Как изготавливают магниты: Из чего сделан магнит?

Из чего сделан магнит?

20

Показать комментарии (20)

Свернуть комментарии (20)

---

krakatuk  11.04.2006  14:28 Ответить

Давайте не путать детей. :-))

Для изготовления постоянных магнитов используют, в основном, 3 металла — железо, кобальт и никель. Они являются наиболее доступными и сильными ферромагнетиками. А добавки редкоземельных элементов и прочие технологические ухищрения позволяют улучшить остаточную индукцию -‘сила магнита’ и сопротивляемость размагничиванию(коэрцитивная сила).

Таинственное «альнико» всего лишь сплав алюминия, никеля и кобальта. (Al-Ni-Co)

Ферриты вовсе не обязательно керамические.

То есть, приведенная классификация не вполне корректна.

‘Мягкость’ железа, как материала и ‘магнитомягкость’ — немного разные вещи. Кучка обычных канцелярских скрепок или мелких гвоздей, после того как их отдерут от сильного магнита, будет ‘липнуть’ друг к другу достаточно долгое время.

Теперь электромагниты. Сила электромагнита зависит в первую очередь от силы тока и количества витков, а не от __ИЗМЕНЕНИЯ__ величины тока. В электротехнике даже используется такой технический показатель — Ампер-витки. Ну и материал сердечника играет не последнюю роль.

Ответить

pashock krakatuk 04.03.2009  15:26 Ответить

Тут не так все просто с неодимовыми магнитами. Дело в том, что 3д подуровни «работают» для железа никеля и кобальта в плане спинового магнитного момента, а незаполненные 4ф подуровни РЗМ действуют косвенно на верхние с подуровни тем самым давая больший вклад в «дело» только уже за счет орбитального момента. МНогие РЗМ комбинации очень даже магнитны. только вот создать кристаллографическую анизотропию большую не удалось, кроме нескольких соединений — например Sm2Co17 SmCo5 Nd2Fe14B/… В итоге суммарный момент складывается в кристаллической решетке РЗМ и ферромагнитных элементов.

коэрцитивную силу поднимают за счет различных добавок, которые повышают кристаллографическую анизотропию на границах и эти добавки зачастую не РЗМ. например алюминий и медь
сила магнита определяется градиентом изменения поля…. если память не изменяет F=-Hgrad(H), где Н — напряженность магнитного поля
А мне наоборот понрвилось слово «мягкость» — очень удачно.
насчет скрепок совсем не согласен… сколько работаю с магнитами — никогда не липли)))

Ответить

AnT  21.11.2006  10:36 Ответить

Надо было все-таки и о структуре магнетиков чо-нибудь сказать))

Ответить

Dr. 4004  11.03.2007  10:06 Ответить

Почему обязательно младших школьников?

Логичнее было бы на уровень родителей который потом будут это объяснять своим детям.
Поясню, не всегда понимаю принцип действия чего-то, можно это внятно, и главное простым языком, обьяснить, человеку не обладающему хотя бы базовыми знаниями в конкретной области.
Задача это изложить просто и грамотно, что очень сложно, и требует специального таланта, и навыка.
Вот в чем считаю задача этой рубрики.

Ответить

gthnjdbx  15.08.2007  17:03 Ответить

Сейсас появились пластмассовые магниты. У меня на дверке холодильника уплотнитель магнитный 🙂
Все метериалы из которых делают постоянные магнииты имеют свойство намагничиваться и сохранять эту намагниченность.

Ответить

Vasyl24  10.06.2008  12:41 Ответить

Если постоянный магнит — это сплав определенных металлов, тогда почему же он не проводит электрический ток?

Ответить

• Slon Vasyl24 08.08.2008  23:27 Ответить

  потому что не все сплавы проводят электрический ток

  Ответить

• pashock Vasyl24 04. 03.2009  15:31 Ответить

  смотря какой материал. дело в том, что магнитопласты — это магнитный порошок(из металла), но покрытый полиамидами разных сортов. Например неодимовые магниты будут проводить ток.
  к тому же — все проводит ток))) все зависит от напряжения, которое подается на концах.

  Ответить

dmitry_K  12.10.2008  00:19 Ответить

Магнит (постоянный) сделан из кусочков Источника Магнитного Излучения

Ответить

Lana  04.04.2017  23:00 Ответить

Можете ли ответить?
Если круглый магнит от динамика обмотать проводом с изоляцией и во внутрь ставить лампочку, то лампочка будет гореть. Откуда здесь появляется электрический ток? Каким образом действует магнитное поле?

Ответить

Написать комментарий

Как делают магниты для быта и промышленности: технология, описание

Как делают магниты?

Некоторые камни и металлы обладают очень интересными, уникальными свойствами – способностью притягиваться или отталкиваться друг от друга. Мы расскажем, как делают магниты для бытовых и промышленных потребностей.

Люди используют магниты очень давно, а сегодня их можно встретить буквально в любой сфере и в самых разных ролях – от детали сложной электроники до украшения на холодильник. О том,

как изготавливают магниты, рассказываем в данной статье!

Какие виды магнитов существуют и из чего их производят?

Сегодня выделяют несколько видов магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Последний вариант – не магнит в классическом понимании: это всего лишь эффект электричества, создающий магнитное поле вокруг металлического сердечника. Постоянные и временные магниты отличаются друг от друга степенью намагниченности и временем удержания поля внутри себя.

Из какого металла состоит магнит? Чаще всего из:

• железа;

• кобальта;

• неодима;

• бора;

• самария;

• альнико;

• ферритов.

Для того, чтобы получить изделие, их тщательно измельчают, а после – плавят, запекают или спрессовывают до появления постоянного или временного магнитного поля. Подобная технология производства позволяет создать литые, спеченные и прессованные магниты.

Электромагниты получают вследствие обмотки проволоки вокруг сердечника из металла. Если изменять длину проволоки и размеры сердечника – можно повлиять на мощность поля, количество употребляемой электрической энергии, размеры самого устройства.

Какими бывают магниты на холодильник?

Магнитики на холодильник – популярный сувенир, увеличивающий узнаваемость бренда и способствующий успеху вашего бизнеса, еще один вариант применения магнитов и электромагнитов.

Сувенирные и рекламные магниты различаются огромным разнообразием форм и используемых материалов. Их производят из магнитного винила, керамики, стекла, полимерных смол, пластика, металла, гипса и т.д.

Самые популярные виды магнитиков, которые нравятся потребителям и способны привлечь к вашей компании много клиентов:

• Плоские. Производятся из магнитного винила, на который наклеена, а после и покрыта ламинацией какая-либо картинка. Они мягкие, гибкие, устойчивы к агрессивным факторам окружающей среды, идеально подходят для изготовление рекламной продукции – блокнотов, календарей, наклеек на автомобиль.

• Закатные. Красиво выглядят и визуально напоминают значок. Бывают прямоугольной или закругленной формы.

• Смоляные. Изготавливаются из эфирных смол и смотрятся очень декоративно. Различают мягкие и твердые смоляные магнитики. Подобное изделие поможет презентовать ваш бизнес в самом выгодном свете, а клиенты, конечно же, захотят разместить его на самом видном месте!

Если вы хотите заказать магнитики любого типа или магнитный винил, свяжитесь с нами через специальную форму на сайте или позвонив по указанному телефону. Мы разработаем уникальный дизайн, позволяющий повысить узнаваемость вашего бренда, и быстро изготовим крупно- или мелкооптовую партию магнитов.

Сотрудничество с нашей компанией – залог превращения потенциальных клиентов в реальных и еще один шаг к процветанию бизнеса!

Якщо ви помітили помилку, виділіть необхідний текст і натисніть Ctrl + Enter, щоб повідомити про це редакцію

Как работают магниты | Как работает

«» Железные опилки красиво демонстрируют противоположные поля одних и тех же полюсов двух стержневых магнитов. Спенсер Грант / Выбор фотографа РФ / Getty Images

Вы, наверное, знаете, что магниты притягивают определенные металлы и имеют северный и южный полюса. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, а одноименные полюса отталкиваются. Магнитные и электрические поля связаны между собой, и магнетизм, наряду с гравитацией, сильными и слабыми атомными взаимодействиями, является одной из четырех фундаментальных сил во Вселенной.

Но ни один из этих фактов не отвечает на самый главный вопрос: что именно заставляет магнит прилипать к определенным металлам? Или почему они не прилипают к другим металлам? Почему они притягиваются или отталкиваются друг от друга в зависимости от своего положения? И что делает неодимовые магниты намного прочнее керамических магнитов, с которыми мы играли в детстве?

Реклама

Чтобы понять ответы на эти вопросы, полезно иметь базовое определение магнита. Магниты — это объекты, которые создают магнитные поля и притягивают металлы, такие как железо, никель и кобальт. Силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита и входят в его южный полюс. Постоянные или жесткие магниты постоянно создают собственное магнитное поле. Временные или мягкие магниты создают магнитные поля в присутствии магнитного поля и в течение короткого времени после выхода из поля. Электромагниты создают магнитные поля только тогда, когда электричество проходит через их проволочные катушки.

Поскольку электроны и протоны представляют собой крошечные магниты, все материалы обладают каким-то магнитным свойством. Однако в большинстве материалов то, как электроны вращаются в противоположных направлениях, сводит на нет магнитные свойства атома. Металлы являются наиболее распространенным выбором для изготовления магнитов. Хотя некоторые из них сделаны из простых металлов, комбинации металлов, называемые сплавами, создают магниты разной силы. Например:

• Ферриты или керамические магниты : такие же, как магниты на холодильник и научные эксперименты в начальной школе. Они содержат оксид железа и другие металлы в керамическом композите. Керамический магнит, известный как магнитный камень или магнетит, был первым обнаруженным магнитным материалом, который встречается в природе. Несмотря на то, что керамические магниты существуют так давно, они не производились до 19 века.52. Хотя они распространены и сохраняют свой магнетизм, они, как правило, имеют более слабое магнитное поле (известное как произведение энергии), чем другие типы магнитов.
• Магниты Alnico : были разработаны в 1930-х годах и изготовлены из алюминия, никеля и кобальта. Они сильнее, чем керамические магниты, но не так сильны, как те, которые содержат класс элементов, известных как редкоземельных металлов .
• Неодимовые магниты : они содержат железо, бор и редкоземельный элемент неодим, и на момент написания этой статьи они являются самыми сильными коммерчески доступными магнитами. Впервые они появились в 1980-е годы после того, как ученые из Исследовательских лабораторий General Motors и Sumitomo Special Metals Company опубликовали свои исследования.
• Самарий-кобальтовые магниты : они были разработаны учеными из Исследовательского университета Дейтонского университета в 1960-х годах и сочетают кобальт с редкоземельным элементом самарием. За последние несколько лет ученые также обнаружили магнитных полимера , или пластиковых магнитов. Некоторые из них гибкие и пластичные. Однако одни работают только при экстремально низких температурах, а другие подбирают только очень легкие материалы, вроде железных опилок.

Реклама

Содержание

1. Изготовление магнитов: основы
2. Изготовление магнитов: подробности
3. Почему магниты прилипают
4. Магнитные мифы

Изготовление магнитов: основы

«» Магнит, показанный здесь, представляет собой форму магнетита и является самым сильным природным магнитом. Обратите внимание, как этот кусок притягивает маленькие полоски металла. Викимедиа/(CC BY-SA 4.0)

Для работы многих современных электронных устройств требуются магниты. Эта зависимость от магнитов возникла относительно недавно, в первую очередь потому, что для большинства современных устройств требуются более сильные магниты, чем те, что встречаются в природе. Магнит , форма магнетита — самый сильный природный магнит. Он может притягивать мелкие предметы, такие как скрепки и скобы.

К 12 веку люди обнаружили, что они могут использовать магнетит для намагничивания кусков железа, создав компас . Многократное протирание магнитом железной иглы в одном направлении намагничивало иглу. Затем он выровнялся бы в направлении север-юг, когда был подвешен. В конце концов, ученый Уильям Гилберт объяснил, что это выравнивание намагниченных игл с севера на юг связано с тем, что Земля ведет себя как огромный магнит с северным и южным полюсами.

Реклама

Стрелка компаса не так сильна, как многие постоянные магниты, используемые сегодня. Но физический процесс, который намагничивает стрелки компаса и куски неодимового сплава, по существу одинаков. Он основан на микроскопических областях, известных как магнитных доменов , которые являются частью физической структуры ферромагнитных материалов , таких как железо, кобальт и никель. Каждый домен, по сути, представляет собой крошечный автономный магнит с северным и южным полюсами. В ненамагниченном ферромагнитном материале северный полюс каждого домена указывает в случайном направлении. Магнитные домены, ориентированные в противоположных направлениях, компенсируют друг друга, поэтому материал не создает результирующего магнитного поля.

В магнитах, с другой стороны, большинство или все магнитные домены направлены в одном направлении. Вместо того, чтобы компенсировать друг друга, микроскопические магнитные поля объединяются, чтобы создать одно большое магнитное поле. Чем больше доменов указывает в одном направлении, тем сильнее общее поле. Магнитное поле каждого домена простирается от его северного полюса до южного полюса домена перед ним.

Это объясняет, почему при разделении магнита пополам образуются два меньших магнита с северным и южным полюсами. Это также объясняет, почему противоположные полюса притягиваются — силовые линии отходят от северного полюса одного магнита и естественным образом входят в южный полюс другого, по существу создавая один больший магнит. Подобные полюса отталкивают друг друга, потому что их силовые линии движутся в противоположных направлениях, сталкиваясь друг с другом, а не двигаясь вместе.

Реклама

Изготовление магнитов: подробности

«» Сегодня самый распространенный метод изготовления магнитов заключается в помещении металла в магнитное поле. CRStocker/Shutterstock

Чтобы сделать постоянный магнит, все, что вам нужно сделать, это заставить магнитные домены в куске металла указывать в одном направлении. Вот что происходит, когда вы протираете иглу магнитом — воздействие магнитного поля побуждает домены выравниваться. Другие способы выравнивания магнитных доменов в куске металла включают:

• Наложение на него сильного магнитного поля в направлении север-юг
• Удерживание его в направлении север-юг и многократные удары молотком, физически приводящие домены в слабое выравнивание
• Пропускание через него электрического тока

Два из этих методов входят в число научных теорий образования магнитного камня в природе. Некоторые ученые предполагают, что магнетит становится магнитным при ударе молнии. Другие предполагают, что кусочки магнетита стали магнитами, когда только сформировалась Земля. Домены выровнялись с магнитным полем Земли, в то время как оксид железа был расплавленным и гибким.

Реклама

Наиболее распространенный сегодня метод изготовления магнитов заключается в помещении металла в магнитное поле. Поле оказывает на материал крутящий момент , способствуя выравниванию доменов. Существует небольшая задержка, известная как гистерезис , между приложением поля и изменением доменов; требуется несколько секунд, чтобы домены начали двигаться. Вот что происходит:

• Магнитные домены вращаются, позволяя им выстраиваться вдоль линий магнитного поля север-юг.
• Домены, которые уже указывали в направлении север-юг, становятся больше по мере того, как домены вокруг них становятся меньше.
• Стены доменов или границы между соседними доменами физически перемещаются для обеспечения роста домена. В сильном магнитном поле некоторые стенки полностью исчезают.

Результирующая сила магнита зависит от величины силы, используемой для перемещения доменов. Его постоянство, или сохраняемость , зависит от того, насколько сложно было стимулировать выравнивание доменов. Материалы, которые трудно намагничиваться, обычно сохраняют свой магнетизм в течение более длительного времени, в то время как материалы, которые легко намагничиваются, часто возвращаются в исходное немагнитное состояние.

Вы можете уменьшить силу магнита или полностью его размагнитить, поместив его в магнитное поле, направленное в противоположном направлении. Вы также можете размагнитить материал, нагрев его выше точки Кюри или температуры, при которой изменяются магнитные свойства объекта. Тепло искажает материал и возбуждает магнитные частицы, в результате чего домены выходят из строя.

Реклама

Почему магниты прилипают

«» Магниты притягиваются к материалам, у которых есть неспаренные электроны, вращающиеся в одном направлении. Shutterstock/Новая Африка

Если вы читали книгу «Как работают электромагниты», то знаете, что электрический ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле. Движущиеся электрические заряды также создают магнитное поле в постоянных магнитах. Но поле магнита возникает не из-за большого тока, проходящего по проводу, а из-за движения электронов.

Многие люди представляют себе электроны как мельчайшие частицы, вращающиеся вокруг ядра атома, как планеты вокруг Солнца. Как сейчас объясняют квантовые физики, движение электронов немного сложнее. По сути, электроны заполняют оболочечно-подобные орбитали атома, где они ведут себя и как частицы, и как волны. Электроны имеют заряд и массу, а также движение, которое физики описывают как вращение вверх или вниз.

Реклама

Обычно электроны заполняют орбитали атома парами . Если один из электронов в паре вращается вверх, то другой вращается вниз. Оба электрона в паре не могут вращаться в одном направлении. Это часть квантово-механического принципа, известного как принцип запрета Паули .

Хотя электроны атома не двигаются очень далеко, их движения достаточно, чтобы создать крошечное магнитное поле. Поскольку спаренные электроны вращаются в противоположных направлениях, их магнитные поля компенсируют друг друга. Атомы ферромагнитных элементов, напротив, имеют несколько неспаренных электронов с одинаковым спином. У железа, например, четыре неспаренных электрона с одинаковым спином. Поскольку у них нет противодействующих полей, нейтрализующих их эффекты, эти электроны имеют орбитальный магнитный момент . Магнитный момент — это вектор — у него есть величина и направление. Это связано как с силой магнитного поля, так и с крутящим моментом, создаваемым полем. Магнитные моменты всего магнита исходят из моментов всех его атомов.

В металлах, таких как железо, орбитальный магнитный момент побуждает близлежащие атомы выстраиваться вдоль одних и тех же силовых линий север-юг. Железо и другие ферромагнитные материалы являются кристаллическими. По мере охлаждения из расплавленного состояния группы атомов с параллельным орбитальным спином выстраиваются внутри кристаллической структуры. Это формирует магнитные домены, обсуждавшиеся в предыдущем разделе.

Вы, наверное, заметили, что материалы, из которых изготавливаются хорошие магниты, такие же, как и материалы, которые магниты притягивают. Это связано с тем, что магниты притягивают материалы, у которых есть неспаренные электроны, вращающиеся в одном направлении. Другими словами, то качество, которое превращает металл в магнит, также притягивает металл к магнитам. Многие другие элементы диамагнитны — их неспаренные атомы создают поле, которое слабо отталкивает магнит. Некоторые материалы вообще не реагируют с магнитами.

Это объяснение и лежащая в его основе квантовая физика довольно сложны, и без них идея магнитного притяжения может быть загадочной. Так что неудивительно, что на протяжении большей части истории люди относились к магнитным материалам с подозрением.

Реклама

Магнитные мифы

«» Магнитно-резонансная томография (МРТ) — это метод визуализации, используемый в радиологии, который использует сильные магнитные поля, градиенты магнитного поля и радиоволны для получения изображений органов тела. Shutterstock/Городенкофф

Каждый раз, когда вы пользуетесь компьютером, вы используете магниты. Если в вашем доме есть дверной звонок, вероятно, в нем используется электромагнит для управления шумом. Магниты также являются жизненно важными компонентами телевизоров с ЭЛТ, динамиков, микрофонов, генераторов, трансформаторов, электродвигателей, охранной сигнализации, кассетных лент, компасов и автомобильных спидометров.

Помимо практического применения, магниты обладают множеством удивительных свойств. Они могут индуцировать ток в проводе и обеспечивать крутящий момент для электродвигателей. Поезда на маглеве используют магнитную тягу для движения на высоких скоростях, а магнитные жидкости помогают заправлять ракетные двигатели топливом.

Реклама

Магнитное поле Земли, известное как магнитосфера , защищает ее от солнечного ветра . Согласно журналу Wired, некоторые люди даже вживляют крошечные неодимовые магниты себе в пальцы, что позволяет им обнаруживать электромагнитные поля.

Аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ) используют магнитные поля, чтобы врачи могли исследовать внутренние органы пациентов. Врачи также используют импульсные электромагнитные поля для лечения сломанных костей, которые не срослись должным образом. Этот метод, одобренный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в 1980-х годах, может восстанавливать кости, которые не поддаются другому лечению. Подобные импульсы электромагнитной энергии могут помочь предотвратить потерю костной и мышечной массы у астронавтов, которые длительное время находятся в условиях микрогравитации.

Магниты также могут защитить здоровье животных. Коровы восприимчивы к состоянию, называемому травматическим ретикулоперикардитом , или аппаратным заболеванием , которое возникает в результате проглатывания металлических предметов. Проглоченные предметы могут проколоть желудок коровы и повредить ее диафрагму или сердце. Магниты играют важную роль в предотвращении этого состояния.

Один из способов заключается в том, чтобы провести магнитом над едой коров, чтобы удалить металлические предметы. Другой — кормить магнитами коров. Длинные и узкие магниты из альнико, известные как 9.0003 магниты для коров , могут притягивать куски металла и предотвращать их повреждение желудка коровы.

Люди, с другой стороны, никогда не должны есть магниты, так как они могут склеиваться через стенки кишечника человека, блокируя кровоток и убивая ткани. У людей проглоченные магниты часто требуют хирургического удаления.

Некоторые люди выступают за использование магнитотерапии для лечения широкого спектра заболеваний и состояний. По мнению практикующих врачей, магнитные стельки, браслеты, ожерелья, наматрасники и подушки могут вылечить или облегчить все, от артрита до рака. Некоторые сторонники также предполагают, что употребление намагниченной питьевой воды может лечить или предотвращать различные заболевания.

Сторонники предлагают несколько объяснений того, как это работает. Во-первых, магнит притягивает железо, содержащееся в гемоглобине крови, улучшая кровообращение в определенной области. Другое дело, что магнитное поле каким-то образом изменяет структуру соседних клеток.

Однако научные исследования не подтвердили, что использование статических магнитов оказывает какое-либо влияние на боль или болезнь. Клинические испытания показывают, что положительные преимущества, приписываемые магнитам, на самом деле могут быть связаны с течением времени, дополнительной амортизацией в магнитных стельках или эффектом плацебо. Кроме того, питьевая вода обычно не содержит элементов, которые могут намагничиваться, что делает идею магнитной питьевой воды сомнительной.

Реклама

Часто задаваемые вопросы о магните

Почему магнитное поле Земли так важно?

Без магнитного поля Земли жизнь на планете в конечном итоге вымрет. Это потому, что мы подвергнемся воздействию большого количества солнечной радиации, и наша атмосфера просочится в космос.

Являются ли люди электромагнитными?

Люди могут генерировать собственные электромагнитные поля. Это можно объяснить наличием небольших электрических токов, протекающих по телу (образующихся в результате химических реакций). На самом деле, вы можете индуцировать циркулирующие токи в своем теле с помощью близлежащего магнитного поля.

Вредны ли магниты для организма?

Вредность магнитов для человеческого организма зависит от их силы. Ученые согласны с тем, что магниты менее 3000 Гаусс безвредны, но все, что выше, может быть потенциально опасным.

Может ли магнит повредить мой Macbook?

Магниты могут повредить Macbook. Это связано с тем, что данные на жестком диске вашего компьютера могут быть стерты из-за намагничивания близлежащего магнита. Если это произойдет, ваши данные могут быть повреждены и потребуется восстановление из резервной копии.

Что такое магнитная индуктивность?

Магнитная индуктивность определяется как свойство, позволяющее любому материалу (например, железу) временно приобретать магнитные свойства при размещении рядом с другим магнитом. Впервые это явление наблюдал Майкл Фарадей в 1831 году.

Много дополнительной информации

Связанные статьи

Источники

• Бэрд, Кристофер С. «Магнит». AccessScience@McGraw-Hill. Июль 2020 г. (5 сентября 2022 г.) https://doi.org/10.1036/1097-8542.396600
• Бэрд, Кристофер С. «Магнетизм». Доступнаука. Декабрь 2019 г. (5 сентября 2022 г.) https://doi.org/10.1036/1097-8542.398800
• Константинидес, С. «Новые постоянные магниты и их использование». Библиотека онлайн-процедур MRS, том. 577, нет. 1, стр. 255-263. Декабрь 1999 г. (5 сентября 2022 г.) https://doi.org/10.1557/PROC-577-255
• Каннингем, Эйми. «Магнитный макияж». Новости науки. 30 января 2007 г. (5 сентября 2022 г.) https://www.sciencenews.org/article/magnet-makeover
• Британская энциклопедия. «Магнит.» Британская энциклопедия онлайн. 8 октября 2020 г. (5 сентября 2022 г.) https://www.britannica.com/science/magnet
• Хьюитт, Пол Г. «Концептуальная физика». Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1998. https://worldcat.org/title/35808384
• Хуанг, С. «Почему магниты не работают на некоторых нержавеющих сталях?» Научный американец. 2 октября 2006 г. (5 сентября 2022 г.). https://www.scientificamerican.com/article/why-dont-magnets-work-on/
• Хангерфорд, Лора. «Коровьи магниты». Ньютон Спросите ученого. 16 июля 2003 г. (5 сентября 2022 г.) https://web.archive.org/web/20080922025246/http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/vet00/vet00032.htm
• Киллея, Мэтью. «Созданы первые практические пластиковые магниты». Новый ученый. 30 августа 2004 г. (5 сентября 2022 г.) https://www.newscientist.com/article/dn6326-first-practical-plastic-magnets-created/
• Люборский, Фред Э. «Магнитные материалы». AccessScience@McGraw-Hill. Январь 2020 г. (5 сентября 2022 г.) https://www.accessscience.com/content/magnet-materials/397600
• Национальный центр дополнительной и альтернативной медицины. «Вопросы и ответы об использовании магнитов для лечения боли». Май 2004 г. (5 сентября 2022 г.) https://web.archive.org/web/20050712080816/http://nccam.nih.gov/health/magnet/magnet.htm
• Нортон, Куинн. «Шестое чувство проводного мира». Проводной. 7 июня 2006 г. (5 сентября 2022 г.) http://www.wired.com/news/technology/0,71087-0.html
• Пеникотт, Кэти. «Магнитный полимер дебютирует». Physics Web, 16 ноября 2001 г. (5 сентября 2022 г.) http://physicsweb.org/articles/news/5/11/11
• Phy6.org. «Великий Магнит, Земля». 29 ноября 2004 г. (5 сентября 2022 г.) http://www.phy6.org/earthmag/dmglist.htm
• Пауэлл, Майк Р. «Магнитная обработка воды и топлива: миф, магия или господствующая наука?» Скептический исследователь. янв./фев. 1998. (5 сентября 2022 г.). https://cdn.centerforinquiry.org/wp-content/uploads/sites/29/1998/01/22164925/p27.pdf
• Памфри, Стивен и Дэвид Тилли. «Уильям Гилберт: забытый гений». Физический мир. 1 ноября 2003 г. (5 сентября 2022 г.) https://physicsworld.com/a/william-gilbert-forgotten-genius/
• Стерн, доктор Дэвид П. «Магнетизм». НАСА. 5 июня 1996 г. (5 сентября 2022 г.) https://pwg.gsfc.nasa.gov/Education/Imagnet.html

​

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Трейси В. Уилсон и Крис Поллетт «Как работают магниты» 2 апреля 2007 г.
HowStuffWorks.com. 8 июля 2023 г.

Citation

Краткое руководство по магнитам, магнитным и немагнитным металлам

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

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

Магнетизм: что это такое? Что означает Магнитный?

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

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

Что делает металл магнитным?

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

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

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

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

Какие существуют типы магнитов?

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

• Постоянные
• Временные
• Электромагниты

Постоянные магниты

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

Большинство постоянных магнитов содержат железо, никель или кобальт.

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

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

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

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

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

Домены ферромагнитного материала выровнены в сильных магнитах.

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

Временные магниты

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

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

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

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

Электромагниты

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

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

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

Из чего сделаны магниты?

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

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

Магнитная сила

Какие магниты самые сильные?

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

Что может повлиять на силу магнита?

На силу магнита может влиять ряд факторов, в том числе:

• Температура

• Радиация

• Внешние магнитные поля, такие как сильные токи 900 05

• Магнит рядом с другим магнитом (отталкивается )

• Коррозия — некоторые магниты нуждаются в защитном покрытии, необходимом для защиты от коррозии в условиях высокой влажности (например, магниты NdFeB)

В современных магнитных материалах удары и вибрации не действуют, если только удары или вибрации не являются достаточно сильными, чтобы повредить магнит.

Может ли магнит сохранять свою силу вечно? Закончатся ли магниты?

Магнит не «исчерпает» свой магнетизм. Однако существуют определенные факторы, которые могут размагнитить магнит. Пока магнит хранится вдали от факторов, негативно влияющих на его магнетизм, таких как линии электропередач, другие магниты, высокие температуры и т. д., он теоретически сохранит свой магнетизм навсегда.

Какие типы металлов являются магнитными?

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

• Ферромагнитные
• Парамагнитные
• Диамагнитные

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

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

Список магнитных металлов

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

Железо

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

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

В зависимости от кристаллической структуры железо имеет разные свойства.

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

Рисунок. Железные опилки в магнитном поле

Никель

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

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

Кобальт

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

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

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

Сталь

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

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

Нержавеющая сталь

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

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

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

Редкоземельные металлы

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

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

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

Какие металлы не магнитятся?

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

Список немагнитных металлов

Алюминий

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

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

Золото

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

Серебро

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

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

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

Медь

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

Используя этот принцип, металлоискатели могут обнаруживать немагнитные металлы, такие как золото и серебро.