Šta su trajni magneti. Vrste magneta i njihova upotreba
Zajedno s komadićima ćilibara naelektriziranim trenjem, trajni magneti su bili prvi materijalni dokazi za drevne ljude. elektromagnetne pojave(munja u zoru istorije definitivno je pripisana sferi ispoljavanja nematerijalnih sila). Objašnjenje prirode feromagnetizma oduvijek je zaokupljalo radoznale umove naučnika, međutim, čak i danas, fizička priroda trajne magnetizacije nekih supstanci, kako prirodnih tako i umjetno stvorenih, još uvijek nije u potpunosti otkrivena, ostavljajući značajno polje aktivnosti za savremene i buduće istraživače.
Tradicionalni materijali za trajne magnete
Aktivno se koriste u industriji od 1940. godine sa pojavom alnico legure (AlNiCo). Prije toga, trajni magneti od različitih vrsta čelika korišteni su samo u kompasima i magnetima. Alnico je omogućio da se njima zamjene elektromagneti i da se koriste u uređajima kao što su motori, generatori i zvučnici.
Ovaj upad u naš svakodnevni život dobio je novi zamah stvaranjem feritnih magneta i od tada su trajni magneti postali uobičajena pojava.
Revolucija u magnetnim materijalima počela je oko 1970. godine, stvaranjem porodice samarijum-kobalt tvrdih materijala. magnetnih materijala sa dosad neviđenom gustinom magnetne energije. Tada je otkrivena nova generacija magneta rijetkih zemalja na bazi neodimija, željeza i bora s mnogo većom gustoćom magnetske energije od samarija-kobalta (SmCo) i po očekivanoj niskoj cijeni. Ove dvije porodice magneta rijetkih zemalja imaju tako visoku gustoću energije da ne samo da mogu zamijeniti elektromagnete, već se mogu koristiti i u područjima koja su im nepristupačna. Primjeri su mali koračni motor s permanentnim magnetom ručni sat i pretvarači zvuka u slušalicama tipa Walkman.
postepeno poboljšanje magnetna svojstva materijali su prikazani na dijagramu ispod.
neodimijumski trajni magneti
Predstavljaju najnoviji i najznačajniji razvoj u ovoj oblasti tokom proteklih decenija. Njihovo otkriće su prvi put najavili gotovo istovremeno krajem 1983. metalci iz Sumitoma i General Motorsa. Baziraju se na intermetalnom spoju NdFeB: leguri neodimijuma, željeza i bora. Od njih, neodimijum je retkozemni element ekstrahovan iz minerala monazita.
Veliko interesovanje koje su ovi permanentni magneti izazvali proizlazi iz činjenice da je po prvi put dobijen novi magnetni materijal koji je ne samo jači od prethodne generacije, već i ekonomičniji. Sastoji se uglavnom od željeza, koje je mnogo jeftinije od kobalta, i neodimijuma, koji je jedan od najčešćih rijetkih zemljanih materijala i na Zemlji ga ima više od olova. Glavni minerali rijetkih zemalja monazit i bastanezit sadrže pet do deset puta više neodimijuma od samarija.
Fizički mehanizam trajne magnetizacije
Da bismo objasnili funkcioniranje trajnog magneta, moramo pogledati unutar njega do atomske skale. Svaki atom ima skup spinova svojih elektrona, koji zajedno čine njegov magnetni moment. Za naše potrebe, svaki atom možemo smatrati malim šipkastim magnetom. Kada se trajni magnet demagnetizira (bilo zagrijavanjem na visoku temperaturu ili vanjskim magnetskim poljem), svaki atomski moment je nasumično orijentiran (vidi sliku ispod) i ne opaža se pravilnost.
Kada se magnetizira u jakom magnetskom polju, svi atomski momenti su orijentirani u smjeru polja i, takoreći, međusobno se isprepliću (vidi sliku ispod). Ova sprega omogućava održavanje polja stalnog magneta kada se vanjsko polje ukloni, kao i otpor demagnetizaciji kada se njegov smjer promijeni. Mjera kohezivne sile atomskih momenata je veličina koercitivne sile magneta. Više o tome kasnije.
U dubljem izlaganju mehanizma magnetizacije, oni ne operišu konceptima atomskih momenata, već koriste koncept minijaturnih (reda 0,001 cm) područja unutar magneta, koji u početku imaju konstantnu magnetizaciju, ali su nasumično orijentirani. u nedostatku vanjskog polja, tako da strogi čitatelj, po želji, može pripisati gore navedeni fizički mehanizam nije magnetu kao cjelini. i na svoj poseban domen.
Indukcija i magnetizacija
Atomski momenti se sabiraju i formiraju magnetni moment cijelog trajnog magneta, a njegova magnetizacija M pokazuje veličinu ovog momenta po jedinici volumena. Magnetna indukcija B pokazuje da je trajni magnet rezultat vanjske magnetske sile (jačina polja) H primijenjene tokom primarne magnetizacije, kao i unutrašnje magnetizacije M zbog orijentacije atomskih (ili domenskih) momenata. Njegova vrijednost u opšti slučaj dato formulom:
B = µ 0 (H + M),
gdje je µ 0 konstanta.
U stalnom prstenastom i homogenom magnetu, jačina polja H unutar njega (u odsustvu vanjskog polja) jednaka je nuli, jer je, prema zakonu ukupne struje, njegov integral duž bilo koje kružnice unutar takvog prstenastog jezgra je jednako:
H∙2πR = iw=0 , odakle je H=0.
Dakle, magnetizacija prstenastog magneta je:
U otvorenom magnetu, na primjer, u istom prstenastom, ali sa zračnim rasporom širine l zaz u jezgru dužine l ser, u odsustvu vanjskog polja i iste indukcije B unutar jezgra i u procjepu, prema zakonu ukupne struje dobijamo:
H ser l ser + (1/ µ 0)Bl zas = iw=0.
Budući da je B = µ 0 (H ser + M ser), onda, zamjenom njegovog izraza u prethodni, dobivamo:
H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,
H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).
U vazdušnom procepu:
H zaz \u003d B / µ 0,
štaviše, B je određen datim M ser i pronađenim H ser.
Kriva magnetizacije
Polazeći od nemagnetiziranog stanja, kada H raste od nule, zbog orijentacije svih atomskih momenata u smjeru vanjskog polja, M i B se brzo povećavaju, mijenjajući se duž dijela “a” glavne krivulje magnetizacije (vidi slika ispod).
Kada su svi atomski momenti poravnati, M dolazi do svoje vrijednosti zasićenja, a daljnji porast B nastaje isključivo zbog primijenjenog polja (dio b glavne krive na donjoj slici). Kada se vanjsko polje smanji na nulu, indukcija B se ne smanjuje duž prvobitne putanje, već duž "c" sekcije zbog spajanja atomskih momenata, što ih drži u istom smjeru. Kriva magnetizacije počinje da opisuje takozvanu histereznu petlju. Kada se H (vanjsko polje) približi nuli, tada se indukcija približava vrijednosti ostatka određene samo atomskim momentima:
B r = μ 0 (0 + M r).
Nakon promjene smjera H, H i M djeluju u suprotnim smjerovima, a B opada (presjek krive "d" na slici). Vrijednost polja pri kojoj se B smanjuje na nulu naziva se koercitivna sila magneta B H C . Kada je veličina primijenjenog polja dovoljno velika da prekine koheziju atomskih momenata, oni se orijentišu u novom smjeru polja, a smjer M je obrnut. Vrijednost polja pri kojem se to događa naziva se unutrašnja koercitivna sila trajnog magneta M H C . Dakle, postoje dvije različite, ali povezane sile prisile povezane s trajnim magnetom.
Na slici ispod prikazane su osnovne krive demagnetizacije različitih materijala za trajne magnete.
Iz toga se vidi da upravo NdFeB magneti imaju najveću zaostalu indukciju Br i koercitivnu silu (i ukupnu i unutrašnju, tj. određene bez uzimanja u obzir jačine H, samo iz magnetizacije M).
Površinske (amperske) struje
Magnetska polja trajnih magneta mogu se smatrati poljima nekih struja povezanih s njima, koje teku duž njihovih površina. Ove struje se nazivaju amperske struje. U uobičajenom smislu riječi, unutar permanentnih magneta nema struje. Međutim, upoređujući magnetna polja trajnih magneta i polja struja u zavojnicama, francuski fizičar Ampere je sugerirao da se magnetizacija tvari može objasniti protokom mikroskopskih struja koje formiraju mikroskopske zatvorene petlje. I zaista, na kraju krajeva, analogija između polja solenoida i dugog cilindričnog magneta je gotovo potpuna: postoje sjeverni i južni pol stalnog magneta i isti pol za solenoid, a slike linije sile njihova polja su također vrlo slična (vidi sliku ispod).
Postoje li struje unutar magneta?
Zamislite da je cijeli volumen nekog stalnog magneta štapa (sa proizvoljnim oblikom poprečnog presjeka) ispunjen mikroskopskim strujama Ampera. Poprečni presjek magneta s takvim strujama prikazan je na donjoj slici.
Svaki od njih ima magnetni moment. Sa istom orijentacijom u smjeru vanjskog polja, oni formiraju rezultirajući magnetni moment koji je različit od nule. On definiše postojanje. magnetsko polje u očiglednom odsustvu uređenog kretanja naelektrisanja, u odsustvu struje kroz bilo koji deo magneta. Također je lako razumjeti da se unutar njega kompenziraju struje susjednih (kontaktnih) krugova. Samo struje na površini tijela koje formiraju površinsku struju trajnog magneta ispadaju nekompenzirane. Ispada da je njegova gustina jednaka magnetizaciji M.
Kako se riješiti pokretnih kontakata
Poznat je problem stvaranja beskontaktne sinhrone mašine. Njegov tradicionalni dizajn sa elektromagnetnom pobudom sa polova rotora sa zavojnicama uključuje dovod struje do njih kroz pokretne kontakte - kontaktne prstenove sa četkama. Nedostaci ovakvog tehničkog rješenja su dobro poznati: to su poteškoće u održavanju, niska pouzdanost i veliki gubici u pokretnim kontaktima, posebno kada su u pitanju snažni turbo i hidrogeneratori, u čijim se pobudnim krugovima troši znatna električna energija.
Ako napravite takav generator permanentnih magneta, problem s kontaktom odmah nestaje. Istina, postoji problem pouzdanog pričvršćivanja magneta na rotirajući rotor. Tu može dobro doći iskustvo stečeno u konstrukciji traktora. Odavno se koristi induktorski generator sa trajnim magnetima koji se nalaze u žljebovima rotora, punjen legurom niskog taljenja.
Motor sa trajnim magnetom
Poslednjih decenija, DC motori bez četkica postali su široko rasprostranjeni. Takva jedinica je zapravo elektromotor i elektronski prekidač njegovog armaturnog namotaja, koji djeluje kao kolektor. Elektromotor je sinhroni motor sa trajnim magnetima koji se nalaze na rotoru, kao na sl. iznad, sa fiksnim namotom armature na statoru. Električni sklop prekidača je inverter konstantan napon(ili struja) opskrbne mreže.
Glavna prednost takvog motora je njegova beskontaktnost. Njegov specifični element je foto-, indukcijski ili Hallov senzor položaja rotora koji kontrolira rad pretvarača.
Postoje dvije različite vrste magneta. Neki su takozvani trajni magneti, napravljeni od "tvrdo magnetnih" materijala. Njihova magnetna svojstva nisu povezana s upotrebom vanjski izvori ili struje. Drugi tip uključuje takozvane elektromagnete sa jezgrom od "mekog magnetskog" željeza. Magnetna polja koja stvaraju uglavnom su posljedica činjenice da žica za namotaje koja okružuje jezgro prolazi kroz njega struja.
Magnetski polovi i magnetno polje.
Magnetska svojstva šipkastog magneta su najuočljivija u blizini njegovih krajeva. Ako je takav magnet okačen za srednji dio tako da može slobodno rotirati unutra horizontalnoj ravni, tada će zauzeti položaj koji približno odgovara smjeru od sjevera prema jugu. Kraj štapa koji je usmjeren na sjever naziva se sjeverni pol, a suprotni kraj naziva se južni pol. Suprotstavljeni polovi dva magneta se međusobno privlače, dok se slični polovi međusobno odbijaju.
Ako se šipka nemagnetiziranog željeza približi jednom od polova magneta, potonji će se privremeno magnetizirati. U ovom slučaju, pol magnetizirane šipke najbliže polu magneta bit će suprotan po imenu, a udaljeniji će biti istog imena. Privlačenje između pola magneta i suprotnog pola inducirano njime u šipki objašnjava djelovanje magneta. Neki materijali (kao što je čelik) sami postaju slabi trajni magneti nakon što su blizu stalnog magneta ili elektromagneta. Čelična šipka se može magnetizirati jednostavnim prolaskom kraja trajnog magneta preko njenog kraja.
Dakle, magnet privlači druge magnete i predmete napravljene od magnetnih materijala, a da nije u kontaktu s njima. Takvo djelovanje na daljinu objašnjava se postojanjem magnetskog polja u prostoru oko magneta. Neka ideja o intenzitetu i smjeru ovog magnetnog polja može se dobiti izlivanjem željeznih strugotina na list kartona ili stakla postavljen na magnet. Piljevina će se nizati u lancima u pravcu polja, a gustina linija strugotine odgovara intenzitetu ovog polja. (Najdeblji su na krajevima magneta, gdje je intenzitet magnetnog polja najveći.)
M. Faraday (1791–1867) uveo je koncept zatvorenih indukcijskih vodova za magnete. Linije indukcije izlaze u okolni prostor od magneta na svom sjeverni pol, uđite u magnet na južnom polu i prođite unutar materijala magneta od južnog pola natrag na sjever, formirajući zatvorenu petlju. Pun broj linije indukcije koje izlaze iz magneta nazivaju se magnetni tok. Gustoća magnetnog fluksa ili magnetna indukcija ( AT) jednak je broju linija indukcije koje prolaze duž normale kroz elementarnu površinu jedinične veličine.
Magnetna indukcija određuje silu kojom magnetsko polje djeluje na provodnik sa strujom koji se nalazi u njemu. Ako je provodnik koji vodi struju I, nalazi se okomito na linije indukcije, tada je prema Amperovom zakonu sila F, koji djeluje na provodnik, okomit je i na polje i na provodnik i proporcionalan je magnetskoj indukciji, jačini struje i dužini provodnika. Dakle, za magnetnu indukciju B možete napisati izraz
gdje F je sila u njutnima, I- struja u amperima, l- dužina u metrima. Mjerna jedinica za magnetnu indukciju je tesla (T).
Galvanometar.
Galvanometar je osjetljiv uređaj za mjerenje slabih struja. Galvanometar koristi obrtni moment koji se stvara interakcijom stalnog magneta u obliku potkovice sa malim zavojnicama sa strujom (slabi elektromagnet) okačenim u procjepu između polova magneta. Moment, a time i otklon zavojnice, proporcionalan je struji i ukupnoj magnetskoj indukciji u vazdušnom zazoru, tako da je skala instrumenta skoro linearna sa malim otklonom zavojnice.
Sila magnetiziranja i jačina magnetnog polja.
Zatim treba uvesti još jednu veličinu koja karakteriše magnetni efekat električne struje. Pretpostavimo da struja prolazi kroz žicu dugačke zavojnice unutar koje se nalazi magnetizirajući materijal. Sila magnetiziranja je proizvod električne struje u zavojnici i broja njegovih zavoja (ova sila se mjeri u amperima, jer je broj zavoja bezdimenzionalna veličina). Jačina magnetnog polja H jednaka sili magnetiziranja po jedinici dužine zavojnice. Dakle, vrijednost H mjereno u amperima po metru; on određuje magnetizaciju koju postiže materijal unutar zavojnice.
U vakuumu magnetne indukcije B proporcionalno jačini magnetnog polja H:
gdje m 0 - tzv. magnetna konstanta koja ima univerzalnu vrijednost 4 str Ch 10 –7 H/m. U mnogim materijalima, vrijednost B približno proporcionalno H. Međutim, u feromagnetnim materijalima, omjer između B i H nešto komplikovanije (o čemu će biti reči u nastavku).
Na sl. 1 prikazuje jednostavan elektromagnet dizajniran za hvatanje opterećenja. Baterija je izvor energije jednosmerna struja. Na slici su prikazane i linije sile polja elektromagneta, koje se mogu detektovati uobičajenom metodom gvozdenih strugotina.
Veliki elektromagneti sa gvozdenim jezgrama i vrlo veliki broj amper-zavoji, koji rade u kontinuiranom režimu, imaju veliku silu magnetiziranja. Oni stvaraju magnetnu indukciju do 6 T u procjepu između polova; ova indukcija je ograničena samo mehaničkim naprezanjima, zagrijavanjem zavojnica i magnetskim zasićenjem jezgre. Određeni broj džinovskih elektromagneta (bez jezgra) sa vodenim hlađenjem, kao i instalacije za stvaranje impulsnih magnetnih polja, dizajnirao je P. L. Kapitza (1894–1984) u Kembridžu i na Institutu fizički problemi Akademije nauka SSSR-a i F. Bitter (1902–1967) na Massachusetts Institute of Technology. Na takvim magnetima bilo je moguće postići indukciju do 50 T. Relativno mali elektromagnet, koji proizvodi polja do 6,2 T, troši električnu snagu od 15 kW i hladi se tečnim vodonikom, razvijen je u Nacionalnoj laboratoriji Losalamos. Slična polja se dobijaju na kriogenim temperaturama.
Magnetna permeabilnost i njena uloga u magnetizmu.
Magnetna permeabilnost m je vrijednost koja karakterizira magnetna svojstva materijala. Feromagnetski metali Fe, Ni, Co i njihove legure imaju vrlo visoke maksimalne permeabilnosti - od 5000 (za Fe) do 800 000 (za supermalloju). U takvim materijalima pri relativno malim jačinama polja H dolazi do velikih indukcija B, ali je odnos između ovih veličina, općenito govoreći, nelinearan zbog fenomena zasićenja i histereze, o kojima se govori u nastavku. Feromagnetne materijale magneti snažno privlače. Oni gube svoja magnetna svojstva na temperaturama iznad Kirijeve tačke (770°C za Fe, 358°C za Ni, 1120°C za Co) i ponašaju se kao paramagneti, za koje indukcija B do vrlo visokih vrijednosti napetosti H je proporcionalan tome - potpuno isti kao što se dešava u vakuumu. Mnogi elementi i jedinjenja su paramagnetski na svim temperaturama. Paramagnetne tvari karakteriziraju magnetiziranje u vanjskom magnetskom polju; ako je ovo polje isključeno, paramagneti se vraćaju u nemagnetizirano stanje. Magnetizacija u feromagnetima je očuvana čak i nakon isključivanja vanjskog polja.
Na sl. 2 prikazuje tipičnu petlju histereze za magnetno tvrd (visoki gubitak) feromagnetni materijal. Karakterizira dvosmislenu ovisnost magnetizacije magnetski uređenog materijala o jačini magnetizirajućeg polja. Sa povećanjem jačine magnetnog polja od početne (nulte) tačke ( 1 ) magnetizacija ide isprekidanom linijom 1 –2 , i vrijednost m značajno se mijenja kako se magnetizacija uzorka povećava. U tački 2 dostiže se zasićenje, tj. sa daljim povećanjem intenziteta, magnetizacija se više ne povećava. Ako sada postupno smanjujemo vrijednost H na nulu, a zatim na krivu B(H) više ne prati isti put, već prolazi kroz tačku 3 , otkrivajući takoreći "sjećanje" materijala o "prošloj historiji", otuda i naziv "histereza". Očigledno je da se u ovom slučaju zadržava neka zaostala magnetizacija (segment 1 –3 ). Nakon promjene smjera magnetizirajućeg polja u suprotan, krivulja AT (H) prolazi tačku 4 , i segment ( 1 )–(4 ) odgovara sili prisile koja sprječava demagnetizaciju. Dalji rast vrijednosti (- H) vodi krivulju histereze do trećeg kvadranta - presjeka 4 –5 . Naknadno smanjenje vrijednosti (- H) na nulu, a zatim povećanje pozitivnih vrijednosti Hće zatvoriti petlju histereze kroz tačke 6 , 7 i 2 .
Magnetski tvrde materijale karakterizira široka histerezisna petlja koja pokriva značajno područje na dijagramu i stoga odgovara velikim vrijednostima preostale magnetizacije (magnetne indukcije) i koercitivne sile. Uska histerezna petlja (slika 3) karakteristična je za meke magnetne materijale kao što su meki čelik i specijalne legure visoke magnetne permeabilnosti. Takve legure stvorene su kako bi se smanjili gubici energije zbog histereze. Većina ovih specijalnih legura, poput ferita, ima visoku vrijednost električni otpor, zbog čega se smanjuju ne samo magnetni gubici, već i električni gubici zbog vrtložnih struja.
Magnetni materijali visoke propusnosti proizvode se žarenjem, koje se izvodi na temperaturi od oko 1000°C, nakon čega slijedi kaljenje (postupno hlađenje) do sobne temperature. U ovom slučaju je vrlo značajna prethodna mehanička i termička obrada, kao i odsustvo nečistoća u uzorku. Za jezgra transformatora početkom 20. stoljeća. razvijeni su silikonski čelici, vrijednost m koji se povećavao sa povećanjem sadržaja silicijuma. Između 1915. i 1920. godine pojavile su se permalloje (legure Ni sa Fe) sa svojom karakterističnom uskom i gotovo pravokutnom histerezisnom petljom. Posebno visoke vrijednosti magnetna permeabilnost m za male vrednosti H hipernične legure (50% Ni, 50% Fe) i mu-metal (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr) se razlikuju, dok se u perminvaru (45% Ni, 30% Fe, 25% Co) razlikuju. vrijednost m praktično konstantan u širokom rasponu promjena jačine polja. Od savremenih magnetnih materijala treba spomenuti supermaloju, leguru najveće magnetne permeabilnosti (sadrži 79% Ni, 15% Fe i 5% Mo).
Teorije magnetizma.
Po prvi put, ideja da magnetne pojave konačno svedena na električnu, nastala je od Amperea 1825. godine, kada je izrazio ideju o zatvorenim unutrašnjim mikrostrujama koje kruže u svakom atomu magneta. Međutim, bez ikakve eksperimentalne potvrde o prisutnosti takvih struja u materiji (elektron je otkrio J. Thomson tek 1897., a opis strukture atoma dali su Rutherford i Bohr 1913.), ova teorija je „izblijedjela ”. 1852. W. Weber je predložio da svaki atom magnetna supstanca je sićušni magnet, ili magnetni dipol, tako da se potpuna magnetizacija supstance postiže kada su svi pojedinačni atomski magneti poređani određenim redom (slika 4, b). Weber je vjerovao da molekularno ili atomsko "trenje" pomaže ovim elementarnim magnetima da održe svoj poredak uprkos uznemirujućem utjecaju toplinskih vibracija. Njegova teorija je bila u stanju da objasni magnetizaciju tela pri kontaktu sa magnetom, kao i njihovu demagnetizaciju pri udaru ili zagrevanju; konačno, „množenje“ magneta je takođe objašnjeno kada se magnetizovana igla ili magnetna šipka režu na komade. Pa ipak, ova teorija nije objasnila ni porijeklo samih elementarnih magneta, niti fenomene zasićenja i histereze. Weberovu teoriju poboljšao je 1890. J. Eving, koji je svoju hipotezu atomskog trenja zamijenio idejom o međuatomskim ograničavajućim silama koje pomažu u održavanju reda elementarnih dipola koji čine trajni magnet.
Pristup problemu, koji je jednom predložio Amper, dobio je drugi život 1905. godine, kada je P. Langevin objasnio ponašanje paramagnetnih materijala pripisujući svakom atomu unutrašnju nekompenzovanu elektronsku struju. Prema Langevinu, upravo te struje formiraju sićušne magnete, nasumično orijentirane kada je vanjsko polje odsutno, ali nakon primjene poprimaju uređenu orijentaciju. U ovom slučaju, aproksimacija potpunog uređenja odgovara zasićenju magnetizacije. Osim toga, Langevin je uveo koncept magnetskog momenta, koji je za poseban atomski magnet jednak proizvodu " magnetni naboj» stupove po udaljenosti između polova. Dakle, slab magnetizam paramagnetnih materijala je posljedica ukupnog magnetskog momenta stvorenog nekompenziranim strujama elektrona.
Godine 1907. P. Weiss je uveo koncept "domena", koji je postao važan doprinos modernoj teoriji magnetizma. Weiss je zamišljao domene kao male "kolonije" atoma, unutar kojih su magnetni momenti svih atoma, iz nekog razloga, prisiljeni da održavaju istu orijentaciju, tako da je svaki domen magnetiziran do zasićenja. Zasebna domena može imati linearne dimenzije reda 0,01 mm i, shodno tome, zapreminu reda 10-6 mm 3 . Domeni su razdvojeni takozvanim Blochovim zidovima čija debljina ne prelazi 1000 atomskih dimenzija. „Zid“ i dva suprotno orijentisana domena su šematski prikazani na Sl. 5. Takvi zidovi su "prijelazni slojevi" u kojima se mijenja smjer magnetizacije domena.
U opštem slučaju, na početnoj krivulji magnetizacije mogu se razlikovati tri sekcije (slika 6). U početnom dijelu, zid se pod djelovanjem vanjskog polja kreće kroz debljinu tvari sve dok ne naiđe na defekt kristalna rešetkašto je zaustavlja. Povećanjem jačine polja, zid se može natjerati da se pomakne dalje kroz srednji dio između isprekidanih linija. Ako se nakon toga jačina polja ponovo smanji na nulu, tada se zidovi više neće vraćati u prvobitni položaj, tako da će uzorak ostati djelomično magnetiziran. Ovo objašnjava histerezu magneta. Na kraju krivulje, proces se završava zasićenjem magnetizacije uzorka zbog uređenja magnetizacije unutar posljednjih neuređenih domena. Ovaj proces je gotovo potpuno reverzibilan. Magnetsku tvrdoću pokazuju oni materijali u kojima atomska rešetka sadrži mnoge defekte koji sprečavaju pomicanje međudomenskih zidova. To se može postići mehaničkom i termičkom obradom, na primjer kompresijom i zatim sinteriranjem praškastog materijala. U alnico legurama i njihovim analozima, isti rezultat se postiže spajanjem metala u složenu strukturu.
Pored paramagnetnih i feromagnetnih materijala, postoje i materijali sa takozvanim antiferomagnetnim i feromagnetnim svojstvima. Razlika između ovih vrsta magnetizma ilustrovana je na Sl. 7. Na osnovu koncepta domena, paramagnetizam se može smatrati fenomenom zbog prisustva u materijalu malih grupa magnetnih dipola, u kojima pojedinačni dipoli međusobno vrlo slabo interaguju (ili uopšte ne interaguju) i stoga , u nedostatku vanjskog polja, uzimaju samo nasumične orijentacije (slika 7, a). U feromagnetnim materijalima, unutar svakog domena, postoji snažna interakcija između pojedinačnih dipola, što dovodi do njihovog uređenog paralelnog poravnanja (slika 7, b). U antiferomagnetnim materijalima, naprotiv, interakcija između pojedinačnih dipola dovodi do njihovog antiparalelnog uređenog poravnanja, tako da je ukupni magnetni moment svake domene nula (slika 7, in). Konačno, u ferimagnetnim materijalima (na primjer, feritima) postoji i paralelno i antiparalelno sređivanje (slika 7, G), što rezultira slabim magnetizmom.
Postoje dva uvjerljiva eksperimentalna potvrda postojanje domena. Prvi od njih je takozvani Barkhausenov efekat, drugi je metoda puderske figure. Godine 1919. G. Barkhausen je ustanovio da kada se na uzorak feromagnetnog materijala primeni spoljašnje polje, njegova magnetizacija se menja u malim diskretnim delovima. Sa stanovišta teorije domena, ovo nije ništa drugo do skokovito napredovanje međudomenskog zida, koji nailazi na pojedinačne defekte koji ga koče na putu. Ovaj efekat se obično detektuje pomoću zavojnice u koju je postavljena feromagnetna šipka ili žica. Ako se jak magnet naizmjenično dovodi do uzorka i uklanja iz njega, uzorak će se magnetizirati i ponovno magnetizirati. Promjene magnetizacije uzorka poput skoka mijenjaju magnetni tok kroz zavojnicu i on se pobuđuje indukciona struja. Napon koji nastaje u ovom slučaju u zavojnici se pojačava i dovodi na ulaz para akustičnih slušalica. Klikovi koji se percipiraju kroz slušalice ukazuju na naglu promjenu magnetizacije.
Da bi se otkrila domenska struktura magneta metodom praškastih figura, kap koloidne suspenzije feromagnetnog praha (obično Fe 3 O 4) nanosi se na dobro uglačanu površinu magnetiziranog materijala. Čestice praha se talože uglavnom na mjestima maksimalne nehomogenosti magnetnog polja - na granicama domena. Takva struktura se može proučavati pod mikroskopom. Predložena je i metoda koja se zasniva na prolasku polarizirane svjetlosti kroz prozirni feromagnetni materijal.
Weissova originalna teorija magnetizma u svojim glavnim karakteristikama zadržala je svoj značaj do danas, međutim, nakon što je dobila ažuriranu interpretaciju zasnovanu na konceptu nekompenziranih spinova elektrona kao faktora koji određuje atomski magnetizam. Hipotezu o postojanju intrinzičnog momenta elektrona iznijeli su 1926. S. Goudsmit i J. Uhlenbeck, a trenutno se elektroni kao nosioci spina smatraju „elementarnim magnetima“.
Da bismo razjasnili ovaj koncept, razmotrimo (slika 8) slobodni atom željeza, tipičan feromagnetni materijal. Njegove dvije školjke ( K i L), najbliže jezgru, ispunjeni su elektronima, sa dva na prvom od njih, a osam na drugom. AT K-ljuske, spin jednog od elektrona je pozitivan, a drugog negativan. AT L-ljuske (tačnije, u svoje dvije podljuske), četiri od osam elektrona imaju pozitivne spinove, a ostala četiri imaju negativne spinove. U oba slučaja, spinovi elektrona unutar iste ljuske potpuno se poništavaju, tako da je ukupni magnetni moment nula. AT M-ljuska, situacija je drugačija, jer od šest elektrona u trećoj podljusci, pet elektrona ima spinove usmerene u jednom smeru, a samo šesti - u drugom. Kao rezultat, ostaju četiri nekompenzirana spina, što određuje magnetska svojstva atoma željeza. (U spoljašnjem N-ljuska ima samo dva valentna elektrona, koji ne doprinose magnetizmu atoma gvožđa.) Magnetizam drugih feromagneta, kao što su nikl i kobalt, objašnjava se na sličan način. Budući da susedni atomi u uzorku gvožđa snažno međusobno deluju, a njihovi elektroni su delimično kolektivizovani, ovo objašnjenje treba posmatrati samo kao deskriptivnu, ali vrlo pojednostavljenu šemu stvarne situacije.
Teoriju atomskog magnetizma, zasnovanu na spinu elektrona, podržavaju dva zanimljiva žiromagnetna eksperimenta, od kojih su jedan izveli A. Einstein i W. de Haas, a drugi S. Barnett. U prvom od ovih eksperimenata, cilindar od feromagnetnog materijala je suspendovan kao što je prikazano na Sl. 9. Ako struja prolazi kroz žicu za namotaje, tada se cilindar rotira oko svoje ose. Kada se smjer struje (a time i magnetsko polje) promijeni, ona se pretvara u obrnuti smjer. U oba slučaja, rotacija cilindra je rezultat uređenja spinova elektrona. U Barnettovom eksperimentu, naprotiv, viseći cilindar, oštro doveden u stanje rotacije, magnetizira se u odsustvu magnetskog polja. Ovaj efekat se objašnjava činjenicom da se tokom rotacije magneta stvara žiroskopski moment koji teži da okrene momente spina u pravcu vlastita osovina rotacija.
Za potpunije objašnjenje prirode i porijekla sila kratkog dometa koje uređuju susjedne atomske magnete i suprotstavljaju se neuređenom efektu toplinskog kretanja, treba se obratiti kvantna mehanika. Kvantno mehaničko objašnjenje prirode ovih sila predložio je 1928. W. Heisenberg, koji je pretpostavio postojanje interakcija razmjene između susjednih atoma. Kasnije su G. Bethe i J. Slater pokazali da se sile razmjene značajno povećavaju sa smanjenjem udaljenosti između atoma, ali nakon postizanja određene minimalne međuatomske udaljenosti, one padaju na nulu.
MAGNETNA SVOJSTVA SUPSTANCI
Jedno od prvih opsežnih i sistematskih studija magnetnih svojstava materije preduzeo je P. Curie. Otkrio je da se prema svojim magnetnim svojstvima sve supstance mogu podijeliti u tri klase. Prvi uključuje tvari s izraženim magnetskim svojstvima, sličnim onima željeza. Takve tvari se nazivaju feromagnetne; njihovo magnetsko polje je uočljivo na značajnim udaljenostima ( cm. gore). Supstance koje se nazivaju paramagnetne spadaju u drugu klasu; njihova magnetna svojstva su generalno slična onima feromagnetnih materijala, ali mnogo slabija. Na primjer, sila privlačenja polova snažnog elektromagneta može vam izvući željezni čekić iz ruku, a da bi se otkrilo privlačenje paramagnetne tvari na isti magnet, u pravilu su potrebne vrlo osjetljive analitičke vage. . Posljednja, treća klasa uključuje takozvane dijamagnetne tvari. Odbija ih elektromagnet, tj. sila koja djeluje na dijamagnete usmjerena je suprotno od one koja djeluje na fero- i paramagnete.
Mjerenje magnetnih svojstava.
U proučavanju magnetnih svojstava najvažnija su mjerenja dva tipa. Prvi od njih je mjerenje sile koja djeluje na uzorak u blizini magneta; ovako se određuje magnetizacija uzorka. Drugi uključuje mjerenja "rezonantnih" frekvencija povezanih s magnetizacijom materije. Atomi su sićušni "žiroskopi" i u magnetnom polju precesiraju (poput normalnog rotacionog vrha pod utjecajem momenta stvorenog gravitacijom) na frekvenciji koja se može izmjeriti. Osim toga, sila djeluje na slobodne nabijene čestice koje se kreću pod pravim uglom u odnosu na linije magnetske indukcije, kao i na struju elektrona u vodiču. To uzrokuje da se čestica kreće po kružnoj orbiti, čiji je polumjer zadan sa
R = mv/eB,
gdje m je masa čestice, v- njena brzina e je njegov naboj, i B je magnetna indukcija polja. Učestalost takvih kružni tok je jednako
gdje f mjereno u hercima e- u privjescima, m- u kilogramima, B- u Tesli. Ova frekvencija karakterizira kretanje nabijenih čestica u tvari u magnetskom polju. Obje vrste kretanja (precesija i kretanje po kružnim orbitama) mogu se pobuditi naizmjeničnim poljima sa rezonantnim frekvencijama jednakim "prirodnim" frekvencijama karakterističnim za ovog materijala. U prvom slučaju, rezonancija se naziva magnetna, au drugom - ciklotronska (zbog sličnosti sa ciklično kretanje subatomska čestica u ciklotronu).
Govoreći o magnetskim svojstvima atoma, potrebno je obratiti posebnu pažnju na njihov ugaoni moment. Magnetno polje djeluje na rotirajući atomski dipol, pokušavajući ga zarotirati i postaviti paralelno s poljem. Umjesto toga, atom počinje precesirati oko smjera polja (slika 10) sa frekvencijom koja ovisi o dipolnom momentu i jačini primijenjenog polja.
Precesija atoma nije direktno vidljiva jer svi atomi u uzorku precesiraju druga faza. Ako se, međutim, primeni malo naizmenično polje usmereno okomito na konstantno polje uređenja, tada se uspostavlja određeni fazni odnos između precesirajućih atoma i njihov ukupni magnetni moment počinje da precesira sa frekvencijom jednakom frekvenciji precesije pojedinačnih atoma. magnetni momenti. Ugaona brzina precesije je od velike važnosti. Po pravilu, ovo je vrijednost reda 10 10 Hz/T za magnetizaciju povezanu s elektronima, i reda reda 10 7 Hz/T za magnetizaciju povezanu sa pozitivnih naboja u jezgrima atoma.
Šematski dijagram instalacije za posmatranje nuklearne magnetne rezonancije (NMR) prikazan je na sl. 11. Supstanca koja se proučava se uvodi u jednolično konstantno polje između polova. Ako se RF polje tada pobuđuje malom zavojnicom oko epruvete, rezonancija se može postići na određenu frekvenciju, jednaka frekvenciji precesije svih nuklearnih "žiroskopa" uzorka. Mjerenja su slična podešavanju radio prijemnika na frekvenciju određene stanice.
Metode magnetne rezonancije omogućavaju proučavanje ne samo magnetskih svojstava određenih atoma i jezgara, već i svojstava njihovog okruženja. Stvar je u tome da su magnetna polja u čvrstim tijelima i molekulima nehomogena, budući da su izobličena atomskim nabojem, a detalji toka eksperimentalne rezonantne krivulje određeni su lokalnim poljem u području gdje se nalazi precesirajuća jezgra. To omogućava proučavanje karakteristika strukture određenog uzorka rezonantnim metodama.
Proračun magnetnih svojstava.
Magnetna indukcija Zemljinog polja je 0,5×10 -4 T, dok je polje između polova jakog elektromagneta reda veličine 2 T ili više.
Magnetno polje stvoreno bilo kojom konfiguracijom struja može se izračunati korištenjem formule Biot-Savart-Laplace za magnetnu indukciju polja stvorenog elementom struje. Proračun polja kreiranog konturama različitih oblika i cilindričnog namotaja, je u mnogim slučajevima veoma komplikovano. Ispod su formule za nekoliko jednostavnih slučajeva. Magnetna indukcija (u teslasima) polja koje stvara duga ravna žica sa strujom I
Polje magnetizirane željezne šipke slično je vanjskom polju dugog solenoida s brojem amper-zavoja po jedinici dužine koji odgovara struji u atomima na površini magnetizirane šipke, budući da struje unutar štapa poništavaju svaku drugo van (slika 12). Po imenu Amper, takva površinska struja se zove Amper. Jačina magnetnog polja H a, stvoren amperskom strujom, jednak je magnetnom momentu jedinične zapremine štapa M.
Ako se željezna šipka umetne u solenoid, tada pored činjenice da struja solenoida stvara magnetsko polje H, poredak atomskih dipola u magnetiziranom materijalu štapa stvara magnetizaciju M. U ovom slučaju, ukupni magnetni fluks je određen zbirom stvarne i amperske struje, tako da B = m 0(H + H a), ili B = m 0(H+M). Stav M/H pozvao magnetska osjetljivost i označava se grčkim slovom c; c je bezdimenzionalna veličina koja karakterizira sposobnost materijala da se magnetizira u magnetskom polju.
Vrijednost B/H, koji karakterizira magnetska svojstva materijala, naziva se magnetska permeabilnost i označava se sa m a, i m a = m 0m, gdje m a je apsolutna, i m- relativna propusnost,
U feromagnetnim tvarima vrijednost c može imati vrlo velike vrijednosti - do 10 4 ë 10 6 . Vrijednost c paramagnetnih materijala ima malo Iznad nule, a za dijamagnetne - malo manje. Samo u vakuumu iu vrlo slabim poljima su količine c i m su konstantne i ne zavise od vanjskog polja. Indukcija zavisnosti B od H je obično nelinearan, a njegovi grafovi, tzv. krive magnetizacije, za različitih materijala pa čak i kada različite temperature mogu se značajno razlikovati (primjeri takvih krivulja prikazani su na slikama 2 i 3).
Magnetna svojstva materije su vrlo složena, a njihovo temeljito razumijevanje zahtijeva temeljitu analizu strukture atoma, njihovih interakcija u molekulima, sudara u plinovima i njihovih uzajamni uticaj u čvrstim i tečnim materijama; magnetska svojstva tečnosti su još najmanje proučavana.
Kod kuće, na poslu, u svom automobilu ili u javni prijevoz okruženi smo raznim vrstama magneta. Oni napajaju motore, senzore, mikrofone i mnoge druge uobičajene stvari. Istovremeno, u svakoj oblasti koriste se uređaji koji se razlikuju po svojim karakteristikama i karakteristikama. Općenito, razlikuju se ove vrste magneta:
Šta su magneti
Elektromagneti. Dizajn takvih proizvoda sastoji se od željeznog jezgra, na koji su namotani svitci žice. Primjenom električne struje s različitim parametrima veličine i smjera moguće je dobiti magnetna polja neophodna snaga i polaritet.
Naziv ove grupe magneta je skraćenica od naziva njenih komponenti: aluminijum, nikl i kobalt. Glavna prednost alnico legure je nenadmašna temperaturna stabilnost materijala. Druge vrste magneta ne mogu se pohvaliti da se mogu koristiti na temperaturama do +550 ⁰ C. Istovremeno, ovaj lagani materijal karakterizira slaba prisilna sila. To znači da se može potpuno demagnetizirati kada je izložen jakom vanjskom magnetskom polju. Istovremeno, zbog svoje pristupačne cijene, alnico je nezaobilazno rješenje u mnogim naučnim i industrijskim sektorima.
Moderni magnetni proizvodi
Dakle, otkrili smo legure. Pređimo sada na to šta su magneti i kakvu primjenu mogu pronaći u svakodnevnom životu. Zapravo, postoji ogroman izbor opcija za takve proizvode:
3) kancelarijski magneti. Za prezentacije i sastanke koriste se magnetne ploče koje vam omogućavaju da vizualno i detaljno prezentirate bilo koju informaciju. Takođe su izuzetno korisni u školskim i univerzitetskim učionicama.
Neodimijski i feritni magneti
Mnogi metali imaju magnetna svojstva, što im omogućava da se koriste u mnogim oblastima industrije iu svakodnevnom životu. Do nedavno su feritni magneti bili široko korišteni, ali sada ih sve više zamjenjuju magneti napravljeni od legure rijetkih zemnih metala neodimija, željeza i bora. Potonji dobijaju sve veću popularnost. Koji je magnet bolji - ferit ili neodimijum, pokušajmo to shvatiti u ovom članku.
Neodimijum magnet
Mnogi od nas su čuli za neodimijumske magnete. Šta je to? Jedinstvene kvalitete magneta su zbog prisustva neodimijuma u leguri - hemijski element iz grupe lantanoida periodnog sistema. Pored glavne komponente, sastav neodimijumskog magneta uključuje željezo i bor, odnosno kobalt i itrij. Neodijumski magnet se proizvodi zagrijavanjem praškaste mase aktivnih sastojaka. Najviše razlikovna karakteristika neodimijski magnet - njegova snaga na prilično maloj veličini. Takav magnet ima adhezivnu silu koja je 10 ili više puta veća od sile feritnih magneta.
Kako bi neodimijski magnet trajao što je duže moguće, na njegovu površinu nanosi se poseban sastav nikla. Ako se magnet planira koristiti u agresivnim ili visokotemperaturnim okruženjima, preporuča se odabrati premaz cinka.
Neodimijski magneti se široko koriste:
Kao stega ili stezaljka - snaga neodimijuma osigurava jednolično stezanje materijala postavljenog između magneta.
Za zabavu - i djeca i odrasli podjednako su zainteresirani da gledaju trikove postavljene uz pomoć ovog magneta.
Za traženje predmeta od čelika i željeza.
Za magnetiziranje metalnih predmeta. Stvari koje magnetizira neodimijski magnet uključuju odvijače, igle, noževe i druge proizvode.
Za pouzdano pričvršćivanje na površinu raznih predmeta.
Vrste neodimijumskih magneta
Neodimijski magneti su dostupni u različitim konfiguracijama i težinama. Čak i mali magnet, veličine 25 * 5 mm, može izdržati težinu do devet kilograma i, ako se njime nepažljivo rukuje, može oštetiti kožu. A kada se koriste magneti veće mase, utoliko je potrebnije pridržavati se određenih sigurnosnih mjera kako bi se isključile moguće ozljede.
Feritni magnet - šta je to
Najčešći među uobičajenim su feritni magneti, koji su legura željeznog oksida sa oksidima drugih metala. Jednostavni magneti se najčešće izrađuju u obliku potkovice. Među glavnim karakteristikama feromagneta su:
Dobra temperaturna otpornost.
Visoka magnetna permeabilnost.
Jeftino.
Feritni magneti su obično označeni crvenim i plavim oznakama polova.
Poređenje magneta
Dakle, koja je razlika između neodimijskog magneta i običnog magneta i kako se te razlike mogu vizualno odrediti? Neodimijski magneti postali su vrlo popularni ne tako davno (njihove proizvodne tehnologije stare su tek oko 30 godina), ali se već koriste u gotovo svim sferama života. Kao što je već spomenuto, najvažnija razlika između neodimijskog magneta i konvencionalnog je njegova čvrstoća prianjanja i glavna magnetne karakteristike: magnetna energija, remanentna magnetna indukcija i koercitivna sila. Vrijednosti ovih karakteristika su višestruko veće od vrijednosti feromagneta. Najlakši način da odredite vrstu magneta je da ga pokušate ukloniti sa željezne površine. Ako se lako odvaja, onda je to feromagnet, ali ako je moguće ukloniti magnet tek nakon primjene određenih napora, onda imamo neodimijski magnet. Pored ove karakteristike, magneti se razlikuju na više načina.
Životno vrijeme
Ako feromagneti služe oko 10 godina na pravilnu upotrebu a zatim potpuno demagnetiziran, vijek trajanja neodimijskog magneta je praktički neograničen. Per ljudsko doba Snaga neodimijumskih magneta gubi se za samo 1%.
Sila gravitacije
Privlačna sila neodimijumskog magneta istih dimenzija je oko 10 puta veća od sile feromagneta. Zbog toga se mali, ali veoma moćni magnet može koristiti u kompjuterima i akustičnim sistemima, kao i za izradu raznih suvenira i nakita.
Forma
Fero magneti se uglavnom proizvode u obliku potkovice sa crvenim i plavim nogama koje pokazuju negativni i pozitivni pol. Oblik potkovice vam omogućava da zatvorite linije magnetnog polja kako biste produžili vijek trajanja feromagneta. Neodimijski magneti se proizvode u različitim oblicima i konfiguracijama - paralelepiped, prsten, disk i drugi. Na njihovu površinu možete postaviti nekoliko stubova, odnosno učiniti ih "multipolarnim".
Cijena
Neodimijski magnet je skuplji od feritnog, što je opravdano njegovim karakteristikama i vijekom trajanja. Kupovinom neodimijumskog magneta dobijate gotovo "večni" magnet, bar će se njegove kvalitete teško promeniti tokom vašeg života.
Prednosti i primjena neodimijskog magneta
Dakle, neodimijski magnet, unatoč više visoka cijena, ima neosporne prednosti u odnosu na konvencionalni ferit. Povećana snaga, dug radni vek, različitog oblika proizvodnja je omogućila magnet od legure neodimijum-gvožđe-bor sa velikom potražnjom među potrošačima.
Zašto vam je potreban neodimijumski magnet
Šta neodimijumski magnet znači za modernu osobu u Svakodnevni život? Pored gore navedenih upotreba, popularni materijal se koristi za:
Čišćenje akvarijuma i drugih kontejnera, kao i ulja za motore i menjače koja se koriste u automobilskoj opremi.
Precizno poravnavanje metalnih površina.
Demagnetiziranje diskova, filmova i za mnoge druge akcije.
Naravno, sve karakteristike neodimijskih magneta navedene u članku bitne su samo pri kupnji visokokvalitetnih materijala. Svi koji su zasebno kupili neodimijum u Svijetu magneta znaju da online trgovina pruža sve potrebne garancije i certifikate kvalitete, a svakom kupcu pruža i kompetentan savjet.
Hajde da zajedno shvatimo šta je magnetno polje. Na kraju krajeva, mnogi ljudi žive na ovom polju cijeli život i ni ne razmišljaju o tome. Vrijeme je da to popravimo!
Magnetno polje
Magnetno polje je posebna vrsta materije. Očituje se djelovanjem na pokretne električne naboje i tijela koja imaju svoj magnetni moment (trajni magneti).
Važno: magnetsko polje ne djeluje na stacionarna naelektrisanja! Magnetno polje se takođe stvara kretanjem električnih naboja, ili vremenski promjenjivim električnim poljem, ili magnetni momenti elektrona u atomima. Odnosno, svaka žica kroz koju teče struja takođe postaje magnet!
Telo koje ima svoje magnetno polje.
Magnet ima polove koji se nazivaju sjever i jug. Oznake "sjeverni" i "južni" date su samo radi pogodnosti (kao "plus" i "minus" u struji).
Magnetno polje je predstavljeno sa magnetne linije sile. Linije sila su neprekidne i zatvorene, a njihov smjer uvijek se poklapa sa smjerom sila polja. Ako su metalne strugotine rasute oko stalnog magneta, metalne čestice će pokazati jasnu sliku linija magnetnog polja koje izlaze sa sjevera i ulaze u južni pol. Grafička karakteristika magnetnog polja - linije sile.
Karakteristike magnetnog polja
Glavne karakteristike magnetnog polja su magnetna indukcija, magnetni fluks i magnetna permeabilnost. Ali hajde da pričamo o svemu po redu.
Odmah napominjemo da su sve mjerne jedinice date u sistemu SI.
Magnetna indukcija B – vektor fizička količina, što je glavna karakteristika snage magnetnog polja. Označava se slovom B . Mjerna jedinica magnetne indukcije - Tesla (Tl).
Magnetna indukcija pokazuje koliko je jako polje određivanjem sile kojom djeluje na naboj. Ova sila se zove Lorencova sila.
Evo q - punjenje, v - njegova brzina u magnetnom polju, B - indukcija, F je Lorentzova sila kojom polje deluje na naelektrisanje.
F- fizička količina, jednak proizvodu magnetna indukcija na području konture i kosinus između vektora indukcije i normale na ravan konture kroz koju prolazi tok. magnetni fluks- skalarna karakteristika magnetnog polja.
Možemo reći da magnetni fluks karakterizira broj linija magnetske indukcije koje prodiru u jediničnu površinu. Magnetski fluks se mjeri u Weberach (WB).
Magnetna permeabilnost je koeficijent koji određuje magnetna svojstva medija. Jedan od parametara od kojih zavisi magnetna indukcija polja je magnetna permeabilnost.
Naša planeta je već nekoliko milijardi godina veliki magnet. Indukcija Zemljinog magnetnog polja varira u zavisnosti od koordinata. Na ekvatoru je oko 3,1 puta 10 na minus peti stepen Tesle. Osim toga, postoje magnetne anomalije, gdje se vrijednost i smjer polja značajno razlikuju od susjednih područja. Jedna od najvećih magnetnih anomalija na planeti - Kursk i Brazilska magnetna anomalija.
Porijeklo Zemljinog magnetnog polja još uvijek je misterija za naučnike. Pretpostavlja se da je izvor polja tečno metalno jezgro Zemlje. Jezgro se kreće, što znači da se rastopljena legura željeza i nikla kreće, a kretanje nabijenih čestica je električna struja koja stvara magnetsko polje. Problem je što ova teorija geodynamo) ne objašnjava kako se polje održava stabilnim.
Zemlja je ogroman magnetni dipol. Magnetni polovi se ne poklapaju sa geografskim, iako su unutra blizina. Štaviše, Zemljini magnetni polovi se kreću. Njihovo raseljavanje se bilježi od 1885. godine. Na primjer, u posljednjih stotinu godina, magnetni pol u južna hemisfera prešao skoro 900 kilometara i sada se nalazi u Južnom okeanu. Pol arktičke hemisfere kreće se preko Arktičkog okeana prema istočnosibirskoj magnetnoj anomaliji, a brzina njegovog kretanja (prema podacima iz 2004. godine) bila je oko 60 kilometara godišnje. Sada dolazi do ubrzanja kretanja polova - u prosjeku, brzina raste za 3 kilometra godišnje.
Kakav je značaj Zemljinog magnetnog polja za nas? Prije svega, Zemljino magnetsko polje štiti planetu od kosmičke zrake i solarni vetar. Nabijene čestice iz dubokog svemira ne padaju direktno na tlo, već ih odbija džinovski magnet i kreću se duž njegovih linija sile. Tako su sva živa bića zaštićena od štetnog zračenja.
Tokom istorije Zemlje bilo ih je nekoliko inverzije(promjene) magnetni polovi. Inverzija polova je kada mijenjaju mjesta. Posljednji put se ovaj fenomen dogodio prije oko 800 hiljada godina, a u istoriji Zemlje bilo je više od 400 geomagnetnih preokreta. Neki naučnici smatraju da bi, s obzirom na uočeno ubrzanje kretanja magnetnih polova, sljedeći preokret polova trebao biti očekuje u narednih nekoliko hiljada godina.
Srećom, u našem veku ne očekuje se preokret polova. Dakle, možete razmišljati o ugodnom i uživati u životu u dobrom starom stalnom polju Zemlje, s obzirom na glavna svojstva i karakteristike magnetnog polja. A da biste to učinili, tu su naši autori, kojima se s povjerenjem u uspjeh može povjeriti neka od vaspitnih muka! i druge vrste radova možete naručiti na linku.
Govorništvo kao prototip novinarstva
Citati o Napoleonu - dslinkov — LiveJournal
Moja osveta Čovek na buldožeru je uništio grad