Apakah magnet kekal. Jenis magnet dan kegunaannya
Bersama-sama dengan kepingan ambar yang dielektrik oleh geseran, magnet kekal adalah bahan bukti pertama untuk orang purba. fenomena elektromagnet(kilat pada fajar sejarah pasti dikaitkan dengan sfera manifestasi kuasa bukan material). Penjelasan tentang sifat ferromagnetisme sentiasa menguasai fikiran saintis yang ingin tahu, namun, walaupun pada masa ini, sifat fizikal kemagnetan kekal beberapa bahan, baik semula jadi dan buatan, masih belum didedahkan sepenuhnya, meninggalkan medan yang besar. aktiviti untuk penyelidik moden dan akan datang.
Bahan tradisional untuk magnet kekal
Mereka telah digunakan secara aktif dalam industri sejak 1940 dengan kemunculan aloi alnico (AlNiCo). Sebelum ini, magnet kekal daripada pelbagai gred keluli hanya digunakan dalam kompas dan magneto. Alnico memungkinkan untuk menggantikan elektromagnet dengannya dan menggunakannya dalam peranti seperti motor, penjana dan pembesar suara.
Pencerobohan ini ke dalam kehidupan seharian kita menerima dorongan baru dengan penciptaan magnet ferit, dan sejak itu magnet kekal telah menjadi perkara biasa.
Revolusi dalam bahan magnet bermula sekitar tahun 1970, dengan penciptaan keluarga samarium-kobalt keras bahan magnet dengan ketumpatan tenaga magnet yang tidak kelihatan sehingga kini. Kemudian generasi baharu magnet nadir bumi berasaskan neodymium, besi dan boron ditemui dengan ketumpatan tenaga magnet yang jauh lebih tinggi daripada samarium-kobalt (SmCo) dan pada kos yang dijangkakan rendah. Kedua-dua keluarga magnet nadir bumi ini mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi yang bukan sahaja boleh menggantikan elektromagnet, tetapi ia boleh digunakan di kawasan yang tidak boleh diakses oleh mereka. Contohnya ialah motor stepper magnet kekal kecil masuk jam tangan dan transduser bunyi dalam fon kepala jenis Walkman.
penambahbaikan secara beransur-ansur sifat magnetik bahan ditunjukkan dalam rajah di bawah.
magnet kekal neodymium
Mereka mewakili perkembangan terkini dan paling penting dalam bidang ini sejak beberapa dekad yang lalu. Penemuan mereka pertama kali diumumkan hampir serentak pada akhir 1983 oleh pekerja logam dari Sumitomo dan General Motors. Ia berasaskan sebatian intermetal NdFeB: aloi neodymium, besi dan boron. Daripada jumlah ini, neodymium ialah unsur nadir bumi yang diekstrak daripada mineral monazit.
Kepentingan besar yang dihasilkan oleh magnet kekal ini adalah kerana buat pertama kalinya bahan magnet baru diperolehi yang bukan sahaja lebih kuat daripada generasi sebelumnya, tetapi juga lebih menjimatkan. Ia terdiri terutamanya daripada besi, yang jauh lebih murah daripada kobalt, dan neodymium, yang merupakan salah satu bahan nadir bumi yang paling biasa dan lebih banyak terdapat di Bumi daripada plumbum. Mineral nadir bumi utama monazit dan bastanesit mengandungi lima hingga sepuluh kali lebih neodymium daripada samarium.
Mekanisme Fizikal Kemagnetan Kekal
Untuk menerangkan fungsi magnet kekal, kita mesti melihat di dalamnya hingga ke skala atom. Setiap atom mempunyai satu set putaran elektronnya, yang bersama-sama membentuk momen magnetnya. Untuk tujuan kita, kita boleh menganggap setiap atom sebagai magnet bar kecil. Apabila magnet kekal dinyahmagnetkan (sama ada dengan memanaskannya pada suhu tinggi atau oleh medan magnet luar), setiap momen atom berorientasikan secara rawak (lihat rajah di bawah) dan tiada ketetapan diperhatikan.
Apabila ia dimagnetkan dalam medan magnet yang kuat, semua momen atom berorientasikan ke arah medan dan, seolah-olah, saling bertautan antara satu sama lain (lihat rajah di bawah). Gandingan ini memungkinkan untuk mengekalkan medan magnet kekal apabila medan luaran dialih keluar, dan juga untuk menahan penyahmagnetan apabila arahnya berubah. Ukuran daya kohesi momen atom ialah magnitud daya paksaan magnet. Lebih lanjut mengenai ini kemudian.
Dalam pendedahan yang lebih mendalam mengenai mekanisme kemagnetan, mereka tidak beroperasi dengan konsep momen atom, tetapi menggunakan konsep kawasan kecil (berurutan 0.001 cm) di dalam magnet, yang pada mulanya mempunyai kemagnetan malar, tetapi berorientasikan secara rawak. dalam ketiadaan medan luaran, supaya pembaca yang ketat, jika dikehendaki, boleh mengaitkan fizikal di atas mekanisme itu bukan kepada magnet secara keseluruhan. dan ke domainnya yang berasingan.
Aruhan dan kemagnetan
Momen atom menambah dan membentuk momen magnet bagi keseluruhan magnet kekal, dan kemagnetannya M menunjukkan magnitud momen ini per unit isipadu. Aruhan magnetik B menunjukkan bahawa magnet kekal adalah hasil daripada daya magnet luaran (kekuatan medan) H yang digunakan semasa kemagnetan primer, serta magnetisasi dalaman M disebabkan oleh orientasi momen atom (atau domain). Nilainya dalam kes am diberikan oleh formula:
B = µ 0 (H + M),
di mana µ 0 ialah pemalar.
Dalam magnet anulus dan homogen kekal, kekuatan medan H di dalamnya (jika tiada medan luar) adalah sama dengan sifar, kerana, mengikut undang-undang jumlah arus, kamirannya sepanjang mana-mana bulatan di dalam teras anulus sedemikian. adalah sama dengan:
H∙2πR = iw=0 , dari mana H=0.
Oleh itu, kemagnetan dalam magnet cincin ialah:
Dalam magnet terbuka, sebagai contoh, dalam anulus yang sama, tetapi dengan jurang udara lebar l zaz dalam teras panjang l ser, jika tiada medan luar dan aruhan B yang sama di dalam teras dan dalam jurang, mengikut undang-undang jumlah arus, kita memperoleh:
H ser l ser + (1/ µ 0)Bl zas = iw=0.
Oleh kerana B \u003d µ 0 (H ser + M ser), maka, menggantikan ungkapannya dengan yang sebelumnya, kita dapat:
H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,
H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).
Dalam jurang udara:
H zaz \u003d B / µ 0,
selain itu, B ditentukan oleh ser M yang diberikan dan ser H yang ditemui.
Keluk kemagnetan
Bermula dari keadaan tidak bermagnet, apabila H meningkat daripada sifar, disebabkan oleh orientasi semua momen atom ke arah medan luaran, M dan B meningkat dengan cepat, berubah di sepanjang bahagian "a" lengkung magnetisasi utama (lihat rajah di bawah).
Apabila semua momen atom diselaraskan, M mencapai nilai tepunya, dan peningkatan selanjutnya dalam B adalah disebabkan oleh medan yang digunakan (bahagian b lengkung utama dalam rajah di bawah). Apabila medan luaran berkurangan kepada sifar, aruhan B berkurangan bukan di sepanjang laluan asal, tetapi di sepanjang bahagian "c" disebabkan oleh gandingan momen atom, yang cenderung mengekalkannya dalam arah yang sama. Keluk kemagnetan mula menggambarkan gelung histerisis yang dipanggil. Apabila H (medan luar) menghampiri sifar, maka aruhan menghampiri nilai baki yang hanya ditentukan oleh momen atom:
B r = μ 0 (0 + M r).
Selepas arah H berubah, H dan M bertindak dalam arah yang bertentangan, dan B berkurangan (bahagian lengkung "d" dalam Rajah). Nilai medan di mana B berkurangan kepada sifar dipanggil daya paksaan magnet B H C . Apabila magnitud medan yang digunakan cukup besar untuk memecahkan kohesi momen atom, mereka mengorientasikan diri mereka ke arah baru medan, dan arah M diterbalikkan. Nilai medan di mana ini berlaku dipanggil daya paksaan dalaman magnet kekal M H C . Jadi terdapat dua daya paksaan yang berbeza tetapi berkaitan yang dikaitkan dengan magnet kekal.
Rajah di bawah menunjukkan lengkung penyahmagnetan asas pelbagai bahan untuk magnet kekal.
Ia boleh dilihat daripadanya bahawa ia adalah magnet NdFeB yang mempunyai sisa induksi Br dan daya paksaan yang paling tinggi (kedua-dua jumlah dan dalaman, iaitu, ditentukan tanpa mengambil kira kekuatan H, hanya dari kemagnetan M).
Arus permukaan (ampere).
Medan magnet magnet kekal boleh dianggap sebagai medan beberapa arus yang berkaitan dengannya, yang mengalir di sepanjang permukaannya. Arus ini dipanggil arus ampere. Dalam erti kata biasa, tiada arus di dalam magnet kekal. Walau bagaimanapun, membandingkan medan magnet magnet kekal dan medan arus dalam gegelung, ahli fizik Perancis Ampere mencadangkan bahawa kemagnetan bahan boleh dijelaskan oleh aliran arus mikroskopik yang membentuk mikroskopik. gelung tertutup. Dan sesungguhnya, selepas semua, analogi antara medan solenoid dan magnet silinder panjang hampir lengkap: terdapat kutub utara dan selatan magnet kekal dan kutub yang sama untuk solenoid, dan gambar garisan daya bidang mereka juga sangat serupa (lihat gambar di bawah).
Adakah terdapat arus di dalam magnet?
Bayangkan keseluruhan isipadu beberapa batang magnet kekal (dengan bentuk keratan rentas sewenang-wenangnya) dipenuhi dengan arus Ampere mikroskopik. Keratan rentas magnet dengan arus sedemikian ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Setiap daripada mereka mempunyai momen magnetik. Dengan orientasi yang sama dari mereka ke arah medan luaran, mereka membentuk momen magnet yang terhasil yang berbeza daripada sifar. Dia mentakrifkan kewujudan. medan magnet dalam ketiadaan jelas pergerakan cas yang teratur, jika tiada arus melalui mana-mana bahagian magnet. Ia juga mudah difahami bahawa di dalamnya arus litar bersebelahan (bersentuhan) diberi pampasan. Hanya arus pada permukaan badan, yang membentuk arus permukaan magnet kekal, ternyata tidak terkompensasi. Ketumpatannya ternyata sama dengan kemagnetan M.
Bagaimana untuk menghilangkan kenalan bergerak
Masalah mencipta mesin segerak bukan hubungan diketahui. Reka bentuk tradisionalnya dengan pengujaan elektromagnet dari kutub rotor dengan gegelung melibatkan bekalan arus kepada mereka melalui sesentuh bergerak - gelang sesentuh dengan berus. Kelemahan penyelesaian teknikal sedemikian diketahui: ini adalah kesukaran penyelenggaraan, kebolehpercayaan yang rendah, dan kerugian besar dalam hubungan bergerak, terutamanya apabila ia berkaitan dengan penjana turbo dan hidro yang berkuasa, dalam litar pengujaan yang menggunakan tenaga elektrik yang banyak.
Jika anda membuat penjana magnet kekal sedemikian, maka masalah hubungan serta-merta hilang. Benar, terdapat masalah pengancing magnet yang boleh dipercayai pada pemutar berputar. Di sinilah pengalaman yang diperoleh dalam pembinaan traktor boleh berguna. Penjana induktor telah lama digunakan dengan magnet kekal yang terletak di dalam alur pemutar, diisi dengan aloi lebur rendah.
Motor magnet kekal
Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, motor DC tanpa berus telah meluas. Unit sedemikian sebenarnya adalah motor elektrik dan suis elektronik penggulungan angkernya, yang bertindak sebagai pengumpul. Motor elektrik ialah motor segerak dengan magnet kekal yang terletak pada pemutar, seperti dalam Rajah. di atas, dengan belitan angker tetap pada stator. Litar suis elektronik ialah penyongsang voltan malar(atau semasa) rangkaian bekalan.
Kelebihan utama enjin sedemikian ialah tanpa sentuhannya. Elemen khususnya ialah sensor kedudukan foto-, aruhan atau pemutar Hall yang mengawal operasi penyongsang.
Terdapat dua jenis magnet yang berbeza. Ada yang dipanggil magnet kekal, diperbuat daripada bahan "magnet keras". Sifat magnetik mereka tidak berkaitan dengan penggunaan sumber luar atau arus. Jenis lain termasuk elektromagnet yang dipanggil dengan teras besi "magnet lembut". Medan magnet yang mereka cipta terutamanya disebabkan oleh fakta bahawa wayar penggulungan yang mengelilingi teras melaluinya elektrik.
Kutub magnet dan medan magnet.
Sifat magnet bagi magnet bar adalah paling ketara di hujungnya. Jika magnet sedemikian digantung dari bahagian tengah supaya ia boleh berputar dengan bebas satah mendatar, maka ia akan mengambil kedudukan lebih kurang sepadan dengan arah dari utara ke selatan. Hujung batang yang menunjuk ke utara dipanggil kutub utara, dan hujung yang bertentangan dipanggil kutub selatan. Kutub bertentangan dua magnet menarik antara satu sama lain, manakala kutub seperti menolak antara satu sama lain.
Jika sebatang besi tidak bermagnet didekatkan pada salah satu kutub magnet, yang terakhir akan menjadi magnet buat sementara waktu. Dalam kes ini, kutub bar bermagnet yang paling hampir dengan kutub magnet akan bertentangan dengan nama, dan yang jauh akan mempunyai nama yang sama. Daya tarikan antara kutub magnet dan kutub bertentangan yang diaruhkan olehnya dalam bar menerangkan tindakan magnet itu. Sesetengah bahan (seperti keluli) sendiri menjadi magnet kekal yang lemah selepas berada berhampiran magnet kekal atau elektromagnet. Batang keluli boleh dimagnetkan dengan hanya melepasi hujung magnet kekal di hujungnya.
Jadi, magnet menarik magnet dan objek lain yang diperbuat daripada bahan magnet tanpa bersentuhan dengannya. Tindakan sedemikian pada jarak jauh dijelaskan oleh kewujudan medan magnet dalam ruang di sekeliling magnet. Beberapa idea tentang keamatan dan arah medan magnet ini boleh diperolehi dengan menuangkan pemfailan besi pada kepingan kadbod atau kaca yang diletakkan pada magnet. Habuk papan akan berbaris dalam rantai ke arah ladang, dan ketumpatan garisan habuk papan akan sepadan dengan keamatan medan ini. (Ia paling tebal di hujung magnet, di mana keamatan medan magnet paling besar.)
M. Faraday (1791–1867) memperkenalkan konsep garis aruhan tertutup untuk magnet. Garis aruhan keluar ke ruang sekeliling dari magnet padanya kutub utara, masukkan magnet di kutub selatan dan masuk ke dalam bahan magnet dari kutub selatan kembali ke utara, membentuk gelung tertutup. Nombor penuh garis aruhan yang keluar daripada magnet dipanggil fluks magnet. Ketumpatan fluks magnetik, atau aruhan magnet ( AT) adalah sama dengan bilangan garis aruhan yang melalui normal melalui kawasan asas saiz unit.
Aruhan magnet menentukan daya yang digunakan oleh medan magnet ke atas konduktor pembawa arus yang terletak di dalamnya. Jika konduktor yang membawa arus saya, terletak berserenjang dengan garis aruhan, kemudian mengikut undang-undang Ampère, daya F, bertindak pada konduktor, berserenjang dengan kedua-dua medan dan konduktor dan berkadar dengan aruhan magnet, kekuatan semasa dan panjang konduktor. Oleh itu, untuk aruhan magnet B anda boleh menulis ungkapan
di mana F ialah daya dalam newton, saya- arus dalam ampere, l- panjang dalam meter. Unit ukuran aruhan magnet ialah tesla (T).
Galvanometer.
Galvanometer ialah peranti sensitif untuk mengukur arus lemah. Galvanometer menggunakan daya kilas yang dihasilkan oleh interaksi magnet kekal berbentuk ladam dengan gegelung pembawa arus kecil (elektromagnet lemah) yang digantung di celah antara kutub magnet. Tork, dan oleh itu pesongan gegelung, adalah berkadar dengan arus dan jumlah aruhan magnet dalam jurang udara, supaya skala instrumen hampir linear dengan pesongan kecil gegelung.
Daya magnet dan kekuatan medan magnet.
Seterusnya, satu lagi kuantiti perlu diperkenalkan yang mencirikan kesan magnet arus elektrik. Mari kita andaikan bahawa arus melalui wayar gegelung panjang, di dalamnya terdapat bahan boleh magnet. Daya magnetisasi ialah hasil daripada arus elektrik dalam gegelung dan bilangan lilitannya (daya ini diukur dalam ampere, kerana bilangan lilitan adalah kuantiti tanpa dimensi). Kekuatan medan magnet H sama dengan daya pengmagnetan per unit panjang gegelung. Oleh itu, nilai H diukur dalam ampere per meter; ia menentukan kemagnetan yang diperoleh oleh bahan di dalam gegelung.
Dalam aruhan magnet vakum B berkadar dengan kekuatan medan magnet H:
di mana m 0 - kononnya. pemalar magnet yang mempunyai nilai universal 4 hlm Ch 10 –7 H/m. Dalam banyak bahan, nilai B lebih kurang berkadar H. Walau bagaimanapun, dalam bahan feromagnetik, nisbah antara B dan H agak rumit (yang akan dibincangkan di bawah).
Pada rajah. 1 menunjukkan elektromagnet ringkas yang direka untuk menangkap beban. Bateri adalah sumber tenaga arus terus. Rajah juga menunjukkan garisan daya medan elektromagnet, yang boleh dikesan dengan kaedah biasa pemfailan besi.
Elektromagnet besar dengan teras besi dan sangat sebilangan besar pusingan ampere, beroperasi dalam mod berterusan, mempunyai daya magnet yang besar. Mereka mencipta aruhan magnet sehingga 6 T dalam jurang antara kutub; aruhan ini dihadkan hanya oleh tegasan mekanikal, pemanasan gegelung dan ketepuan magnet teras. Sebilangan elektromagnet gergasi (tanpa teras) dengan penyejukan air, serta pemasangan untuk mencipta medan magnet berdenyut, telah direka oleh P.L. Kapitza (1894–1984) di Cambridge dan di Institut masalah fizikal Akademi Sains USSR dan F. Bitter (1902–1967) di Massachusetts Institute of Technology. Pada magnet sedemikian adalah mungkin untuk mencapai induksi sehingga 50 T. Elektromagnet yang agak kecil, menghasilkan medan sehingga 6.2 T, menggunakan kuasa elektrik 15 kW dan disejukkan oleh hidrogen cecair, telah dibangunkan di Makmal Kebangsaan Losamos. Medan yang serupa diperoleh pada suhu kriogenik.
Kebolehtelapan magnet dan peranannya dalam kemagnetan.
Kebolehtelapan magnet m ialah nilai yang mencirikan sifat magnet bahan. Logam feromagnetik Fe, Ni, Co dan aloinya mempunyai kebolehtelapan maksimum yang sangat tinggi - daripada 5000 (untuk Fe) hingga 800,000 (untuk supermalloy). Dalam bahan tersebut pada kekuatan medan yang agak rendah H induksi besar berlaku B, tetapi hubungan antara kuantiti ini, secara amnya, tidak linear disebabkan oleh fenomena tepu dan histerisis, yang dibincangkan di bawah. Bahan feromagnetik sangat tertarik dengan magnet. Mereka kehilangan sifat magnetnya pada suhu di atas titik Curie (770°C untuk Fe, 358°C untuk Ni, 1120°C untuk Co) dan berkelakuan seperti paramagnet, yang mana aruhan B sehingga nilai tegangan yang sangat tinggi H adalah berkadar dengannya - betul-betul sama seperti ia berlaku dalam vakum. Banyak unsur dan sebatian adalah paramagnet pada semua suhu. Bahan paramagnet dicirikan dengan dimagnetkan dalam medan magnet luar; jika medan ini dimatikan, paramagnet kembali ke keadaan tidak bermagnet. Kemagnetan dalam ferromagnet dikekalkan walaupun selepas medan luaran dimatikan.
Pada rajah. 2 menunjukkan gelung histerisis tipikal untuk bahan feromagnetik keras magnetik (kehilangan tinggi). Ia mencirikan pergantungan samar-samar kemagnetan bahan yang dipesan secara magnetik pada kekuatan medan magnet. Dengan peningkatan dalam kekuatan medan magnet dari titik awal (sifar) ( 1 ) kemagnetan berjalan di sepanjang garis putus-putus 1 –2 , dan nilai m berubah dengan ketara apabila kemagnetan sampel meningkat. Pada titik itu 2 ketepuan dicapai, i.e. dengan peningkatan lagi dalam keamatan, kemagnetan tidak lagi meningkat. Jika kita sekarang secara beransur-ansur mengurangkan nilai H kepada sifar, kemudian lengkung B(H) tidak lagi mengikut jalan yang sama, tetapi melalui titik itu 3 , mendedahkan, seolah-olah, "ingatan" bahan tentang "sejarah masa lalu", oleh itu nama "histeresis". Jelas sekali, dalam kes ini, beberapa kemagnetan sisa dikekalkan (segmen 1 –3 ). Selepas menukar arah medan magnetisasi ke arah yang bertentangan, lengkung AT (H) melepasi mata 4 , dan segmen ( 1 )–(4 ) sepadan dengan daya paksaan yang menghalang penyahmagnetan. Pertumbuhan nilai selanjutnya (- H) membawa keluk histerisis ke kuadran ketiga - bahagian 4 –5 . Penurunan seterusnya dalam nilai (- H) kepada sifar dan kemudian meningkatkan nilai positif H akan menutup gelung histerisis melalui mata 6 , 7 dan 2 .
Bahan keras magnetik dicirikan oleh gelung histerisis yang luas meliputi kawasan yang ketara pada rajah dan oleh itu sepadan dengan nilai besar kemagnetan sisa (aruhan magnet) dan daya paksaan. Gelung histerisis sempit (Rajah 3) adalah ciri bahan magnet lembut seperti keluli lembut dan aloi khas dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi. Aloi sedemikian dicipta untuk mengurangkan kehilangan tenaga akibat histerisis. Kebanyakan aloi khas ini, seperti ferit, mempunyai nilai yang tinggi rintangan elektrik, kerana itu bukan sahaja kehilangan magnet dikurangkan, tetapi juga kerugian elektrik akibat arus pusar.
Bahan magnetik dengan kebolehtelapan tinggi dihasilkan dengan penyepuhlindapan, dijalankan pada suhu kira-kira 1000 ° C, diikuti dengan pembajaan (penyejukan beransur-ansur) ke suhu bilik. Dalam kes ini, rawatan mekanikal dan haba awal, serta ketiadaan kekotoran dalam sampel, adalah sangat ketara. Untuk teras pengubah pada awal abad ke-20. keluli silikon telah dibangunkan, nilai m yang meningkat dengan peningkatan kandungan silikon. Antara 1915 dan 1920, permalloys (aloi Ni dengan Fe) muncul dengan ciri gelung histeresis yang sempit dan hampir segi empat tepat. terutamanya nilai yang tinggi kebolehtelapan magnet m untuk nilai yang kecil H aloi hipernik (50% Ni, 50% Fe) dan mu-logam (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), manakala dalam perminvar (45% Ni, 30% Fe, 25% Co ) nilai m boleh dikatakan tetap dalam pelbagai perubahan kekuatan medan. Antara bahan magnet moden, kita harus menyebut supermalloy, aloi dengan kebolehtelapan magnet tertinggi (ia mengandungi 79% Ni, 15% Fe, dan 5% Mo).
Teori kemagnetan.
Buat pertama kalinya, idea itu fenomena magnetik akhirnya dikurangkan kepada elektrik, timbul dari Ampère pada tahun 1825, apabila beliau menyatakan idea arus mikro dalaman tertutup yang beredar dalam setiap atom magnet. Walau bagaimanapun, tanpa sebarang pengesahan eksperimen tentang kehadiran arus sedemikian dalam jirim (elektron ditemui oleh J. Thomson hanya pada tahun 1897, dan penerangan tentang struktur atom diberikan oleh Rutherford dan Bohr pada tahun 1913), teori ini "pudar". ”. Pada tahun 1852, W. Weber mencadangkan bahawa setiap atom bahan magnet ialah magnet kecil, atau dipol magnet, supaya kemagnetan penuh bahan dicapai apabila semua magnet atom individu disusun dalam susunan tertentu (Rajah 4, b). Weber percaya bahawa "geseran" molekul atau atom membantu magnet asas ini mengekalkan susunannya walaupun terdapat pengaruh getaran haba yang mengganggu. Teori beliau dapat menjelaskan kemagnetan jasad apabila bersentuhan dengan magnet, serta penyahmagnetan mereka apabila hentaman atau pemanasan; akhirnya, "pendaraban" magnet juga dijelaskan apabila jarum magnet atau rod magnet dipotong menjadi kepingan. Namun teori ini tidak menjelaskan sama ada asal usul magnet asas itu sendiri, atau fenomena tepu dan histerisis. Teori Weber telah diperbaiki pada tahun 1890 oleh J. Eving, yang menggantikan hipotesisnya tentang geseran atom dengan idea daya pembatas interatomik yang membantu mengekalkan susunan dipol asas yang membentuk magnet kekal.
Pendekatan kepada masalah itu, yang pernah dicadangkan oleh Ampère, menerima hayat kedua pada tahun 1905, apabila P. Langevin menerangkan kelakuan bahan paramagnet dengan mengaitkan kepada setiap atom sebagai arus elektron tak terkompensasi dalaman. Menurut Langevin, arus inilah yang membentuk magnet kecil, berorientasikan secara rawak apabila medan luaran tiada, tetapi memperoleh orientasi tertib selepas penggunaannya. Dalam kes ini, anggaran untuk melengkapkan pesanan sepadan dengan ketepuan kemagnetan. Di samping itu, Langevin memperkenalkan konsep momen magnetik, yang untuk magnet atom yang berasingan adalah sama dengan produk " cas magnet» tiang mengikut jarak antara tiang. Oleh itu, kemagnetan lemah bahan paramagnet adalah disebabkan oleh jumlah momen magnet yang dicipta oleh arus elektron yang tidak terkompensasi.
Pada tahun 1907, P. Weiss memperkenalkan konsep "domain", yang menjadi sumbangan penting kepada teori magnetisme moden. Weiss membayangkan domain sebagai "koloni" kecil atom, di mana momen magnet semua atom, atas sebab tertentu, terpaksa mengekalkan orientasi yang sama, supaya setiap domain dimagnetkan kepada tepu. Domain yang berasingan boleh mempunyai dimensi linear tertib 0.01 mm dan, dengan itu, isipadu tertib 10–6 mm 3 . Domain dipisahkan oleh dinding Bloch yang dipanggil, ketebalannya tidak melebihi 1000 dimensi atom. "Dinding" dan dua domain berorientasikan bertentangan ditunjukkan secara skematik dalam Rajah. 5. Dinding sedemikian adalah "lapisan peralihan" di mana arah kemagnetan domain berubah.
Dalam kes umum, tiga bahagian boleh dibezakan pada lengkung magnetisasi awal (Rajah 6). Pada bahagian awal, dinding, di bawah tindakan medan luaran, bergerak melalui ketebalan bahan sehingga ia menghadapi kecacatan kekisi kristal yang menghalangnya. Dengan meningkatkan kekuatan medan, dinding boleh dipaksa untuk bergerak lebih jauh melalui bahagian tengah antara garis putus-putus. Jika selepas itu kekuatan medan sekali lagi dikurangkan kepada sifar, maka dinding tidak akan kembali ke kedudukan asalnya, supaya sampel akan kekal separa magnet. Ini menerangkan histerisis magnet. Pada penghujung lengkung, proses berakhir dengan ketepuan kemagnetan sampel disebabkan oleh susunan kemagnetan dalam domain bercelaru terakhir. Proses ini hampir boleh diterbalikkan sepenuhnya. Kekerasan magnet dipamerkan oleh bahan-bahan di mana kekisi atom mengandungi banyak kecacatan yang menghalang pergerakan dinding interdomain. Ini boleh dicapai dengan pemprosesan mekanikal dan haba, contohnya dengan memampatkan dan kemudian mensinter bahan serbuk. Dalam aloi alnico dan analognya, hasil yang sama dicapai dengan menggabungkan logam ke dalam struktur yang kompleks.
Sebagai tambahan kepada bahan paramagnet dan feromagnetik, terdapat bahan dengan apa yang dipanggil sifat antiferromagnetik dan ferimagnetik. Perbezaan antara jenis kemagnetan ini digambarkan dalam Rajah. 7. Berdasarkan konsep domain, paramagnetisme boleh dianggap sebagai fenomena kerana kehadiran dalam bahan kumpulan kecil dipol magnet, di mana dipol individu berinteraksi dengan sangat lemah antara satu sama lain (atau tidak berinteraksi sama sekali) dan oleh itu. , jika tiada medan luaran, mereka hanya mengambil orientasi rawak (Rajah 7, a). Dalam bahan feromagnetik, dalam setiap domain, terdapat interaksi yang kuat antara dipol individu, yang membawa kepada penjajaran selari mereka yang teratur (Rajah 7, b). Dalam bahan antiferromagnetik, sebaliknya, interaksi antara dipol individu membawa kepada penjajaran tertib antiselari mereka, supaya jumlah momen magnet setiap domain adalah sifar (Rajah 7, dalam). Akhir sekali, dalam bahan ferrimagnetik (contohnya, ferit) terdapat susunan selari dan antiselari (Rajah 7, G), mengakibatkan kemagnetan lemah.
Terdapat dua yang menarik pengesahan eksperimen kewujudan domain. Yang pertama ialah kesan Barkhausen yang dipanggil, yang kedua ialah kaedah angka serbuk. Pada tahun 1919, G. Barkhausen menetapkan bahawa apabila medan luaran digunakan pada sampel bahan feromagnetik, kemagnetannya berubah dalam bahagian diskret yang kecil. Dari sudut pandangan teori domain, ini tidak lebih daripada kemajuan seperti lompatan dinding antara domain, yang menghadapi kecacatan individu yang menghalangnya dalam perjalanannya. Kesan ini biasanya dikesan menggunakan gegelung di mana rod feromagnetik atau wayar diletakkan. Jika magnet yang kuat dibawa secara bergilir-gilir ke sampel dan dikeluarkan daripadanya, sampel akan dimagnetkan dan dimagnetkan semula. Perubahan seperti lompatan dalam kemagnetan sampel mengubah fluks magnet melalui gegelung, dan ia teruja arus aruhan. Voltan yang timbul dalam kes ini dalam gegelung dikuatkan dan disalurkan kepada input sepasang fon kepala akustik. Klik yang dilihat melalui fon kepala menunjukkan perubahan mendadak dalam kemagnetan.
Untuk mendedahkan struktur domain magnet dengan kaedah angka serbuk, titisan suspensi koloid serbuk feromagnetik (biasanya Fe 3 O 4) digunakan pada permukaan yang digilap dengan baik bagi bahan bermagnet. Zarah serbuk mengendap terutamanya di tempat ketidakhomogenan maksimum medan magnet - di sempadan domain. Struktur sedemikian boleh dikaji di bawah mikroskop. Satu kaedah juga telah dicadangkan berdasarkan laluan cahaya terkutub melalui bahan feromagnetik lutsinar.
Teori asal kemagnetan Weiss dalam ciri-ciri utamanya telah mengekalkan kepentingannya hingga ke hari ini, walau bagaimanapun, setelah menerima tafsiran terkini berdasarkan konsep putaran elektron tidak berkompensasi sebagai faktor yang menentukan kemagnetan atom. Hipotesis kewujudan momen intrinsik elektron telah dikemukakan pada tahun 1926 oleh S. Goudsmit dan J. Uhlenbeck, dan pada masa ini ia adalah elektron sebagai pembawa putaran yang dianggap sebagai "magnet asas".
Untuk menjelaskan konsep ini, pertimbangkan (Rajah 8) atom bebas besi, bahan feromagnetik biasa. dua cangkangnya ( K dan L), yang paling hampir dengan nukleus, diisi dengan elektron, dengan dua pada yang pertama daripada mereka, dan lapan pada yang kedua. AT K-kulit, putaran salah satu elektron adalah positif, dan satu lagi adalah negatif. AT L-kulit (lebih tepat lagi, dalam dua subkulitnya), empat daripada lapan elektron mempunyai putaran positif, dan empat lagi mempunyai putaran negatif. Dalam kedua-dua kes, putaran elektron dalam cangkang yang sama dibatalkan sepenuhnya, supaya jumlah momen magnet adalah sifar. AT M-shell, keadaan adalah berbeza, kerana enam elektron dalam subkulit ketiga, lima elektron mempunyai putaran diarahkan ke satu arah, dan hanya keenam - dalam yang lain. Akibatnya, empat putaran tanpa pampasan kekal, yang menentukan sifat magnet atom besi. (Di bahagian luar N-cangkang hanya mempunyai dua elektron valens, yang tidak menyumbang kepada kemagnetan atom besi.) Kemagnetan feromagnet lain, seperti nikel dan kobalt, dijelaskan dengan cara yang sama. Memandangkan atom-atom jiran dalam sampel besi sangat berinteraksi antara satu sama lain, dan elektronnya sebahagiannya terkumpul, penjelasan ini harus dipertimbangkan hanya sebagai skema deskriptif, tetapi sangat mudah, bagi situasi sebenar.
Teori kemagnetan atom, berdasarkan putaran elektron, disokong oleh dua eksperimen gyromagnetik yang menarik, satu daripadanya telah dijalankan oleh A. Einstein dan W. de Haas, dan satu lagi oleh S. Barnett. Dalam eksperimen pertama ini, silinder bahan feromagnetik digantung seperti ditunjukkan dalam Rajah. 9. Jika arus dialirkan melalui wayar belitan, maka silinder berputar mengelilingi paksinya. Apabila arah arus (dan oleh itu medan magnet) berubah, ia bertukar menjadi arah terbalik. Dalam kedua-dua kes, putaran silinder adalah disebabkan oleh susunan putaran elektron. Dalam eksperimen Barnett, sebaliknya, silinder terampai, dibawa secara mendadak ke dalam keadaan putaran, dimagnetkan tanpa adanya medan magnet. Kesan ini dijelaskan oleh fakta bahawa semasa putaran magnet, momen giroskopik dicipta, yang cenderung untuk memutarkan momen putaran ke arah paksi sendiri putaran.
Untuk penjelasan yang lebih lengkap tentang sifat dan asal usul daya jarak dekat yang memerintahkan magnet atom jiran dan mengatasi kesan kekacauan gerakan terma, seseorang harus merujuk kepada mekanik kuantum. Penjelasan mekanik kuantum tentang sifat kuasa-kuasa ini telah dicadangkan pada tahun 1928 oleh W. Heisenberg, yang menyatakan kewujudan interaksi pertukaran antara atom-atom jiran. Kemudian, G. Bethe dan J. Slater menunjukkan bahawa daya pertukaran meningkat dengan ketara dengan pengurangan jarak antara atom, tetapi selepas mencapai jarak interatomik minimum tertentu, mereka jatuh kepada sifar.
SIFAT MAGNETIK BAHAN
Salah satu kajian meluas dan sistematik pertama tentang sifat magnet bahan telah dijalankan oleh P. Curie. Beliau mendapati bahawa mengikut sifat magnetnya, semua bahan boleh dibahagikan kepada tiga kelas. Yang pertama termasuk bahan dengan sifat magnet yang jelas, sama dengan besi. Bahan sedemikian dipanggil feromagnetik; medan magnet mereka ketara pada jarak yang agak jauh ( cm. di atas). Bahan yang dipanggil paramagnet jatuh ke dalam kelas kedua; sifat magnetik mereka secara amnya serupa dengan bahan feromagnetik, tetapi jauh lebih lemah. Sebagai contoh, daya tarikan pada kutub elektromagnet yang kuat boleh menarik tukul besi dari tangan anda, dan untuk mengesan tarikan bahan paramagnet ke magnet yang sama, sebagai peraturan, keseimbangan analisis yang sangat sensitif diperlukan. . Kelas ketiga yang terakhir termasuk bahan diamagnet yang dipanggil. Mereka ditolak oleh elektromagnet, i.e. daya yang bertindak pada diamagnet diarahkan bertentangan dengan daya yang bertindak pada fero- dan paramagnet.
Pengukuran sifat magnetik.
Dalam kajian sifat magnet, pengukuran dua jenis adalah yang paling penting. Yang pertama ialah pengukuran daya yang bertindak ke atas sampel berhampiran magnet; ini adalah bagaimana kemagnetan sampel ditentukan. Yang kedua termasuk pengukuran frekuensi "resonan" yang berkaitan dengan kemagnetan jirim. Atom adalah "giroskop" kecil dan dalam preses medan magnet (seperti gasing berputar biasa di bawah pengaruh tork yang dicipta oleh graviti) pada frekuensi yang boleh diukur. Di samping itu, daya bertindak ke atas zarah bercas bebas yang bergerak pada sudut tepat ke garis aruhan magnetik, serta pada arus elektron dalam konduktor. Ia menyebabkan zarah bergerak dalam orbit bulat, jejarinya diberikan oleh
R = mv/eB,
di mana m ialah jisim zarah, v- kelajuan dia e adalah cajnya, dan B ialah aruhan magnet bagi medan. Kekerapan sedemikian bulatan adalah sama dengan
di mana f diukur dalam hertz e- dalam loket, m- dalam kilogram, B- dalam Tesla. Frekuensi ini mencirikan pergerakan zarah bercas dalam bahan dalam medan magnet. Kedua-dua jenis gerakan (precession dan gerakan dalam orbit bulat) boleh teruja dengan medan berselang-seli dengan frekuensi resonans sama dengan ciri frekuensi "semula jadi" bahan ini. Dalam kes pertama, resonans dipanggil magnet, dan dalam kedua - siklotron (disebabkan persamaan dengan pergerakan kitaran zarah subatomik dalam siklotron).
Bercakap tentang sifat magnetik atom, adalah perlu untuk memberi perhatian khusus kepada momentum sudutnya. Medan magnet bertindak pada dipol atom berputar, cuba memutarkannya dan menetapkannya selari dengan medan. Sebaliknya, atom mula bergerak mengelilingi arah medan (Rajah 10) dengan frekuensi bergantung pada momen dipol dan kekuatan medan yang digunakan.
Keterlaluan atom tidak dapat diperhatikan secara langsung kerana semua atom dalam sampel terdahulu masuk fasa berbeza. Jika, walau bagaimanapun, medan berselang-seli kecil yang diarahkan berserenjang dengan medan susunan malar digunakan, maka hubungan fasa tertentu diwujudkan antara atom-atom terdahulu, dan jumlah momen magnetik mereka mula mendahului dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi precession individu. momen magnetik. Halaju sudut precession adalah sangat penting. Sebagai peraturan, ini ialah nilai tertib 10 10 Hz/T untuk kemagnetan yang dikaitkan dengan elektron, dan daripada tertib 10 7 Hz/T untuk kemagnetan yang berkaitan dengan caj positif dalam nukleus atom.
Gambarajah skematik pemasangan untuk memerhati resonans magnetik nuklear (NMR) ditunjukkan dalam rajah. 11. Bahan yang dikaji dimasukkan ke dalam medan malar seragam antara kutub. Jika medan RF kemudiannya teruja dengan gegelung kecil di sekeliling tabung uji, resonans boleh dicapai pada frekuensi tertentu, sama dengan kekerapan precession semua "gyroskop" nuklear sampel. Pengukuran adalah serupa dengan menala penerima radio kepada frekuensi stesen tertentu.
Kaedah resonans magnetik memungkinkan untuk mengkaji bukan sahaja sifat magnet atom dan nukleus tertentu, tetapi juga sifat persekitarannya. Intinya adalah bahawa medan magnet dalam pepejal dan molekul adalah tidak homogen, kerana ia diherotkan oleh cas atom, dan butiran perjalanan lengkung resonans eksperimen ditentukan oleh medan tempatan di kawasan di mana nukleus sebelumnya berada. Ini memungkinkan untuk mengkaji ciri-ciri struktur sampel tertentu dengan kaedah resonans.
Pengiraan sifat magnetik.
Aruhan magnet medan Bumi ialah 0.5×10 -4 T, manakala medan di antara kutub elektromagnet yang kuat adalah dari susunan 2 T atau lebih.
Medan magnet yang dicipta oleh sebarang konfigurasi arus boleh dikira menggunakan formula Biot-Savart-Laplace untuk aruhan magnet medan yang dicipta oleh unsur semasa. Pengiraan medan yang dicipta oleh kontur bentuk yang berbeza dan gegelung silinder, dalam banyak kes sangat rumit. Di bawah adalah formula untuk beberapa kes mudah. Aruhan magnetik (dalam teslas) medan yang dicipta oleh wayar lurus panjang dengan arus saya
Medan rod besi bermagnet adalah serupa dengan medan luar solenoid panjang dengan bilangan lilitan ampere per unit panjang sepadan dengan arus dalam atom pada permukaan rod bermagnet, kerana arus di dalam rod membatalkan setiap yang lain (Rajah 12). Dengan nama Ampere, arus permukaan sedemikian dipanggil Ampère. Kekuatan medan magnet H a, dicipta oleh arus Ampere, adalah sama dengan momen magnet isipadu unit rod M.
Jika rod besi dimasukkan ke dalam solenoid, maka sebagai tambahan kepada fakta bahawa arus solenoid mencipta medan magnet H, susunan dipol atom dalam bahan bermagnet rod mewujudkan kemagnetan M. Dalam kes ini, jumlah fluks magnet ditentukan oleh jumlah arus sebenar dan ampere, supaya B = m 0(H + H a), atau B = m 0(H+M). Sikap M/H dipanggil kerentanan magnetik dan dilambangkan dengan huruf Yunani c; c ialah kuantiti tanpa dimensi yang mencirikan keupayaan bahan untuk dimagnetkan dalam medan magnet.
Nilai B/H, yang mencirikan sifat magnet bahan, dipanggil kebolehtelapan magnet dan dilambangkan dengan m a, dan m a = m 0m, di mana m a adalah mutlak, dan m- kebolehtelapan relatif,
Dalam bahan feromagnetik, nilai c boleh mempunyai nilai yang sangat besar - sehingga 10 4 ё 10 6 . Nilai c bahan paramagnet mempunyai sedikit Di atas sifar, dan untuk yang diamagnet - kurang sedikit. Hanya dalam vakum dan dalam medan yang sangat lemah adalah kuantiti c dan m adalah malar dan tidak bergantung pada medan luaran. Induksi kebergantungan B daripada H biasanya bukan linear, dan grafnya, yang dipanggil. lengkung magnetisasi, untuk bahan yang berbeza dan juga apabila suhu yang berbeza mungkin berbeza dengan ketara (contoh lengkung tersebut ditunjukkan dalam Rajah 2 dan 3).
Sifat magnetik jirim adalah sangat kompleks, dan pemahaman yang menyeluruh tentangnya memerlukan analisis menyeluruh tentang struktur atom, interaksi mereka dalam molekul, perlanggaran mereka dalam gas, dan mereka. pengaruh bersama dalam pepejal dan cecair; sifat magnet cecair masih paling kurang dikaji.
Di rumah, di tempat kerja, di dalam kereta sendiri atau di dalam Pengangkutan awam kita dikelilingi oleh pelbagai jenis magnet. Mereka menggerakkan motor, penderia, mikrofon dan banyak perkara biasa yang lain. Pada masa yang sama, di setiap kawasan, peranti yang berbeza dalam ciri dan cirinya digunakan. Secara umum, jenis magnet ini dibezakan:
Apa itu magnet
Elektromagnet. Reka bentuk produk sedemikian terdiri daripada teras besi, di mana gegelung wayar dililitkan. Dengan menggunakan arus elektrik dengan parameter magnitud dan arah yang berbeza, adalah mungkin untuk mendapatkan medan magnet kekuatan yang diperlukan dan kekutuban.
Nama kumpulan magnet ini adalah singkatan nama komponennya: aluminium, nikel dan kobalt. Kelebihan utama aloi alnico ialah kestabilan suhu bahan yang tiada tandingannya. Jenis magnet lain tidak boleh berbangga kerana boleh digunakan pada suhu sehingga +550 ⁰ C. Pada masa yang sama, bahan ringan ini dicirikan oleh daya paksaan yang lemah. Ini bermakna ia boleh dinyahmagnetkan sepenuhnya apabila terdedah kepada medan magnet luar yang kuat. Pada masa yang sama, disebabkan harganya yang berpatutan, alnico merupakan penyelesaian yang amat diperlukan dalam banyak sektor saintifik dan perindustrian.
Produk magnet moden
Jadi, kami mengetahui aloi. Sekarang mari kita beralih kepada apa itu magnet dan apakah aplikasi yang boleh mereka temui dalam kehidupan seharian. Malah, terdapat pelbagai pilihan untuk produk tersebut:
3) magnet pejabat. Untuk pembentangan dan mesyuarat, papan magnetik digunakan, yang membolehkan anda membentangkan sebarang maklumat secara visual dan terperinci. Mereka juga amat berguna dalam bilik darjah sekolah dan bilik darjah universiti.
Magnet neodymium dan ferit
Banyak logam mempunyai kualiti magnet, yang membolehkan mereka digunakan dalam banyak bidang industri dan dalam kehidupan seharian. Sehingga baru-baru ini, magnet ferit digunakan secara meluas, tetapi kini ia semakin digantikan oleh magnet yang diperbuat daripada aloi logam nadir bumi neodymium, besi dan boron. Yang terakhir ini semakin popular. Magnet mana yang lebih baik - ferit atau neodymium, mari kita cuba memikirkannya dalam artikel ini.
Magnet neodymium
Ramai di antara kita pernah mendengar tentang magnet neodymium. Apa ini? Kualiti unik magnet adalah disebabkan oleh kehadiran neodymium dalam aloi - unsur kimia daripada kumpulan lantanida jadual berkala. Sebagai tambahan kepada komponen utama, komposisi magnet neodymium termasuk besi dan boron, atau kobalt dan yttrium. Magnet neodymium dibuat dengan memanaskan jisim serbuk bahan aktif. Paling banyak ciri yang membezakan magnet neodymium - kuasanya pada saiz yang agak kecil. Magnet sedemikian mempunyai daya pelekat yang 10 atau lebih kali ganda lebih besar daripada magnet ferit.
Agar magnet neodymium bertahan selama mungkin, komposisi khas nikel digunakan pada permukaannya. Jika magnet dirancang untuk digunakan dalam persekitaran yang agresif atau suhu tinggi, maka disyorkan untuk memilih salutan zink.
Magnet neodymium digunakan secara meluas:
Sebagai ragum atau pengapit - kuasa neodymium memastikan pengapitan seragam bahan diletakkan di antara magnet.
Untuk hiburan - kedua-dua kanak-kanak dan orang dewasa sama-sama berminat untuk menonton helah yang ditetapkan dengan bantuan magnet ini.
Untuk mencari objek yang diperbuat daripada keluli dan besi.
Untuk memagnetkan objek logam. Perkara yang dimagnetkan oleh magnet neodymium termasuk pemutar skru, jarum, pisau dan produk lain.
Untuk pengikat yang boleh dipercayai pada permukaan pelbagai objek.
Jenis magnet neodymium
Magnet neodymium tersedia dalam pelbagai konfigurasi dan berat. Walaupun magnet yang kecil, bersaiz 25 * 5 mm, boleh menahan berat sehingga sembilan kilogram dan, jika dikendalikan dengan tidak berhati-hati, boleh merosakkan kulit. Dan apabila menggunakan magnet dengan jisim yang lebih besar, adalah lebih penting untuk mematuhi langkah keselamatan tertentu untuk mengecualikan kemungkinan kecederaan.
Magnet ferit - apa itu
Yang paling biasa di antara yang biasa ialah magnet ferit, yang merupakan aloi oksida besi dengan oksida logam lain. Magnet mudah paling kerap dibuat dalam bentuk ladam kuda. Antara ciri utama ferromagnet ialah:
Rintangan suhu yang baik.
Kebolehtelapan magnet yang tinggi.
Kos rendah.
Magnet ferit biasanya ditandakan dengan tanda tiang berwarna merah dan biru.
Perbandingan magnet
Jadi apakah perbezaan antara magnet neodymium dan magnet biasa, dan bagaimanakah perbezaan ini boleh ditentukan secara visual? Magnet neodymium telah menjadi sangat popular tidak lama dahulu (teknologi pengeluaran mereka hanya berusia kira-kira 30 tahun), tetapi ia telah digunakan dalam hampir semua bidang kehidupan. Seperti yang telah disebutkan, perbezaan paling penting antara magnet neodymium dan magnet konvensional ialah kekuatan lekatannya dan ciri magnet: tenaga magnet, aruhan magnet kekal dan daya paksaan. Nilai ciri ini berkali-kali lebih tinggi daripada nilai ferromagnet. Cara paling mudah untuk menentukan jenis magnet adalah dengan mencuba mengeluarkannya dari permukaan besi. Jika ia mudah dipisahkan, maka ia adalah ferromagnet, tetapi jika mungkin untuk mengeluarkan magnet hanya selepas menggunakan usaha tertentu, maka kami mempunyai magnet neodymium. Sebagai tambahan kepada ciri ini, magnet berbeza dalam beberapa cara.
Seumur hidup
Jika ferromagnet berfungsi selama kira-kira 10 tahun di penggunaan yang betul dan kemudian dinyahmagnetkan sepenuhnya, hayat perkhidmatan magnet neodymium boleh dikatakan tidak terhad. Per umur manusia Kekuatan magnet neodymium hilang hanya 1%.
Daya graviti
Daya tarikan magnet neodymium dengan dimensi yang sama adalah kira-kira 10 kali lebih tinggi daripada daya ferromagnet. Oleh itu, magnet yang kecil tetapi sangat kuat boleh digunakan dalam komputer dan sistem akustik, serta untuk membuat pelbagai cenderahati dan perhiasan.
Borang
Magnet ferro dihasilkan terutamanya dalam bentuk ladam dengan kaki merah dan biru yang menunjukkan kutub negatif dan positif. Bentuk ladam membolehkan anda menutup garisan medan magnet untuk meningkatkan hayat perkhidmatan feromagnet. Magnet neodymium dihasilkan dalam pelbagai bentuk dan konfigurasi - selari, cincin, cakera, dan lain-lain. Di permukaannya, anda boleh meletakkan beberapa tiang, iaitu, menjadikannya "berbilang kutub".
harga
Magnet neodymium lebih mahal daripada magnet ferit, yang dibenarkan oleh ciri-ciri dan hayat perkhidmatannya. Setelah membeli magnet neodymium, anda mendapat magnet yang hampir "kekal", sekurang-kurangnya kualitinya tidak akan berubah sepanjang hayat anda.
Kelebihan Dan Aplikasi Magnet Neodymium
Oleh itu, magnet neodymium, walaupun lebih harga tinggi, mempunyai kelebihan yang tidak dapat dinafikan berbanding ferit konvensional. Peningkatan kuasa, hayat perkhidmatan yang panjang, pelbagai bentuk pembuatan menyediakan magnet aloi neodymium-besi-boron dengan permintaan tinggi di kalangan pengguna.
Mengapa anda memerlukan magnet neodymium
Apakah maksud magnet neodymium untuk orang moden Kehidupan seharian? Sebagai tambahan kepada kegunaan di atas, bahan popular digunakan untuk:
Membersihkan akuarium dan bekas lain, serta minyak enjin dan transmisi yang digunakan dalam peralatan automotif.
Penjajaran tepat permukaan logam.
Degaussing cakera, filem dan untuk banyak tindakan lain.
Sudah tentu, semua ciri magnet neodymium yang disenaraikan dalam artikel hanya penting apabila membeli bahan berkualiti tinggi. Setiap orang yang membeli neodymium secara berasingan di World of Magnets tahu bahawa kedai dalam talian menyediakan semua jaminan dan sijil kualiti yang diperlukan, dan juga memberikan nasihat yang cekap kepada setiap pembeli.
Mari kita fahami bersama apa itu medan magnet. Lagipun, ramai orang hidup dalam bidang ini sepanjang hidup mereka dan tidak memikirkannya. Masa untuk memperbaikinya!
Medan magnet
Medan magnet adalah sejenis perkara yang istimewa. Ia memanifestasikan dirinya dalam tindakan ke atas cas elektrik yang bergerak dan badan yang mempunyai momen magnet mereka sendiri (magnet kekal).
Penting: medan magnet tidak bertindak pada cas pegun! Medan magnet juga dicipta dengan bergerak caj elektrik, atau oleh medan elektrik yang berubah-ubah masa, atau momen magnetik elektron dalam atom. Iaitu, mana-mana wayar yang mengalir arus juga menjadi magnet!
Jasad yang mempunyai medan magnetnya sendiri.
Magnet mempunyai kutub yang dipanggil utara dan selatan. Penamaan "utara" dan "selatan" diberikan hanya untuk kemudahan (sebagai "tambah" dan "tolak" dalam elektrik).
Medan magnet diwakili oleh daya garis magnet. Garisan daya adalah berterusan dan tertutup, dan arahnya sentiasa bertepatan dengan arah daya medan. Jika pencukur logam bertaburan di sekeliling magnet kekal, zarah logam akan menunjukkan gambaran yang jelas tentang garis medan magnet yang muncul dari utara dan memasuki kutub selatan. Ciri grafik medan magnet - garis daya.
Ciri-ciri medan magnet
Ciri-ciri utama medan magnet ialah aruhan magnet, fluks magnet dan kebolehtelapan magnet. Tetapi mari kita bercakap tentang segala-galanya dengan teratur.
Dengan serta-merta, kami perhatikan bahawa semua unit ukuran diberikan dalam sistem SI.
Aruhan magnetik B – vektor kuantiti fizikal, yang merupakan ciri kuasa utama medan magnet. Ditandakan dengan huruf B . Unit ukuran aruhan magnet - Tesla (Tl).
Aruhan magnet menunjukkan betapa kuatnya medan dengan menentukan daya yang ia bertindak pada cas. Daya ini dipanggil Kuasa Lorentz.
Di sini q - caj, v - kelajuannya dalam medan magnet, B - induksi, F ialah daya Lorentz yang mana medan bertindak atas pertuduhan.
F- kuantiti fizik, sama dengan produk aruhan magnet pada kawasan kontur dan kosinus antara vektor aruhan dan normal kepada satah kontur yang dilalui oleh aliran. fluks magnet- ciri skalar medan magnet.
Kita boleh mengatakan bahawa fluks magnet mencirikan bilangan garis aruhan magnet yang menembusi kawasan unit. Fluks magnet diukur dalam Weberach (WB).
Kebolehtelapan magnet ialah pekali yang menentukan sifat magnet medium. Salah satu parameter di mana aruhan magnet medan bergantung ialah kebolehtelapan magnet.
Planet kita telah menjadi magnet besar selama beberapa bilion tahun. Aruhan medan magnet bumi berbeza-beza bergantung pada koordinat. Di khatulistiwa, ia adalah kira-kira 3.1 kali 10 hingga tolak kuasa kelima Tesla. Di samping itu, terdapat anomali magnetik, di mana nilai dan arah medan berbeza dengan ketara daripada kawasan jiran. Salah satu anomali magnet terbesar di planet ini - Kursk dan Anomali magnet Brazil.
Asal-usul medan magnet Bumi masih menjadi misteri kepada saintis. Diandaikan bahawa sumber medan adalah teras logam cecair Bumi. Teras bergerak, yang bermaksud bahawa aloi besi-nikel cair bergerak, dan pergerakan zarah bercas ialah arus elektrik yang menjana medan magnet. Masalahnya ialah teori ini geodinamo) tidak menerangkan bagaimana medan itu dikekalkan stabil.
Bumi adalah dipol magnet yang besar. Kutub magnet tidak bertepatan dengan kutub geografi, walaupun ia berada dalam berdekatan. Lebih-lebih lagi, kutub magnet Bumi sedang bergerak. Perpindahan mereka telah direkodkan sejak 1885. Sebagai contoh, sejak seratus tahun yang lalu, kutub magnet masuk hemisfera Selatan bergerak hampir 900 kilometer dan kini berada di Lautan Selatan. Kutub hemisfera Artik bergerak merentasi Lautan Artik ke arah anomali magnetik Siberia Timur, kelajuan pergerakannya (mengikut data 2004) adalah kira-kira 60 kilometer setahun. Kini terdapat pecutan pergerakan tiang - secara purata, kelajuan meningkat sebanyak 3 kilometer setahun.
Apakah kepentingan medan magnet Bumi untuk kita? Pertama sekali, medan magnet Bumi melindungi planet daripada sinaran kosmik dan angin suria. Zarah bercas dari ruang dalam tidak jatuh terus ke tanah, tetapi dipesongkan oleh magnet gergasi dan bergerak di sepanjang garis dayanya. Oleh itu, semua makhluk hidup dilindungi daripada sinaran berbahaya.
Semasa sejarah Bumi, terdapat beberapa penyongsangan(perubahan) kutub magnet. Penyongsangan tiang ialah apabila mereka bertukar tempat. Kali terakhir fenomena ini berlaku kira-kira 800 ribu tahun yang lalu, dan terdapat lebih daripada 400 pembalikan geomagnet dalam sejarah Bumi. Sesetengah saintis percaya bahawa, memandangkan pecutan yang diperhatikan pergerakan kutub magnet, pembalikan kutub seterusnya harus dijangka dalam beberapa ribu tahun akan datang.
Nasib baik, tiada pembalikan kutub dijangka pada abad kita. Oleh itu, anda boleh memikirkan tentang yang menyenangkan dan menikmati kehidupan di medan malar lama yang baik di Bumi, setelah mempertimbangkan sifat dan ciri utama medan magnet. Dan supaya anda boleh melakukan ini, terdapat pengarang kami, yang boleh diamanahkan dengan beberapa masalah pendidikan dengan yakin untuk berjaya! dan jenis kerja lain yang anda boleh tempah di pautan.
Bagaimana untuk bermula sebagai tutor?
Pembelajaran jarak jauh bahasa Inggeris
Kata kerja bahasa Inggeris biasa dan tidak teratur