Magneții și proprietățile magnetice ale materiei. Tipuri și tipuri de magneți

Toată lumea ținea un magnet în mâini și se juca cu el în copilărie. Magneții pot fi foarte diferiți ca formă și dimensiune, dar toți magneții au proprietate generală- atrag fierul. Se pare că ei înșiși sunt din fier, cel puțin dintr-un fel de metal cu siguranță. Există, totuși, „magneți negri” sau „pietre” care atrag puternic și bucăți de fier, și mai ales unele pe altele.

Dar nu arată ca metal, se sparg ușor, ca sticla. Magneții au multe utilizări utile în gospodărie, de exemplu, este convenabil să „fixați” cu ei. foi de hârtie pentru a călca suprafețele. Un magnet este convenabil pentru colectarea acelor pierdute, așa că, după cum putem vedea, acesta este un lucru complet util.

Știința 2.0 - Marele Salt înainte - Magneți

Magnet în trecut

Cu mai bine de 2000 de ani în urmă, vechii chinezi știau despre magneți, cel puțin că acest fenomen putea fi folosit pentru a alege o direcție atunci când călătoresc. Adică au venit cu o busolă. Filosofii în Grecia antică, curioși, colecționând diverse fapte uimitoare, s-a ciocnit cu magneți în vecinătatea orașului Magnessa din Asia Mică. Acolo au descoperit pietre ciudate care ar putea atrage fierul. La acea vreme, acest lucru nu era mai puțin uimitor decât puteau deveni extratereștrii în timpul nostru.

Părea și mai surprinzător că magneții nu atrag toate metalele, ci doar fierul, iar fierul în sine poate deveni un magnet, deși nu atât de puternic. Putem spune că magnetul a atras nu numai fierul, ci și curiozitatea oamenilor de știință și a avansat foarte mult o astfel de știință precum fizica. Thales din Milet a scris despre „sufletul unui magnet”, iar romanul Titus Lucretius Carus a scris despre „mișcarea furioasă a piliturii și inelelor de fier” în eseul său „Despre natura lucrurilor”. El a putut observa deja prezența a doi poli ai magnetului, care mai târziu, când marinarii au început să folosească busola, au primit numele punctelor cardinale.

Ce este un magnet? Cu cuvinte simple. Un câmp magnetic

Am luat magnetul în serios

Natura magneților nu a putut fi explicată mult timp. Cu ajutorul magneților s-au descoperit noi continente (marinarii încă tratează busola cu mult respect), dar nimeni nu știa încă nimic despre însăși natura magnetismului. S-a lucrat doar pentru îmbunătățirea busolei, care a fost făcută și de geograful și navigatorul Cristofor Columb.

În 1820, omul de știință danez Hans Christian Oersted a făcut o descoperire majoră. El a stabilit acțiunea unui fir cu un curent electric pe un ac magnetic și, ca om de știință, a aflat prin experimente cum se întâmplă acest lucru în conditii diferite. În același an, fizicianul francez Henri Ampere a venit cu o ipoteză despre curenții circulari elementari care curg în moleculele materiei magnetice. În 1831, englezul Michael Faraday, folosind o bobină de sârmă izolată și un magnet, a efectuat experimente care arătau că munca mecanică poate fi transformată în curent electric. El a stabilit, de asemenea, legea inducției electromagnetice și a introdus conceptul de „câmp magnetic”.

Legea lui Faraday stabilește regula: pentru o buclă închisă, forța electromotoare este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic care trece prin această buclă. Totul funcționează pe acest principiu mașini electrice- generatoare, motoare electrice, transformatoare.

În 1873, omul de știință scoțian James C. Maxwell combină fenomenele magnetice și electrice într-o singură teorie, electrodinamica clasică.

Substanțele care pot fi magnetizate se numesc feromagneți. Acest nume asociază magneții cu fierul, dar pe lângă acesta, capacitatea de magnetizare se găsește și în nichel, cobalt și alte metale. Deoarece câmpul magnetic s-a mutat deja în regiune uz practic, atunci materialele magnetice au devenit subiect de mare atenție.

Experimentele au început cu aliaje de metale magnetice și diverși aditivi din ele. Materialele rezultate au fost foarte scumpe, iar dacă Werner Siemens nu ar fi venit cu ideea de a înlocui magnetul cu oțel magnetizat de un curent relativ mic, lumea nu ar fi văzut niciodată tramvaiul electric și compania Siemens. Siemens a lucrat și la dispozitive telegrafice, dar aici a avut mulți concurenți, iar tramvaiul electric a dat companiei o mulțime de bani și, în cele din urmă, a tras totul împreună cu el.

Inductie electromagnetica

Cantități de bază asociate magneților în tehnologie

Ne vor interesa în principal magneți, adică feromagneți, și vom lăsa puțin deoparte suprafața rămasă, foarte vastă, a fenomenelor magnetice (mai bine spus, electromagnetice, în memoria lui Maxwell). Unitățile noastre de măsură vor fi cele acceptate în SI (kilogram, metru, secundă, amperi) și derivatele lor:

l Puterea câmpului, H, A/m (amperi pe metru).

Această mărime caracterizează intensitatea câmpului dintre conductoarele paralele, distanța dintre care este de 1 m, iar curentul care circulă prin acestea este de 1 A. Intensitatea câmpului este o mărime vectorială.

l Inductie magnetica, B, Tesla, densitatea fluxului magnetic (Weber/m2)

Acesta este raportul dintre curentul prin conductor și lungimea cercului, la raza la care ne interesează mărimea inducției. Cercul se află în planul pe care firul îl intersectează perpendicular. Aceasta include, de asemenea, un factor numit permeabilitate magnetică. Aceasta este o mărime vectorială. Dacă vă uitați mental la capătul firului și presupuneți că curentul curge în direcția departe de noi, atunci cercurile de forță magnetică „se rotesc” în sensul acelor de ceasornic, iar vectorul de inducție este aplicat tangentei și coincide cu ei în direcția.

l Permeabilitatea magnetică, μ (valoare relativă)

Dacă luăm permeabilitatea magnetică a vidului ca 1, atunci pentru alte materiale vom obține valorile corespunzătoare. Deci, de exemplu, pentru aer obținem o valoare care este aproape aceeași ca și pentru vid. Pentru fier obținem valori semnificativ mai mari, așa că putem spune figurativ (și foarte precis) că fierul „trage” linii de forță magnetice în sine. Dacă intensitatea câmpului într-o bobină fără miez este egală cu H, atunci cu un miez obținem μH.

l Forța coercitivă, A/m.

Forța coercitivă măsoară cât de mult rezistă un material magnetic la demagnetizare și remagnetizare. Dacă curentul din bobină este eliminat complet, atunci va exista inducție reziduală în miez. Pentru a-l face egal cu zero, trebuie să creați un câmp de o anumită intensitate, dar în sens invers, adică lăsați curentul să curgă în direcția opusă. Această tensiune se numește forță coercitivă.

Deoarece magneții în practică sunt întotdeauna utilizați în legătură cu electricitatea, nu ar trebui să fie surprinzător faptul că o astfel de cantitate electrică precum amperul este folosită pentru a descrie proprietățile lor.

Din cele spuse, rezultă că este posibil, de exemplu, ca un cui asupra căruia a fost acționat un magnet să devină în sine un magnet, deși unul mai slab. În practică, se dovedește că chiar și copiii care se joacă cu magneți știu despre asta.

Există cerințe diferite pentru magneți în tehnologie, în funcție de unde merg aceste materiale. Materialele ferromagnetice sunt împărțite în „moale” și „dure”. Primele sunt folosite pentru a face miezuri pentru dispozitive în care fluxul magnetic este constant sau variabil. Un bun magnet autofabricat de la materiale moi nu vei. Se demagnetizează prea ușor și exact asta au aici. proprietate de valoare, deoarece releul trebuie să „elibereze” dacă curentul este oprit, iar motorul electric nu ar trebui să se încălzească - este cheltuit pentru inversarea magnetizării exces de energie, care se eliberează sub formă de căldură.

CUM Arata cu adevarat un camp magnetic? Igor Beletsky

Magneți permanenți, adică cei care se numesc magneți necesită materiale dure pentru fabricarea lor. Rigiditatea se referă la magnetic, adică la o inducție reziduală mare și la o forță coercitivă mare, deoarece, după cum am văzut, aceste cantități sunt strâns legate între ele. Astfel de magneți sunt utilizați în oțelurile carbon, wolfram, crom și cobalt. Coerctivitatea lor atinge valori de aproximativ 6500 A/m.

Există aliaje speciale numite alni, alnisi, alnico și multe altele, așa cum ați putea ghici, includ aluminiu, nichel, siliciu, cobalt. diferite combinații, care au o forță coercitivă mai mare - până la 20.000...60.000 A/m. Un astfel de magnet nu este atât de ușor de smuls din fier.

Există magneți special proiectați pentru a funcționa la frecvențe mai mari. Acesta este binecunoscutul „magnet rotund”. Este „extras” dintr-un difuzor inutilizabil dintr-un sistem stereo, sau un radio auto sau chiar un televizor de altădată. Acest magnet este realizat prin sinterizarea oxizilor de fier și aditivi speciali. Acest material se numește ferită, dar nu orice ferită este magnetizată în mod specific în acest fel. Iar în difuzoare este folosit din motive de reducere a pierderilor inutile.

Magneți. Descoperire. Cum functioneaza?

Ce se întâmplă în interiorul unui magnet?

Datorită faptului că atomii unei substanțe sunt „aglomerări” particulare de electricitate, ei își pot crea propriul câmp magnetic, dar numai în unele metale care au o structură atomică similară este exprimată foarte puternic această abilitate. Și fierul, și cobaltul și nichelul costă tabelul periodic Mendeleev se află în apropiere și are structuri similare de carcase electronice, care transformă atomii acestor elemente în magneți microscopici.

Deoarece metalele pot fi numite un amestec înghețat de diverse cristale foarte mici, este clar că astfel de aliaje pot avea o mulțime de proprietăți magnetice. Multe grupuri de atomi își pot „desfășura” propriii magneți sub influența vecinilor și a câmpurilor externe. Astfel de „comunități” se numesc domenii magnetice și formează structuri foarte bizare, care sunt încă studiate cu interes de către fizicieni. Acest lucru are o mare importanță practică.

După cum am menționat deja, magneții pot avea dimensiuni aproape atomice, deci cea mai mică dimensiune Domeniul magnetic este limitat de mărimea cristalului în care sunt încorporați atomii de metal magnetic. Așa se explică, de exemplu, densitatea aproape fantastică de înregistrare pe hard disk-urile computerelor moderne, care, aparent, va continua să crească până când unitățile vor avea concurenți mai serioși.

Gravitație, magnetism și electricitate

Unde se folosesc magneții?

Ale căror miezuri sunt magneți fabricați din magneți, deși de obicei numiți simplu miezuri, magneții au mult mai multe utilizări. Există magneți de papetărie, magneți pentru blocarea ușilor de mobilier și magneți de șah pentru călători. Aceștia sunt magneți cunoscuți de toată lumea.

Tipurile mai rare includ magneți pentru acceleratoarele de particule încărcate, acestea sunt structuri foarte impresionante care pot cântări zeci de tone sau mai mult. Deși acum fizica experimentală este plină de iarbă, cu excepția acelei părți care aduce imediat super-profituri pe piață, dar în sine nu costă aproape nimic.

Un alt magnet interesant este instalat într-un dispozitiv medical elegant numit scaner de imagistică prin rezonanță magnetică. (De fapt, metoda se numește RMN, rezonanță magnetică nucleară, dar pentru a nu speria oamenii care în general nu sunt puternici în fizică, a fost redenumită.) Dispozitivul necesită plasarea obiectului observat (pacientul) într-un câmp magnetic puternic, iar magnetul corespunzător are dimensiuni înspăimântătoare și forma sicriului diavolului.

O persoană este așezată pe o canapea și rulată printr-un tunel în acest magnet, în timp ce senzorii scanează zona de interes pentru medici. În general, nu este mare lucru, dar unii oameni experimentează claustrofobia până la panică. Astfel de oameni își vor permite de bunăvoie să fie tăiați de vii, dar nu vor fi de acord cu o examinare RMN. Cu toate acestea, cine știe cum se simte o persoană într-un câmp magnetic neobișnuit de puternic, cu o inducție de până la 3 Tesla, după ce a plătit bani buni pentru asta.

Pentru a obține un câmp atât de puternic, supraconductivitatea este adesea folosită prin răcirea bobinei magnetului hidrogen lichid. Acest lucru face posibilă „pomparea” câmpului fără teama că încălzirea firelor cu un curent puternic va limita capacitățile magnetului. Aceasta nu este deloc o configurație ieftină. Dar magneții din aliaje speciale care nu necesită polarizarea curentului sunt mult mai scumpi.

Pământul nostru este, de asemenea, un magnet mare, deși nu foarte puternic. Ajută nu numai deținătorii busolei magnetice, ci și ne salvează de la moarte. Fără el, am fi uciși de radiația solară. Imaginea câmpului magnetic al Pământului, simulată de computere pe baza observațiilor din spațiu, arată foarte impresionantă.

Iată un răspuns scurt la întrebarea despre ce este un magnet în fizică și tehnologie.

Mai devreme sau mai târziu, fiecare femeie are dorința de a-și construi propriul cuib, de a-l decora cu stil și accesorii functionale, utilizare solutii de proiectare decor.

Uneori nici nu știm cum altfel putem folosi lucruri interesante, al căror scop este aparent clar. De exemplu, știați că dovleacul uscat poate fi lăcuit și vă va servi mult timp ca vază pentru birou sau buchete de câmp? Și din momentul în care copilul tău crește, vopselele cu acuarelă nu trebuie ascunse într-un sertar îndepărtat, deoarece pot decora cu ușurință o oglindă în baie.

Astăzi vom vorbi despre articole decorative atât de drăguțe și utile precum magneții. Multe dintre ele le aducem din călătoriile noastre, încercând să păstrăm o bucată de amintiri din locul nostru preferat. Alte bibelouri tematice ne pot fi dăruite de rude sau prieteni, iar altele au fost moștenite de la bunica din timpuri imemoriale. Se pare că acești mici „prieteni” din interior au până la 10 căi diferite utilizări, cu care ne vom familiariza.

1. Element de decor.În cele mai multe cazuri, se decorează cu magneți aparate electrocasnice ca un frigider sau mașină de spălat. Uneori poți chiar decora un perete suedez cu magneți cu litere. Principalul lucru este să mențineți măcar un anumit stil. Într-o zi, am venit să vizitez o prietenă, iar ea avea un număr mare de magneți atârnând peste tot frigiderul. Lângă sandvișurile improvizate puteți vedea trunchiul gol al unei fete, în lateral sunt mai mulți magneți din Egipt (unde erau de fapt), și apoi o duzină de lucruri din alte țări - Vietnam, Tbilisi, Gurzuf, Lvov, Londra și alții. Totul ar fi bine, dar când, printre acest haos, am văzut câțiva magneți cu litere din iaurt Rastishki, înconjurați de magneți în formă de armă, surpriza mea nu a cunoscut limite! Dacă credeți că oamenii nu acordă atenție unor lucruri mici precum magneții atunci când vă vizitează, vă înșelați și riscați să fiți etichetat pentru totdeauna drept o familie „lipicioasă” care își etalează „călătoriile și realizările”.

2. Fotografii pe magnet. Puțini oameni știu că industria tipografică modernă a inventat o altă inovație - fotografiile personale pe un magnet plat. Această plăcere poate fi pregătită instantaneu, literalmente în câteva ore, și va costa foarte puțin. Nu numai că ați găsit o altă modalitate de a păstra amintirile, dar uzura unei fotografii imprimate pe un material atât de dens este mult mai mică. Fotografiile pe magneți pot fi pur și simplu puse într-un dulap pentru depozitare atentă sau le puteți folosi ca element decorativ - un arbore genealogic pe un suport de fier, de exemplu.

3. „Suport” convenabil pentru note, precum și fixare. Sunt puține familii care nu știu despre această utilizare funcțională a magnetului. Chiar și la școala fiului meu, pe table și standuri moderne, profesorii atașează material vizual, tabele și imagini, fără a le redesena manual, ca înainte. În familia noastră, magneții sunt părți integrante ale frigiderului, deoarece toate sarcinile zilnice sunt operaționale numere de telefon, întâlnirile memorabile și rutinele zilnice surprind aceste mici atribute.

În ceea ce privește fixarea, bunicul meu folosea adesea magneți pentru a adera mai bine adezivul la fixarea spargerilor sau a cicatricilor pe obiecte. Pur și simplu a plasat piesa între doi magneți, iar lipirea mai rapidă nu a întârziat să apară.

Mama a găsit o altă utilizare pentru proprietățile de fixare ale unui magnet în gospodărie - a cumpărat o bandă magnetică alungită frumoasă și atașează la ea orice aparat de bucătărie (inclusiv tigăi și oale). Astfel de benzi pot fi folosite ca suporturi pentru cuțite; un mini magnet poate fi cusut chiar în material (suport pentru oală, prosop), astfel încât să poată fi poziționat convenabil (chiar și atașat la cuptor).

4. Divertisment pentru copii și adulți. Multe puzzle-uri, sculpturi fascinante și dispozitive de relaxare în cabinetul unui psiholog au fost create de mult timp folosind magneți. Copiii mici sunt încântați în special de obiectele suspendate în aer, precum și de cuburi magnetice, bile, discuri și alte lucruri amuzante. De asemenea, puteți folosi magneți pentru a crea o placă de „creștere” pentru bebelușul dvs. - folosiți doar un magnet amuzant pentru a marca nivelurile la care a crescut copilul dumneavoastră într-o anumită perioadă de timp.

5. Purificarea uleiului auto. Vorbim despre transmisie și umplere cu ulei de motor. Această funcție de magnet mi-a fost demonstrată de fratele meu, un mecanic auto, iar soțului meu i-a plăcut foarte mult. Magneții compacti se potrivesc ferm pe dop de scurgere motorul mașinii dvs. și toate piesele de uzură se vor lipi de ele. Magneți puternici va prinde numai acele particule care sunt un abraziv pentru materialul pieselor și le va colecta pe suprafața lor, din care toți contaminanții vor fi ușor de îndepărtat.

6. Căutați obiecte. Dacă copilul tău a văzut destule filme americane și vrea să caute inele de aur pierdute în stațiune, nu-l deranja. Odată i-am cumpărat fiului meu un detector de metale, când a arătat abilitățile unui cercetător arheologic. Imaginează-ți surpriza mea când distracția fiului meu a început să genereze venituri. Pe parcursul celor două săptămâni de stațiune, fiul meu a adus 2 inele de aur, un pandantiv și un cercel de argint pentru piercing, pur și simplu prin trecerea unui fir cu un magnet inel de-a lungul plajei. Soțului meu i-a plăcut această idee, dar o folosește pentru reparații, deoarece cu ajutorul unei „sonde” magnetice puteți găsi rapid locația șuruburilor, cuielor și fitingurilor în pereți.

Interesant este că există magneți la vânzare care pot ridica obiecte chiar și de pe fundul mării cu o greutate de până la 300 kg. Fantezia unei comori pirați subacvatice s-a jucat imediat... Dacă?!

7. Repararea instrumentelor muzicale. Fiica prietenului meu a fost în vizită de multă vreme scoala de Muzica la ora de instrumente de suflat, iar mama ei era deja doborâtă încercând să găsească cale rapidă scapa saxofonul si trompeta de loviturile caracteristice. Este imposibil să ajungi la ele printr-un tub subțire curbat, iar găsirea specialistului în reparații potrivit nu este atât de ușoară (și nu este o plăcere ieftină). Și așa a citit undeva informații pe care un magnet le poate ajuta în această problemă dificilă. Luăm o bilă de fier (de preferință din oțel), potrivită diametrului tubului, și o ghidăm cu ajutorul unui magnet extern până la locul adânciturii. Apoi pur și simplu deplasați magnetul de-a lungul perimetrului adânciturii, mingea din interior va fi puternic atrasă de magnet, nivelând perfect suprafața. Astfel de reparații vă vor costa foarte ieftin și în doar câteva minute!

8. Atașarea broșelor sau insignelor de fier fără a lăsa urme pe îmbrăcăminte. Astfel de mod interesant L-am spionat pe unul dintre angajații noștri. Poartă în mod regulat bluze elegante din mătase, satin și șifon, o plăcuță de identificare fiind un element obligatoriu al codului vestimentar. Fetei i-a venit ideea de a atașa un mini magnet pe spatele hainelor și pur și simplu plasează un ac de insignă sau o broșă de fier pe partea din față. În mod surprinzător, semnul ține bine, iar chiar și cele mai subțiri haine nu lasă urme.

9. Element de decor. Multe fete au auzit despre așa-numitele brățări magnetice, făcute din bile, cuburi și alte forme geometrice. Astfel de bijuterii sunt foarte rapid de asamblat, le puteți face individuale adăugând mai multe pandantive tematice sau insigne cu nume la ansamblul dvs. de bază. De asemenea, puteți alterna părți magnetice cu alte elemente decorative - inserții de piele, paiete, blană, țesătură etc. În plus, bijuteriile realizate din magneți sunt considerate benefice pentru organism!

Am urmărit odată un program în care o fată își dorea cu adevărat să obțină un piercing la modă pentru o petrecere, dar părinții ei nu l-au permis. Fata iute la minte nu a vrut să facă „găuri” în corp, ea pur și simplu a atașat un mic magnet pe o parte a lobului urechii și a adăugat 3 triunghiuri de argint pe cealaltă. Acest decor poate fi obținut fără durere, igienic, rapid și numai pentru acele zile în care ai chef să porți un astfel de „model”.

10. Accelerează fermentarea infuziilor de casă.În cele din urmă, vă voi spune despre felul uimitor în care prietenul meu prepară lichioruri și vinuri la casa lui. Prin plasarea mai multor magneți pe fundul sticlei, el creează un câmp puternic, ideal pentru fermentarea oricăror băuturi spirtoase, spune el. Un prieten susține că coacerea are loc de câteva ori mai repede (literal într-o lună), iar băutura primește aceleași proprietăți gustative și buchete aromatice care se maturizează de obicei în tincturi după câțiva ani de îmbătrânire!

Astăzi am analizat câteva modalități cu adevărat uimitoare de a folosi magneții în viața de zi cu zi. Așadar, dacă aveți câțiva magneți întinși acasă, este timpul să le oferiți o a doua viață, folosindu-i în scopul propus.

• Ш Suporturi de stocare magnetice: casetele VHS conțin role de bandă magnetică. Informațiile video și audio sunt codificate pe un strat magnetic de pe bandă. De asemenea, în dischetele și hard disk-urile computerelor, datele sunt înregistrate pe un strat magnetic subțire. Cu toate acestea, mediile de stocare nu sunt magneți în sens strict, deoarece nu atrag obiecte. Magneții din hard disk-uri sunt utilizați în motoarele de acționare și de poziționare.
• Ш Carduri de credit, debit și bancomat: Toate aceste carduri au o bandă magnetică pe o parte. Această bandă codifică informațiile necesare pentru a vă conecta institutie financiarași conexiuni la conturile lor.
• Ш Televizoare convenționale și monitoare de computer: televizoarele și monitoarele de computer care conțin un tub catodic folosesc un electromagnet pentru a controla un fascicul de electroni și pentru a forma o imagine pe ecran. Panourile cu plasmă și monitoarele LCD folosesc tehnologii diferite.
• Ш Difuzoare și microfoane: Majoritatea difuzoarelor folosesc un magnet permanent și o bobină de curent pentru a converti energia electrică (semnalul) în energie mecanică (mișcarea care creează sunetul). Înfășurarea este înfășurată pe o bobină, atașată la difuzor și curge prin aceasta curent alternativ, care interacționează cu câmpul unui magnet permanent.
• Ш Un alt exemplu de utilizare a magneților în ingineria audio este în capul de captare al unui electrofon și în casetofonele ca cap de ștergere economic.
• Ш Separator magnetic de minerale grele
• Ш Motoare și generatoare electrice: unele motoare electrice(la fel ca și difuzoarele) se bazează pe o combinație între un electromagnet și un magnet permanent. Ele transformă energia electrică în energie mecanică. Un generator, pe de altă parte, transformă energia mecanică în energie electrică prin deplasarea unui conductor printr-un câmp magnetic.
• Ш Transformatoare: Dispozitive pentru transmiterea energiei electrice între două înfășurări de sârmă care sunt izolate electric, dar cuplate magnetic.
• Ш Magneții sunt utilizați în releele polarizate. Astfel de dispozitive își amintesc starea când alimentarea este oprită.
• Ш Compas: o busolă (sau busolă marină) este un indicator magnetizat care se poate roti liber și este orientat în direcția unui câmp magnetic, cel mai adesea câmpul magnetic al Pământului.
• Sh Art: Plăcile magnetice de vinil pot fi atașate de tablouri, fotografii și alte obiecte decorative, permițându-le să fie atașate la frigidere și alte suprafețe metalice.
• Ш Magneții sunt adesea folosiți în jucării. M-TIC folosește bare magnetice conectate la sfere metalice
• Ш Jucării: Având în vedere capacitatea lor de a rezista gravitației la distanță apropiată, magneții sunt adesea folosiți în jucăriile pentru copii cu efecte distractive.
• Ш Magneții pot fi folosiți pentru a face bijuterii. Colierele și brățările pot avea închidere magnetică sau pot fi realizate în întregime dintr-o serie de magneți legați și margele negre.
• Ш Magneții pot ridica obiecte magnetice (cui de fier, capse, agrafe, agrafe) care sunt fie prea mici, greu de atins, fie prea subțiri pentru a fi manipulate cu degetele. Unele șurubelnițe sunt magnetizate special în acest scop.
• Ш Magneții pot fi utilizați în prelucrarea fierului vechi pentru a separa metalele magnetice (fier, oțel și nichel) de cele nemagnetice (aluminiu, aliaje neferoase etc.). Aceeași idee poate fi folosită și în ceea ce se numește „Test magnetic”, în care caroseria mașinii este examinată cu un magnet pentru a identifica zonele reparate folosind fibră de sticlă sau chit de plastic.
• Sh Maglev: Tren cu levitație magnetică condus și controlat de forțe magnetice. Un astfel de tren, spre deosebire de trenurile tradiționale, nu atinge suprafața șinei în timpul deplasării. Deoarece există un decalaj între tren și suprafața în mișcare, frecarea este eliminată și singura forță de frânare este forța de rezistență aerodinamică.
• Ш Magneții sunt utilizați în încuietorile ușilor de mobilier.
• Ш Dacă magneții sunt plasați în bureți, atunci acești bureți pot fi folosiți pentru a spăla foi subțiri de materiale nemagnetice pe ambele părți simultan, în timp ce o parte poate fi dificil de atins. Acesta ar putea fi, de exemplu, sticla unui acvariu sau balcon.
• Ш Magneții sunt utilizați pentru a transmite cuplul „prin” un perete, care ar putea fi, de exemplu, un recipient etanș al unui motor electric. Așa a fost concepută jucăria GDR „Submarin”.
• Ш Magneții împreună cu un comutator lamelă sunt utilizați în senzori speciali de poziție. De exemplu, în senzorii ușii frigiderului și alarmele de securitate.
• Ш Magneții împreună cu un senzor Hall sunt utilizați pentru a determina poziția unghiulară sau viteza unghiulară a arborelui.
• Ш Magneții sunt utilizați în eclatoarele de scânteie pentru a accelera stingerea arcului.
• Ш Magneții sunt utilizați pentru testarea nedistructivă folosind metoda particulelor magnetice (MPC)
• Ш Magneții sunt utilizați pentru a devia fasciculele de radiații radioactive și ionizante, de exemplu în timpul observării în camere.
• Ш Magneții sunt utilizați în instrumentele de indicare cu un ac de deviere, de exemplu, un ampermetru. Astfel de dispozitive sunt foarte sensibile și liniare.
• Ш Magneții sunt utilizați în supapele și circulatoarele pentru cuptorul cu microunde.
• Ш Magneții sunt utilizați ca parte a unui sistem de deflectare al tuburilor cu raze catodice pentru a regla traiectoria fasciculului de electroni.
• Ш Înainte de descoperirea legii conservării energiei, au existat multe încercări de a folosi magneți pentru a construi o „mașină cu mișcare perpetuă”. Oamenii au fost atrași de energia aparent inepuizabilă a câmpului magnetic al magneților permanenți, care sunt cunoscute de foarte mult timp. Dar modelul de lucru nu a fost niciodată construit.

Există două tipuri principale de magneți: permanenți și electromagneți. Puteți determina ce este un magnet permanent pe baza proprietăților sale principale. Un magnet permanent își primește numele deoarece magnetismul său este întotdeauna „pornit”. Acesta generează propriul câmp magnetic, spre deosebire de un electromagnet, care este făcut din sârmă înfășurată în jurul unui miez de fier și necesită curent să curgă pentru a crea un câmp magnetic.

Istoria studiului proprietăților magnetice

Cu secole în urmă, oamenii au descoperit că unele tipuri stânci avea caracteristici originale: atras de obiectele de fier. Mențiunea magnetitului se găsește în cronicile istorice antice: acum mai bine de două mii de ani în Europa și mult mai devreme în Asia de Est. La început a fost privit ca un obiect curios.

Mai târziu, magnetitul a fost folosit pentru navigație, constatând că tinde să ocupe o anumită poziție atunci când i se oferă libertatea de a se roti. Cercetare științifică realizată de P. Peregrine în secolul al XIII-lea, a arătat că oțelul poate dobândi aceste caracteristici după ce a fost frecat cu magnetit.

Obiectele magnetizate aveau doi poli: „nord” și „sud”, în raport cu câmpul magnetic al Pământului. După cum a descoperit Peregrine, izolarea unuia dintre poli nu a fost posibilă prin tăierea unui fragment de magnetit în două - fiecare fragment individual a ajuns să aibă propria sa pereche de poli.

În conformitate cu conceptele de astăzi, câmpul magnetic al magneților permanenți este orientarea rezultată a electronilor într-o singură direcție. Doar unele tipuri de materiale interacționează cu câmpurile magnetice, un număr mult mai mic dintre ele sunt capabile să mențină un câmp magnetic constant.

Proprietățile magneților permanenți

Principalele proprietăți ale magneților permanenți și câmpul pe care îl creează sunt:

• existența a doi poli;
• polii opuși se atrag, iar polii asemănători se resping (ca sarcinile pozitive și negative);
• forța magnetică se răspândește imperceptibil în spațiu și trece prin obiecte (hârtie, lemn);
• În apropierea polilor se observă o creștere a intensității MF.

Magneții permanenți suportă MP fără ajutor extern. În funcție de proprietățile lor magnetice, materialele sunt împărțite în tipuri principale:

• feromagneți – ușor de magnetizat;
• materiale paramagnetice – sunt magnetizate cu mare dificultate;
• Diamagneții - tind să reflecte câmpurile magnetice externe prin magnetizare în direcția opusă.

Important! Materialele magnetice moi, cum ar fi oțelul, conduc magnetismul atunci când sunt atașate la un magnet, dar acest lucru se oprește atunci când este îndepărtat. Magneții permanenți sunt fabricați din materiale magnetice dure.

Cum funcționează un magnet permanent?

Lucrarea sa se ocupă de structura atomică. Toți feromagneții creează un câmp magnetic natural, deși slab, datorită electronilor care înconjoară nucleele atomilor. Aceste grupuri de atomi sunt capabile să se orienteze în aceeași direcție și se numesc domenii magnetice. Fiecare domeniu are doi poli: nord și sud. Când un material feromagnetic nu este magnetizat, regiunile sale sunt orientate în direcții aleatorii, iar câmpurile lor magnetice se anulează reciproc.

Pentru a crea magneți permanenți, feromagneții sunt încălziți la temperaturi foarte ridicate. temperaturi mariși sunt expuși la MF extern puternic. Acest lucru duce la faptul că domeniile magnetice individuale din interiorul materialului încep să se orienteze în direcția câmpului magnetic extern până când toate domeniile sunt aliniate, atingând punctul de saturație magnetică. Materialul este apoi răcit și domeniile aliniate sunt blocate în poziţia corectă. Odată ce MF extern este îndepărtat, materialele magnetice dure își vor păstra majoritatea domeniilor, creând un magnet permanent.

Caracteristicile magnetului permanent

1. Forța magnetică este caracterizată de inducția magnetică reziduală. Desemnat Fr. Aceasta este forța care rămâne după dispariția deputatului extern. Măsurat în teste (T) sau gauss (G);
2. Coercivitate sau rezistență la demagnetizare - Ns. Măsurat în A/m. Arată care ar trebui să fie intensitatea câmpului magnetic extern pentru a demagnetiza materialul;
3. Energie maximă – BHmax. Se calculează prin înmulțirea forței magnetice remanente Br și a coercitivității Hc. Măsurat în MGSE (megaussersted);
4. Coeficientul de temperatură al forței magnetice reziduale – Тс of Br. Caracterizează dependența lui Br de valoarea temperaturii;
5. Tmax – cea mai mare valoare a temperaturii, la atingerea căreia magneții permanenți își pierd proprietățile cu posibilitatea de recuperare inversă;
6. Tcur este cea mai mare valoare a temperaturii la care materialul magnetic își pierde ireversibil proprietățile. Acest indicator se numește temperatura Curie.

Caracteristicile individuale ale magnetului se modifică în funcție de temperatură. La sensuri diferite temperatura tipuri diferite materialele magnetice funcționează diferit.

Important! Toți magneții permanenți pierd un procent de magnetism pe măsură ce temperatura crește, dar cu la viteze diferite in functie de tipul lor.

Tipuri de magneți permanenți

Există cinci tipuri de magneți permanenți, fiecare dintre care este fabricat diferit folosind materiale cu proprietăți diferite:

• alnico;
• ferite;
• pământuri rare SmCo pe bază de cobalt și samariu;
• neodim;
• polimer.

Alnico

Aceștia sunt magneți permanenți constând în principal dintr-o combinație de aluminiu, nichel și cobalt, dar pot include și cupru, fier și titan. Datorită proprietăților magneților alnico, aceștia pot funcționa la cele mai înalte temperaturi, păstrându-și magnetismul, dar se demagnetizează mai ușor decât ferita sau pământurile rare SmCo. Au fost primii magneți permanenți produși în masă, înlocuind metalele magnetizate și electromagneții scumpi.

Aplicație:

• motoare electrice;
• tratament termic;
• rulmenti;
• vehicule aerospațiale;
• echipament militar;
• echipamente de încărcare și descărcare la temperaturi ridicate;
• microfoane.

Ferite

Pentru a face magneți de ferită, cunoscuți și sub numele de ceramică, se folosesc carbonat de stronțiu și oxid de fier într-un raport de 10/90. Ambele materiale sunt abundente și disponibile din punct de vedere economic.

Datorită costurilor reduse de producție, rezistenței la căldură (până la 250°C) și coroziunii, magneții de ferită sunt unul dintre cei mai populari magneți pentru utilizarea de zi cu zi. Au o coercivitate internă mai mare decât alnico, dar o putere magnetică mai mică decât omologii lor din neodim.

Aplicație:

• difuzoare de sunet;
• sisteme de securitate;
• magneți cu plăci mari pentru îndepărtarea contaminării cu fier de pe liniile de proces;
• motoare și generatoare electrice;
• instrumente medicale;
• magneți de ridicare;
• magneți de căutare marină;
• dispozitive bazate pe funcționarea curenților turbionari;
• întrerupătoare și relee;
• frane

Magneți SmCo pentru pământuri rare

Magneții de cobalt și samariu funcționează pe o gamă largă de temperaturi, au coeficienți de temperatură înalți și rezistență ridicată la coroziune. Acest tip păstrează proprietățile magnetice chiar și la temperaturi sub zero absolut, făcându-le populare pentru utilizarea în aplicații criogenice.

Aplicație:

• tehnologie turbo;
• cuplaje pompe;
• medii umede;
• dispozitive de temperatură înaltă;
• miniatură masini de curse cu acţionare electrică;
• dispozitive radio-electronice pentru funcționare în condiții critice.

Magneți de neodim

Cei mai puternici magneți existenți, constând dintr-un aliaj de neodim, fier și bor. Datorită puterii lor enorme, chiar și magneții în miniatură sunt eficienți. Acest lucru oferă versatilitate de utilizare. Fiecare persoană se află în permanență lângă unul dintre magneții de neodim. Sunt, de exemplu, într-un smartphone. Fabricarea de motoare electrice, echipamente medicale și electronice radio se bazează pe magneți de neodim ultra-puternici. Datorită ultra-rezistenței, forței magnetice enorme și rezistenței la demagnetizare, sunt posibile eșantioane de până la 1 mm.

Aplicație:

• hard disk-uri;
• dispozitive de reproducere a sunetului – microfoane, senzori acustici, căști, difuzoare;
• proteze;
• pompe cuplate magnetic;
• închizători de uși;
• motoare și generatoare;
• încuietori pe bijuterii;
• scanere RMN;
• terapie magnetică;
• Senzori ABS la mașini;
• echipament de ridicare;
• separatoare magnetice;
• comutatoare cu lame etc.

Magneții flexibili conțin particule magnetice în interiorul unui liant polimeric. Folosit pentru dispozitive unice în care instalarea analogilor solide este imposibilă.

Aplicație:

• publicitate afișată – fixare rapidă și îndepărtare rapidă la expoziții și evenimente;
• indicatoare pentru vehicule, panouri educaționale pentru școli, sigle ale companiei;
• Jucării, puzzle-uri și jocuri;
• mascarea suprafetelor pentru vopsire;
• Calendare și semne de carte magnetice;
• garnituri de ferestre si usi.

Majoritatea magneților permanenți sunt fragili și nu ar trebui folosiți ca componente structurale. Sunt fabricați în forme standard: inele, tije, discuri și cele individuale: trapeze, arce etc. Magneții de neodim, datorită conținutului ridicat de fier, sunt susceptibili la coroziune, astfel încât sunt acoperiți cu nichel deasupra, oţel inoxidabil, teflon, titan, cauciuc și alte materiale.

Video

Va fi util să oferim câteva definiții și explicații chiar la începutul lucrării.

Dacă, într-un loc, o forță acționează asupra corpurilor în mișcare cu o sarcină care nu acționează asupra corpurilor staționare sau lipsite de sarcină, atunci ei spun că există o forță în acest loc. un câmp magnetic una dintre formele mai generale câmp electromagnetic .

Există corpuri capabile să creeze un câmp magnetic în jurul lor (și un astfel de corp este afectat și de forța unui câmp magnetic, se spune că sunt magnetizate și au un moment magnetic, ceea ce determină capacitatea corpului de a crea un câmp magnetic); . Astfel de corpuri sunt numite magneti .

Trebuie remarcat faptul că materiale diferite reacţionează diferit la un câmp magnetic extern.

Există materiale care slăbesc efectul câmpului extern în interiorul lor paramagneti și îmbunătățirea câmpului extern din interiorul lor materiale diamagnetice .

Există materiale cu o capacitate uriașă (de mii de ori) de a îmbunătăți câmpul extern din interiorul lor - fier, cobalt, nichel, gadoliniu, aliaje și compuși ai acestor metale, sunt numiți feromagneți .

Printre feromagneți există materiale care, după ce au fost expuse la un câmp magnetic extern suficient de puternic, devin ei înșiși magneți. materiale magnetice dure.

Există materiale care concentrează un câmp magnetic extern și, în timp ce acesta este activ, se comportă ca niște magneți; dar dacă câmpul exterior dispare ei nu devin magneți materiale magnetice moi

INTRODUCERE.

Suntem obișnuiți cu magnetul și îl tratăm puțin condescendent ca pe un atribut depășit al orelor de fizică de la școală, uneori nici măcar nu bănuim câți magneți sunt în jurul nostru. În apartamentele noastre sunt zeci de magneți: în aparate de ras electric, difuzoare, magnetofone, în ceasuri, în borcane cu cuie, în sfârșit. Noi înșine suntem și magneți: biocurenții care curg în noi dau naștere unui model bizar de linii magnetice de forță în jurul nostru. Pământul pe care trăim este un uriaș magnet albastru. Soarele este o minge de plasmă galbenă, un magnet și mai grandios. Galaxiile și nebuloasele, abia vizibile prin telescoape, sunt magneți de dimensiuni de neînțeles. Fuziunea termonucleară, generarea magnetodinamică de electricitate, accelerarea particulelor încărcate în sincrotroni, recuperarea navelor scufundate - toate acestea sunt domenii în care sunt necesari magneți enormi de dimensiuni fără precedent. Problema creării de câmpuri magnetice puternice, super-puternice, ultra-puternice și chiar mai puternice a devenit una dintre principalele în fizica și tehnologia modernă.

Magnetul este cunoscut omului din timpuri imemoriale. Am primit mențiuni

despre magneți și proprietățile lor în lucrările lui Thales din Milet (aprox. 600 î.Hr.) și Platon (427.347 î.Hr.). Cuvântul magnet în sine a apărut datorită faptului că magneții naturali au fost descoperiți de greci în Magnezia (Tesalia).

Magneții naturali (sau naturali) apar în natură sub formă de depozite de minereuri magnetice. Cel mai mare magnet natural cunoscut este situat la Universitatea din Tartu. Masa sa este de 13 kg și este capabil să ridice o sarcină de 40 kg.

Magneții artificiali sunt magneți creați de om pe baza diverselor feromagneti. Așa-numiții magneți cu pulbere (făcuți din fier, cobalt și alți aditivi) pot susține o sarcină de peste 5.000 de ori greutatea lor.

Există două tipuri diferite de magneți artificiali:

Unele așa-zise magneți permanenți , făcut din dur magnetic materiale. Proprietățile lor magnetice nu sunt legate de utilizare surse externe sau curenti.

Un alt tip include așa-numiții electromagneți cu miez format din magnetic moale glandă. Creat de ei campuri magnetice se datorează în principal faptului că un curent electric trece prin firul de înfășurare care înconjoară miezul.

În 1600, la Londra a fost publicată cartea medicului regal W. Gilbert „Despre magnet, corpuri magnetice și marele magnet - Pământ”. Această lucrare a fost prima încercare cunoscută de noi de a studia fenomenele magnetice din perspectivă științifică. Această lucrare conține informațiile disponibile atunci despre electricitate și magnetism, precum și rezultatele experimentelor proprii ale autorului.

Din tot ceea ce întâlnește o persoană, el se străduiește în primul rând să obțină beneficii practice. Nici magnetul nu a scăpat de această soartă.

În munca mea, voi încerca să urmăresc modul în care magneții sunt folosiți de oameni nu pentru război, ci în scopuri pașnice, inclusiv utilizarea magneților în biologie, medicină și în viața de zi cu zi.

BUSOLĂ, un dispozitiv pentru determinarea direcțiilor orizontale pe sol. Folosit pentru a determina direcția în care se mișcă o navă, o aeronavă sau un vehicul terestru vehicul; direcția în care merge pietonul; indicații către un obiect sau reper. Compasele sunt împărțite în două clase principale: busole magnetice de tip pointer, care sunt folosite de topografi și turiști, și cele nemagnetice, cum ar fi girobusola și busola radio.

Prin secolul al XI-lea. se referă la mesajul chinezilor Shen Kua și Chu Yu despre fabricarea busolelor din magneți naturaliși folosirea lor în navigație. Dacă