Из какого материала сделан магнит: Создан первый управляемый магнит из полностью немагнитного материала

Содержание

Из чего делают самые мощные магниты — блог Мира Магнитов

О том, что некоторые предметы взаимодействуют между собой, притягиваясь или отталкиваясь, людям было известно достаточно давно. Первые упоминания о таких явлениях появились почти четыре тысячи лет назад, однако объяснить их удалось совсем недавно, как и описать существующие виды магнитов (так принято называть тела, обладающие особым собственным полем). Подобное свойство присуще только некоторым классам материалов, и в зависимости от структуры этих материалов характеристики этого поля могут существенно варьироваться.

Основные виды магнитов

В зависимости от способности сохранять особые свойства выделяют следующие виды магнитов:

Первые представляют собой изделия, изготовленные из материалов, обладающих собственным специфическим полем, наличие которого не зависит от внешних источников, электротока и пр. Вторая группа — это предметы, приобретающие характерные свойства только в тех случаях, когда они находятся в поле, создаваемом другими объектами. Соответственно, если это поле исчезает, то они теряют способность притягивать к себе изделия из металла. Как правило, такие качества присущи элементам, изготовленным из «мягкого» железа. Что касается последней категории, то соответствующее поле возникает только при условии прохождения по проводу электротока. Направление и величина тока определяют основные характеристики создаваемого поля. Магнит-подкова притягивает металлические шарики
Постоянный магнит-подкова притягивает металлические шарики
Следует также учитывать, что способность притягивать металл может быть естественной и искусственной. В первом случае в качестве примера можно привести железняк, изначально обладающий такими качествами. Во втором случае такие характеристики придаются определённым материалам целенаправленно.

Самые мощные магниты

Как уже указывалось, возможность создавать специфическое поле зависит от класса материала. Сегодня чаще всего используют следующие вещества:

  • • альнико, или ЮНДК;
  • • самарий-кобальт;
  • • биметаллид железо-бор с добавкой редкоземельного элемента неодима;
  • • феррит.
Мощный поисковый магнит на основе неодима удержит 600 кг!

Наибольшее распространение получили последние два типа сплавов. При этом самые мощные магниты изготавливаются с использованием неодима. Они обладают достаточно весомыми преимуществами перед ферритами, поэтому их активно используют во многих отраслях человеческой деятельности и в быту. С их помощью делают магнитные игрушки, сувениры, рекламные конструкции, полиграфическую продукцию, надёжные крепления и пр. Однако небольшое содержание в горных породах неодима и сложность технологических процессов приводят к тому, что изделия из этого материала получаются довольно дорогие. Поэтому если определяющим параметром выбора является цена, то приобретаются, как правило, ферриты, а если мощность и небольшие размеры — продукция из неодима.

Постоянный магнит — Википедия

Ферритовые магниты

Постоя́нный магни́т — изделие из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты изготавливаются различной формы и применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

История развития магнитных материалов

Постоянные магниты, изготовленные из магнетита, применялись в медицине с древнейших времен. Царица Египта Клеопатра носила магнитный амулет. В древнем Китае в «Императорской книге по внутренней медицине» затрагивался вопрос применения магнитных камней для коррекции в теле энергии Ци — «живой силы». В более поздние времена о благотворном влиянии магнитов высказывались великие врачи и философы: Аристотель, Авиценна, Гиппократ. В средние века придворный врач Гилберт, опубликовавший сочинение «О магните», лечил от артрита королеву Елизавету I при помощи постоянного магнита. Русский врач Боткин прибегал к методам магнитотерапии.

Первым искусственным магнитным материалом стала углеродистая сталь, закалённая на структуру мартенсита и содержащая около 1,2—1,5 % углерода. Магнитные свойства такой стали чувствительны к механическим и температурным воздействиям. В ходе эксплуатации постоянных магнитов на её основе наблюдалось явление «старения» магнитных свойств стали.

The energy product of major class of Permanent Magnets.svg

Легирование такой стали вольфрамом и хромом до 3 %, а позднее кобальтом до 6 % совместно с хромом до 6 % позволило доктору Хонда из Тохокского университета создать новый тип стали — КS — с высокой намагниченностью и значительной коэрцитивной силой. Для получения высоких магнитных свойств сталь подвергалась определённой термической обработке. Высокая остаточная индукция у магнитов из сталей KS достигалась уменьшением размагничивающего фактора. Для этого часто магниты выпускались удлинённой, подковообразной формы.

Исследования магнитных свойств сплавов показали, что они в первую очередь зависят от микроструктуры материала. В 1930 году был достигнут качественный скачок в получении новой микроструктуры твердеющих сплавов, и в 1932 году за счёт легирования стали KS никелем, алюминием и медью доктор Т. Мискима получил сталь МК.

Это значительный шаг в разработке ряда сплавов, получивших позднее общее название Альнико (по российским стандартам ЮНДК).

Существенный прорыв в этой области произвели в 1930-х годах японские ученые, доктор Ёгоро Като и доктор Такэси Такэи из Токийского технологического института. Замещение в составе магнетита части оксида двухвалентного железа на оксид кобальта при синтезе феррита по керамической технологии привела к созданию твёрдого раствора кобальтого и железного ферритов. Коэрцитивная сила данного типа феррита достигла 48—72 кА/м (600—900 Э). В Японии коммерческие ферритовые магниты появились приблизительно в 1955 году, в России — в середине 1960-х. Бариевые ферриты постепенно модифицировались в стронциевые, так как последние оказались более технологичными (не требовали очень точной регулировки температуры спекания и экологически были более безопасными). В составе ферритовых магнитов содержится 85—90 % оксида железа, который является отходом металлургической отрасли (с установки регенерации травильных хлоридных растворов Рутнера), что значительно удешевило производство.

Следующий значительный технологический прорыв произошел в лаборатории U.S. Air Force Material Research, где было найдено интерметаллическое соединение самария с кобальтом (SmCo5) с большой константой магнитокристаллической анизотропии. Постоянный магнит, изготовленный из такого материала, позволил достигнуть свойств (ВН)макс = 16—24 МГсЭ, а на соединении Sm2Co17 — 32 МГсЭ, коэрцитивная сила была повышена до 560—1000 кА/м. Магниты из SmCo производятся промышленностью с 1980-х годов. В это же время было обнаружено соединение Nd2Fe14B. Магниты из этого материала появились и в Японии, и в США одновременно в середине 1980-х годов, но технология их производства разнилась. В Японии производство организовывалось по типу магнитов SmCo: производство порошка из литого сплава, затем прессование в магнитном поле и спекание. В США был принят meltspinning process

: сначала производится аморфный сплав, затем он измельчается, и изготавливается композиционный материал. Магнитный порошок связывается резиной, винилом, нейлоном или другими пластиками в композиционную массу, которую прессуют (инжектируют) или каландруют в изделия. Магниты из композиционного материала имеют по сравнению со спечёнными несколько более низкие свойства, однако не требуют гальванических покрытий, легко обрабатываются механически, зачастую имеют красивый внешний вид, будучи окрашенными в различные цвета. Магниты из Nd2Fe14B появились на рынке постоянных магнитов в 1990-х годах и очень быстро достигли на спечённых образцах энергии в 50 МгсЭ (400 кДж/м3). Этот материал быстро вытеснил другие, в первую очередь — в миниатюрной электронике.

Свойства магнита

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство

Bd = Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае Bd < Br, величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Производство

Для производства постоянных магнитов обычно используются следующие материалы:[1]

  • Бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты

Имеют состав Ba/SrO·6 Fe2O3 и характеризуются высокой устойчивостью к размагничиванию в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Несмотря на низкие по сравнению с другими классами магнитные параметры и высокую хрупкость, благодаря низкой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности.

  • Магниты NdFeB (неодим-железо-бор)

Редкоземельные магниты, изготавливаемые прессованием или литьем из интерметаллида Nd2Fe14B. Преимуществами этого класса магнитов являются высокие магнитные свойства (B

r, Hc и (BH)max), а также невысокая стоимость. В связи со слабой коррозионной устойчивостью обычно покрываются медью, никелем или цинком.

  • Редкоземельные магниты SmCo (Самарий-Кобальт)

Изготавливаются методом порошковой металлургии из композиционного сплава SmCo5/Sm2Co17 и характеризуются высокими магнитными свойствами, отличной коррозионной устойчивостью и хорошей стабильностью параметров при температурах до 350 °C, что обеспечивает им преимущества на высоких температурах перед магнитами NdFeB

  • Магниты Альнико (российское название ЮНДК)

Изготавливаются на основе сплава Al-Ni-Co-Fe. К их преимуществам можно отнести высокую температурную стабильность в интервале температур до 550 °C, высокую временну́ю стабильность параметров в сочетании с большой величиной коэрцитивной силы, хорошую коррозионную устойчивость. Важным фактором в пользу их выбора может являться значительно меньшая стоимость по сравнению с магнитами из Sm-Co.

  • Полимерные постоянные магниты (магнитопласты)

Изготавливаются из смеси магнитного порошка и связующей полимерной компоненты (например резины). Достоинством магнитопластов является возможность получения сложных форм изделий с высокой точностью размеров, низкая хрупкость, а также высокая коррозионная устойчивость в сочетании с большой величиной удельного сопротивления и малым весом.

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков, а также ведущей части двигателей авиамоделей.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Также в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются северные и южные полюса.

См. также

Литература

  • Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 7 «Физика сплошных сред». — М.: Мир, 1966
  • «ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ СПРАВОЧНИК» / под ред. Ю. М. Пятина. — М.: Энергия, 1980
  • Куневич А. В., Подольский А. В. Сидоров И. Н. Ферриты: Энциклопедический справочник. Магниты и магнитные системы. Том 1. — М.: Лик, 2004.
Для дополнительного чтения:

Примечания

Постоянные магниты: виды сплавов и применение

 

Уважаемые клиенты!

В нашем магазине представлены постоянные магниты различных сплавов и марок материала. Неодимовые магниты, ферриты, самарий кобальт, альнико.

История применения постоянных магнитов

С древнейших времен постоянные магниты применялись в медицине. Клеопатра носила магнитный амулет. В Древнем Китае применялись магнитные камни для лечения тела и восстановления энергии «Ци».

О благоприятном влиянии постоянных магнитов писали известные врачи и философы: Гиппократ, Авиценна, Аристотель. В средневековье врач Гилберт опубликовал сочинение «О магните», лечил королеву Елизавету I от артрита с помощью постоянного магнита. Русский врач Боткин также использовал методы магнитотерапии.

Первым искусственным магнитным материалом была углеродистая сталь, которая содержала примерно 1,2—1,5 % углерода.

Магнитные свойства стали восприимчивы к механическим и температурным воздействиям. В результате использования постоянных магнитов на основе углеродистой стали отмечалось «старение» ее магнитных свойств.

Доктор Хонд из Тохокского университета создал новый тип стали — КS  с высокой намагниченностью и значительной коэрцитивной силой, методом легирования стали хромом и вольфрамом до 3 %, а также кобальтом с хромом до 6 %.

Высокая остаточная индукция у постоянных магнитов из сталей KS осуществлялась благодаря уменьшению размагничивающего фактора. С этой целью постоянные магниты изготавливались удлинённой, подковообразной формы.

В 1932 году доктор Т.Мискима создал новый вид стали МК методом легирования стали KS никелем, медью и алюминием. Это качественный скачок в разработке постоянных магнитов, которые позднее получили название Альнико (ЮНДК (по российским стандартам).

 

Значительный шаг в этой области сделали годах японские ученые, доктор Такэси Такэи и Ёгоро Като из Токийского технологического института, которые создали постоянные магниты - ферриты. Ферриты, изготовленные по керамической технологии, обладали Коэрцитивной силой 48-72 кА/м (600—900 Э).

В Японии коммерческие ферритовые магниты появились в 1955 году, в России — в середине 1960-х.

В лаборатории U.S. Air Force Material Research найдено интерметаллическое соединение самария с кобальтом (SmCo5). Это значительный технологический прорыв в изготовлении постоянных магнитов.

 

Постоянный магнит, изготовленный из сплава SmCo5, по характеристикам достиг (ВН)макс = 16-24 МГсЭ, а на соединении Sm2Co17 — 32 МГсЭ, коэрцитивная сила была увеличена до 560—1000 кА/м.

 

Постоянные магниты из сплава Самарий-Кобальт изготавливаются промышленностью с 1980-х годов. Примерно в это же время были открыты в США и Японии неодимовые магниты из материалов Неодим-Железо-Бор (Nd-Fe-B).

В Японии производство неодимовых магнитов осуществлялось по аналогии магнитов SmCo: производство порошка из литого сплава, далее прессование в магнитном поле и спекание.

В США при производстве неодимовых магнитов применяется следующая технология: сначала создается аморфный сплав, потом он измельчается и изготавливается композиционный материал.

Магнитный порошок смешивается с резиной, винилом, нейлоном или другими пластиками в композиционную массу, из которой после прессования изготавливаются различные изделия.

Магниты из композиционного материала имеют более низкие магнитные свойства по сравнению со спеченными материалами, легко обрабатываются механически, и не требуют гальванических покрытий.

Магниты из Nd2Fe14B появились на рынке постоянных магнитов в 1990-х годах и очень быстро достигли на спечённых образцах энергии в 400 кДж/м3. У неодимовых магнитов широкая сфера применения:

Магнит обладает очень большой прижимной (отрывной) силой, Неодим Железо Бор (NdFeB широкое применение в промышленности, а также решает ряд задач в бытовой (домашней) сфере.

Неодимовые магниты оказались более востребованными на рынке по сравнению с другими видами постоянных магнитов, особенно в микроэлектронике.

Материал для магнита

Материал для магнита

   

Чтобы изготовить постоянный магнит, конечно же, недостаточно взять кусок магнитной  руды природного происхождения. Современные материалы для магнитов должны удовлетворять требованиям к каждому конкретному изделию. Чтобы понять, какой материал нужен для того или иного постоянного магнита, нужно ответить на несколько вопросов:

  1. Какие магнитные свойства материала необходимы?
  2. Какие требования предъявляются к физическим свойствам материала?
  3. Какие температуры должен выдержать магнит?
  4. Каковы требования к стоимости магнита

Сегодня  для изготовления магнитов используют самые различные материалы. Это альнико,  ферриты,  сплавы самарий-кобальт, неодим-железо-бор, железо-хром-кобальт, а так же материалы в виде смеси магнитного порошка и какого-либо связующего компонента. В качестве связующего материала могут выступать каучук, пластик и материалы на основе эпоксидной смолы.

  

Каждый из вышеперечисленных материалов имеет и преимущества и недостатки. Свойства  материалов являются основой при изготовлении магнитов для разных целей.

  

Начнем осмотр магнитных материалов из одного из старейших...

   

1.      Магниты-альнико AlNiCo.

Используемый ещё со времён второй Мировой Войны, он имеет неоспоримые  положительные качества по сравнению с другими материалами. У него может быть очень высокая остаточная намагниченность Br, изменяющаяся от 6700 до 13500 Г. Температура, при которой материал полностью теряет свои магнитные свойства (Температура Кюри) у этого материала примерно 840 0С, температурная стабильность данного материала очень высока. Температурный коэффициент индукции и других магнитных характеристик составляет 0,02 (% / 0С), меньше чем у многих других доступных материалов. Другим важным свойством альнико является  возможность формирования в материале магнитного поля большой кривизны. Знаменитая форма Альнико – форма подковы,  это  искривленный магнит с северным и южным полюсами, выровненными  так, что они могут, например, поднимать стальной стержень.

Из недостатков нужно отметить, что Альнико очень жесткий и хрупкий материал. Он может быть обработан только полированием, шлифованием или электроэрозионной обработкой. Это создает трудности при использования в составе изделия. Также у Альнико низкая коэрцитивная сила, изменяющаяся в пределах 0.64-1.9 кЭ.

   

2.      Ферриты (ферриты бария, кобальта, стронция..)

Самый дешёвый на сегодняшний день магнитный материал - феррит (керамика).

У этого материала умеренно высокие значения Hcb и Hci (от 2,500 до 4,000 G), что значительно выше, чем у Альнико. Его электрическое сопротивление также очень высоко. Керамические материалы обычно являются диэлектриками, тогда как практически все магнитные материалы имеют умеренную электрическую проводимость.

   

К недостаткам ферритовых материалов можно отнести более низкую температуру Кюри (около 450 0С), а также низкую температурную стабильность. Температурный коэффициент ферритовых материалов составляет 0,2 (% / 0С), т.е. они в 10 раз менее стабильны, чем Альнико (-0,02 (% / 0С)).

Ферритовые материалы давно применяются в производстве электродвигателей, где необходим магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, а она для  данного материала изменяется в пределах от 2,500 до 4,000 G, что вполне достаточно для электроприводов постоянного тока, применяемых в промышленности.  В настоящее время ферриты стали широко применяться в автомобильных двигателях постоянного тока, стеклоподъёмниках, вентиляторах, антенных моторах и т.д. Электроприводы в автомобилестроении – основная поддержка магнитного бизнеса вот уже почти 40 лет.

Главное  достоинство ферритов это их низкая цена. Но не следует также забывать о высокой химической стабильности к окислению, что  позволяет ферритам сохранять свои свойства и внешний вид без всякого покрытия в течение десятилетий.

  

3. Магниты самарий кобальт (SmCo)

В конце 70-х годов прошлого века в Дэйтонском университете в рамках одного из проектов ВВС США  был использован материал самарий-кобальт (SmCo). Энергия магнитного поля этого материала оказалась  более высокой, чем у Альнико, а температурная стабильность - замечательной. В то же время, это самый дорогой из имеющихся магнитных материалов.

  

Достоинством магнитов SmCo является высокая остаточная намагниченность Br (до 11.5 кГ), коэрцитивная сила Hci (от 5,5 до 25 кЭ) и высокая температура Кюри.

  

Известны две марки SmCo: 1:5 -сплав, у которого температура Кюри 750 0С, и 2:17 - сплав с температурой Кюри 825 0С.

Магниты SmCo обладают хорошей температурной стабильностью 0,035 (% / 0С), их температурный коэффициент индукции  больше, чем у Альнико.

Недостатками магнитов SmCo являются их высокая стоимость и хрупкость.  Высокая цена материала обусловлена использованием в нём дорогих редкоземельных металлов. В частности, технология очистки самария достаточно дорога, так же, как и кобальта достаточно дорога.

Из сплавов - 1:5 и 2:17 – менее дорогим (на 10-15 %) является сплав 2:17, поскольку в нем небольшая часть  кобальта замещена железом, и содержание самария  меньше, чем в чистом сплаве 1:5. Выпуск магнитов из сплава 2:17 пока на 50 % выше, чем из сплава 1:5. Разработанные из сплава 2:17 магнитные системы имеют большую магнитную энергию, при этом сплав 2:17 производит ту же работу, что и сплав 1:5, и имеет меньшую стоимость.

 Второй  недостаток материала SmCo – это его хрупкость. Заказчикам обычно советуют иметь магниты SmCo с фасками радиусом скругления в 1 мм.

Однако, во многих военных разработках, где требуется стабильность и надёжность, а цена имеет меньшее значение, магниты SmCo сменили Альнико.

          

4. Магниты неодим железо бор (NdFeB)

Производители стали искать магнитный материал, который обладал бы такой же магнитной энергией, как SmCo, но имел существенно более низкую стоимость. Было установлено, что у сплавов NdFeB очень высокое энергетическое произведение - вплоть до 50-55 MG*Oe- при значительно меньшей цене, чем цена SmCo. Научные исследования нового магнитного материала - неодим-железо-бор (NdFeB) - начались с 80-х годов прошлого века, а его широкое применение в промышленности - с 1984 года.

  

Магниты  NdFeB обладают широким диапазоном рабочих температур (от -40 0С до +150 0С), некоторые их виды можно использовать вплоть до 200 0С.

Температурная стабильность магнитов NdFeB меньше, чем у магнитов SmCo – их температурный коэффициент магнитной индукции изменяется от 0,07 до 0,13 (% / 0С) (для сравнения  0,035 (% / 0С) у SmCo). Вследствие этого при температурах более 180 0С магниты SmCo могут создавать большие значения магнитного поля, чем магниты NdFeB.

  

Чтобы избежать  коррозии, сплав NdFeB  покрывают цинком, никелем, медью или комбинацией этих материалов. Кроме того, во избежание возникновения химически нестабильных соединений в структуре сплава процесс изготовления проводится в отсутствие воздуха.

  

NdFeB имеет низкую температуру Кюри – примерно 310 0С, которая может быть повышена добавлением кобальта. Однако, использование кобальта ведет к удорожанию материала.

   

В настоящее время магниты NdFeB очень широко используются в двигателях электроприводов в компьютерной технике благодаря своим высоким энергетическим магнитным характеристикам. В 80-х годах прошлого века для этих целей использовались ферритовые магниты, позже - магниты из SmCo. Использование более сильных магнитов позволяет сделать привод диска более миниатюрным. Устройства считывания и записи информации, так называемые VCM, а также все дисковые и шпиндельные моторы используют спеченные магниты неодим железо бор. Примерно 60 % использующегося в промышленности магнитного материала NdFeB применяется в приводах компьютерных дисков.

  

Подверженность коррозии NdFeB вынуждает наносить на магниты покрытие. Окраска, покрытие эпоксидной смолой хороши в качестве защиты от окисления, но добавляют лишний слой между магнитом и другими частями изделия. Этот слой вызывает дополнительное магнитное сопротивление в цепи, подобно сопротивлению в электрической цепи. Покрытия никелем и цинком наиболее выгодны из-за возможности нанесения слоя очень малой толщины. Никель особенно эффективно защищает магнит от воздуха и влажности благодаря своей герметичности. Кроме того, это один из наиболее дешевых методов защиты от окисления. Как правило, толщина покрытия никелем не превышает 15-20 мкм.

   

В настоящее время магниты NdFeB могут производиться с присадками из различных материалов, такими как диспрозий, кобальт, ниобий, ванадий, галлий и т.д., что ведет к улучшению стабильности магнита с температурной и коррозионной точек зрения. Эти модифицированные магниты могут быть использованы до температур +220 0С.

  

5. Магнитопласты  или  полимерные магниты

Магнитопласты изготавливаются посредством смешения магнитного порошка и какого-либо связующего компонента. В качестве связующего вещества могут применяться каучук, акрил, полиамид, термопластик, пластик, винил (магнитный винил), эпоксидная смола, PPS и др.

Магнит изготавливается из смешанной массы следующими способами:

  

- прокаткой в сплошное полотно посредством прессования между двумя катками (каландрованием).

- нагретая масса формируется путём выдавливания через отверстие определённого сечения (выдавливание).

- нагретая масса впрыскивается в матрицу, где охлаждается до отвердения, затем матрицу открывают и извлекают отливку (метод отливки).

- покрытый магнитный порошок помещается в полость матрицы и плотно сжимается под высоким давлением (прессование под давлением).

   

Магнитопласты обладают физическими свойствами, типичными для связующего материала. Каучуковый магнитопласт гибкий, не крошится и не ломается. Магнитопласты на основе эпоксидной смолы имеют хорошее сопротивление воздействию масел, бензинов и обычных растворителей. Основные  связующие материалы имеют следующие характерные особенности:

   

- Предел использования по температуре, соответствует температуре, при которой связующий материал теряет твердость (150-180 0С).

- Негерметичность, из-за которой внутрь материала могут проникать вода и воздух, которые воздействуют на магнитные свойства материала.

- Связующее вещество может набухать, впитывать влагу и как следствие, изменять свои размеры и терять прочность.

   

Правильный выбор связующего материала может быть важен для минимизации негативных эффектов.

Латунь, алюминий, сталь и даже высокотемпературные пластики могут быть использованы в процессе прессования данных магнитов, когда магнитные соединения формируются за счет перемешивания магнитного порошка и связующего материала.

  

Если добавлять  в форму для литья два компонента, то можно  изготовить продукт, содержащий два различных материала. Это могут быть два магнитных материала или смесь магнитных материалов и пластика. Существует разновидность этого процесса, называемая многошаговым литьевым вспрыском, когда разнородные материалы прессуются последовательно. Часто с точки зрения магнитных свойств эта технология дает лучшие результаты, чем одновременное прессование.

  

Описанные процессы позволяют создавать как простые, так и очень сложные формы магнитов; с прямой, радиальной и многополюсной намагниченностью.

Рабочие температуры магнитопластов низки по сравнению с рабочими температурами спеченных магнитов. Использование разных магнитных порошков позволяет получить «гибридный» магнит, обладающий тем или иным набором свойств. Особенно полезны гибриды, представляющие собой смеси ферритового порошка с небольшим количеством редкоземельного порошка, обычно NdFeB. Разное процентное соотношение компонентов такого гибрида позволяет получить необходимые характеристики.

  

Один из недостатков магнитопластов - верхний температурный предел использования, определяемый температурным состоянием связующего материала. Эта величина обычно составляет от 80 0С до 220 0С. Полифенильный сульфид (PPS) обладает высокой температурой эксплуатации с минимальной абсорбирующей способностью и высоким сопротивлением вредному воздействию масел и других нефтепродуктов. В автомобильной промышленности уже начато изготовление магнитов с применением PPS. Хорошие результаты даёт также использование в качестве связующих компонент Нейлона 6 и 12.

Термоэластичные магнитопласты имеют верхний предел использования по температуре около 80 0С.

  

При производстве магнитопластов и магнитоэластов используются порошки NdFeB, ферриты, Альнико и SmCo, а также их различные комбинации.

Одной из наиболее перспективных сфер применения магнитопластов является создание компактных и высокоэффективных электрических двигателей и приводов, а также различного рода датчиков. Возможность создания магнитов самой сложной формы и высокой намагниченности, а также хорошие механические свойства – основные конкурентные преимущества магнитопластов.

  

Как же выбрать магнит?

  

Основных критериев выбора два – стоимость и температурная стабильность.

Стоимость магнита почти всегда является основным критерием выбора. Цена магнита является одной из основных величин, характеризующих магнит вместе с такой информацией, как тип материала, размер, форма, направление намагниченности и т.д.

  

Предлагается следующая схема выбора магнита:

  

- В первую очередь рассматривайте ферритовые магниты из-за их низкой стоимости

- В том случае, если особенно важна эффективность, используйте редкоземельные магниты на основе NdFeB.

- В том случае, если необходима высокая надежность и стабильность, применяйте магниты на основе SmCo или монокристаллические магниты AlNiCo.

- Если магниты должны быть длинными (относительно их диаметра или ширины), выбирайте Альнико. Короткие магниты делайте из ферритов и семейства редкоземельных магнитных материалов.

- Маленькие магниты сложной формы и намагниченности делайте из магнитопластов. Также из магнитопластов изготавливается магнитная лента для сувенирных магнитов.

 

На нашем сайте магниты представлены в различных категориях товаров, в зависимости от их форм и применения:

Дисковые магниты, Магнитные стержни, Магнитные призмы, Магнитные кубы, Магнитные кольца, Магнитные шары

 

Виды и типы магнитов — блог Мира Магнитов

Дома, на работе, в собственном авто или в общественном транспорте нас окружают разнообразные типы магнитов. Они обеспечивают работу моторов, датчиков, микрофонов и многих других привычных вещей. При этом в каждой сфере используются различные по своим характеристикам и особенностям устройства. В целом выделяют такие типы магнитов:

Какие бывают магниты

Электромагниты. Конструкция таких изделий состоит из железного сердечника, на который намотаны витки провода. Подавая электрический ток с различными параметрами величины и направленности, удается получать магнитные поля нужной силы и полярности.

Постоянные магнитыГлавная особенность этой обширной группы материалов состоит в способности очень долго сохранять остаточную намагниченность. Это качество находит свое полезное применение в промышленности и в быту. Магнитная сила и другие важные характеристики постоянных магнитов зависят от их состава и технологии изготовления.

Временные магниты. Некоторые материалы после воздействия внешнего магнитного поля непродолжительное время сохраняют намагниченность. Например, временный магнит можно получить в домашних условиях, просто проведя несколько раз постоянным магнитом в одном направлении по поверхности металлического бруска, гвоздя или другого объекта.

Виды постоянных магнитов

Неодимовые магниты 

Самый востребованный и перспективный магнитный сплав на сегодняшний день – это соединение неодима, железа и бора. Этот редкоземельный супермагнит успешно используются во многих сферах, начиная от производства детских игрушек и мебельных магнитов и заканчивая использованием в составе мощнейших грузозахватов. Высокая коэрцитивная сила неодимового магнита обеспечивает сохранение магнитных свойств даже в зоне действия интенсивного внешнего поля. Такой особенностью не могут похвастаться другие виды магнитов. Кроме того, важное преимущество неодимового сплава – длительность сохранения свойств. При соблюдении условий эксплуатации материал будет терять не более 1-2% своей магнитной силы в течение 10 лет. По сути, этот сильный магнит может сохранять свои качества на протяжении столетий. Главное – необходимо обезопасить материал от ударных нагрузок и обеспечить условия, при которых температура не превышала бы допустимых значений. магнит диск 70х50.jpg

Ферритовые магниты

Благодаря сочетанию низкой цены и хороших магнитных свойств эта группа материалов остается наиболее массовой и распространенной. Ферритовый магнит изготавливается из сплава оксида железа с ферритом стронция или бария. Такой состав материал обеспечивает сохранение магнитных свойств в широком диапазоне температур от –40 до +280 ⁰С. Обычные магниты в виде блоков, квадратов, колец или подков широко используются в промышленности и в быту.

Ферритовый магнит прямоугольник 60х25х15 мм.jpg

Кобальтовые магниты

Название этой группы магнитов представляет собой аббревиатуру названий своих составляющих: алюминий, никель и кобальт. Главное преимущество сплава альнико состоит в непревзойденной температурной устойчивости материала. Другие виды магнитов не могут похвастаться наличием возможности применения при температурах до +550 ⁰С. В то же время этот легкий материал характеризуется слабой коэрцитивной силой. Это означает, что он может полностью размагничиваться при воздействии сильного внешнего магнитного поля. В то же время благодаря своей доступной цене альнико является незаменимым решением во многих научных и промышленных отраслях.

Магнитный брусок 60х15х6 мм.jpg

Магнитопласты или гибкие магниты

Легкий, мягкий и гибкий материал изготавливается на основе магнитного порошка. В качестве связующего компонента могут использоваться каучук, винил, акрил, пластик и другие материалы. Из такого сырья можно получить изделия любых форм и размеров. Сила удержания мягких магнитов уступает альтернативным вариантам, но для решения поставленных задач ее вполне достаточно. Гибкие магниты находят свое применение в производстве рекламной продукции, съемных наклеек на авто, а также в изготовлении различных канцелярских и сувенирных товаров.

Магнитный винил с клеевым слоем 0,62 х 1 м, толщина 0,4 мм.jpg

Современная магнитная продукция

Итак, со сплавами разобрались. Теперь перейдем к тому, какие бывают магниты и какое применение им найти в быту. На самом деле существует огромное разнообразие вариантов подобной продукции: 1) Игрушки. Дартс без острых дротиков, настольные игры, развивающие конструкции – силы магнетизма делают привычные развлечения намного более интересными и увлекательными. магнитный дартс большой.jpg 2) Крепления и держатели. Крючки и панели помогут удобно организовать пространство без пыльного монтажа и сверления стен. Постоянная магнитная сила креплений оказывается незаменимой в домашней мастерской, в бутиках и магазинах. Кроме того, им найдется достойное применение в любой комнате. Магнитное крепление с крючком Е48 (М8).jpg 3) Офисные магниты. Для презентаций и планерок используются магнитные доски, которые позволяют наглядно и детально представить любую информацию. Также они оказываются крайне полезны в школьных кабинетах и аудиториях университетов. магниты для доски форсберг.jpg 4) Захваты. Специальные виды магнитов позволяют находить металлические объекты в любых условиях. Небольшой поисковый магнит может вытянуть из водоема или колодца объект весом 200-300 кг и более. Компактные телескопические устройства позволяются за считанные секунды находить металлические детали в труднодоступных местах. Мечта кладоискателя Forceberg.jpg 5) Магнитные опыты. Знакомство с силами магнетизма – это самая веселая и увлекательная часть физики. Специальные наборы для опытов помогут узнать, как электрический ток меняет направление магнитного поля, а специальная пленка-индикатор позволит увидеть, как на практике направление магнитных сил. пленка для визуализации магнитного поля.jpg Чтобы узнать подробно, какие бывают магниты и выбрать подходящие изделия для домашнего использования или для применения в своей профессиональной деятельности, изучите каталог интернет-магазина «Мир магнитов». В представленном ассортименте вы найдете очень полезные и нужные вещи, которые помогут сделать жизнь проще и интересней.

Как устроен магнит? — блог Мира Магнитов

Сложно найти такую сферу, в которой бы не нашлось применения магнитам. Развивающие игрушки, полезные аксессуары и сложное промышленное оборудование – это лишь малая доля от поистине огромного количества вариантов их использования. При этом мало кто знает, как устроены магниты и в чем секрет их силы притяжения. Чтобы ответить на эти вопросы, нужно погрузиться в основы физики, но не переживайте – погружение будет недолгим и неглубоким. Зато после знакомства с теорией вы узнаете, из чего состоит магнит, и природа его магнитной силы станет для вас намного понятнее.

Электрон – самый маленький и самый простой магнит

Любое вещество состоит из атомов, а атомы в свою очередь состоят из ядра, вокруг которого вращаются положительно и отрицательно заряженные частицы – протоны и электроны. Предмет нашего интереса представляют собой именно электроны. Их движение и создает электрический ток в проводниках. Кроме того, каждый электрон является миниатюрным источником магнитного поля и, по сути, простейшим магнитом. Вот только в составе большинства материалов направление движения этих частиц является хаотичным. Как результат – их заряды уравновешивают друг друга. А когда направление вращения большого количества электронов на своих орбитах совпадает, то возникает постоянная магнитная сила.

Устройство магнита

Итак, с электронами разобрались. И теперь мы вплотную приближаемся к ответу на вопрос, как устроены магниты. Чтобы материал мог притягивать железный кусок породы, направление электронов в его структуре должно совпадать. В этом случае атомы формируют собой упорядоченные области, которые называются домены. У каждого домена есть пара полюсов: северный и южный. Через них проходит постоянная линия движения магнитных сил. Они входят в южный полюс и выходят из северного. Такое устройство означает, что северный полюс всегда будет притягивать южный полюс другого магнита, тогда как одноименные полюса будут отталкиваться.

Как магнит притягивает металлы

Магнитная сила действует не на все вещества. Только некоторые материалы можно притягивать: железо, никель, кобальт и редкоземельные металлы. Железный кусок породы не является природным магнитом, но при воздействии магнитного поля его структура перестраивается в домены с северными и южными полюсами. Таким образом, сталь может намагничиваться и сохранять свою измененную структуру на протяжении длительного времени.  

Как делают магниты 

Мы уже разобрались, из чего состоит магнит. Он представляет собой материал, в котором направленность доменов совпадает. Для придания породе таких свойств может использоваться сильное магнитное поле или электрический ток. В настоящий момент люди научились изготавливать очень мощные магниты, сила притяжения которых в десятки раз превышает собственный вес и сохраняется на протяжении сотен лет. Речь идет о редкоземельных супермагнитах на основе неодимового сплава. Такие изделия весом в 2-3 кг могут удерживать объекты весом в 300 кг и более. Из чего состоит неодимовый магнит и чем же обусловлены такие удивительные свойства? Простая сталь не подойдет для того, чтобы успешно изготавливать изделия с мощнейшей силой притяжения. Для этого нужен особый состав, который позволит максимально эффективно упорядочить домены и сохранить стойкость новой структуры. Чтобы понять, из чего состоит неодимовый магнит, представьте себе металлический порошок неодима, железа и бора, который с помощью промышленных установок будет намагничиваться сильным полем и спекаться в жесткую структуру. Чтобы защитить этот материал, его покрывают прочной оцинкованной оболочкой. Такая технология производства позволяет получить изделия различных размеров и форм. В ассортименте интернет-магазина «Мир магнитов» вы найдете огромное разнообразие магнитных товаров для работы, развлечений и быта.

Из какого металла изготавливают магниты

Этот металл является очень редким‚ природный запас его ограничен. Неодим занимает 2 место в списке наиболее редко встречающихся металлов. 

История

Элемент был открыт в конце XIX в. австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Он выделил его путем спектроскопического анализа. До 1925 г. никто так и не смог получить его в чистом виде. Только в первой четверти прошлого столетия научились выделять высокоочищенный неодим.

Кристалл из стекла, в который добавили неодим

Впервые с коммерческой целью он был применен в 1927 г. Его соединения использовали в качестве красителей для стекла‚ что делается и по сей день.

Описание

В металлической форме он не встречается. Его синтезируют из вещества под названием дидим. В чистом виде он обладает очень красивым нежно-золотистым цветом.

Кусок неодима

Он достаточно быстро окисляется на воздухе. При этом образуется оксид, который достаточно быстро отслаивается. Кусочек чистого неодима толщиной в 1 см полностью окислится в течение года.

Применение 

Линзы, в которые добавлен этот металл, применяют в системах, обладающих высочайшей мощностью. Их используют в опытах по инерционному сдерживанию.

Этот металл нашел свое применение в изготовлении микрофонов и профессиональных громкоговорителей. Он есть в популярных наушниках-вкладышах, а также в жестком диске компьютера. Его используют там, где требуется малая масса и мощные магнитные поля.

Большие магниты, сделанные с добавлением этого металла, используются в мощных электродвигателях и генераторах‚ в гибридных транспортных средствах, а также в распределителях воздушных судов и электростанциях.

Применяют его и для усиления физических свойств некоторых сплавов.

Линзы для очков изготавливаются с применением неодима

Например, если и к без того крепкому титану добавить всего лишь 1,5% этого элемента, прочность увеличится не менее‚ чем в 1‚5 раза.

Главный экспортер

Основные места его добычи находятся в Китае. Правительство Поднебесной недавно решило отнести этот металл к стратегически важным и установило квоты на его экспорт из страны‚ что привело к резкому повышению цен на неодим.

Неодимовый магнит

Они выросли до 500 долларов за слиток весом в 1 кг. На сегодняшний день цена несколько снизилась и составляет около 350 долларов. Были зафиксированы случаи, когда цена неодима падала до 40 долларов за килограмм. Это произошло потому, что предприимчивые китайцы научились торговать этим редким металлом в обход государства.

Японские компании быстро среагировали на сложившуюся ситуацию и стали разрабатывать магниты для электродвигателей без неодима и других редкоземельных металлов.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Магнит - особый металл. Когда магнит приближается к особому виду металла или других магнитов, а соприкасающиеся полюса (стороны) противоположны, он будет тянуть или притягивать другой металл или магнит ближе. Кроме того, если два полюса совпадают, два магнита будут отталкиваться, или отталкивать друг от друга. Это называется магнетизм . Магниты могут превращать некоторые другие металлы в магниты, когда они трятся друг о друга.

Мягкие магниты (или непостоянные магниты) часто используются в электромагнитах. Они увеличивают (часто в сотни или тысячи раз) магнитное поле провода, по которому проходит электрический ток и который намотан на магнит. Поле «мягкого» магнита увеличивается с током.

Постоянные магниты обладают ферромагнетизмом. Они встречаются в естественных условиях в некоторых породах, особенно в магнитах, но в настоящее время их обычно производят. Магнетизм магнита уменьшается при нагревании и увеличивается при охлаждении.Он должен быть нагрет примерно до 1000 градусов Цельсия (1830 ° F). Одинаковые полюса (S-полюс и S-полюс / N-полюс и N-полюс) будут отталкивать друг друга, в то время как разные полюса (N-полюс и S-полюс) будут притягиваться друг к другу.

Магниты притягиваются только к особым металлам. Железо, кобальт и никель обладают магнитными свойствами. Металлы, содержащие железо, хорошо притягивают магниты. Сталь одна. Такие металлы, как латунь, медь, цинк и алюминий, не притягиваются к магнитам. Немагнитные материалы, такие как дерево и стекло, не притягиваются к магнитам, поскольку в них нет магнитных материалов.

Неодимовые железо-борные магниты и магниты Alnico - это два вида постоянных магнитов.

Натуральные / постоянные магниты не являются искусственными. Это своего рода камень, называемый магнитом или магнетитом.

Компас использует магнитное поле Земли и указывает на северный магнитный полюс. Северная сторона магнита притягивается к южной стороне другого магнита. Однако северная сторона компаса указывает на северный полюс, это может означать только то, что «северный полюс» на самом деле является магнитным югом, а «южный магнитный полюс» - действительно магнитным севером.

Первыми, кто открыл природные магнитные породы, были китайцы. Сначала китайцы использовали камни для гадания и фокусов. Позже из этих «магнитов» изобрели компас. [1]

Викискладе есть медиафайлы по теме Magnets .
  1. Коул, Джоанн; Брюс Деген (2001). Волшебный школьный автобус, удивительный магнетизм .Соединенные Штаты Америки: Scholastic Inc., стр. 11. ISBN 0-439-31432-1 .
.

Классификации магнитных материалов Рона Куртуса

SfC Home> Физика> Магнетизм>

, Рон Куртус (от 23 марта 2012 г.)

Материалы по-разному реагируют на силу магнитного поля. Существует три основных классификации магнитных материалов . Магнит будет сильно притягивать ферромагнитные материалы, слабо притягивать парамагнитные материалы и слабо отталкивать диамагнитные материалы.

Ориентация спина электронов в атоме, ориентация атомов в молекуле или сплаве и способность доменов атомов или молекул выстраиваться в линию - это факторы, которые определяют, как материал реагирует на магнитное поле.Ферромагнитные материалы имеют самое магнитное применение. Диамагнитные материалы в основном используются в магнитной левитации.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Что такое ферромагнитные материалы?
  • Что такое парамагнитные материалы?
  • Что такое диамагнитные материалы?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Конвертация единиц



Ферромагнитные материалы

Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитной силой.Такими материалами являются элементы железо ( Fe ), никель ( Ni ), кобальт ( Co ) и гадолиний ( Gd ).

( См. Периодическую таблицу в разделе Химия для получения дополнительной информации об элементах. )

Причины сильного притяжения этих металлов заключаются в том, что их отдельные атомы имеют немного более высокую степень магнетизма из-за их конфигурации электронов, их атомы легко выстраиваются в одном магнитном направлении, а магнитные домены или группы атомов выстраиваются более легко.

( См. Дополнительные сведения о факторах, определяющих магнитные свойства. )

Чугун и сталь

Железо - это наиболее распространенный элемент, связанный с притяжением к магниту. Сталь также является ферромагнитным материалом. Это сплав или комбинация железа и нескольких других металлов, что придает ему большую твердость, чем железо, а также другие специальные свойства. Из-за своей твердости сталь сохраняет магнетизм дольше, чем железо.

Постоянные магниты

Сплавы железа, никеля, кобальта, гадолиния и некоторых керамических материалов могут стать «постоянными» магнитами, так что они сохраняют свой магнетизм в течение длительного времени.

Температурный эффект

Сильно магнитные ферромагнитные материалы, такие как никель или сталь, теряют все свои магнитные свойства, если их нагреть до достаточно высокой температуры. Атомы становятся слишком возбужденными от тепла, чтобы оставаться направленными в одном направлении в течение длительного времени.

Температура, при которой металл теряет свой магнетизм, называется температурой Кюри, и она различна для каждого металла. Например, температура Кюри для никеля составляет около 350 ° C.

Парамагнитные материалы

Парамагнитные материалы - это металлы, которые слабо притягиваются к магнитам.Такими металлами являются алюминий и медь. Эти материалы могут стать очень слабыми магнитами, но их силу притяжения можно измерить только с помощью чувствительных инструментов.

Температура может влиять на магнитные свойства материала. Парамагнитные материалы, такие как алюминий, уран и платина, становятся более магнитными, когда они очень холодные.

Сила ферромагнитного магнита примерно в миллион раз больше силы магнита, сделанного из парамагнитного материала. Поскольку сила притяжения настолько мала, парамагнитные материалы обычно считаются немагнитными.

Диамагнитные материалы

Некоторые материалы являются диамагнитными, что означает, что при воздействии сильного магнитного поля они создают слабое магнитное поле в направлении , противоположном направлению . Другими словами, они слабо отталкивают сильный магнит. Некоторые из них использовались в простых демонстрациях левитации.

Самый сильный

Висмут и угольный графит - самые прочные диамагнитные материалы. Они примерно в восемь раз сильнее ртути и серебра.Другие более слабые диамагнитные материалы включают воду, алмазы, дерево и живые ткани. Обратите внимание, что последние три элемента основаны на углероде.

Электроны в диамагнитном материале слегка меняют свои орбиты, создавая небольшие постоянные токи, которые противодействуют внешнему магнитному полю.

использует

Хотя силы, создаваемые диамагнетизмом, чрезвычайно слабы - в миллионы раз меньше сил между магнитами и ферромагнитными материалами, такими как железо, у этих материалов есть несколько интересных применений.

Изгиб воды

Тонкий слой воды, лежащий на верхней поверхности очень мощного магнита, будет слегка отталкиваться магнитным полем. В этом можно убедиться, посмотрев отражение от поверхности воды и увидев небольшую ямочку на поверхности.

Используется в левитации

Самым популярным применением диамагнитных материалов является магнитная левитация, при которой объект будет плавать над сильным магнитом. Хотя в большинстве экспериментов используются инертные объекты, исследователи из Университета Неймегена в Нидерландах продемонстрировали левитацию маленькой лягушки в мощном магнитном поле.

Левитирующая лягушка

Сводка

Магниты сильно притягивают ферромагнитные материалы, слабо притягивают парамагнитные материалы и слабо отталкивают диамагнитные материалы. Ферромагнитные материалы имеют самое магнитное применение. Основное практическое использование диамагнитных материалов - это магнитная левитация.


Всегда старайся


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Типы магнетизма

Магнитные свойства стали и железа - TutorVista.com

Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные материалы - Ресурсный центр по неразрушающему контролю (NDT)

Диамагнитная левитация - - Исследование UCLA

Ресурсы магнетизма

Книги

Книги по магнетизму с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если это так, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
Magnetic_materials.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Магнетизм темы

Классификация магнитных материалов

.

Магнитные свойства и настройка магнитов - FAQ


1) Какой тип магнитного материала самый прочный?

Магниты из неодима, железа и бора - самые сильные из имеющихся магнитов с энергетическими продуктами до 52 MGOe. Неодимовые сплавы очень чувствительны к потере магнитной прочности из-за высокой температуры, поэтому при выборе неодима для использования в приложении следует уделить должное внимание.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


2) Почему тяговые силы магнитов не соответствуют тому, что они рекламируют?

Большинство тяговых усилий указано в лабораторных условиях.На реальную силу притяжения магнита влияет множество факторов. Воздушные зазоры, возникающие из-за неровностей или краски на поверхности заготовки, а также относительно тонкая толщина заготовки являются некоторыми частыми причинами недостаточных измерений тягового усилия. В других случаях, в том числе при использовании магнита в явном виде, сила тяги будет ниже ожидаемой.


3) Можно ли паять, приваривать, нарезать резьбу, резать, сверлить или обрабатывать магниты?

Нет, магниты обычно нельзя паять или сваривать.Точно так же их нельзя использовать, потому что они обычно твердые и хрупкие. Однако возможно шлифование, сверление или электроэрозионное сверление магнитов с использованием специальных инструментов и оборудования. Также очень трудно сваривать вокруг магнита, потому что магнитное поле смещает дугу; однако магниты могут быть встроены в корпус, который может содержать различные элементы.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


4) Как температура влияет на магниты?

Все магнитные материалы теряют прочность при более высоких температурах, но не все с одинаковой скоростью.И наоборот, у многих материалов прочность будет увеличиваться при температурах ниже температуры окружающей среды.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:

Сопутствующие инструменты:


5) Как магниты могут быть повреждены при ударе?

Все магнитные материалы относительно хрупкие. Магниты различной силы могут притягивать к себе железные предметы или другие магниты с удивительно высокой силой, вызывая разрушение магнита.Магнитные сплавы алнико уязвимы к магнитным потерям из-за плохой техники обращения с магнитами алнико.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


6) Каковы ограничения размеров магнитов?

Сегменты магнитов могут изготавливаться с размерами от 0,020 дюйма в диаметре на 0,008 дюйма в толщину до 4 дюймов в ширину и 6 дюймов в длину и 1 дюйм в толщину. Возможны гораздо более крупные магнитные узлы, состоящие из множества сегментов, которые могут быть спроектированы и изготовлены по индивидуальным спецификациям.


7) Какие размеры доступны на магнитах?

Мы можем производить магниты с различными характеристиками, включая фаски, прорези, канавки, отверстия, карманы и радиусы различных размеров.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


8) Как покрытия и металлическое покрытие влияют на силу магнитов?

Самым большим фактором при этом является толщина покрытия. Толстые слои краски ухудшают удерживающую силу больше, чем тонкое покрытие.


9) Какие типы покрытий доступны?

Мы предлагаем различные покрытия, включая никель, цинк, золото, парилен и эпоксидную смолу. Проконсультируйтесь с одним из наших инженеров по применению магнитов с вашими конкретными требованиями, и мы сможем дать рекомендации.


10) Из чего сделаны постоянные магниты?

Постоянные магниты в основном состоят из металлических элементов, которые могут либо намагничиваться, либо сильно притягиваться к магниту.Иногда добавляются другие цветные металлы для создания определенных и желаемых свойств.


11) Все ли марки неодимовых магнитов нуждаются в покрытии?

Для спеченных неодимовых магнитов рекомендуется обработка поверхности. Их состав по своей природе подвержен коррозии, если на нем нет покрытия.


12) Какая толщина покрытий на магнитах?

Большинство покрытий на магнитах имеют толщину менее 25 микрон [0,001 ″].Ниже приведены некоторые значения толщины для типичных вариантов покрытия и гальваники:

Толщина типичного покрытия и вариантов гальваники
Тип Толщина (мкм)
Многослойный (Ni-Cu-Ni) 12 ~ 25
Парилен C > 7
Everlube > 20
Эпоксидное покрытие (E-Coat) > 5
Цинк 7 ~ 15

13) Когда и почему магниты из самария и кобальта должны быть покрыты или покрыты?

Самариево-кобальтовые магниты обладают хорошей коррозионной стойкостью по сравнению с неодимовыми магнитами.Покрытие самариево-кобальтового магнита имеет смысл, когда он работает под вакуумом, чтобы уменьшить выделение газа или защитить магнит от сколов. Магниты из самария-кобальта должны иметь покрытие при работе в кислой среде.


14) Какие материалы можно использовать для блокировки или экранирования магнитных полей?

Ничто не будет «блокировать» магнитное поле, но материалы с высокой проницаемостью и низкой коэрцитивной силой, такие как сплавы на основе никеля, часто используются для экранирования магнитных полей низкой интенсивности.Часто для защиты полей высокой интенсивности можно использовать мягкую низкоуглеродистую сталь.


15) Как измеряется сила магнита?

Магнитная сила измеряется с помощью таких устройств, как датчики силы натяжения, гауссметры и измерители потока. Мы можем порекомендовать тип измерения в зависимости от требований вашего приложения.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


16) Насколько согласованы магнитные свойства от магнита к магниту?

Проще говоря, магнитные свойства двух магнитов одинакового размера, изготовленных из одного и того же блока материала, должны отличаться друг от друга в пределах 1%.Другие важные факторы, такие как размер изготовленного блока, а также конкретный тип и марка материала, влияют на консистенцию.


17) Будет ли магнит с Br (остаточная индукция) 12 000 G означать, что гаусс на поверхности будет измерять 12 000?

Нет, остаточная индукция (Br) относится к измерению плотности магнитного потока в замкнутой магнитной цепи. Фактическая плотность поля, реализуемая на поверхности магнита, будет намного ниже, чем (Br), и будет варьироваться на поверхности полюса магнита в зависимости от положения.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


18) В чем разница между температурой Кюри и максимальной рабочей температурой?

Температура Кюри - это температура перехода, при которой магнитный сплав теряет свои магнитные свойства. Максимальная рабочая температура - это номинальное значение, данное марке материала, как правило, максимальная рабочая температура магнита.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


19) Постоянные магниты теряют силу?

Постоянные магниты - это материалы, которые сохраняют магнитные свойства в отсутствие индуцирующего магнитного поля.Такие факторы, как тепло, холод, удары или отталкивающие магнитные поля, могут привести к частичному или полному размагничиванию магнитов. Каждый коммерчески доступный магнитный сплав будет испытывать эти эффекты размагничивания по-разному, и по этой причине не существует единого решения, подходящего для всех случаев применения магнитного сплава.


20) Нужно ли лицензировать неодимовые магниты?

Неодимовые магниты обладают множеством прав интеллектуальной собственности, связанных с химией и производственным процессом.Есть много патентообладателей и несколько сотен патентов, защищенных в большинстве географических регионов мира. Комиссия по международной торговле каждой страны будет определять, что считается нарушением и незаконным; однако эта классификация не применяется к комплексной усадьбе. Например, то, что может быть законным в США, может быть незаконным для импорта в Японию.


21) Почему я должен использовать магнитный узел вместо простого магнита?

Это зависит от обстоятельств. Магнитные узлы обладают рядом преимуществ по сравнению с обычным магнитом, включая преимущества в механической и магнитной прочности.Он также позволяет интегрировать монтажные элементы и может защитить чувствительный материал магнита от повреждений и коррозии. Мы можем помочь вам определить, что лучше всего подходит для вашего магнитного приложения.

Связанные статьи TechTalk для получения дополнительной информации:


.

Магнетизм для детей - Простое введение

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 октября 2019 г.

Наука - это наше понимание того, как мир работает - и в целом мир работает хорошо понимаем мы это или нет. Возьмем магнетизм , для пример. Люди знали о магнитах тысячи лет и они почти столько же используют их практически как компасы. Древние греки и римляне знали не хуже нас этот магнит ( богатый железом минерал) может притягивать другие куски железа, в то время как древние китайцы делали магнитные компасы с замысловатой деревянные инкрустации для практики фен-шуй (искусство тщательно обставляя комнату) за тысячи лет до интерьера к нам присоединились дизайнеры.Наука иногда может медленно догнать: мы только действительно узнали, как работает магнетизм, в прошлом веке, с тех пор, как мир внутри атомов был впервые открыт и исследован.

Фото: Типичный подковообразный магнит. Видите след коричневой ржавчины на верхней части верхней «ножки» магнита? Это происходит потому, что магнит сделан из железа, которое ржавеет во влажном воздухе.

Что такое магнетизм?

Фото: Магнитное поле между противоположными полюса двух стержневых магнитов, которые сильно притягиваются друг к другу.Мы не можем обычно видны магнитные поля, но если посыпать железные опилки (крошечные кусочки, струженные напильником с железного прутка) на лист бумаги и удерживайте над магнитами вы можете видеть поле внизу. фото любезно предоставлено Wikimedia Commons (где вы найдете увеличенную версию этого изображения).

Игра с магнитами - одно из первых направлений науки. дети обнаружить. Это потому, что магниты просты в использовании, безопасны и весело. Они также довольно удивительны. Помните, когда вы впервые обнаружили, что два магнита могут соединяться и склеиваться, как клей? Помните силу, когда вы держали два магнита близко и чувствовал, что они либо притягивают (притягивают к одному другой) или репел (отталкивать)? Одна из самых удивительных вещей в магниты - это способ, которым они могут притягивать другие магниты (или другие магнитные материалов) "на расстоянии", невидимо, через то, что мы называем Магнитное поле .

Древним людям магнетизм, должно быть, казался магией. Тысячи лет спустя мы понимаем, что происходит внутри магнитного материалы, как их атомная структура вызывает их магнитные свойства, и как электричество и магнетизм действительно всего два Стороны одной монеты: электромагнетизм . Когда-то ученые сказал, что магнетизм - это странная невидимая сила притяжения между определенные материалы; сегодня мы с большей вероятностью определим это как силу создается электрическими токами (сами вызваны движущимися электронами).

Что такое магнитное поле?

Фото: красочный способ визуализировать невидимое магнитные поля с помощью программы компьютерной графики, разработанной в Лос Национальная лаборатория Аламоса. На этой трехмерной диаграмме высота а цвет пиков показывает напряженность магнитного поля в каждой точке. Фото любезно предоставлено США Министерство энергетики.

Предположим, вы поместили стержневой магнит (в форме прямоугольник, иногда с северный и южный полюса выкрашены в разные цвета) или подкова магнит (согнутый в П-образную форму) на стол и поместите рядом железный гвоздь.Если вы нажмете магнит медленно к гвоздю, наступит момент, когда гвоздь перепрыгивает и прилипает к магниту. Вот что мы подразумеваем под магниты, имеющие невидимое магнитное поле, которое распространяется на все вокруг них. Другой способ описать это - сказать, что магнит может "действовать на расстоянии": он может вызывать толкающую или тянущую силу на другие объекты это на самом деле не трогает).

Магнитные поля могут проникать сквозь любые материалы, но не просто воздух. У вас, вероятно, есть маленькие записки, приклеенные к дверце холодильника с яркими магнитами, чтобы вы могли видеть, что магнитные поля режут через бумагу.Возможно, вы проделали фокус, используя магнит взять длинную цепочку скрепок, каждая из которых намагничивает следующий. Этот небольшой эксперимент говорит нам, что магнитное поле может проникать сквозь магнитные материалы, такие как железо.

Как мы можем измерить магнетизм?

Сила поля вокруг магнита зависит от того, насколько близко вы получить: он самый сильный в непосредственной близости от магнита и быстро падает, когда вы уходите. (Вот почему небольшой магнит на вашем столе должен быть достаточно близко к вещи, чтобы привлечь их.) Измеряем напряженность магнитного поля в единицах гаусс и тесла (современная единица СИ, названная в честь пионера электричества Николы Тесла, 1856–1943). Интересно отметить, что сила Магнитное поле Земли очень слабое - примерно в 100–1000 раз слабее типичного бара или магнита на холодильник. На Земле гравитация, а не магнетизм сила, которая прижимает вас к полу. Мы бы заметили магнетизм Земли гораздо больше, если бы его гравитация не была такой сильной.

Диаграмма: Сравнение силы некоторых «повседневных» источников магнетизма. Обратите внимание, что вертикальная шкала логарифмическая : каждый шаг вверх по шкале означает силу магнитного поля увеличилось в десять раз. Здесь главное отметить, насколько слабая Земля магнетизм (зеленый блок в крайнем левом углу) по сравнению со всем остальным, с чем мы обычно сталкиваемся (не говоря уже о гигантских магнитах, используемых в больницах и лабораториях). Рекордное лабораторное магнитное поле, показанное справа, Созданная в Японии в апреле 2018 года, она примерно в 24 миллиона раз сильнее магнитного поля Земли.Мои данные для этой диаграммы получены из следующих источников: Земля (goo.gl/TkxfO3), Солнце (goo.gl/8uigAU), бытовая техника (goo.gl/P3l487), холодильник (goo.gl/OhrDKt), небольшой неодимовый ( goo.gl/avODib), свалка (goo.gl/owWZer), МРТ (goo.gl/jQ8cTD), громкоговоритель (goo.gl/oIwNlS), самый большой МРТ (goo.gl/8zkACY), самая большая лаборатория (bit.ly / 2zvH7On). Почти все производит магнетизм - даже наше собственное тело, которое составляет примерно 0,000000001 тесла.

Что такое электромагнит?

Магнит Гомера Симпсона или Микки Мауса, который держит вещи на вашем холодильник это постоянный магнит : он держит магнетизм все время.Не все магниты работают так. Вы можете сделать временным магнит пропускает электричество через моток проволоки, намотанной вокруг железного гвоздя (устройства, которое иногда называют соленоид ). Включите ток и гвоздь становится магнитом; выключите его снова, и магнетизм исчезнет. (Это основная идея дверного звонка с электрическим перезвоном: вы создаете электромагнит, когда нажимаете кнопку, которая натягивает молоток на планку звонка - динь-дон!) Такие временные магниты называются электромагнитами - магнитами. работал электричество - и они намекают на более глубокую связь между электричеством и магнетизм, к которому мы вернемся через мгновение.

Как и постоянные магниты, временные электромагниты бывают разных размеры и сильные стороны. Вы можете сделать электромагнит достаточно мощным, чтобы скрепки с помощью одной 1,5-вольтовой батареи. Используйте гораздо больший напряжение, чтобы увеличить электрический ток, и вы можете построить электромагнит достаточно мощный, чтобы поднять машину. Вот как свалка электромагниты работают. Сила электромагнита зависит от двух главное: величина используемого вами электрического тока и количество раз вы наматываете провод.Увеличьте одно или оба из них, и вы обзавестись более мощным электромагнитом.

Для чего мы используем магниты?

Может быть, вам нравятся магниты; может ты думаешь они скучно! какой вы можете спросить, кроме как в детских фокусах и свалки?

Вы можете быть удивлены, сколько всего вокруг вас работают с помощью магнетизма или электромагнетизма. Каждый электроприбор с электродвигатель в нем (все с электрической зубной щетки на ваша газонокосилка) использует магниты для превращения электричества в движение.Двигатели используют электричество для создания временного магнетизма в катушках проводов. Создаваемое таким образом магнитное поле толкает фиксированное поле постоянного магнита, вращая внутреннюю часть двигателя вокруг на большой скорости. Вы можете использовать это вращательное движение для управления всеми видами машин.

В вашем холодильнике есть магниты удерживая дверь закрытой. Магниты читают и записывают данные (цифровую информацию) на вашем жесткий диск компьютера и на кассете кассеты в старомодных личных стереосистемах.Больше магнитов в вашем Hi-Fi громкоговорители или наушники помогают вернуть сохраненную музыку в звуки, которые вы можете слышать. Если вы больны серьезным внутренним заболеванием, вы можете есть тип сканирования тела, называемый ЯМР (ядерный магнитный резонанс), который рисует мир под вашей кожей, используя образцы магнитных полей. Магниты используются для переработки ваш металлический мусор (стальная еда банки сильно магнитные, но алюминиевые банки для напитков нет, поэтому магнит - это простой способ разделить два разных металлы).

Фото: ЯМР-сканирование, подобное этому, дает детальное изображение тела пациента (или, в данном случае, их голова) на компьютере экрана, используя магнитную активность атомов в их ткани тела.Вы можете увидеть, как пациент входит в сканер вверху. и изображение их головы на экране ниже. Фото любезно предоставлено Клинический центр Уоррена Гранта Магнусона (CC) и США Национальные институты здоровья (NIH).

Какие материалы являются магнитными?

Железо - король магнитных материалов - металл, о котором мы все думаем. когда мы думаем о магнитах. Большинство других распространенных металлов (таких как медь, золото, серебро и алюминий), на первый взгляд, немагнитные и большинство неметаллов (включая бумагу, дерево, пластик, бетон, стекло, и текстиль такой как хлопок и шерсть) тоже немагнитны.Но железо не единственное магнитный металл. Никель, кобальт и элементы, входящие в состав Периодическая таблица (упорядоченный химики используют для описания всех известных химических элементов) известный как редкоземельных металлов (особенно самарий и неодим) тоже делают добро магниты. Некоторые из лучшие магниты - это сплавы (смеси) эти элементы с одним другой и с другими элементами. Ферриты (соединения из железа, кислород и другие элементы) также делают превосходные магниты. Магнитный камень (который также называют магнетитом) является примером феррита, который обычно встречается внутри Земли (имеет химическую формулу FeO · Fe2O3).

Такие материалы, как железо, превращаются в хорошие временные магниты, когда вы кладете магнит рядом их, но, как правило, теряют часть или весь свой магнетизм, когда вы принимаете магнит снова прочь. Мы говорим, что эти материалы магнитомягкие. Напротив, сплавы железа и редкоземельных металлов сохраняют большую часть их магнетизм, даже если вы удалите их из магнитного поля, поэтому из них получаются хорошие постоянные магниты. Мы называем эти материалы магнитно жесткий .

Верно ли, что все материалы либо магнитные, либо немагнитный? Раньше люди так думали, но теперь ученые знают, что материалы, которые мы считаем немагнитными, также подвержены магнетизму, хотя крайне слабо.Степень намагничивания материала равна назвал свою восприимчивость .

Как разные материалы реагируют на магнетизм

Ученые используют несколько разных слов, чтобы описать, как материалы ведут себя когда вы подносите их к магниту (это еще один способ сказать, когда вы помещаете их в магнитное поле). Вообще говоря, мы можем разделить все материалы на два вида, называемые парамагнитными и диамагнитны, в то время как некоторые парамагнитные материалы также ферромагнитный.Важно понимать, что на самом деле означают эти сбивающие с толку слова ...

Парамагнитный

Сделайте образец магнитного материала и подвесьте его на нитке так, чтобы он болтается в магнитном поле, и он намагнитится и выстроится в линию, так что его магнетизм параллелен полю. Как люди знали тысячи лет, это как именно стрелка компаса ведет себя в магнитном поле Земли. Материалы, которые такое поведение называется парамагнитным. Металлы, такие как алюминий и большинство неметаллов (которые, как вы могли подумать, вовсе не магнитные) являются на самом деле парамагнитен, но так слабо, что мы не замечаем.Парамагнетизм зависит от температуры: чем горячее материал, тем меньше вероятность его воздействия рядом магниты.

Фото: Мы думаем об алюминии (используется в напитках). такие банки) как немагнитные. Это помогает нам разделять на переработку наши алюминиевые банки (которые не прилипают к магнитам) от наших стальных (которые прилипают). По факту, оба материала магнитные. Разница в том, что алюминий очень слабо парамагнитные, а сталь сильно ферромагнитная. Фото любезно предоставлено ВВС США.

Ферромагнетик

Некоторые парамагнитные материалы, особенно железо и редкоземельные элементы. металлов, сильно намагничиваются в поле и обычно остаются намагниченный даже когда поле удалено. Мы говорим, что такие материалы ферромагнитные, что на самом деле просто означает, что они «как железо ». Однако ферромагнитный материал все равно потеряет магнетизм, если вы нагреете его выше определенной точки, известной как температура Кюри. Железо имеет температуру Кюри 770 ° С (1300 ° F), а для никеля температура Кюри составляет ~ 355 ° C (~ 670 ° F).Если если нагреть железный магнит до 800 ° C (~ 1500 ° F), он перестает быть магнит. Вы также можете разрушить или ослабить ферромагнетизм, если попадете в магнит неоднократно.

Диамагнитный

Мы можем думать о парамагнитных и ферромагнитных материалах как о «любители» магнетизма: в некотором смысле они «любят» магнетизм и отзываются положительно к нему, позволяя себе быть намагниченными. Не все материалы отзываются так восторженно. Если ты повесишь материалы в магнитных полях, они довольно сильно обрабатываются внутри и сопротивляться: они превращаются в временные магниты для сопротивления намагничиванию и слабого отталкивания магнитных поля вне себя.Мы называем эти материалы диамагнитными. вода и много органических (углеродные) вещества, такие как бензол, ведут себя подобным образом. Завяжите диамагнитный материал к нити и подвесить в магнитном поле и он повернется так, что составит угол 180 ° к полю.

Что вызывает магнетизм?

В начале 20 века, прежде чем ученые правильно поняли структура атомов и как они работают, они придумали простую для понимания идею под названием доменная теория для объяснения магнетизма.Немного годы спустя, когда они лучше поняли атомы, они обнаружили, что теория домена все еще работало, но могло быть объяснено на более глубоком уровне теория атомов. Все наблюдаемые нами различные аспекты магнетизма могут можно объяснить, в конечном счете, говоря о доменах, электронах в атомах или и то, и другое. Давайте посмотрим на две теории по очереди.

Объяснение магнетизма с помощью теории доменов

Представьте себе фабрику, которая производит маленькие стержневые магниты и кораблики. их отправляли в школы на уроки естествознания.Представьте парня по имени Дэйв, у которого есть водить свой грузовик, перевозя много картонных коробок, каждая с магнитом внутри, в другую школу. Дэйв не успел подумать, в какую сторону сложены ящики, поэтому он складывает их внутри его грузовик какой-то старый как. Магнит внутри одной коробки может быть указывая на север в то время как тот, что рядом с ним, указывает на юг, восток или запад. В общем и целом, все магниты перемешаны, поэтому, несмотря на то, что магнитные поля утекают из каждого ящика они все нейтрализуют друг друга.

На той же фабрике работает еще один водитель грузовика по имени Билл, который не могло быть иначе.Ему нравится все аккуратно, поэтому он загружает свой грузовик по-другому, аккуратно сложите все коробки так, чтобы они выстроились в одну линию. Жестяная банка вы видите, что будет? Магнитное поле из одного ящика выровняется с поле из всех других ящиков ... эффективно разворачивая грузовик в один гигантский магнит. Кабина будет похожа на гигантский северный полюс и в кузове грузовика огромный южный полюс!

То, что происходит внутри этих двух грузовиков, происходит в крошечном масштабе. внутри магнитных материалов. Согласно теории предметной области, что-то как железный пруток содержит множество крошечных карманов, называемых доменами.Каждый домен немного похож на коробку с магнит внутри. Видите, куда мы идем? Железный пруток такой же, как грузовая машина. Обычно все его бортовые «боксы» располагаются случайным образом. и нет общего магнетизма: железо не намагничено. Но расставьте все коробки по порядку, сделайте так, чтобы все они смотрели одинаково, и вы получаете общее магнитное поле: эй, престо, стержень намагничен. Когда вы подносите магнит к немагниченному железному пруту и ​​поглаживаете его систематически и многократно вверх и вниз, то, что вы делаете, переставив все магнитные «ящики» (домены) внутри так, чтобы они указать точно так же.


Теория доменов объясняет, что происходит внутри материалы, когда они намагничены. В немагнитном материале (слева), домены расположены случайным образом, поэтому нет общего магнитного поле. Когда вы намагничиваете материал (справа), поглаживая стержневой магнит над ним несколько раз в одном и том же направлении, домены перестраиваются так их магнитные поля выравниваются, создавая комбинированное магнитное поле в то же направление.

Эта теория объясняет, как может возникнуть магнетизм, но может ли он объяснить? несколько из что мы знаем о магнитах? Если магнит разрезать пополам, мы знайте, что у вас есть два магнита, каждый с северным и южным полюсами.Который имеет смысл согласно теории предметной области. Если разрезать магнит пополам вы получите меньший магнит, который все еще забит доменами, и их можно расположить с севера на юг, как в оригинале. магнит. Как насчет того, как магнетизм исчезает при ударе магнита или нагреть это? Это тоже можно объяснить. Представьте себе фургон, полный упорядоченного коробки снова. Управляйте им хаотично, на очень высокой скорости, и это немного хотелось встряхнуть или постучать. Все коробки будут перемешаны так они сталкиваются по-разному, и общий магнетизм исчезнет.Нагрев а магнит возбуждает его изнутри и перемешивает коробки в так же.

Объяснение магнетизма с помощью атомной теории

Теорию предметной области достаточно легко понять, но это не полный объяснение. Мы знаем, что железные прутья не полны коробок с маленькие магниты - и, если задуматься, попытка объяснить магнит говоря, что он полон более мелких магнитов, на самом деле не является объяснением все, потому что сразу возникает вопрос: какие меньшие магниты из? К счастью, есть еще одна теория, которую мы можем обратиться к.

Еще в 19 веке ученые обнаружили, что могут использовать электричество создает магнетизм, а магнетизм - электричество. Джеймс Клерк Максвелл сказал, что эти два явления действительно были разными аспектами. из то же самое - электромагнетизм - как две стороны такая же бумажка. Электромагнетизм был блестящей идеей, но он было скорее описанием, чем объяснением: он показал, как были вместо того, чтобы объяснять, почему они туда. Это не было до 20 века, когда позже ученые пришли к пониманию мир внутри атомов, что объяснение электромагнетизм наконец появился.

Мы знаем, что все состоит из атомов, а атомы состоят из центральный кусок материи, называемый ядром. Мельчайшие частицы называют электроны вращаться вокруг ядра по орбите, немного как спутники в небе над нами, но они одновременно вращаются вокруг своей оси (просто как волчки). Мы знаем, что электроны переносят электрические токи (потоки электричества), когда они проходят материалы, такие как металлы. Электроны - это в некотором смысле крошечные частицы электричества. Теперь снова в 19 века ученые знали, что движение электричества заставляет магнетизм.В 20 веке стало ясно, что магнетизм вызванный движением электронов внутри атомов и созданием магнитных полей все вокруг них. Домены - это фактически группы атомов, в которых вращается электроны создают общее магнитное поле, указывающее в одну сторону или другой.

Работа: Магнетизм вызывается вращением и вращением электронов внутри атомов. Обратите внимание, что это изображение , а не , нарисованное в масштабе: большая часть атома - это пустое пространство, а электроны на самом деле намного дальше из ядра, чем я здесь нарисовал.

Подобно теории предметной области, атомная теория может объяснить многие вещи. мы знаем о магнитах, в том числе о парамагнетизме (способ магнитного материалы совпадают с магнитными полями). Большинство электронов в атоме существует парами, вращающимися в противоположных направлениях, поэтому магнитный эффект один электрон в паре нейтрализует влияние своего партнера. Но если в атоме есть неспаренные электроны (у атомов железа их четыре), эти создают чистые магнитные поля, которые выстраиваются друг с другом и поворачивают весь атом в мини-магнит.Когда ставишь парамагнитный материала, такого как железо, в магнитном поле, электроны меняют свое движение для создания магнитного поля, которое выравнивается с полем вне.

А как насчет диамагнетизма? В диамагнитных материалах нет неспаренных электронов, так что этого не происходит. Атомы обладают небольшим или нулевым общим магнетизмом и меньше подвержены воздействию внешних магнитных полей. Однако электроны, вращающиеся внутри они являются электрически заряженными частицами и, когда они движутся в магнитном поле, они ведут себя как любые другие электрически заряженные частицы в магнитном поле и испытать силу.Это очень незначительно меняет их орбиты, создавая некоторый чистый магнетизм, противодействующий то, что его вызывает (согласно классической теории электромагнитного поля, известной как закон Ленца, что связано с законом сохранения энергии). В результате создаваемое ими слабое магнитное поле противостоит вызывающему его магнитному полю, которое это именно то, что мы видим, когда диамагнитные материалы пытаются «бороться» с магнитным полем, в которое они помещены.

Краткая история магнетизма

  • Древний мир: магнетизм известен древним грекам, римлянам, и китайский.Китайцы пользуются геомантическими компасами (с деревянными надписи в кольцах вокруг центральной магнитной стрелки) в Фэн Шуй. Магниты получили свое название от города Маниса в Турции. когда-то названный Магнезией, где магнитный магнит был найден в земле.
  • 13 век: магнитные компасы впервые используются для навигации в западных странах. Француз Петрус Перигринус (также называемый Питером Марикура) проводит первые надлежащие исследования магнетизма.
  • 17 век: английский врач и ученый Уильям Гилберт (1544–1603) издает «На магнитах» свою монументальное научное исследование магнетизм и предполагает, что Земля - ​​это гигантский магнит.
  • 18 век: англичанин Джон Мичелл (1724–93) и Француз Шарль Огюстен де Кулон (1736–1806) изучает силы магниты могут воздействовать. Кулон также проводит важные исследования электричества, но не может соединить электричество и магнетизм как части одного и того же основное явление.
  • 19 век: датчанин Ганс Кристиан Эрстед (1777–1851), французы Андре – Мари Ампер (1775–1836) и Доминик Араго (1786–1853) и англичанин Майкл Фарадей (1791–1867) исследуют тесная связь между электричеством и магнетизмом. Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) публикует относительно полную объяснение электричества и магнетизма (теория электромагнетизм) и предполагает, что электромагнитная энергия распространяется в волны (открывающие путь к изобретению радио). Пьер Кюри (1859–1906) демонстрирует что материалы теряют свой магнетизм выше определенной температуры (теперь известной как Кюри температура). Вильгельм Вебер (1804–1891) разрабатывает практические методы обнаружения и измерения напряженности магнитного поля.
  • 20 век: Поль Ланжевен (1872–1946) подробно описывает Работа Кюри с теорией, объясняющей, как на магнетизм влияет тепло. французский язык физик Пьер Вайс (1865–1940) предлагает есть частицы, называемые магнетронами, эквивалентные электронам, которые вызывают магнитное свойства материалов и излагает теорию магнитных доменов. Два американских ученых, Самуэль Абрахам Гоудсмит (1902–78) и Джордж Юджин Уленбек (1900–88), показывают, как магнитные свойства материалы возникают в результате вращательного движения электронов внутри них.
.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о