Что такое искусственный постоянный магнит

Обновлено: 03.05.2023

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

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

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

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

Магнитное поле постоянных магнитов

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

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

Для постоянного полосового магнита

Для постоянного дугообразного магнита

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

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

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

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

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

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

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

Чтобы намагнитить вещество, его надо поместить в магнитное поле.

КАК СДЕЛАТЬ МАГНИТ

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

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

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

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

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

Еще более сильными являются так называемые оксидно-бариевые магниты.

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

А ОНИ ВСЕ ТАКИЕ РАЗНЫЕ

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

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

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

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

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

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

Здесь вы сможете узнать множество интересных и зажигательных историй, множество фактов и объяснений в мире. На нашем сайте вы найдете много полезной и интересной информации из различных областей науки, спорта, природы, животных и многое многое другое.
Читайте и делитесь с друзьями!

В данной статье мы с Вами узнаем – КАК ДЕЛАЮТ МАГНИТЫ

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты.

Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Как делают магниты разными способами

Прессованные магнитопласты – это магниты, полученные путем смешивания специального вида порошка NdFeB с полимерными связывающими материалами. Затем эта масса прессуется в форму и нагревается.

Магнитные изделия, получаемые таким способом, могут быть сложных форм, и обычно не требуют дополнительной обработки. Они имеют более низкую энергию продукта, чем спеченные магниты, до 10 МГсЭ.

Изотропные магнитопласты NdFeB могут быть намагничены в любом направлении.

При использовании специальных соленоидов можно получить многополюсные магниты или магниты со специальной формой магнитного поля.

Разумеется, такие сложные соленоиды могут стоить очень дорого в зависимости от сложности конструкции и требуемой производительности.

Литые магнитопласты – при этом способе производства магнитов порошок NdFeB смешивается с полимерным материалом и выдавливается в форму. Получающиеся магнитные изделия имеют энергию продукта до 5 МГсЭ, но могут быть сделаны замысловатых форм.

Спеченные неомагниты – мелкий порошок NdFeB запрессовывается в форму, затем спекается и обрабатывается до нужного размера (шлифуется).

Производство неодимовых магнитов – сложный высокотехнологичный процесс, требующий соблюдения состава, содержания примесей. Все операции, кроме шлифовки в размер, проводятся без доступа кислорода в вакууме или атмосфере инертных газов. Направление намагниченности задается текстурой магнитного поля во время прессования.

Изготовление электромагнитов

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выплавка

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки.

Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа.

В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону.

В результате выравнивается полярность будущего магнита.

Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Интересный факт: первая шахта по выработке магнитной руды была построена на холмах магнезии в Малой Азии. С ее недр было выработано множество тонн руды, которую использовали для производства компасов и других уникальных инструментов.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Видео

Интересно

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Виды магнитов

Существует несколько видов магнитов:

• Постоянный;
• Временный;
• Электромагнит;

Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Такое производство позволяет получить три вида магнитов:

• Прессованные;
• Литые;
• Спеченные;

Изготовление магнитов

Электромагнит принцип работы

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выбор компонентов

Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.

Выплавка

Электрическая вакуумная печь

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа. В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону. В результате выравнивается полярность будущего магнита. Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Готовые магниты

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Интересный факт: первая шахта по выработке магнитной руды была построена на холмах магнезии в Малой Азии. С ее недр было выработано множество тонн руды, которую использовали для производства компасов и других уникальных инструментов.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Как и из чего делают магниты – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Любые постоянные магниты изготавливают из ферромагнитных веществ. К группе этих материалов относятся железо, кобальт, гадолиний, а также множество химических соединений и сплавов. Все эти вещества даже после выключения намагничивающего поля сохраняют намагниченность. В зависимости от типа материала, используемого для изготовления магнитов, выделяют такие группы изделий:

Ферритовые магниты

Феррит – это материал, магнитная проницаемость которого значительно превосходит соответствующие показатели черных металлов. Разработанные на его основе в 50-х гг. XX века магниты стали более доступной и практичной альтернативой дорогостоящим магнитам из металлических сплавов. В качестве основы материала используется оксид железа Fe₂O₃ в соединении с ферритом бария или ферритом стронция. Специфика такого состава обуславливает хрупкость и твердость готовых изделий, которые могут разрушиться при ударе или сгибе. Учитывая, из чего изготавливают постоянные магниты на основе ферритов, для материала характерны невысокие показатели остаточной индукции, определяющие сравнительно недолгий срок службы магнита. Тем не менее ферритовые магниты обладают рядом бесспорных достоинств:

· Устойчивость к размагничиванию.

Литые магниты

Изобретенные в 30-х гг. XX века литые магниты (монокристаллические) широко используются в ряде научных и промышленных отраслей благодаря целому ряду уникальных достоинств. Изделия получили название Альнико по названию элементов, входящих в состав его сплава: алюминий, никель и кобальт. Материал с высокой остаточной намагниченностью характеризуется низкой коэрцитивной силой. Из-за этого его можно легко размагнитить и намагнитить обратно. Магниты Альнико остаются востребованными и незаменимыми в целом ряде промышленных отраслей благодаря следующим преимуществам:

· Устойчивость к нагреву. Максимальный показатель рабочей температуры для магнитов Alnico составляет +450..+550⁰ C .

· Стойкость к коррозии. Материал сохраняет свои эксплуатационные качества в условиях высокой влажности и при непосредственном контакте с водой.

Редкоземельные магниты

В настоящий момент вопрос, из чего делают постоянные магниты с лучшими эксплуатационными свойствами, имеет только один ответ – из элементов лантаноидной группы. Благодаря непревзойденным показателям магнитной силы редкоземельные супермагниты открывают широкие возможности для создания более компактных и простых магнитных конструкций практически в любых сферах деятельности. Магниты на основе лантаноидов сочетают большую коэрцитивную силу и высокую сопротивляемость внешним магнитным полям.

Читайте также:

  

• Что такое жесткость пружины кратко

  

• От какого растения произошли культурные сорта капусты кратко

  

• Чем отличается позитивная философия от метафизики кратко

  

• Почему уинстон черчилль не начал 3 мировую войну по своему плану кратко

  

• План организационно творческой работы клубного формирования школа менеджера культуры посмотри ответ

Магниты — это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.

Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. до н.э., и самые ранние известные описания таких материалов и их характеристики происходят из Китая, Индии и Греции около 25 веков назад. Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах.

Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения.

1. Постоянные магниты

После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле.
Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов:

I) Ферритовые магниты

Ферритовые магниты (также называемые керамическими магнитами) являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель.

Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.

Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях (до 300 градусов Цельсия), и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах.

Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.

Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов.

II) магниты Алнико

Магниты алнико состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и название al-ni-co. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления.

Чтобы классифицировать их (основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе), Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.

Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах — до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна.

Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров — это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары.

III) Редкоземельные магниты

Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов. Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла.

Два типа редкоземельных магнитов — самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем (слоями), чтобы защитить их от сколов или поломок.

Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению.

Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры.

Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа.

Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов.

IV) одномолекулярные магниты

К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.

Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах.

Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка.

Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны. К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ.

2. Временные магниты

Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм.

Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.

Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу.

Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии — от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства.

3. Электромагнит

Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов.

Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается.

Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами.

Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом.

Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.

Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.

Часто задаваемые вопросы

Из чего сделаны магниты?

Ферриты — это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель.

• Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт.
• Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония.
• Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа.
• Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта.

Что такое природный магнит?

Природные магниты — это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом. В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях.

Самый сильный природный магнит — магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке. Кусочки магнитного камня фактически использовались в самых первых когда-либо созданных магнитных компасах.

Какой магнит самый сильный?

Самым сильным типом постоянного магнита, имеющегося в продаже, являются неодимовые (Nd) магниты. Они изготавливаются путем смешивания неодима, железа и бора с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd₂Fe₁₄B. Это соединение было впервые обнаружено компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals (работавшими независимо друг от друга) в 1984 году.

Влияют ли магниты на человеческий мозг?

Да. Поскольку нейроны электрически заряжены, магнитное поле может вызвать протекание тока через нейроны. Это может изменить активность нейронов.

До сих пор нейробиологи использовали транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) для улучшения времени реакции, памяти и некоторых других когнитивных способностей. Однако, несмотря на некоторые положительные результаты, долгосрочные эффекты не совсем понятны.

Могут ли магниты потерять свой магнетизм?

Да, даже постоянные магниты могут потерять свой магнетизм при определенных условиях. Например:

Избыточное нагревание: ферромагнитные материалы теряют свой магнетизм при нагревании выше определенной точки, называемой температурой Кюри. Неодимовые магниты демонстрируют лучшие магнитные характеристики до 150 ° C. Выше этой точки они теряют часть своих характеристик при повышении температуры на каждый градус.

Размагничивание: постоянные магниты можно размагнитить, подвергая их достаточно сильному магнитному полю противоположной полярности. Способность магнита противостоять внешнему магнитному полю, не размагничиваясь, называется коэрцитивной силой.

Удар: более старые материалы, такие как AlNiCo и магнитная сталь, имеют низкую коэрцитивную силу. Они подвержены размагничиванию, если через материал передается достаточная энергия посредством удара. Этот шок может быть вызван ударами молотка по материалу или его падением.

ИСКУССТВЕННЫЕ МАГНИТЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3

1. СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ МАГНИТА…………………………………………4

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………..5

3. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОВ………………………………………………………..9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………..9

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………..11

ВВЕДЕНИЕ

Магнит — тело, обладающее собственным магнитным полем. Слово происходит от древнегреческого magnetis lithos,»- камень из Магнессии» (названия древнего города Магнессия в Малой Азии). В древности в этих местах были открыты залежи магнетита — камня, который обладал магнитным полем. Магнетит так же известен, как магнитная руда или магнитный железняк.

Существуют три вида магнитов:

-ПРИРОДНЫЕ МАГНИТЫ (естественные), называемые магнитной рудой, образуются, когда руда, содержащая железо или окиси железа, охлаждается и намагничивается за счёт земного магнетизма. Постоянные магниты обладают магнитным полем при отсутствии электрического тока, так как их домены ориентированы в одном направлении и их магнитные поля, складываясь , усиливают друг друга.

-ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ (искусственные) представляют собой металлический сердечник с проволочной катушкой, по которой проходит электрический ток. Вследствие этого образуется магнитное поле и магнит взаимодействует с металлическими предметами.

-ВРЕМЕННЫЕ МАГНИТЫ (искусственные) — это магниты, которые действуют как постоянные магниты только тогда, когда находятся в намагниченном состоянии. Со временем они теряют магнитные свойства (размагничиваются).

Цель моей работы- исследование характеристик искусственных магнитов.

1. СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ МАГНИТА.

Магниту свойственно притягивать металлические предметы своим магнитным полем. Магниты состоят из миллионов молекул, которые называются доменами. Каждый домен ведёт себя как магнит, имеющий северный и южный полюс. При одинаковой направленности доменов их магнитные поля складываются, образуя более сильное магнитное поле (рис 1).

рис. 1

Взаимодействия металлических предметов с магнитом можно проследить на следующем примере: возьмем железный предмет (гвоздь), некоторое время оставим его в соприкосновении с магнитом. Железо имеет множество доменов, которые при помещении в магнитное поле можно сориентировать в одном направлении, т.е. намагнитить. Гвоздь начнет притягивать мелкие предметы, т.е. станет искусственным магнитом. Домены в пластмассе, резине, дереве, стекле, керамике беспорядочно ориентированы. Их магнитные поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Поэтому эти вещества не обладают магнитным полем, следовательно, эти материалы не могут намагничиваться (рис. 2).

рис. 2

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Исследуем, от каких параметров искусственного магнита зависят его магнитные свойства.

Эксперимент 1. В качестве примера обратимся к эксперименту. Возьмем обыкновенные скрепки разных размеров и оставим их на сутки во взаимодействии с магнитом. По истечении времени мы возьмем одну скрепку и станем притягивать маленькую металлическую пружинку с помощью скрепки (рис. 3,4).

рис. 3 рис. 4

Засечем время размагничивания скрепки. У самой маленькой скрепки(1) время размагничивания 10 минут, у скрепки, которая побольше(2)-30 минут, а самая большая скрепка(3) размагничивалась более часа (рис. 5).

рис. 5

Вывод эксперимента 1. Время размагничивания искусственных магнитов зависит от их размеров (чем больше искусственный магнит, тем дольше он проявляет магнитные свойства). Построим график зависимости времени размагничивания скрепок от их массы (рис. 6).

рис. 6

Эксперимент 2. Возьмём четыре разных куска проволоки из железа и назовём их (ж1) (ж2) (ж3) (ж4). Причём все куски будут разными по …… и не будут совпадать с другими кусками проволоки по массе. Взвесим их и оставим намагничиваться сутки. Засечём время размагничивания. Построим график зависимости времени размагничивания кусков проволоки от их массы (рис. 7 ).

рис. 7

То же самое проделаем со сталью (с1) (с2) (с3) (с4), причём все куски будут разными и не будут совпадать с другими кусками стали). Намагнитим куски стали в течение суток. Построим график зависимости времени размагничивания стали от массы образцов (рис.

рис. 8

Построим в одной системе координат графики зависимости времени размагничивания железа и стали. Заметим, что оба графика имеют одинаковую функциональную зависимость, но коэффициент пропорциональности различен. (рис. 9)

рис. 9

Вывод эксперимента 2. Время размагничивания искусственного магнита прямо пропорционально корню квадратному из массы тела, коэффициент пропорциональности зависит от материала, из которого изготовлено тело.

Эксперимент 3. Исследуем, как зависит время размагничивания искусственного магнита от времени его намагничивания. В качестве эксперимента возьмем железный гвоздь и оставим его на сутки во взаимодействии с магнитом. По окончании суток возьмем гвоздь и попробуем притянуть им маленькие металлические предметы. В результате мы имеем возможность убедиться в том, что гвоздь стал временным магнитом и притянул своим магнитным полем металлические предметы (рис. 10, 11).

рис. 10 рис. 11

В ходе эксперимента также был построен график зависимости времени размагничивания гвоздя от времени его намагничивания (рис.12 ).

рис. 12

Вывод эксперимента 3. Время размагничивания тела прямо пропорционально времени его намагничивания (с учетом погрешности).

Далее меня заинтересовал следующий вопрос: зависят ли магнитные свойства постоянного магнита от его размеров. Для эксперимента я взял два круглых магнита разного размера и разнообразные металлические предметы: пружинки, скрепки, маленькие шурупы)(рис. 13 ).

рис. 13

Маленький магнит притянул к себе меньше половины металлических деталей, а магнит побольше притянул почти все металлические предметы. (рис.14, 15)

рис. 14 рис. 15

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что магнитные свойства искусственного магнита зависят от его размеров (чем больше искусственный магнит, тем больше он притягивает к себе металлических предметов).

ПОДВЕДЕМ ИТОГИ.

Магнитные свойства постоянных магнитов зависят от следующих факторов:

— от массы магнита;

— от размеров магнита;

— от рода вещества;

-от времени намагничивания.

3. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОВ.

Применение магнитов возможно в следующих областях:

-В ПРОМЫШЛЕННОСТИ: для перемещения тяжелых металлических предметов;

-В РАДИОТЕХНИКЕ: в магнитофонах, в телефонах, в рациях, в радио, электрических реле и т.д. ; а также на некоторых инструментах есть магнитное покрытие, например, на отвертках есть магнитное покрытие для удобства извлечения металлических деталей ;

-В ДЕКОРЕ: магниты на холодильник, блокноты на магнитах, фигурки на магнитах, сувениры на магнитах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Подводя итог вышесказанному, хочу отметить, что трудно представить нашу жизнь без постоянных магнитов, потому что они находятся везде: в телефонной трубке, в магнитофоне, в электроизмерительных приборах, в медицине и др. Нет области прикладной деятельности человека, где бы ни применялись магниты. Можно сделать вывод, что магниты имеют огромное значение для человека в современном мире.

Важнейшая роль в использовании искусственных магнитов отводится способу их намагничивания, в зависимости от которого искусственные магниты могут проявлять магнитные свойства различное время.

Исследовав характеристики искусственных магнитов , мы можем сделать следующие выводы, что магнитные свойства постоянных магнитов зависят от следующих факторов :

1. массы и размеров магнита: чем больше масса и размеры образца, тем сильнее его магнитное поле;

2. рода вещества: некоторые вещества никогда не смогут стать искусственными магнитами в силу хаотической ориентации доменов, их составляющих. Функциональная зависимость времени размагничивания искусственного магнита от массы выражается как t= const(m)^1/2 коэффициент пропорциональности зависит от материала, из которого изготовлен магнит.

3. времени намагничивания: зависимость между временем намагничивания искусственного магнита и временем его размагничивания прямо пропорциональна.

Во время работы над темой я впервые встретился с неодимовыми магнитами, которые получили большое распространение в радиотехнике. В их состав входит редкоземельный металл неодим (Nd), благодаря которому магниты и получают свои уникальные свойства: они очень мощные (даже если у них небольшой размер), не подвержены размагничиванию (теряют всего 1% силы за сто лет). Кроме неодима, в состав таких магнитов входит железо (Fe) и бор (B). Неодимовый магнит можно использовать в качестве универсального крепления для сувениров, мебели, портьер. Неодимовые магниты используют как поисковые, а также в электронике и даже в качестве игрушки (неокубы). В последнее время неодимовые магниты все больше используют для остановки счетчиков воды, электроэнергии, газа. Для этих целей обычно ищут наиболее мощные неодимовые магниты. Я считаю, что это самый перспективный вид магнитов в будущем.

Сферы применения магнитов в современном мире самые разнообразные: от известного с древнейших времен компаса до современных жестких дисков и CD приводов. Я глубоко уверен, что развитие новых технологий невозможно без использования магнитов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. М. Заболотских, А. Расторгуева Занимательные опыты: Электричество и магнетизм, М.: АСТ: Астрель, 2005

2. Лансберг Г.С. Элементарный учебник физики Том 2, М: Физматлит, 2006

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Практическое использование магнитов, М.: Высшая школа, 1986

4. Перельман Я.И. Занимательная физика. В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. А.В. Митрофанова. – М.: Наука, 2001. – 272 с., ил.

5. Фещенко Т. Физика. Справочник школьника, М: ТКО АСТ, 1995

6. www.GOOGLE.com

7. http://ru.wikipedia.org

Просмотров работы: 2463