магнит, имеющий форму тороида

Таким образом, напряженность поля в зазоре направ­лена встречно напряженности в теле магнита. Для элек­тромагнита постоянного тока, имеющего аналогичную форму магнитной цепи, без учета насыщения можно написать: .

Сравнивая мож­но видеть, что в случае с постоян­ным магнитом н. с, создающей поток в рабочем зазоре, является про­изведение напряженности в теле магнита на его длину с обратным знаком —Hl.

Воспользовавшись тем, что

, (5.29)

, (5.30)

где S -площадь полюса; — проводимость воздушного зазора.

Уравнение есть уравнение прямой, проходя­щей через начало координат во втором квадранте под углом а к оси Н . С учетом масштаба индукции т в и на­пряженности т н угол а определяется равенством

Так как индукция и напряженность магнитного поля в теле постоянного магнита связаны кривой размагничи­вания, то пересечение указанной прямой с кривой раз­магничивания (точка А на рис.5.6) и определяет со­стояние сердечника при заданном зазоре.

При замкнутой цепи и

С ростом б проводимость рабочего зазора и tga уменьшаются, индукция в рабочем зазоре падает, а на­пряженность поля внутри магнита увеличивается.

Одной из важных характеристик постоянного магни­та является энергия магнитного поля в рабочем зазоре W t . Учитывая, что поле в за­зоре однородно,

Подставляя значение Н ь получим:

, (5.35)

где V M — объем тела магнита.

Таким образом, энергия в рабочем зазоре равна энер­гии внутри магнита.

Зависимость произведения В(-Н) в функции индук­ции показана на рис.5.6 . Очевидно, что для точки С, в которой В(-Н) достигает максимального значения, энергия в воздушном зазоре также достигает наиболь­шей величины, и с точки зрения использования постоян­ного магнита эта точка является оптимальной. Можно показать, что точка С, соответствующая макси­муму произведения , есть точка пересечения с кривой размагничивания луча О К, проведенного через точку с координатами и .

Рассмотрим более подробно влияние зазора б на ве­личину индукции В (рис.5.6). Если намагничивание магнита производилось при зазоре б , то после снятия внешнего поля в теле магнита установится индукция, соответствующая точке А. Положение этой точки опреде­ляется зазором б.

Уменьшим зазор до значения , тогда

. (5.36)

При уменьшении зазора индукция в теле магнита воз­растает, однако процесс изменения индукции идет не по кривой размагничивания, а по ветви частной петли гистерезиса AMD. Индукция В 1 определяется точкой пересечения этой ветви с лучом, проведенным под углом к оси — Н (точка D).

Если мы снова увеличим за­зор до значения б , то индукция будет падать до значения В, при­чем зависимость В (Н) будет определяться ветвью DNA частной петли гистерезиса. Обычно частная петля гистерезиса AMDNA достаточно узка и ее заменяют прямой AD, которую на­зывают прямой возврата. Наклон к горизонтальной оси (+ Н) этой прямой называется коэффициентом возврата:

. (5.37)

Характеристика размагничивания материала обычно не приводится полностью, а задаются только величины индукции насыщения B s , остаточной индукции В г, коэр­цитивной силы Н с. Для расчета магнита необходимо знать всю кривую размагничивания, которая для боль­шинства магнитно-твердых материалов хорошо аппроксимируется формулой

Кривая размагничивания, выражаемая (5.30), мо­жет быть легко построена графически, если известны B s , В r .

б) Определение потока в рабочем зазоре для задан­ной магнитной цепи . В реальной системе с постоянным магнитом поток в рабочем зазоре отличается от потока в нейтральном сечении (середине магнита) из-за наличия потоков рассеяния и выпучивания (рис.).

Поток в нейтральном сечении равен:

, (5.39)

где поток в нейтральном сечении;

Поток выпучивания у полюсов;

Поток рассеяния;

Рабочий поток.

Коэффициент рассеяния о определяется равенством

Если принять, что потоки создаются одной и той же разностью магнитных потенциалов, то

. (5.41)

Индукцию в нейтральном сечении найдем, определив :

,

и воспользовавшись кривой размагничивания рис.5.6. Индукция в рабочем зазоре равна:

поскольку поток в рабочем зазоре в раз меньше, чем поток в нейтральном сечении.

Очень часто намагничивание системы происходит в несобранном состоянии, когда проводимость рабочего зазора уменьшена из-за отсутствия деталей из ферро­магнитного материала. В этом случае расчет ведется с ис­пользованием прямой возврата. Если потоки рассеяния значительны, то расчет реко­мендуется вести по участкам, так же как и в случае элек­тромагнита.

Потоки рассеяния в постоянных магнитах играют зна­чительно большую роль, чем в электромагнитах. Дело в том, что магнитная проницаемость магнитно-твердых материалов значительно ниже, чем у магнитно-мягких, из которых изготавливаются системы для электромагни­тов. Потоки рассеяния вызывают значительное падение магнитного потенциала вдоль постоянного магнита и уменьшают н. с, а следовательно, и поток в рабочем зазоре.

Коэффициент рассеяния выполненных систем ко­леблется в довольно широких пределах. Расчет ко­эффициента рассеяния и потоков рассеяния связан с большими трудностями. Поэтому при разработке новой конструкции величину коэффициента рассеяния реко­мендуется определить на специальной модели, в которой постоянный магнит заменен электромагнитом. Намагничивающая обмотка выбирается такой, чтобы по­лучить в рабочем зазоре необходимый поток.

Рис.5.8. Магнитной цепи с постоянным магнитом и потоками рассеяния и выпучивания

в) Определение размеров магнита по требуемой ин­дукции в рабочем зазоре. Эта задача является еще более трудной, чем определение потока при известных разме­рах. При выборе размеров магнитной цепи обычно стремятся к тому, чтобы индукция В 0 и напряженность Н 0 в нейтральном сечении соответствовали максимальному значению произведения Н 0 В 0 . При этом объем магнита будет минимальным. Даются следую­щие рекомендации по выбору материалов. Если требу­ется при больших зазорах получить большое значение индукции, то наиболее подходящим материалом является магнико. Если при большом зазоре необходимо создать небольшие индукции, то можно рекомендовать альниси. При малых рабочих зазорах и большом значении индук­ции целесообразно применение альни.

Сечение магнита выбирается из следующих сообра­жений. Индукция в нейтральном сечении выбирается равной В 0 . Тогда поток в нейтральном сечении

,

откуда сечение магнита

.
Величины индукции в рабочем зазоре В р и площадь полюса являются заданными величинами. Наиболее трудным является определение значения коэффициента рассеяния. Величина его зависит от конструкции и индукции в сердечнике. Если сечение магнита получилось большим, то применяют не­сколько магнитов, включенных параллельно. Длина маг­нита определяется из условия создания необходимой н.с. в рабочем зазоре при напряженности в теле магнита Н 0:

где б р — величина рабочего зазора.

После выбора основных размеров и конструирования магнита проводится поверочный расчет по методике, опи­санной ранее.

г) Стабилизация характеристик магнита. В процессе работы магнита наблюдается уменьшение потока в ра­бочем зазоре системы — старение магнита. Различают структурное, механическое и магнитное старение.

Структурное старение наступает вследствие того, что после закалки материала в нем возникают внутренние напряжения, материал приобретает неоднородную струк­туру. В процессе работы материал становится более од­нородным, внутренние напряжения исчезают. При этом остаточная индукция В т и коэрцитивная сила Н с умень­шаются. Для борьбы со структурным старением мате­риал подвергается термообработке в виде отпуска. При этом внутренние напряжения в материале исчезают. Его характеристики становятся более стабильными. Алюминиево-никелевые сплавы (альни и др.) не требуют струк­турной стабилизации.

Механическое старение наступает при ударах и ви­брациях магнита. Для того чтобы сделать магнит нечув­ствительным к механическим воздействиям, его подвер­гают искусственному старению. Образцы магнита перед установкой в аппарат подвергаются таким ударам и ви­брации, которые имеют место в эксплуатации.

Магнитное старение — изменение свойств материала под действием внешних магнитных полей. Положитель­ное внешнее поле увеличивает индукцию по прямой воз врата, а отрицательное снижает ее по кривой размагни­чивания. Для того чтобы сделать магнит более стабиль­ным, его подвергают действию размагничивающего поля, после чего магнит работает на прямой возврата. Из-за меньшей крутизны прямой возврата влияние внешних полей уменьшается. При расчете магнитных систем с по­стоянными магнитами необходимо учитывать, что в про­цессе стабилизации магнитный поток уменьшается на 10-15%.

Сейчас объясню: По жизни так уж повелось, что особо сильно нельзя, — то особо (просто жуть, как) и хочется… А дело здесь в следующем. Какой-то рок судьбы навис над «постоянниками», аура тайны и недоговорённости. Все физики (дядьки и тётки разные) в постоянных магнитах совершенно не рубят (проверенно неоднократно, лично), и всё, наверное, потому, что во всех учебниках физики этот вопросик обходится стороной. Электромагнетизм — это да, это, пожалуйста, а вот о постоянниках ни слова…

Посмотрим, что можно выжать из самой умной книжки «И.В.Савельев. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм», — круче этой макулатуры, вы вряд ли сможете что-либо откопать. Значит так, в 1820 году некий чувак под фамилией Эрстед замутил опыт с проводником, и рядом стоящей с ним компасной стрелкой. Пуская электрический ток по проводнику в разных направлениях, он убедился в том, что стрелка чётко сориентируется понятно с чем. Из опыта баклан заключил, что магнитное поле имеет направленный характер. В более позднее время выяснили (интересно, как?), что магнитное поле в отличие от электрического не оказывает действия на покоящийся заряд. Сила возникает лишь тогда, когда заряд движется (возьмём на заметку). Движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства и создают в нём магнитное поле. То есть отсюда следует, что магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вот видите, всё дальше в электричество уклоняемся. Ведь в магните-то ни фига не двигается и ток в нём не течёт. Вот, что по этому поводу сморозил Ампер: он предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи (молекулярные токи). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю (прикольно, да?). Но этого мало: В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. — Чувствуете, как ересь всё крепчает и крепчает? ? Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается — его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле. Ура!

Ну, каково?! — Оказывается материал магнетика всё время намагничен (!), только хаотично. То есть, если начать делить большой кусок на более маленькие, и добравшись до самых микро-при-микро дребеней, получим таки нормально работающие магниты (намагниченные) без какого бы то ни было намагничивания!!! — Вот, ведь бред.

Небольшая справка, так, для общего развития: Намагничение магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объёма. Эту величину называют намагниченностью и обозначают буквой «J».

Продолжим наше погружение. Маленько из электричества: А вы знаете, что линии магнитной индукции поля прямого тока представляют собой систему охватывающих провод концентрических окружностей? Нет? — Теперь знайте, но не верьте. По-простому если сказать, то представьте зонтик. Ручка зонтика это направление тока, а вот край самого зонтика (к примеру), т.е. окружность — это, типа, линия магнитной индукции. Причём начинается такая линия из воздуха, и заканчивается, понятно, тоже нигде! — Вы себе этот бред физически представляете? Под это дело подписали целых трех мужиков: закон Био-Савара-Лапласа называется. Вся запарка идёт оттого, что где-то неправильно представили саму сущность поля, — почему оно появляется, что оно есть, собственно, где начинается, куда и как распространяется.

Даже в абсолютно простых вещах они (эти злобные физики) морочат всем головы: Направленность магнитного поля характеризуют векторной величиной («В» — измеряется в теслах). Логично бы было по аналогии с напряжённостью электрического поля «Е» назвать «В» напряжённостью магнитного поля (типа, функции у них похожие). Однако (внимание!) основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией… Но и этого им показалось мало, и чтобы окончательно всё запутать, название «напряжённость магнитного поля» присвоили вспомогательной величине «Н», аналогичной вспомогательной характеристике «D» электрического поля. Каково…

Далее выясняя силу Лоренца, приходят к выводу, что магнитная сила слабее кулоновской на множитель, равный квадрату отношения скорости заряда к скорости света (т.е. магнитная составляющая силы меньше электрической составляющей). Таким образом приписывая магнитным взаимодействиям релятивистский эффект!!! Для совсем маленьких поясню: Жил в начале века дядя Эйнштейн и придумал он теорию относительности, привязав все процессы к скорости света (чистейший бред). То есть, если разогнаться до скорости света, то время остановится, а если превысить её, то пойдёт вспять… Всем уже давно понятно, что это была просто мировая наколка шутника Эйнштейна, и что всё это, мягко сказать, — неправда. Вот теперь ещё и магниты с их свойствами к этой лабудятине приковали, — за что же их так?…

Ещё маленькая справка: Господин Ампер вывел замечательную формулу, и оказалось, что если к магниту поднести провод, ну или железяку, какую, то магнит не провод притягивать будет, а заряды, которые движутся по проводнику. Назвали это пафосно: «Закон Ампера» ! Маленько не учли, что если проводник к батарейке не подключён и ток по нему не течёт, то он всё равно к магниту прилипает. Отмазку такую придумали, что, мол, заряды всё равно есть, только двигаются хаотично. Вот они-то к магниту и липнут. Интересно, это же откуда там, в микрообъёмах ЭДС берётся, чтобы эти заряды хаотично колбасить. Это же просто вечный двигатель! И ведь не нагреваем ничего, — энергией не накачиваем… Или вот ещё прикол: К примеру, алюминий — тоже металл, а вот зарядов у него, почему-то, хаотичных нет. Ну НЕ ЛИПНЕТ алюминий к магниту!!! … или сделан он из дерева…

Ах, да! Я же ещё не рассказал, как направлен вектор магнитной индукции (такое надо знать). Так вот, вспомнив наш зонтик, представим, что по окружности (край зонта) мы пустили ток. В результате этой простенькой операции вектор направлен нашей мыслью в сторону ручки точно по центру палочки. Если же проводник с током имеет неправильные очертания, то всё пропало, — простота испаряется. Появляется дополнительный векторок под названием дипольный магнитный момент (в случае с зонтиком он тоже есть, просто направлен туда же, куда и вектор магнитной индукции). Начинается страшный расколбас в формулах, — всякие интегралы по контуру, синусы-косинусы и т.д. — Кому надо, может сам поинтересоваться. И ещё стоит упомянуть, что ток надо пускать по правилу правого буравчика, т.е. по часовой стрелке, тогда вектор будет от нас. Это связано с понятием положительной нормали. Ладно, едем дальше…

Товарищ Гаусс подумал маленько и решил, что отсутствие в природе магнитных зарядов (на самом деле Дирак предположил, что они есть, только их ещё не обнаружили) приводит к тому, что линии вектора «В» не имеют ни начала, ни конца. Поэтому число пересечений, возникающих при выходе линий «В» из объёма, ограниченного некоторой поверхностью «S», всегда равно числу пересечений, возникающих при входе линий в этот объём. Следовательно, поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю. Интерпретируем теперь всё в нормальный русский язык: Любая поверхность, как легко представить, где-то оканчивается, и следовательно, является замкнутой. «Равен нулю» — это значит, что его нет. Делаем не сложный вывод: «Потока никогда нигде нет» !!! — Правда круто! (На самом деле это значит только то, что поток равномерен). Я думаю, что на этом следует остановиться, так как дальше идут ТАКИЕ дребеня и глубиня, что… Такие штуки, как дивергенция, ротор, векторный потенциал глобально сложны и даже в этом мега-труде разбираются не полностью.

Теперь немного о форме магнитного поля в проводниках с током (как база для нашего дальнейшего разговора). Эта тема бывает гораздо туманнее, чем мы привыкли то думать. Про прямой проводник я уже написал, — поле в форме тонкого цилиндра вдоль проводника. Если намотать катушечку на цилиндрической картонке и пустить ток, то поле у такой конструкции (а называется она умно, — соленоид) будет таким же, как и у аналогичного цилиндрического магнита, т.е. линии выходят с торца магнита (или предполагаемого цилиндра) и входят в другой торец, образуя в пространстве подобие эллипсов. Чем длиннее катушка или магнит, тем более плоские и вытянутые эллипсы получаются. У кольца с напругой прикольное поле: а именно в форме тора (представьте поле прямого проводника свёрнутого в калачик). С тороидом вообще хохма (это теперь уже соленоид, свёрнутый в бублик), — у него вне него самого магнитной индукции нет (!). Если взять бесконечно длинный соленоид, — то та же фигня. Только мы знаем, что бесконечного ничего не бывает, вот поэтому у соленоида-то с торцов и брызжет, фонтанирует типа;))) . А еще, — внутри соленоида и тороида поле однородно. Во как.

Ну, что ещё полезно знать? — Условия на границе двух магнетиков выглядят в точности, как луч света на границе двух сред (преломляется и изменяет своё направление), только у нас не луч, а вектор магнитной индукции и разная магнитная проницаемость (а не оптическая) наших магнетиков (сред). Или вот ещё: имеем сердечник и катушечку на нём (электромагнит, типа), как вы думаете, где тусуются линии магнитной индукции? — В основном сосредоточенны внутри сердечника, потому, что у него магнитная проницаемость обалденная, ну и ещё плотно так упакованы в воздушный зазор между сердечником и катушечкой. Вот только в самой обмотке ни фига нет. Поэтому боковой поверхностью катушки вы ничегошеньки не примагнитите, — а только сердечником.

Хей, вы ещё не уснули? Нет? Тогда продолжим. Оказывается, все материалы в природе делятся не на два класса: магнитные и не магнитные, а на три (в зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости): 1. Диамагнетики, у которых она мала и отрицательна по величине (короче, практически нулевая, и намагнитить их ни за что не сможете), 2. Парамагнетики, у которых она тоже невелика но положительна (тоже около нуля; намагнитить можно маленько, но вы это всё равно не почувствуете, так что один фиг), 3. Ферромагнетики, у которых она положительна и достигает просто гигантских значений (в 1010 раз больше чем у парамагнетиков!), кроме того у ферромагнетиков восприимчивость является функцией напряжённости магнитного поля. На самом деле есть ещё один вид веществ, — это диэлектрики, у них совершенно обратные свойства и они нам не интересны.

Нас, конечно, интересуют ферромагнетики, которые называются так из за включений железа (феррум). Железо может быть заменено на аналогичные по свойствам хим. элементы: никель, кобальт, гадолиний, их сплавы и соединения, а также некоторые сплавы и соединения марганца и хрома. Вся эта байда с намагниченностью работает, только если вещество в кристаллическом состоянии. (Намагниченность остаётся благодаря эффекту под названием «Петля Гистерезиса», — ну это вы все и так знаете). Интересно узнать, что существует некая «температура Кюри», причём это не какая-то определённая температура, а для каждого материала своя, при превышении которой все ферромагнитные свойства исчезают. Совсем обалденно узнать, что существуют вещества и пятой группы, — называются антиферромагнетики (эрбий, диспозий, сплавы марганца и МЕДИ!!!). У этих спец материалов есть ещё одна температура: «антиферромагнитная точка Кюри» или «точка Нееля», — ниже которой устойчивые свойства этого класса также исчезают. (Выше верхней точки вещество ведёт себя, как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферромагнетиком).

Я почему это всё так спокойно рассказываю? — Обращаю ваше внимание, что я никогда не говорил, что химия неправильная наука (только физика), — а это чистейшая химия. Представьте себе: берёте медь, охлаждаете её нехило, намагничиваете, — и у вас в руках (в варежках? лежит магнит. А ведь медь то не магнитная!!! — Правда, клёво.

Ещё нам из этой книжки могут понадобиться парочка вещей чисто электромагнитных, для создания альтернатора, например. Явление номер 1: В 1831 году Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называют электромагнитной индукцией, а возникающий ток индукционным. А теперь самое главное: Величина ЭДС индукции не зависит от способа, которым осуществляется изменение магнитного потока, и определяется лишь скоростью изменения потока! — Созревает мысль: Чем быстрее крутится ротор со шторками, тем большего значения достигает наведённая ЭДС, и тем больше снимаемое напряжение со вторичной цепи альтернатора (с катушек). Правда, дядя Ленц нагадил нам своим «Правилом Ленца»: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Позже объясню, как это дело в альтернаторе (да и в других моделях) обходится.

Явление номер 2: Индукционные токи могут возбуждаться и в сплошных массивных проводниках. В этом случае их называют токами Фуко или вихревыми токами. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко могут достигать очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца токи Фуко выбирают внутри проводника такие пути и направления, чтобы своим действием возможно сильнее противиться причине, которая их вызывает. Поэтому движущиеся в сильном магните поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это надо знать и учитывать. К примеру, в альтернаторе, если сделать по общепринятой неправильной схеме, то в движущихся шторках возникают токи Фуко, ну и тормозят процесс, конечно. Об этом, на сколько я понимаю, вообще никто не задумывался. (Примечание: Единственным исключением является униполярная индукция, открытая Фарадеем и усовершенствованная Теслой, при которой не возникает вредного влияния самоиндукции).

Явление номер 3: Электрический ток, текущий в любом контуре, создаёт пронизывающий этот контур магнитный поток. При изменениях тока изменяется также и магнитный поток, вследствие чего в контуре индуцируется ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. В статье об альтернаторах расскажу и об этом явлении.

Кстати, о токах Фуко. Можно провести один прикольный опыт. Лёгкий до безобразия. Возьмем большой, толстый (толщиной не менее 2 мм) медный или алюминиевый лист и поставим его под углом к полу. Пустим свободно скользить вниз по его наклонной поверхности «сильный» постоянный магнит. И … Странно!!! Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. Почему? Типа, «специалист» сразу ответит — «В листовом проводнике, при движении магнита, возникают вихревые электрические токи (токи Фуко), которые препятствуют изменению магнитного поля, а, следовательно, и препятствуют перемещению постоянного магнита вдоль поверхности проводника». Но задумаемся! Вихревой электрический ток, это вихревое движение электронов проводимости. Что мешает свободному перемещению вихря электронов проводимости вдоль поверхности проводника? Инертная масса электронов проводимости? Потери энергии при столкновении электронов с кристаллической решеткой проводника? Нет, этого не наблюдается, и вообще быть не может. Так, что мешает свободному движению вихревых токов вдоль проводника? Не знаете? И никто ответить не сможет, — потому, что вся физика — брехня.

Теперь парочка интересных мыслей по поводу сущности постоянных магнитов. В машине Говарда Р. Джонсона, точнее в патентной документации к ней, высказана вот какая идея: «Данное изобретение относится к методу использования спинов непарных электронов в ферромагнетике и других материалах, которые являются источниками магнитных полей, для производства мощности без потока электронов, как это происходит в обычных электрических проводниках, и к моторам с постоянными магнитами для использования данного метода при создании источника мощности. В практике данного изобретения спины непарных электронов, находящихся внутри постоянных магнитов, используются для того, чтобы создать источник движущей мощности единственно путем сверхпроводящих характеристик постоянных магнитов и магнитного потока, созданного магнитами, который управляется и концентрируется таким образом, чтобы ориентировать магнитные силы для постоянного производства полезной работы, такой как смещение ротора относительно статора». Отметим, что Джонсон пишет в своем патенте о постоянном магните, как о системе со «сверхпроводящими характеристиками» ! Токи электронов в постоянном магните — проявление реальной сверхпроводимости, для которой не требуется система охлаждения проводников, чтобы обеспечить нулевое сопротивление. Более того, «сопротивление» должно быть отрицательным, чтобы магнит мог сохранять и возобновлять свое намагниченное состояние.

А что, вы думаете, что всё о «постоянниках» знаете? Вот простой вопрос: — А как выглядит картина силовых линий простого ферромагнитного кольца (магнит от обычного динамика) ? Почему-то, исключительно все полагают, что также, как и у любого кольцевого проводника (а в книжках, естественно, ни в одной не нарисовано). И вот тут то вы и ошибаетесь!

На самом деле (см. рисунок) в области, прилегающей к отверстию кольца, с линиями происходит что-то непонятное. Вместо того чтобы непрерывно пронизывать его, они расходятся, очерчивая фигуру, напоминающую туго набитый мешок. Он имеет, как бы две завязки – вверху и внизу (особые точки 1 и 2), — магнитное поле в них меняет направление.

Можно проделать классный опыт (типа, нормально не объяснимый;), — поднесём снизу к ферритовому кольцу стальной шарик, а к его нижней части металлическую гайку. Она тут же притянется к нему (рис. а). Здесь все понятно – шарик, попав в магнитное поле кольца, стал магнитом. Далее станем вносить шарик снизу вверх в кольцо. Здесь гайка отвалится и упадёт на стол (рис. б). Вот она, нижняя особая точка! В ней изменилось направление поля, шарик стал перемагничиваться и перестал притягивать гайку. Подняв шарик выше особой точки, гайку вновь можно примагнитить к нему (рис. в). Эту приколку с магнитными линиями первым обнаружил М.Ф. Остриков.

P.S.: И в заключение постараюсь почётче сформулировать свою позицию по отношению к современной физике. Я не против опытных данных. Если поднесли магнит, и он притянул железяку, — значит притянул. Если магнитный поток наводит ЭДС, — значит наводит. С этим не поспоришь. Но (!) вот выводы, которые делают учёные, … их объяснения этих и других процессов, порой просто смешны (мягко сказать). И не порой, а частенько. Практически всегда…

Принцип действия и особенности электропостоянных магнитов

Электропостоянные магниты используются преимущественно в тяжелой промышленности для подъема и транспортировки грузов на производстве. Также широко применяются на транспортных погрузочно-разгрузочных узлах: в портах, на железной дороге. В этой статье мы расскажем об электропостоянных магнитах, производимых итальянской компанией Gauss Magneti, основанной в 1972 году в городе Брешиа.

Первый патент на электропостоянный магнит был выдан более полувека назад — в 1958 году во Франции. Это был подъемный магнит, состоящий из двух одинаковых постоянных магнитов, один из которых был окружен катушкой. Электрический импульс позволял изменять намагниченность половины магнитов и, следовательно, замыкать и размыкать магнитное поле. 

Иными словами, после того как это случилось, исчезла необходимость в движущихся частях внутри магнитного захвата, а сама конструкция стала проще, надежнее и долговечнее. При всем этом — увеличилась грузоподъемность.

Дальше, как говорится, больше. Используя магнитные характеристики материалов, которые стали доступны благодаря исследованиям и технологиям этого сектора, индустрия производства промышленного оборудования двинулась существенно дальше, что привело к сочетанию нескольких групп магнитов с различными характеристикам.

Фото 1. Балка с электропостоянными магнитами для плит массой до 35Т.



Как работает электропостоянный магнит 

Электромагнит — это устройство, которое создает магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. Главное отличие электромагнитов от привычных многим постоянных — возможность управлять магнитными свойствами: включать их и отключать.

А теперь обратимся к вопросу о том, что такое электропостоянный магнит.        

На рис. 1 показана простая магнитная схема, позволяющая легко понять принцип работы электропостоянного магнита. Группа необратимых магнитов NdFeB / SmCo (1), связана с группой обратимых магнитов AlNiCo V (2). Они окружены катушкой. Обе группы способствуют подаче необходимой энергии, а вторая также выполняет функцию управления исследуемой магнитной цепью. 

Система активируется коротким импульсом тока соответствующего знака. Ток намагничивает обратимую группу в том же направлении, что и намагничивание необратимой группы, и обе они работают параллельно. Суммарный поток проходит через полюсные наконечники (4), замыкаясь на нагрузке (5), которая притягивается.

Для деактивации на катушку подается импульс тока с противоположным направлением к предыдущему и две группы идут последовательно: магнитный поток одной группы, проходя через расширения (4), замыкается на другой группе, находящейся внутри подъемника, в результате чего нагрузка освобождается.  

Рис. 1 Принцип действия электропостоянных магнитов


Так как импульс тока длится всего мгновение, это сообщает устройству два очевидных преимущества.

  • Экономия электроэнергии.
  • Отсутствие перегрева.

Поскольку такие магниты не зависимы от внешних источников энергии, они не могут освободить нагрузку, если нет напряжения или электрический кабель сломан, и поэтому обеспечивают максимальную безопасность в случае возникновения непредвиденных ситуаций.

Фото 2. Траверса с тремя электропостоянными магнитами для транспортировки рулонов.



Форма электропостоянных магнитов

На современном производстве применяют магниты разной формы. Форма зависит от выполняемых задач и характера груза. Магниты бывают:

  • Плоскими, для плоских заготовок или листов, 
  • Наклонными для круглых или многоугольных заготовок, 
  • С подвижными гранями, когда нагрузка состоит из заготовок имеющих неровную форму по отношению к уровню контакта.

Для безопасности работы электромагнит может быть оснащен предохранительным устройством, которое предотвращает обесточивание во время рабочей фазы. 

Фото 3. Электропостоянный магнит для транспортировки слитков массой до 30Т.



Индукция и калибровка постоянных электромагнитов

Значения индукции максимальны при идеальном контакте, но все-таки всегда присутствуют воздушные зазоры, которые снижают эффективный расход. 

Спеченные магниты NdFeB или SmCo очень гибки к различным воздушным зазорам, работая на почти прямой кривой размагничивания, в то время как литые магниты имеют очень выраженное колено на кривой размагничивания, ниже которого собственные значения индукции сильно ухудшаются. Это является фактором риска при эксплуатации оборудования при выполнении работ по подъему и переносу грузов.

Необходимо хорошо знать условия работы в соответствии с этими воздушными зазорами, чтобы уменьшить или вовсе свести к нулю их воздействие. Уменьшение зазора осуществляется с помощью калибровки оборудования. 


Как работает и зачем нужно устройство обнаружения магнитного потока

Безопасность электропостоянных магнитов повышается еще больше, если на производстве используется устройство обнаружения магнитного потока (RDF). Это устройство позволяет путем непосредственного измерения магнитного потока, генерируемого подъемным магнитом, определить силу самого магнита, а затем, сравнивая эту силу с весом поднимаемого груза, определить реальный коэффициент безопасности при каждой погрузке.

В основе конструкции устройства катушка и преобразователь напряжения / тока. Генерируемый сигнал обрабатывается ПЛК внутри оборудования с целью получения требуемого значения силы.

Таким образом, можно рассчитать реальный коэффициент безопасности при каждой погрузочно-разгрузочной операции. Это важно для предотвращения возможных рисков, связанных с нестабильной работой магнита или неправильном расчете массы перемещаемого груза.

Фото 4. Траверса с электропостоянными магнитами для горячих заготовок температурой до 600°С и массой до 14Т.



Особенности электропостоянных магнитов

Особенностью электропостоянных магнитных захватов является максимальная безопасность без каких-либо энергозатрат во время работы. Они суммируют преимущества постоянного магнита: безопасность и автономность и электромагнита: мощность. 

Работа по подъему и удержанию объекта в случае использования электропостоянных магнитов осуществляется за счет собственных полей магнитов, содержащихся в оборудовании без какого-либо вмешательства извне. Вмешательство для намагничивания и размагничивания имеет электрическую природу и осуществляется с помощью импульса тока, который длится всего несколько сотых секунды.

Достоинства электропостоянных магнитов очевидны:

  • Потребление энергии только в момент возбуждения и снятия возбуждения с магнитов, а не в фазе работы, при практически нулевых относительных затратах.
  • Наличие предохранительного устройства, предотвращающего обесточивание во время рабочей фазы.
  • Минимальное техническое обслуживание.
  • Абсолютная безопасность эксплуатации.
  • Постоянная производительность без какого-либо снижения.
Мы рады, что вы дочитали статью. Мы стараемся писать только о самых эффективных и современных решениях. Проконсультируйтесь со специалистами ГК “22ВЕК” и сделайте правильный выбор, ведь от качества работы электромагнита зависит не только безопасность персонала и оборудования, но и эффективность производственного процесса в целом.

Краткое руководство по магнитам, магнитным и немагнитным металлам

Первые магниты были открыты древними цивилизациями 2500 лет назад. Магнитные компасы широко использовались для навигации в Европе и Китае в XII и XIII веках нашей эры.

Магниты играют важную роль в современной технике. Рынок магнитов продолжает расти из-за растущего спроса на детали магнитных цепей, широко используемые в промышленном, автомобильном, научном и бытовом оборудовании.

Магнетизм: что это такое?

Магнетизм можно описать как силу, которая притягивает и отталкивает магнитные объекты. Эта сила опосредована магнитными полями, проникающими в различные среды.

Некоторые материалы естественным образом обладают магнетизмом по умолчанию. Однако некоторые материалы могут быть намагничены или размагничены в соответствии с требованиями.

Что создает магнетизм в металлах?

Магнетизм вызван движением электронов.Это похоже на электрический ток. Когда электроны вращаются, они создают небольшой диполь.

Чистая сила этих вращений может быть незначительной, если вращения сбалансированы. С другой стороны, если неспаренных элементов много, то магнитный момент может стать очень большим. В результате этого процесса вокруг металлов создаются магнитные поля.

Электрические токи также могут создавать магнитные поля. Электрический ток, проходящий по проводнику, создает круговое магнитное поле. Магнитное поле, создаваемое электрическим током вблизи проводника питания, также можно использовать для создания электрических токов.

Это привело к открытию многих инновационных устройств и приложений, использующих магнетизм и электричество. Электромагнитные теории объясняют так много современного технического прогресса.

Доступные магниты

Существует множество типов магнитов. Магнитный металл можно отличить по тому, как долго его свойства остаются активными. В результате магниты можно разделить на следующие категории:

  • Постоянные
  • Временные
  • Электромагниты
Постоянные магниты

Когда речь идет о магнитах, на ум приходят постоянные магниты.Магнитное поле может быть создано путем намагничивания этих объектов. В качестве прекрасного примера можно привести магнит на холодильник, который обычно вешает записки на дверцу холодильника.

Большинство постоянных магнитов содержат железо, никель или кобальт.

Постоянные магниты изготавливаются двух типов: «жесткие» и «мягкие» магниты. Магнитные металлы, которые являются «твердыми», имеют тенденцию оставаться намагниченными в течение длительного времени. Ниже приведены некоторые распространенные примеры.

  • Alnico представляет собой сплав алюминия, никеля и кобальта.Сильный постоянный магнит можно изготовить из сплавов алнико. Они широко используются в бытовой электронике и промышленных приложениях. Этот материал используется, например, в больших электродвигателях, микрофонах, громкоговорителях, звукоснимателях для электрогитар и микроволновых печах.
  • Феррит представляет собой керамическое соединение, состоящее из оксида железа и других элементов (стронция или бария). Среди применений ферритов — магниты для холодильников и небольшие электродвигатели.
  • Неодимовый магнит (NdFeB) представляет собой редкоземельный магнит, состоящий из сплавов неодима, железа и бора.General Motors и Sumitomo Special Metals изобрели их в 1982 году. Самыми сильными постоянными магнитами, доступными в настоящее время, являются неодимовые магниты. Среди их применений — беспроводные инструменты, жесткие диски и магнитные застежки.
  • Самарий Кобальтовые сплавы также являются редкоземельными магнитами, часто используемыми в специальных приложениях, таких как аэрокосмическая промышленность.

Намагничивание магнитомягких металлов возможно, но они быстро теряют свой магнетизм. Типичные примеры включают сплавы железо-кремний и сплавы никель-железо.Подобные материалы обычно используются в электронике, например, в трансформаторах и магнитном экранировании.

Внутренняя структура постоянных магнитов создает магнитные поля. Обычно они не склонны легко терять свой магнетизм. Ферромагнитные металлы можно превратить в постоянные магниты, не теряющие своего магнитного поля независимо от внешних воздействий. Они могут выдерживать силы размагничивания и, таким образом, стабильны.

Внутренняя структура магнитных материалов является ключом к пониманию постоянных магнитов.Когда домены материала выстраиваются в одном направлении, они проявляют магнитные свойства. Домены — это крошечные магнитные источники в структуре материала.

Домены ферромагнитного материала выровнены в сильных магнитах.

Ядро Земли ведет себя как постоянный магнит из-за схожих условий внутри него. Но обратите внимание, что географический Северный полюс Земли на самом деле является Магнитным Южным полюсом.

Временные магниты

Временный магнит — это магнит, который действует как постоянный магнит, когда находится в магнитном поле, но теряет свои магнитные свойства, когда находится вне магнитного поля.При определенных условиях временные магниты сохраняют свои магнитные свойства. Если этих условий больше не существует, магнитные поля исчезнут.

Примеры временных магнитов включают мягкие материалы с низкими магнитными свойствами, такие как отожженное железо и сталь. В присутствии сильного магнитного поля они становятся магнитными. Сила принуждения у них низкая.

Если вы когда-нибудь видели слипшиеся скрепки, когда поблизости находится постоянный магнит, то вы знаете, как это работает.

Магнитные поля могут привести к тому, что скрепки станут временными магнитами, притягивающими другие скрепки.В отсутствие постоянного магнита скрепки теряют свои магнитные свойства.

Электромагниты

Магнитные поля генерируются электромагнитами при прохождении через них электрического тока. Их применение разнообразно. Например, двигатели, генераторы, реле, наушники и т. д. используют электромагниты.

Электромагниты имеют ферромагнитный сердечник, окруженный катушкой из проволоки. При подключении провода к источнику электричества создается сильное магнитное поле.Он дополнительно усиливается ферромагнитным материалом. В зависимости от электрического тока электромагниты могут быть чрезвычайно мощными.

Магнитная сила также может включаться и выключаться нажатием кнопки. Магнитная сила обладает рядом особых свойств, которые мы можем использовать в наших приложениях благодаря этому особому свойству.

Из чего сделаны магниты

Магниты сделаны из группы металлов, называемых ферромагнитными металлами. Никель и железо являются примерами этих металлов.Такие металлы уникальны своей способностью намагничиваться равномерно. Говоря о том, как работает магнит, мы имеем в виду, как магнитное поле магнита действует на объект. Очень интересно узнать ответ.

Каждый материал содержит несколько небольших магнитных полей, называемых доменами. Обычно эти домены независимы друг от друга и обращены в разные стороны. Однако магнитные домены всех ферромагнитных металлов могут выравниваться при приложении сильного магнитного поля, создавая более сильное магнитное поле.Большинство магнитов сделаны таким образом.

Магнитная сила
Какие магниты самые сильные?

Магниты из редкоземельных металлов являются самыми мощными магнитами, доступными сегодня. Самыми сильными среди редкоземельных магнитов являются неодимовые магниты. Пока магнитная цепь находится в хорошем состоянии, самариево-кобальтовые магниты могут превзойти неомагниты при повышенных температурах (примерно 150 ° C и выше).

Что может повлиять на силу магнита?

Магнитная прочность может быть затронута рядом факторов, в том числе:

  • температура

  • излучение

  • Внешние магнитные поля, такие как от высоких токов

  • Магнит возле другого магнита (в отталкивании )

  • Коррозия — некоторые магниты нуждаются в защитном покрытии, необходимом для защиты от коррозии в условиях высокой влажности (например, магниты NdFeB) достаточно глубоко, чтобы повредить магнит.

    Может ли магнит вечно сохранять свою силу?

    Пока магнит хранится вдали от факторов, негативно влияющих на его магнетизм, таких как линии электропередач, другие магниты, высокие температуры и т. д., он теоретически сохранит свой магнетизм навсегда.

    Какие металлы обладают магнитными свойствами?

    Магнитные поля могут взаимодействовать с металлом несколькими способами. Все зависит от внутренней структуры материала. Существует три основных типа металлов, взаимодействующих с магнитными полями, включая:

    • Ферромагнитные
    • Парамагнитные
    • Диамагнитные

    Магниты сильно притягиваются ферромагнитными металлами, а остальные нет.Парамагнитные металлы также привлекают внимание к магнитам, хотя и очень слабо. С другой стороны, диамагнетики демонстрируют слабое отталкивание, если их поместить рядом с магнитом. Только ферромагнитные металлы считаются действительно магнитными.

    Изображение — Магнитные металлы и немагнитные металлы (обратите внимание, что алюминий и медь взаимодействуют с изменяющимися магнитными полями)

    Список магнитных металлов

    Вот некоторые из наиболее известных магнитных металлов.Некоторые из них всегда магнитятся. Однако некоторые материалы, такие как нержавеющая сталь, не проявляют магнитных свойств, если они не имеют определенного химического состава.

    Железо

    Ферромагнитные металлы, такие как железо, очень хорошо известны. Фактически, это сильнейший ферромагнитный металл. Наша планета получает от него свои магнитные свойства, и он составляет существенную часть ее ядра. Таким образом, Земля сама по себе действует как постоянный магнит.

    Есть много факторов, влияющих на магнетизм железа.В дополнение к его электронному спину на атомном уровне, его кристаллическая структура также играет важную роль. Без этого железо было бы немагнитным металлом.

    В зависимости от кристаллической структуры железо имеет разные свойства.

    Альфа-FE структура объемно-центрированной кубической (ОЦК) структуры железа делает его ферромагнитным. Между тем, он не проявляет магнетизма в гранецентрированных кубических (ГЦК) структурах гамма-Fe. Структура бета-Fe, например, проявляет парамагнитные свойства.

    Изображение – Железные опилки в магнитном поле

    Никель

    Никель также является популярным магнитным металлом с ферромагнитными свойствами. Его соединения также находятся в ядре Земли. Никель исторически использовался для изготовления монет. Сегодня никель используется в батареях, покрытиях, кухонном оборудовании, телефонах, зданиях, транспорте и ювелирных изделиях. Ферроникель, ключевой компонент нержавеющей стали, производится из никеля.

    Никель также входит в состав магнитов Alnico (сделанных из алюминия, никеля и кобальта).

    Кобальт

    Кобальт является ферромагнитным металлом. За последние 100 лет кобальт широко использовался из-за его превосходных магнитных свойств.

    Кобальт можно использовать для изготовления как мягких, так и твердых магнитов. По сравнению с другими мягкими магнитами магниты на основе кобальта имеют ряд преимуществ. В частности, у них высокая точка насыщения, температура Кюри находится в пределах 950…990°С. Поэтому их можно использовать в условиях высоких температур (до 500°C).

    Сплавы кобальта используются в жестких дисках, ветряных турбинах, аппаратах МРТ, двигателях, приводах и датчиках.

    Сталь

    Благодаря содержанию железа сталь также обладает ферромагнитными свойствами. В большинстве случаев сталь притягивается к магнитам. Также возможно создание постоянных магнитов из стали.

    Например, сталь марки EN C15D содержит от 98,81 до 99,26% железа. Эта марка стали содержит высокий процент железа. В результате ферромагнитные свойства железа передаются стали.

    Нержавеющая сталь

    Некоторые нержавеющие стали являются магнитными, а некоторые нет. Легированная сталь становится нержавеющей сталью при добавлении в сплав хрома. Состав и молекулярная структура приводят к тому, что ферритные и мартенситные нержавеющие стали являются магнитными.

    Аустенитные стали, с другой стороны, не проявляют ферромагнитных свойств из-за своей молекулярной структуры. В результате его можно использовать в аппаратах МРТ.

    Именно количество никеля является основной причиной магнитной разницы.Упрочнение оксидного слоя улучшает защиту от коррозии, но также изменяет структуру нержавеющей стали.

    Редкоземельные металлы

    Помимо упомянутых выше металлов, некоторые соединения редкоземельных элементов также являются ферромагнитными. Гадолиний, самарий и неодим — все это магнитные редкоземельные металлы.

    Возможно изготовление магнитов с различными свойствами из вышеперечисленных металлов в сочетании с железом, никелем и кобальтом.Такие магниты обладают особыми свойствами, необходимыми для определенных приложений.

    Например, самариево-кобальтовые магниты используются в турбомашинах и высокопроизводительных электродвигателях.

    Какие металлы не магнитятся?

    В таблице Менделеева только несколько металлов обладают магнитными свойствами. Другие распространенные металлы немагнитны. Вот несколько из них.

    Список немагнитных металлов
    Алюминий

    Кристаллическая структура алюминия, как и у лития и магния, делает его немагнитным.Все эти три материала являются примерами парамагнитных металлов.

    Несмотря на то, что коррозия алюминия может происходить различными путями, он известен своей устойчивостью к агрессивным средам. В сочетании с его легким весом это делает его полезным металлом во многих отраслях промышленности.

    Золото

    Золото является диамагнитным металлом, как и большинство металлов. Все диамагнитные металлы, в том числе и золото, обладают слабым магнитным притяжением к магнитам в чистом виде.

    Серебро

    Другим немагнитным металлом является серебро.Диамагнетизм делает этот металл немагнитным.

    Известно, что такой металл, как серебро, обладает самой сильной электропроводностью, теплопроводностью и отражательной способностью. При нагревании становится очень мягким и податливым. Кроме того, он известен своей высокой коррозионной стойкостью.

    Сегодня он широко используется в производстве ювелирных изделий и валюты. Он также используется в производстве солнечных батарей и фильтров для воды.

    Медь

    Сама по себе медь не обладает магнитными свойствами, но каким-то образом взаимодействует с магнитами (например, вихревые токи).Электростанции используют это свойство для выработки электроэнергии.

    Используя этот принцип, металлоискатели могут обнаруживать немагнитные металлы, такие как золото и серебро. Однако для большинства практических целей этого взаимодействия недостаточно и оно ограничивает число возможных приложений.

    Свяжитесь с нами сегодня

    Если вы хотите обсудить ваши конкретные потребности в магнитах с нашей командой экспертов, почему бы не связаться с нами сегодня? Мы предлагаем бесплатные консультации, чтобы понять ваши требования и разработать решение, подходящее для вашего бизнеса.Нажмите здесь, чтобы узнать больше.

    из какого материала сделан магнит

    Из какого материала сделан магнит?

    Постоянные магниты изготавливаются из специальных сплавов (ферромагнитные материалы) , таких как железо, никель и кобальт, некоторых сплавов редкоземельных металлов и минералов, таких как магнитный камень.

    Из чего сделан магнит?

    ферромагнитные металлы
    Все магниты сделаны из группы металлов, называемых ферромагнитными металлами. Это такие металлы, как никель и железо.Каждый из этих металлов обладает особым свойством равномерно намагничиваться. Когда мы спрашиваем, как работает магнит, мы просто спрашиваем, как объект, который мы называем магнитом, создает свое магнитное поле. 16 сентября 2010 г.

    Какие 7 металлических материалов используются для изготовления магнитов?

    Постоянные магниты также изготавливаются из керамики , железа, кобальта, никеля, гадолиния и неодима . При этом сталь является относительно недорогим и широко доступным материалом, даже более доступным, чем вышеупомянутые материалы.

    Как естественным образом изготавливаются магниты?

    Магнетит железной руды, также известный как магнит, является естественным постоянным магнитом. Другие постоянные магниты могут быть изготовлены путем воздействия на определенные материалы магнитной силой . При снятии силы эти материалы сохраняют свои магнитные свойства. … Их изготавливают, окружая определенные материалы витком проволоки.

    Является ли золото магнитным?

    Золото долгое время считалось немагнитным металлом . Но исследователи недавно обнаружили, что золото на самом деле может быть намагничено под воздействием тепла.Золото долгое время считалось немагнитным металлом. Но исследователи из Университета Тохоку недавно обнаружили, что золото на самом деле можно намагничивать, нагревая его.

    Прилипают ли магниты к меди?

    В естественном состоянии такие металлы, как латунь, медь, золото и серебро , не будут притягивать магниты . Это потому, что они слабые металлы для начала.

    Прилипает ли латунь к магниту?

    Латунь представляет собой смесь цинка (Zn) и меди (Cu). Оба эти элемента не являются магнитными .… Итак, латунь не магнитится. Подобно алюминию, меди и цинку, латунь взаимодействует с движущимися магнитами.

    Магнитны ли монеты?

    Обычная пятицентовая монета США называется «никель», но в ней всего 25 процентов никеля, а остальное — медь. Следовательно, не является магнитным . Из всех монет США, когда-либо выпущенных в обращение, только стальные центы 1943 года считаются магнитными. Многие канадские монеты, особенно выпущенные в 1968 году или позже, являются магнитными.

    Изнашиваются ли магниты?

    Магнитное поле в постоянном магните имеет тенденцию к затуханию со временем , но не с предсказуемым периодом полураспада, как в случае с радиоактивностью.… В течение более длительного периода времени случайные колебания температуры, блуждающие магнитные поля и механическое движение приведут к ухудшению магнитных свойств. Однако этот эффект очень медленный.

    Как долго служат магниты?

    Как долго работает постоянный магнит? Постоянный магнит, если его хранить и использовать в оптимальных рабочих условиях, будет сохранять свой магнетизм в течение многих лет . Например, считается, что неодимовый магнит теряет примерно 5% своего магнетизма каждые 100 лет.

    Как сделать магнит?

    Мы делаем магниты, подвергая ферромагнитные металлы, такие как железо и никель, воздействию магнитных полей . Более того, когда мы нагреваем эти металлы до определенной температуры, они постоянно намагничиваются. Кроме того, их также можно временно намагнитить, используя различные методы, которые вы можете безопасно попробовать дома.

    Являются ли бриллианты магнитными?

    A: Чистый алмаз не обладает магнитными свойствами . Если вам повезет, ваша мама могла получить настоящий бриллиант с небольшими магнитными примесями.… Если вам не повезло, этот сильный магнетизм может исходить от совершенно другого прозрачного кристалла.

    Магниты натуральные или искусственные?

    Магниты могут быть природными и искусственными . Природные магниты находятся в земле и богаты минералом железа, называемым магнетитом. Искусственные магниты разрабатываются в лаборатории из металлических сплавов и обрабатываются для выравнивания заряда.

    Является ли никель магнитным?

    Магнетизм. Никель является одним из четырех металлов, которые являются ферромагнитными , что означает, что они притягиваются к магнитам и сами являются магнитными.Остальные – железо, кобальт и гадолиний.

    Прилипает ли золото к магниту?

    Если это настоящее золото, то оно не прилипнет к магниту . (Забавный факт: настоящее золото не магнитится.) С другой стороны, поддельное золото будет прилипать к магниту.

    Магнитна ли серебряная монета?

    Большинство драгоценных металлов, таких как золото и медь, не обладают магнитными свойствами, и серебро не является исключением. Возьмите несколько магнитов и посмотрите, притягиваются ли они к вашему объекту. «Серебро не является заметно магнитным и проявляет лишь слабые магнитные эффекты в отличие от железа, никеля, кобальта и т.п.», — говорит Мартин.

    Что может блокировать магнит?

    Магнитные поля нельзя заблокировать, только перенаправить. Единственными материалами, которые будут перенаправлять магнитные поля, являются материалы, которые являются ферромагнитными (притягиваются к магнитам), такие как железо, сталь (содержащая железо), кобальт и никель.

    Прилипает ли никель к магниту?

    Элемент Никель (Ni) является одним из немногих ферромагнитных металлов. Ферромагнитные средства притягиваются к магнитам и сами могут намагничиваться.Большинство металлов не обладают магнитными свойствами, за исключением железа, никеля, кобальта, гадолиния, неодима и самария.

    Прилипают ли магниты к алюминию?

    Лучший ответ — сказать, что алюминий не является магнитным при нормальных обстоятельствах . Это связано с тем, что алюминий взаимодействует с магнитами. Кроме того, при воздействии сильных магнитных полей алюминий может быть слегка магнитным, хотя в нормальных условиях он не проявляет магнетизма.

    Прилипает ли нержавеющая сталь к магниту?

    Быстрый ответ

    Некоторые стали слабомагнитны, а некоторые вообще не магнитны.Аустенитные нержавеющие стали, такие как нержавеющая сталь 304 или 316, являются хорошими примерами этого. С другой стороны, ферритная нержавеющая сталь, такая как нержавеющая сталь 430, является ферромагнитной. К нему прилипают магниты .

    Является ли холодильник магнитным?

    Холодильники

    : большинство холодильников из нержавеющей стали 2017 года и новее будут удерживать магнит . Для более старых моделей или для моделей, не указанных ниже, мы рекомендуем протестировать их с помощью магнита во время покупки. Нижняя морозильная камера и французская дверь — все модели, кроме Cafe, будут удерживать магнит.

    Являются ли ножницы магнитными?

    Ножницы обычно изготавливаются из стали (железа). Железо само по себе является магнитным материалом . Причина, по которой ножницы изначально не являются магнитными, заключается в том, что сталь состоит из доменов (небольших групп атомов), которые являются магнитными (атомы «выстроены в линию»).

    Что, если мой пенни 1943 года прилипнет к магниту?

    Известно, что в наличии осталось около 40 центов из медного сплава 1943 года. … Самый простой способ определить, сделан ли цент 1943 года из стали, а не из меди, — использовать магнит.Если он прилипает к магниту, это не медь . Если она не прилипает, монета может быть медной и должна быть проверена экспертом.

    Могут ли магниты остановить пулю?

    Как правило, нет. Большинство пуль не являются ферромагнитными — они не притягиваются к магнитам . Пули обычно сделаны из свинца, возможно, с медной оболочкой вокруг них, ни одна из которых не прилипает к магниту. … Магнит может передать некоторую силу пуле через вихревые токи.

    Могут ли магниты производить электричество?

    Магнитные поля можно использовать для получения электричества

    Перемещение магнита вокруг катушки с проволокой или перемещение катушки с проволокой вокруг магнита толкает электроны в проволоке и создает электрический ток.Генераторы электроэнергии по существу преобразуют кинетическую энергию (энергию движения) в электрическую энергию.

    Могут ли магниты нагреваться?

    Если магнит подвергается воздействию высоких температур, тонкий баланс между температурой и магнитными доменами дестабилизируется. … Нагрейте магнит еще сильнее, и он расплавится, а в конце концов испарится. Легкость размагничивания магнита уменьшается с повышением температуры.

    Работают ли магниты в космосе?

    Магниты можно использовать в космосе .… В отличие от многих других предметов, которые вы можете принести в космос и для работы которых требуются дополнительные инструменты или оборудование, магнит будет работать без дополнительной помощи. Магнитам не нужна гравитация или воздух. Вместо этого их сила исходит от электромагнитного поля, которое они генерируют сами по себе.

    Магниты ослабевают?

    Магниты становятся слабее? … Несколько факторов могут ослабить магнетизм в магните. Если магнит хранится вблизи тепла, сильных электрических токов, других магнитов или излучения, он может потерять свою силу.Кроме того, высокая влажность может привести к коррозии неодимовых магнитов.

    Какой самый сильный магнит?

    Самыми сильными постоянными магнитами в мире являются неодимовые (Nd) магниты , они изготовлены из магнитного материала, изготовленного из сплава неодима, железа и бора с образованием структуры Nd 2 Fe 14 B.

    Как сделать сильный магнит в домашних условиях?

    Помещение куска железа или стали внутрь катушки делает магнит достаточно сильным, чтобы притягивать предметы.Силу электромагнита можно увеличить, увеличив количество витков проволоки вокруг железного сердечника и увеличив силу тока или напряжения.

    Как дети могут сделать магнит?

    Что такое временные магниты?

    Временные магниты изготовлены из мягких металлов и сохраняют свой магнетизм только в присутствии постоянного магнитного поля или электронного тока. Они намагничиваются в присутствии магнитного поля. … Скрепки, железные гвозди и другие подобные предметы являются примерами временных магнитов.

    Какие драгоценные камни обладают магнитными свойствами?

    Магнетит часто используется в ювелирных изделиях из-за его предполагаемых магнитных целебных свойств. Магнетит является горным минералом и, наряду с гематитом, добывается как одна из основных железных руд.

    Является ли черный бриллиант магнитным?

    Из-за минеральных включений черные бриллианты часто обладают электропроводностью (неравномерной) , а иногда проявляют магнетизм. Действительно, графит обладает электропроводностью, а магнетизм обнаруживается, например, в магнетите и гематите.

    МАГНИТЫ | Как это сделано

    Из чего состоит магнит?

    Как магниты делаются в Арканзасе — как это делается в арканзасском стиле!

    Магнетизм | Шоу доктора Бинокса | Обучающие видео для детей

    Похожие запросы

    ферромагнитные материалы
    как магниты производятся в природе
    типы магнитов
    немагнитные материалы
    список магнитных материалов
    природный магнит
    искусственные магниты
    откуда берутся магниты

    Смотрите больше статей в категории: Часто задаваемые вопросы Кнопка «Вернуться к началу»

    Какие металлы магнитятся?

    Есть три элементарных металла, обладающих магнитными свойствами: 


    Соединения и сплавы также могут быть магнитными, если они содержат железо, кобальт или никель.Общие магнитные сплавы включают:

    Магнитный металл при намагничивании создает магнитное поле. Металлы, которые могут намагничиваться, называются «ферромагнитными». В своем естественном состоянии эти металлы обычно не обладают магнитными свойствами, но будут притягиваться к объектам, создающим магнитные поля. Когда они намагничиваются, они сами становятся магнитами.

    При работе с любым металлом важно знать, является ли он ферромагнитным. Иногда ферромагнитные свойства сплава, такого как сталь, невероятно полезны для притяжения или отталкивания других материалов.Но если вы хотите избежать воздействия ненужных магнитных сил на ваши материалы, вы можете отказаться от ферромагнитных металлов в своем проекте.

    Что делает металл магнитным?

    Если кристаллическая структура атомов внутри куска металла выровнена так, что все атомы обращены в одном направлении, этот металл будет магнитным. В большинстве материалов атомы не выровнены по какой-либо схеме.

    Только ферромагнитные материалы способны намагничиваться.В своем естественном состоянии атомы ферромагнитных металлов обычно не выровнены, но их необходимо намагнитить. Когда вы намагничиваете металл, вы создаете один из трех типов магнитов:

    • Постоянные магниты
    • Временные магниты
    • Электромагниты

    Постоянный магнит представляет собой металл, кристаллическая структура которого постоянно перестраивается. Временный магнит — это металл, который создает магнитное поле только при определенных условиях.

    Электромагнит создается путем намотки провода вокруг ферромагнитного материала и пропускания через него электрического тока.Этот тип магнита создает магнитное поле только до тех пор, пока работает электричество. Эта связь также работает в обоих направлениях. Перемещая магнит через спиральный провод, вы можете создать электрический ток.

    Многие распространенные металлы, такие как алюминий, медь, латунь, золото, серебро, титан, вольфрам и свинец, не являются ферромагнитными. Их нельзя превратить в магниты, и они не будут притягиваться к магнитным полям.

    Являются ли магнитные металлы прочнее немагнитных металлов?

    Магнитные свойства металла не связаны с силой или слабостью этого металла.Некоторые ферромагнитные металлы, такие как сталь, являются одними из самых прочных. В качестве альтернативы другие прочные металлы, такие как титан, не являются ферромагнитными.

    Существует также целая категория магнитов, называемых «мягкими» магнитами. Они часто изготавливаются из отожженного железа или стали, что просто означает, что они были физически или химически изменены, чтобы уменьшить их твердость. И многие из самых мягких металлов, известных нам, такие как свинец, золото и олово, не являются ферромагнитными.

    Могут ли металлодетекторы обнаруживать немагнитные металлы?

    Металлодетекторы

    обнаруживают немагнитные металлы, такие как золото, серебро, медь и олово.Только ферромагнитные материалы, такие как железо, кобальт и никель, достаточно сильно притягиваются к магнитным полям, чтобы считаться действительно магнитными. Однако все металлы можно отнести к одной из трех категорий:

    • Ферромагнитный
    • Парамагнитный
    • Диамагнетик

    Парамагнитные и диамагнитные металлы очень слабо взаимодействуют с магнитными полями, которые не могут быть обнаружены обычными человеческими органами чувств, но могут быть обнаружены с помощью металлодетекторов.

    Примеры использования магнитных металлов

    Потенциальные области применения магнитных металлов безграничны.Эти чрезвычайно универсальные материалы находят применение почти во всех аспектах нашей повседневной жизни.

    Магниты можно использовать для:

    • Временное крепление предметов к другому ферромагнитному материалу
    • Создание компаса
    • Изготовление громкоговорителей и микрофонов
    • Запись данных, видео или аудио на ленты или другие магнитные системы хранения данных, такие как жесткие диски
    • Игрушки
    • Звукосниматели для электрогитар
    • Магнитные полосы на кредитных, дебетовых и других банковских картах
    • Электродвигатели
    • Перемещение больших кусков металлолома, например автомобилей
    • Поезда Mag-lev (или «магнитная левитация»)
    • Производство электроэнергии
    • Магнитно-резонансная томография (МРТ)

    Если учесть, что магниты могут притягиваться или отталкиваться друг от друга в зависимости от их ориентации, а также то, что магнит может также использоваться для создания электричества в сочетании с токопроводящим проводом, возможности поистине безграничны.

    Как намагниченность влияет на ценообразование?

    Поскольку ферромагнитные металлы, обладающие магнитными свойствами, обладают такими свойствами благодаря своей атомной и химической структуре, их ценообразование не связано с дополнительными затратами. Лист ферромагнитной нержавеющей стали всегда будет ферромагнитным из-за самой своей природы.

    Однако, если вы ищете постоянный магнит, это, вероятно, повлияет на цену. Поскольку постоянное намагничивание куска металла требует дополнительной обработки и труда, эти материалы часто будут стоить дороже, чем их ненамагниченные аналоги.

    Mead Metals может помочь

    Если вам нужен магнитный металл для любого типа проекта, Mead Metals здесь для вас. Наша ниша — высококачественные, небольшие объемы, специальные металлы, и мы хотим работать с вами! Начните работу над своим проектом, запросив быстрое предложение сегодня.

    Магнитные и немагнитные металлы с примерами

    Магнитные и немагнитные металлы играют важную роль в технике. Магнетизм является основой для многих приложений.В то же время это свойство может быть и нежелательным при определенных обстоятельствах.

    Поэтому важно знать, какие металлы являются магнитными, а какие нет.

    Что такое магнетизм?

    С точки зрения непрофессионала, магнетизм — это сила, которая может притягивать или отталкивать магнитные объекты. Магнитные поля, пронизывающие различные среды, опосредуют эту силу.

    Магнетизм по умолчанию является свойством некоторых материалов. Однако некоторые материалы можно намагничивать или размагничивать в зависимости от требований.

    Что создает магнетизм в металлах?

    Как и электрический ток, магнетизм вызывается электронами на элементарном уровне. Электроны имеют спин, который создает крошечный магнитный диполь.

    Когда эти вращения сбалансированы, результирующая сила равна нулю. Но в случае большого количества неспаренных электронов этот бесконечно малый магнитный момент становится большим. В результате вокруг металла создается заметное магнитное поле.

    Электрический ток также способен создавать магнитные поля и наоборот.Когда электрический ток проходит через провод, он создает круговое магнитное поле вокруг провода. Точно так же, приближая магнитное поле к хорошему проводнику электричества, в проводнике начинают течь электрические токи.

    Эта удивительная взаимосвязь между электричеством и магнетизмом привела к появлению множества оригинальных устройств и приложений.

    Типы магнитов

    Существуют различные классификации магнитов. Один из способов отличить магнитные металлы друг от друга — по продолжительности действия их свойств.Используя это как основу, мы можем классифицировать магниты как:

    • Постоянный
    • Временный
    • Электромагниты

    Давайте подробнее рассмотрим каждый из них.

    Постоянные магниты

    Постоянные магниты создают магнитное поле благодаря своей внутренней структуре. Они не теряют свой магнетизм легко. Постоянные магниты изготавливаются из ферромагнитных материалов, которые не прекращают создавать свое магнитное поле независимо от внешнего воздействия.Таким образом, они устойчивы к размагничивающим силам.

    Чтобы понять постоянные магниты, мы должны взглянуть на внутреннюю структуру магнитных материалов. Материал проявляет магнитные свойства, когда его домены выровнены в одном направлении. Домены — это крошечные магнитные поля, присутствующие в кристаллической структуре материала.

    В ферромагнитных материалах домены идеально выровнены. Существуют различные способы их выравнивания, но самый надежный способ — нагреть магнит до определенной температуры.Эта температура различна для материалов и приводит к постоянному выравниванию доменов в одном направлении.

    Именно из-за подобных условий, существующих в ядре Земли, оно ведет себя как постоянный магнит.

    Временные магниты

    Временные магниты, как следует из названия, сохраняют свои магнитные свойства только при определенных условиях. Когда эти условия больше не присутствуют, они теряют свои магнитные поля.

    Мягкие материалы с низкими магнитными свойствами, такие как отожженное железо и сталь, являются примерами временных магнитов.Они становятся магнитными в присутствии сильного магнитного поля. Они также изображают низкую принудительную силу.

    Вы наверняка видели, как скрепляются друг с другом скрепки, когда рядом находится постоянный магнит. Каждая скрепка становится временным магнитом, притягивающим другие скрепки в присутствии магнитного поля. Как только постоянный магнит убирается, скрепки теряют свои магнитные свойства.

    Электромагниты

    Электромагниты — это магниты, создающие магнитные поля при прохождении через них электрического тока.Они имеют различные варианты использования. Например, двигатели, генераторы, реле, наушники и т. д. — все они используют электромагниты.

    В электромагнитах катушка проволоки наматывается на ферромагнитный сердечник. Подключение провода к источнику электричества создает сильное магнитное поле. Ферромагнитный материал дополнительно усиливает его. Электромагниты могут быть чрезвычайно сильными в зависимости от электрического тока.

    Они также позволяют включать и выключать магнитную силу нажатием кнопки.Это чрезвычайно особое свойство, которое помогает нам использовать магнитную силу в наших приложениях.

    Возьмем в качестве примера кран, используемый для подъема металлолома на свалке. С помощью электромагнита мы можем подобрать металлолом, пропуская через него электрический ток. Когда нам нужно бросить кусочки, все, что нам нужно сделать, это отключить электричество на магните.

    Еще одним интересным примером применения электромагнита является поезд на маглеве. В этом приложении поезд отрывается от рельсов и левитирует.Это возможно только при прохождении электрического тока через электромагниты на кузове поезда.

    Это значительно снижает сопротивление, с которым сталкивается поезд во время движения. Следовательно, эти поезда имеют очень высокие скорости.

    Какие металлы являются магнитными?

    Существуют различные способы взаимодействия металла с магнитом. Это зависит от внутренней структуры материалов. Металлы можно классифицировать как:

    • Ферромагнитный
    • Парамагнитный
    • Диамагнетик

    В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы , они лишь слабо притягивают парамагнитные металлы.С другой стороны, диамагнетики демонстрируют слабое отталкивание, если их поместить рядом с магнитом. Только ферромагнитные металлы считаются действительно магнитными.

    Список магнитных металлов

    Давайте взглянем на некоторые из наиболее известных магнитных металлов. Некоторые из них магнитятся во все времена. Другие, например нержавеющая сталь, обладают магнитными свойствами только при определенном химическом составе.

    Железо

    Железо — чрезвычайно известный ферромагнитный металл.Фактически, это самый сильный ферромагнитный металл. Он составляет неотъемлемую часть земного ядра и придает нашей планете свои магнитные свойства. Вот почему Земля сама по себе действует как постоянный магнит.

    Есть много аспектов, влияющих на магнетизм железа. В дополнение к его чистому электронному спину на атомном уровне его кристаллическая структура также играет важную роль. Без него железо не было бы магнитным металлом.

    Различные кристаллические структуры приводят к различным свойствам железа.

    Железо является ферромагнитным в своей объемно-центрированной кубической (ОЦК) альфа-FE структуре. В то же время он не проявляет магнетизм в гранецентрированной кубической (ГЦК) структуре гамма-Fe. Структура Beta-Fe, например, проявляет парамагнитные тенденции.

    Никель
    Никель

    — еще один популярный магнитный металл с ферромагнитными свойствами. Как и железо, его соединения присутствуют в ядре Земли. Исторически никель использовался для изготовления монет.

    Сегодня никель находит применение в батареях, покрытиях, кухонных принадлежностях, телефонах, зданиях, транспорте и ювелирных изделиях.Большая часть никеля используется для производства ферроникеля для нержавеющей стали.

    Из-за своих магнитных свойств никель также входит в состав магнитов Alnico (сделанных из алюминия, никеля и кобальта). Эти магниты сильнее, чем магниты из редкоземельных металлов, но слабее, чем магниты на основе железа.

    Кобальт

    Кобальт является важным ферромагнитным металлом. Уже более 100 лет превосходные магнитные свойства кобальта помогают разрабатывать различные приложения.

    Кобальт можно использовать для изготовления как мягких, так и твердых магнитов.Мягкие магниты, в которых используется кобальт, имеют преимущества перед другими мягкими магнитами. А именно, они имеют высокую точку насыщения, температуры Кюри в диапазоне 950…990° Цельсия. Таким образом, их можно использовать для высокотемпературных применений (до 500° по Цельсию).

    Кобальт и его сплавы используются в жестких дисках, ветряных турбинах, аппаратах МРТ, двигателях, исполнительных механизмах и датчиках.

    Сталь
    Сталь

    также обладает ферромагнитными свойствами, так как получена из железа. Большинство сталей будут притягиваться к магниту.При необходимости сталь также можно использовать для изготовления постоянных магнитов.

    Возьмем в качестве примера сталь EN C15D. Эта марка стали содержит от 98,81 до 99,26% железа. Таким образом, очень высокий процент этой марки стали составляет железо. Следовательно, ферромагнитные свойства железа передаются стали.

    Нержавеющая сталь

    Некоторые нержавеющие стали являются магнитными, а некоторые нет. Легированная сталь становится нержавеющей сталью, если в ней содержится не менее 10,5% хрома. Из-за разного химического состава существуют разные типы нержавеющей стали.

    Ферритные нержавеющие стали

    Ферритные и мартенситные нержавеющие стали обладают магнитными свойствами благодаря своему составу железа и молекулярной структуре.

    Аустенитные стали , с другой стороны, не проявляют ферромагнитных свойств из-за другой молекулярной структуры. Это делает его пригодным для использования в аппаратах МРТ.

    Структурное отличие связано с количеством никеля. Он укрепляет оксидный слой для лучшей защиты от коррозии, а также изменяет структуру нержавеющей стали.

    Редкоземельные металлы

    Наряду с вышеупомянутыми металлами соединения некоторых редкоземельных элементов также обладают отличными ферромагнитными свойствами. Гадолиний, самарий, неодим — все это примеры магнитных редкоземельных металлов.

    Различные магниты с различными свойствами могут быть изготовлены с использованием вышеуказанных металлов в сочетании с железом, никелем и кобальтом. Эти магниты обладают особыми свойствами, необходимыми для определенных применений.

    Например, самариево-кобальтовые магниты используются в турбомашинах, высокотехнологичных электродвигателях и т. д.

    Какие металлы не магнитятся?

    Только несколько металлов в периодической таблице обладают магнитными свойствами. Большинство других распространенных металлов являются немагнитными металлами. Давайте посмотрим на некоторые из них.

    Список немагнитных металлов

    Алюминий

    Кристаллическая структура алюминия, подобно литию и магнию, делает его немагнитным. Все три материала являются популярными примерами парамагнитных металлов.

    Хотя возможны несколько типов коррозии алюминия, он известен своей устойчивостью к агрессивным средам.Это, наряду с его легким весом, делает его полезным металлом во многих отраслях промышленности.

    Золото

    Золото — диамагнитный металл, как и большинство других металлов. В чистом виде золото немагнитно и проявляет лишь слабое отталкивание к магнитам, как и все диамагнитные металлы.

    Серебро

    Серебро — еще один немагнитный металл. Это свойство делает возможной идентификацию поддельного серебра. Если «серебряные» монеты или украшения притягиваются к магнитам, то это что-то другое.

    Медь
    Является ли медь магнитной?

    Медь сама по себе не является магнитной, но в некоторой степени взаимодействует с магнитами.Это свойство помогает вырабатывать электроэнергию на электростанциях.

    Заключение

    При достаточно большом магнитном поле все типы металлов будут взаимодействовать с магнитом. Это связано с тем, что в металлах возникают вихревые токи, когда они подвергаются воздействию движущегося магнитного поля.

    Используя этот принцип, металлоискатели способны обнаруживать немагнитные металлы, такие как золото, серебро. Но для большинства практических целей этого взаимодействия недостаточно, и оно ограничивает возможные варианты использования.

    Магнитные материалы | Обзор материалов для постоянных магнитов

    Содержимое

    1.0 Какие магнитные материалы я могу выбрать?

    Существует пять семейств магнитных материалов, из которых вы можете выбирать. Это, в порядке возрастания магнитной силы, Гибкий , Керамический , Альнико , Самарий-Кобальт и Неодим . Приведенная ниже информация обобщает свойства каждого типа, чтобы помочь вам решить, что вам может понадобиться.

    Гибкие магниты

    Гибкие магниты представляют собой особую форму ферритовых или редкоземельных магнитных материалов, изготавливаемых путем связывания ферритовых или редкоземельных магнитных порошков в различных носителях, таких как винил.

    • Характеристики: Материал гибкого магнита похож на резину белого или темно-коричневого цвета. Этот недорогой материал можно сгибать, скручивать и скручивать, его легко резать ножом или ножницами. Обе магнитные полосы и магнитные листы доступны с двусторонней клейкой лентой для легкого наклеивания на продукты. На материалы, ламинированные белым винилом, можно наносить печать методом шелкографии или цифровой печати.
    • Размеры и формы: Магнитные полосы имеют размеры до 3 дюймов в ширину и 400 футов в длину, а типичная толщина составляет 1/16 дюйма.Рулоны магнитной пленки обычно имеют ширину 24 дюйма, длину 100 футов и типичный диапазон толщины от 0,02 до 0,03 дюйма.
    • Области применения: маркировка , вывески, визуальные дисплеи, премиальные товары, наклеивание канцелярских принадлежностей, визитные карточки, домашние проекты «сделай сам», оформление окон и многое другое.

    Керамические магниты

    Керамические (ферритовые) магниты состоят из феррита бария или стронция и являются наиболее широко используемым и недорогим магнитным материалом, доступным сегодня.

    • Характеристики: Керамические магниты с относительно высокой магнитной силой и хорошей устойчивостью к размагничиванию популярны для многих потребительских применений. Этот материал твердый, хрупкий и темно-серого цвета.
    • Размеры и формы: Диски , кольца , блоки и дугообразные сегменты.
    • Области применения: Обычно используется для поделок, удерживания защелок, игрушек, моторов и многого другого.

    Магниты алнико

    Магниты

    Alnico состоят из алюминия, никеля и кобальта и популярны с 1930-х годов. Магниты Alnico в основном используются в технических приложениях, где важна температурная стабильность. (сверху)

    • Характеристики: Отлично подходит для применения при высоких температурах до 1000°F, обладает высокой остаточной индукцией и коррозионной стойкостью. Литые магниты из альнико также могут быть изготовлены относительно сложной формы.
    • Размеры и формы: Диски , Стержни , стержни и подковы.
    • Области применения: Обычно используется в измерительных приборах, а также для специального хранения и высокотемпературных применений.

    Самарий-кобальтовые (SmCo) магниты

    Самарий-кобальтовые магниты представляют собой класс редкоземельных магнитных материалов, которые были представлены в начале 1970-х годов. Сегодня магниты SmCo чаще всего используются в приложениях, требующих повышенных температур и высоких магнитных свойств. (сверху)

    • Характеристики: Высокие магнитные свойства, очень хрупкий, но может безопасно использоваться при температурах до 500°F.
    • Размеры и формы: Диски , Блоки и кольца.
    • Области применения: Обычно используется для более технически сложных и высокотемпературных применений.

    Неодим-железо-бор (NdFeB) магниты

    Неодимовые магниты представляют собой редкоземельные магнитные материалы с самыми высокими магнитными свойствами.Эти сильные постоянные магниты, состоящие из неодима, железа и бора, являются самым мощным классом магнитных материалов, доступных сегодня на рынке.

    • Характеристики: Не такой хрупкий, как SmCo, но его нельзя использовать при температурах выше 300°F без особых конструктивных соображений. Неомагнитный материал может легко подвергаться коррозии при определенных условиях, поэтому лучше защитить поверхность гальванопокрытием или покрытием.
    • Размеры и формы: Диски , блоки , кольца и стержни .
    • Области применения: Идеально подходит как для промышленных, так и для нетехнических применений, таких как держатели, магнитные украшения, застежки и многое другое.

    В дополнение к семействам, указанным выше, в каждом семействе существуют различные степени. Для большинства нетехнических приложений класс не очень важен. Магниты, представленные на сайте MagnetShop.com, выбраны из соображений экономии и общего назначения. (сверху)

    2.0 Сравнение материалов

    Относительная стоимость по весу / относительная стоимость по BHmax

    Сложность обработки / максимальная рабочая температура

    3.0 Какие магниты самые сильные?

    Самыми мощными магнитами, доступными сегодня, являются редкоземельные типы. Из редкоземельных металлов магниты неодим-железо-бор являются самыми сильными. Однако при повышенных температурах (приблизительно 200 градусов C и выше) магниты из самария-кобальта могут быть сильнее, чем магниты типа неодим-железо-бор (в зависимости от магнитной цепи). (сверху)

    4.0 Как классифицируются магниты?

    1. Остаточная индукция (обозначена символом Br и измерена в Гауссах).Это показатель того, насколько сильным может быть магнит.
    2. Коэрцитивная сила (обозначена символом Hc и измерена в Эрстедах). Это показатель того, насколько сложно размагнитить магнит.
    3. Произведение максимальной энергии (обозначается символом BHmax и измеряется в единицах Гаусса-Эрстеда). Это показатель того, какой объем магнитного материала требуется для проецирования заданного уровня магнитного потока. (сверху)

    5.0 Каковы свойства обычно используемых магнитных материалов?

    Вот три важных свойства, которые характеризуют магниты для некоторых из наиболее распространенных магнитных материалов, используемых сегодня.

    Как я могу использовать эту информацию?

    Учитывая размер магнита, вы можете оценить, какой магнитный поток будет проецироваться различными материалами на заданное расстояние, или вы можете использовать эту информацию для сравнения одного материала с другим.

    Пример: Насколько больше флюса будет пропускать Neo 35 по сравнению с Ceramic 5 того же размера на заданном расстоянии?

    Просто разделите Br Neo 35 на Br Ceramic 5 (12 300/3 950), чтобы получить 3.1. Это означает, что Neo 35 даст вам в 3,1 раза больше потока, чем Ceramic 5 того же размера на заданном расстоянии. Учитывая определенный поток, необходимый на некотором фиксированном расстоянии от магнита, вы можете использовать эту информацию, чтобы оценить, какой объем магнита потребуется для различных магнитных материалов. (сверху)

    Пример: Какой объем магнита Ceramic 5 будет давать тот же поток, что и магнит Neo 35 на заданном расстоянии?

    Просто разделите BHmax Neo 35 на BHmax Ceramic 5 (35/3.6) чтобы получить 9,7. Это означает, что объем магнита Ceramic 5 должен быть в 9,7 раз больше, чем у магнита Neo 35, чтобы обеспечить такой же поток.

    6.0 Каковы максимальные рекомендуемые рабочие температуры для различных магнитных материалов?

    Максимальная температура, при которой можно эффективно использовать магнит, сильно зависит от магнитной цепи, в которой работает магнит. Здесь показаны приблизительные максимальные рабочие температуры для различных классов магнитных материалов.При температурах, близких к указанным здесь, может потребоваться особое внимание, чтобы магнит не размагничивался. (сверху)

    %PDF-1.6 % 167 0 объект > эндообъект 194 0 объект >поток приложение/pdf2013-04-16T05:21:04.091-04:00приложение/pdf конечный поток эндообъект 32 0 объект > эндообъект 163 0 объект > эндообъект 37 0 объект > эндообъект 41 0 объект > эндообъект 38 0 объект > эндообъект 39 0 объект > эндообъект 40 0 объект > эндообъект 46 0 объект [159 0 Р] эндообъект 47 0 объект >]/P 62 0 R/S/Ссылка>> эндообъект 48 0 объект >]/P 49 0 R/S/Ссылка>> эндообъект 49 0 объект > эндообъект 50 0 объект > эндообъект 51 0 объект > эндообъект 1 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/Rotate 0/StructParents 1/Type/Page>> эндообъект 2 0 объект [23 0 Р 24 0 Р] эндообъект 3 0 объект >поток HWnF}WQfw0cO`wM%)R!)+nIˤ yВXuԩÇ_n~e [\y,kj,kq~\xy>[gl?$7′!dzp\b6 \5챪./6*quO]Kz,f~%0|F`8″ w!k.º1~\[email protected]&FO8DXW{TGh} 0bi»DЋΧ/Wsp·}A|SCCHҍ1/@_֚hDteL$X/_)EH «yJaGFEoKQ̋ҢYM/йNȒҽA9zr*A(ۨgUTVizWtB%uFP{Ui}+*XU, UʘBhS!H_yUjZ\$u7Q0SQYz8x[5_X ](jZēU hY[ٯ$TtQ$ bڝ#`mYqͨv`YbiYAO «d

    Что такое магнетизм? Факты о магнитных полях и магнитной силе

    Магнетизм — это сила природы, создаваемая движущимися электрическими зарядами. Иногда эти движения микроскопические и происходят внутри материала, известного как магниты. Магниты или магнитные поля, создаваемые движущимися электрическими зарядами, могут притягивать или отталкивать другие магниты и изменять движение других заряженных частиц.

    Магнитное поле воздействует на частицы силой, известной как сила Лоренца, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и напряженности магнитного поля. Сила Лоренца обладает тем специфическим свойством, что заставляет частицы двигаться под прямым углом к ​​их первоначальному движению.

    Некоторые материалы, такие как железо, известны как постоянные магниты, что означает, что они могут поддерживать постоянное магнитное поле.Это наиболее распространенные формы магнитов, встречающиеся в повседневной жизни. Другим материалам, таким как железо, кобальт и никель, можно придать временное магнитное поле, поместив их в более мощное поле, но со временем эти материалы потеряют свой магнетизм.

    Как работает магнетизм

    Магнитное поле Земли. (Изображение предоставлено: alxpin через Getty Images)

    Согласно HyperPhysics, магнитные поля генерируются движением электрических зарядов. Все электроны обладают фундаментальным квантово-механическим свойством углового момента, известным как «спин».Внутри атомов большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой — «спин вниз», или, другими словами, их угловые моменты указывают в противоположных направлениях. В этом случае магнитные поля, создаваемые эти спины направлены в противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, и эти неспаренные электроны создают крошечное магнитное поле. Направление их вращения определяет направление магнитного поля, согласно Ресурсный центр по неразрушающему контролю (НК).Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены со своими спинами в одном и том же направлении, они объединяются, чтобы создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было наблюдать в макроскопическом масштабе.

    Источники магнитного поля являются диполярными, то есть имеют северный и южный полюса. По словам Джозефа Беккера из Университета штата Сан-Хосе, противоположные полюса (N и S) притягиваются, а одинаковые полюса (N и N или S и S) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.

    Земля сама по себе является гигантским магнитом. По данным НАСА, планета получает свое магнитное поле от циркулирующего электрического тока внутри расплавленного металлического ядра. Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена так, что она может свободно вращаться внутри корпуса, выравниваясь с магнитным полем Земли. Как это ни парадоксально, то, что мы называем магнитным северным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.

    История магнетизма

    Магнетит (также известный как магнитный камень) является самым магнитным из всех встречающихся в природе минералов на Земле.(Изображение предоставлено Александром Победимским через Shutterstock)

    Если выравнивание неспаренных электронов сохраняется без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, оно создает постоянный магнит. Постоянные магниты являются результатом ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдали в форме природной железной руды, называемой магнетитом, Fe3O4. Кусочки магнетита можно найти разбросанными по поверхности Земли или вблизи нее, и иногда один из них будет намагниченным.Эти природные магниты называются магнитами. Хотя ученые не знают точно, как образуются магниты, «большинство ученых считают, что магнетит — это магнетит, в который ударила молния», согласно Университету Аризоны.

    Вскоре люди узнали, что они могут намагничивать железную иглу, проводя по ней магнитным камнем, заставляя большинство неспаренных электронов в игле выстраиваться в одном направлении. По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивается в направлении север-юг.После этого магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем ​​и ночью, когда звезды были скрыты облаками.

    Другие металлы, помимо железа, могут обладать ферромагнитными свойствами. К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для изготовления сверхсильных постоянных магнитов.

    Другие формы магнетизма

    Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать, кроме как с помощью чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах.Антон Бругнамс впервые обнаружил диамагнетизм в 1778 году, когда использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо. Согласно Джеральду Кюстлеру, широко публикуемому независимому немецкому исследователю и изобретателю, в своей статье «Диамагнитная левитация — исторические вехи», опубликованной в «Румынском журнале технических наук», Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетового цвета висмут демонстрировал особенное явление в исследовании, потому что, когда я положил кусок на круглый лист бумаги, плавающий поверх воды, он оттолкнулся от обоих полюсов магнита.

    Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов внутри атомов, создающих крошечные петли тока, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда внешнее магнитное поле прикладывается к материалу, эти петли тока имеют тенденцию выстраиваться таким образом.

    Пироуглерод, вещество, подобное графит проявляет даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может левитировать над сверхсильным редкоземельным магнитом.Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют еще более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры (температуры, при которой они становятся сверхпроводящими), и поэтому редкоземельные магниты могут парить над ними. (Теоретически из-за их взаимного отталкивания одно может парить над другим.)

    Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным при помещении в магнитное поле и возвращается в свое немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. Когда приложено магнитное поле, некоторые спины неспаренных электронов выравниваются с полем и подавляют противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом.Однако эффект заметен только при очень низких температурах, говорит Дэниел Марш, профессор физики Южного государственного университета штата Миссури.

    Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул располагаются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, которое включает как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за многих общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, он все же имеет свою уникальность.

    Электричество и магнетизм

    Инфографика, показывающая, как работает правило правой руки Флеминга. (Изображение предоставлено fridas через Shutterstock)

    Когда проводник перемещается в магнитном поле, поле индуцирует ток в проводе. И наоборот, магнитное поле создается электрическим зарядом в движении, например, когда по проводу течет ток. Таким образом, все электрические провода в вашем доме создают крошечные магнитные поля. Эта связь между электричеством и магнетизмом описывается законом индукции Фарадея, который является основой для электромагнитов, электродвигателей и генераторов.Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое закручивается по спирали вокруг провода. Когда этот провод превращается в петлю, поле принимает форму пончика или тора.

    Постоянный ток также может создавать постоянное поле в одном направлении, которое может включаться и выключаться вместе с током. Затем это поле может отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. По данным Библиотеки Конгресса, это основа телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морзе, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности.Опытные операторы посылали импульсы, быстро включая и выключая ток с помощью подпружиненного переключателя мгновенного действия или ключа. Затем другой оператор на принимающей стороне переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.

    Катушку вокруг магнита также можно заставить двигаться по схеме с различной частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу вместе с меняющимися волнами давления.Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитного сердечника, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам. Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные редкоземельные магниты используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сказал Марш в интервью Live Science.

    Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку перемещаться внутри и снаружи магнитного сердечника по той же схеме.Затем катушка прикрепляется к подвижному конусу динамика, чтобы он мог воспроизводить слышимые звуковые волны в воздухе. По данным Смитсоновского института, первым практическим применением микрофона и динамика стал телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была улучшена и усовершенствована, она по-прежнему является основой для записи и воспроизведения звука.

    Применение электромагнитов почти бесчисленно. Закон индукции Фарадея формирует основу для многих аспектов нашего современного общества, включая не только электродвигатели и генераторы, но и электромагниты всех размеров.Тот же принцип, который используется гигантским краном для подъема старых автомобилей на свалку, также используется для выравнивания микроскопических магнитных частиц на жестком диске компьютера для хранения двоичных данных, и каждый день разрабатываются новые приложения.

    Штатный писатель Таня Льюис внесла свой вклад в этот отчет.

    Дополнительные ресурсы

    Библиография

    НАСА, «Магнитосфера Земли», https://www.nasa.gov/magnetosphere

    «Магнетизм». ОТКРЫТИЕ НАУКИ. Исследование Гейла, 1996.Воспроизведено в Discovering Collection. Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Gale Group. Декабрь 2000 г. http://galenet.galegroup.com/servlet/DC/

    Гриффитс, Дэвид Дж. (1998). Введение в электродинамику (3-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0-13-805326-0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.