Hva er permanente magneter. Typer magneter og deres bruk
Sammen med biter av rav elektrifisert av friksjon, var permanente magneter det første materielle beviset for eldgamle mennesker. elektromagnetiske fenomener(lyn ved historiens morgen ble definitivt tilskrevet sfæren for manifestasjon av ikke-materielle krefter). Forklaringen på ferromagnetismens natur har alltid opptatt forskeres nysgjerrige sinn, men selv i dag er den fysiske naturen til permanent magnetisering av enkelte stoffer, både naturlige og kunstig skapte, ennå ikke fullstendig avslørt, og etterlater et betydelig felt. aktivitet for moderne og fremtidige forskere.
Tradisjonelle materialer for permanente magneter
De har vært aktivt brukt i industrien siden 1940 med bruk av alnico-legering (AlNiCo). Før dette ble permanentmagneter fra forskjellige stålkvaliteter kun brukt i kompasser og magneter. Alnico gjorde det mulig å erstatte elektromagneter med dem og bruke dem i enheter som motorer, generatorer og høyttalere.
Denne inntrengningen i vårt daglige liv fikk en ny impuls med etableringen av ferrittmagneter, og siden den gang har permanente magneter blitt vanlig.
En revolusjon innen magnetiske materialer begynte rundt 1970, med etableringen av samarium-kobolt-familien av hardt magnetiske materialer med en hittil usett tetthet av magnetisk energi. Da ble en ny generasjon sjeldne jordartsmagneter basert på neodym, jern og bor oppdaget med en mye høyere magnetisk energitetthet enn samarium-kobolt (SmCo) og til en forventet lav pris. Disse to familiene av sjeldne jordartsmagneter har så høye energitettheter at de ikke bare kan erstatte elektromagneter, men de kan også brukes i områder som er utilgjengelige for dem. Eksempler er den lille permanentmagnet-trinnmotoren i armbåndsur og lydtransdusere i hodetelefoner av typen Walkman.
gradvis forbedring magnetiske egenskaper materialer er vist i diagrammet nedenfor.
neodym permanente magneter
De representerer den siste og mest betydningsfulle utviklingen på dette feltet de siste tiårene. Oppdagelsen deres ble først annonsert nesten samtidig på slutten av 1983 av metallarbeidere fra Sumitomo og General Motors. De er basert på den intermetalliske NdFeB-forbindelsen: en legering av neodym, jern og bor. Av disse er neodym et sjeldent jordelement utvunnet fra mineralet monazitt.
Den store interessen som disse permanente magnetene har skapt kommer fra det faktum at det for første gang er oppnådd et nytt magnetisk materiale som ikke bare er sterkere enn forrige generasjon, men også mer økonomisk. Den består hovedsakelig av jern, som er mye billigere enn kobolt, og neodym, som er et av de vanligste sjeldne jordartsmaterialene og er mer rikelig på jorden enn bly. De viktigste sjeldne jordartsmineralene monazitt og bastanesitt inneholder fem til ti ganger mer neodym enn samarium.
Fysisk mekanisme for permanent magnetisering
For å forklare funksjonen til en permanent magnet, må vi se inn i den ned til atomskalaen. Hvert atom har et sett med spinn av elektronene, som sammen danner dets magnetiske moment. For våre formål kan vi betrakte hvert atom som en liten stangmagnet. Når en permanent magnet avmagnetiseres (enten ved å varme den opp til en høy temperatur eller av et eksternt magnetfelt), er hvert atommoment tilfeldig orientert (se figuren nedenfor) og ingen regularitet observeres.
Når det magnetiseres i et sterkt magnetfelt, er alle atommomenter orientert i feltets retning og låser seg så å si med hverandre (se figuren under). Denne koblingen gjør det mulig å opprettholde feltet til en permanent magnet når det eksterne feltet fjernes, og også å motstå demagnetisering når retningen endres. Målingen av kohesivkraften til atommomenter er størrelsen på magnetens tvangskraft. Mer om dette senere.
I en dypere fremstilling av magnetiseringsmekanismen opererer de ikke med begrepene atommomenter, men bruker begrepet miniatyr (i størrelsesorden 0,001 cm) regioner inne i magneten, som i utgangspunktet har en konstant magnetisering, men er tilfeldig orientert i fravær av et eksternt felt, slik at en streng leser, hvis ønskelig, kan tilskrive ovennevnte fysiske mekanismen er ikke til magneten som helhet. og til dets separate domene.
Induksjon og magnetisering
Atommomentene summeres og danner det magnetiske momentet til hele den permanente magneten, og magnetiseringen M indikerer størrelsen på dette momentet per volumenhet. Den magnetiske induksjonen B viser at en permanent magnet er resultatet av en ekstern magnetisk kraft (feltstyrke) H påført under den primære magnetiseringen, samt en intern magnetisering M på grunn av orienteringen av atommomentene (eller domenemomentene). Dens verdi i generell sak gitt av formelen:
B = µ 0 (H + M),
hvor µ 0 er en konstant.
I en permanent ringformet og homogen magnet er feltstyrken H inne i den (i fravær av et eksternt felt) lik null, siden, i henhold til loven om total strøm, integralet av den langs enhver sirkel inne i en slik ringformet kjerne er lik:
H∙2πR = iw=0, hvorav H=0.
Derfor er magnetiseringen i en ringmagnet:
I en åpen magnet, for eksempel i samme ringformede, men med et luftgap med bredden l zaz i en kjerne med lengden l ser, i fravær av et eksternt felt og samme induksjon B inne i kjernen og i gapet, i henhold til loven om totalstrøm får vi:
H serl ser + (1/u0)Bl zas = iw=0.
Siden B \u003d µ 0 (H ser + M ser), så, ved å erstatte uttrykket med det forrige, får vi:
H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,
H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).
I luftgapet:
H zaz \u003d B / µ 0,
dessuten bestemmes B av den gitte M ser og den funnet H ser.
Magnetiseringskurve
Fra den ikke-magnetiserte tilstanden, når H øker fra null, på grunn av orienteringen av alle atommomenter i retning av det ytre feltet, øker M og B raskt, og endrer seg langs seksjonen "a" av hovedmagnetiseringskurven (se figuren nedenfor).
Når alle atommomentene er justert, kommer M til sin metningsverdi, og en ytterligere økning i B skyldes utelukkende det påførte feltet (seksjon b av hovedkurven i figuren nedenfor). Når det ytre feltet synker til null, avtar induksjonen B ikke langs den opprinnelige banen, men langs "c"-delen på grunn av koblingen av atommomenter, som har en tendens til å holde dem i samme retning. Magnetiseringskurven begynner å beskrive den såkalte hysteresesløyfen. Når H (eksternt felt) nærmer seg null, nærmer induksjonen seg en restverdi kun bestemt av atommomenter:
B r = μ 0 (0 + M r).
Etter at retningen til H endres, virker H og M i motsatte retninger, og B avtar (utsnitt av kurven "d" i fig.). Verdien av feltet der B synker til null kalles tvangskraften til magneten B H C . Når størrelsen på det påførte feltet er stor nok til å bryte kohesjonen til atommomentene, orienterer de seg i den nye retningen av feltet, og retningen til M blir reversert. Verdien av feltet som dette skjer ved kalles den indre tvangskraften til permanentmagneten M H C . Så det er to forskjellige men relaterte tvangskrefter knyttet til en permanent magnet.
Figuren nedenfor viser de grunnleggende avmagnetiseringskurvene for ulike materialer for permanente magneter.
Det kan ses av den at det er NdFeB-magneter som har høyest restinduksjon Br og tvangskraft (både total og intern, dvs. bestemt uten å ta hensyn til styrken H, kun fra magnetiseringen M).
Overflatestrømmer (ampere).
De magnetiske feltene til permanente magneter kan betraktes som feltene til noen av strømmene knyttet til dem, som flyter langs overflatene deres. Disse strømmene kalles amperestrømmer. I vanlig betydning av ordet er det ingen strømmer inne i permanente magneter. Men ved å sammenligne magnetfeltene til permanente magneter og strømfeltene i spoler, foreslo den franske fysikeren Ampere at magnetiseringen av et stoff kan forklares med strømmen av mikroskopiske strømmer som danner mikroskopiske lukkede sløyfer. Og ja, tross alt er analogien mellom feltet til en solenoid og en lang sylindrisk magnet nesten fullstendig: det er en nord- og sørpol til en permanent magnet og de samme polene for en solenoid, og bildene kraftlinjer deres felt er også veldig like (se bildet nedenfor).
Er det strømmer inne i en magnet?
Tenk deg at hele volumet til en eller annen stav permanent magnet (med en vilkårlig tverrsnittsform) er fylt med mikroskopiske amperestrømmer. Et tverrsnitt av en magnet med slike strømmer er vist i figuren nedenfor.
Hver av dem har et magnetisk øyeblikk. Med samme orientering av dem i retning av det ytre feltet, danner de et resulterende magnetisk moment som er forskjellig fra null. Han definerer tilværelsen. magnetfelt i det tilsynelatende fraværet av en ordnet bevegelse av ladninger, i fravær av strøm gjennom en hvilken som helst seksjon av magneten. Det er også lett å forstå at inne i den blir strømmene til tilstøtende (kontaktende) kretser kompensert. Bare strømmene på overflaten av kroppen, som danner overflatestrømmen til permanentmagneten, viser seg å være ukompensert. Dens tetthet viser seg å være lik magnetiseringen M.
Hvordan bli kvitt bevegelige kontakter
Problemet med å lage en berøringsfri synkronmaskin er kjent. Dens tradisjonelle design med elektromagnetisk eksitasjon fra rotorens poler med spoler innebærer tilførsel av strøm til dem gjennom bevegelige kontakter - kontaktringer med børster. Ulempene med en slik teknisk løsning er velkjent: disse er vedlikeholdsvansker, lav pålitelighet og store tap i bevegelige kontakter, spesielt når det gjelder kraftige turbo- og hydrogeneratorer, i eksitasjonskretsene som forbrukes betydelig elektrisk kraft.
Hvis du lager en slik permanentmagnetgenerator, forsvinner kontaktproblemet umiddelbart. Riktignok er det et problem med pålitelig festing av magneter på en roterende rotor. Det er her erfaringen man får innen traktorbygging kan komme godt med. Det har lenge vært brukt en induktorgenerator med permanente magneter plassert i sporene på rotoren, fylt med en lavtsmeltende legering.
Permanent magnet motor
De siste tiårene har børsteløse DC-motorer blitt utbredt. En slik enhet er faktisk en elektrisk motor og en elektronisk bryter av armaturviklingen, som fungerer som en samler. Den elektriske motoren er en synkronmotor med permanente magneter plassert på rotoren, som i fig. over, med en fast armaturvikling på statoren. Den elektroniske bryterkretsen er en omformer konstant spenning(eller strøm) til forsyningsnettverket.
Den største fordelen med en slik motor er dens kontaktløshet. Dens spesifikke element er en foto-, induksjons- eller Hall-rotorposisjonssensor som styrer driften av omformeren.
Det finnes to forskjellige typer magneter. Noen er de såkalte permanentmagnetene, laget av "hardmagnetiske" materialer. Deres magnetiske egenskaper er ikke relatert til bruken eksterne kilder eller strømmer. En annen type inkluderer de såkalte elektromagnetene med en kjerne av "mykt magnetisk" jern. De magnetiske feltene de skaper skyldes hovedsakelig at viklingstråden som omgir kjernen går gjennom elektrisitet.
Magnetiske poler og magnetfelt.
De magnetiske egenskapene til en stangmagnet er mest merkbare nær endene. Hvis en slik magnet er opphengt i midtdelen slik at den fritt kan rotere inn horisontalt plan, så vil den ta en posisjon omtrent tilsvarende retningen fra nord til sør. Enden av stangen som peker mot nord kalles nordpolen, og den motsatte enden kalles sørpolen. Motstående poler av to magneter tiltrekker hverandre, mens like poler frastøter hverandre.
Hvis en stang av umagnetisert jern bringes nær en av polene til en magnet, vil sistnevnte midlertidig bli magnetisert. I dette tilfellet vil polen til den magnetiserte stangen nærmest polen til magneten være motsatt i navnet, og den fjerneste vil ha samme navn. Tiltrekningen mellom polen til magneten og den motsatte polen indusert av den i stangen forklarer virkningen av magneten. Noen materialer (som stål) blir selv svake permanente magneter etter å ha vært i nærheten av en permanent magnet eller elektromagnet. En stålstang kan magnetiseres ved ganske enkelt å føre enden av en permanent magnet over enden.
Så magneten tiltrekker seg andre magneter og gjenstander laget av magnetiske materialer uten å være i kontakt med dem. En slik handling på avstand forklares av eksistensen av et magnetfelt i rommet rundt magneten. En ide om intensiteten og retningen til dette magnetfeltet kan fås ved å helle jernspåner på et ark papp eller glass plassert på en magnet. Sagflisen vil stille seg i kjeder i retning feltet, og tettheten til sagflislinjene vil tilsvare intensiteten til dette feltet. (De er tykkest i endene av magneten, der intensiteten til magnetfeltet er størst.)
M. Faraday (1791–1867) introduserte konseptet med lukkede induksjonslinjer for magneter. Induksjonslinjene går ut i det omkringliggende rommet fra magneten ved sin Nordpolen, gå inn i magneten ved sørpolen og passerer inn i materialet til magneten fra sørpolen tilbake til nord, og danner en lukket sløyfe. Fullt nummer induksjonslinjer som kommer ut av en magnet kalles magnetisk fluks. Magnetisk flukstetthet, eller magnetisk induksjon ( I) er lik antall induksjonslinjer som går langs normalen gjennom et elementært område med enhetsstørrelse.
Magnetisk induksjon bestemmer kraften som et magnetfelt virker på en strømførende leder som befinner seg i den. Hvis lederen bærer strømmen Jeg, er plassert vinkelrett på induksjonslinjene, så ifølge Ampères lov, kraften F, som virker på lederen, er vinkelrett på både feltet og lederen og er proporsjonal med den magnetiske induksjonen, strømstyrken og lengden på lederen. Altså for magnetisk induksjon B du kan skrive et uttrykk
Hvor F er kraften i newton, Jeg- strøm i ampere, l- lengde i meter. Måleenheten for magnetisk induksjon er tesla (T).
Galvanometer.
Et galvanometer er en følsom enhet for å måle svake strømmer. Galvanometeret bruker dreiemomentet som genereres av samspillet mellom en hesteskoformet permanentmagnet med en liten strømførende spole (svak elektromagnet) suspendert i gapet mellom polene til magneten. Dreiemomentet, og dermed avbøyningen av spolen, er proporsjonal med strømmen og den totale magnetiske induksjonen i luftgapet, slik at målestokken til instrumentet er nesten lineær med små avbøyninger av spolen.
Magnetiseringskraft og magnetfeltstyrke.
Deretter bør en annen mengde introduseres som karakteriserer den magnetiske effekten av den elektriske strømmen. La oss anta at strømmen går gjennom ledningen til en lang spole, inne i hvilken det magnetiserbare materialet er plassert. Magnetiseringskraften er produktet av den elektriske strømmen i spolen og antall omdreininger (denne kraften måles i ampere, siden antall omdreininger er en dimensjonsløs mengde). Magnetisk feltstyrke H lik magnetiseringskraften per lengdeenhet av spolen. Altså verdien H målt i ampere per meter; den bestemmer magnetiseringen som oppnås av materialet inne i spolen.
I en vakuum magnetisk induksjon B proporsjonal med magnetfeltstyrken H:
Hvor m 0 - såkalt. magnetisk konstant med en universell verdi på 4 s Ch 10 –7 H/m. I mange materialer, verdien B omtrent proporsjonal H. Men i ferromagnetiske materialer er forholdet mellom B Og H noe mer komplisert (som vil bli diskutert nedenfor).
På fig. 1 viser en enkel elektromagnet konstruert for å fange opp laster. Batteriet er energikilden likestrøm. Figuren viser også kraftlinjene til feltet til en elektromagnet, som kan oppdages ved den vanlige metoden for jernspon.
Store elektromagneter med jernkjerner og veldig et stort antall ampere-omdreininger, som opererer i kontinuerlig modus, har en stor magnetiserende kraft. De skaper en magnetisk induksjon på opptil 6 T i gapet mellom polene; denne induksjonen begrenses kun av mekaniske påkjenninger, oppvarming av spolene og magnetisk metning av kjernen. En rekke gigantiske elektromagneter (uten kjerne) med vannkjøling, samt installasjoner for å skape pulserende magnetiske felt, ble designet av P.L. Kapitza (1894–1984) ved Cambridge og ved instituttet fysiske problemer Academy of Sciences of the USSR og F. Bitter (1902–1967) ved Massachusetts Institute of Technology. På slike magneter var det mulig å oppnå induksjon opp til 50 T. En relativt liten elektromagnet, som produserer felt opp til 6,2 T, forbruker en elektrisk effekt på 15 kW og avkjøles av flytende hydrogen, ble utviklet ved Losalamos National Laboratory. Lignende felt oppnås ved kryogene temperaturer.
Magnetisk permeabilitet og dens rolle i magnetisme.
Magnetisk permeabilitet m er en verdi som karakteriserer de magnetiske egenskapene til materialet. Ferromagnetiske metaller Fe, Ni, Co og deres legeringer har svært høye maksimale permeabiliteter - fra 5000 (for Fe) til 800 000 (for supermalloy). I slike materialer ved relativt lave feltstyrker H store induksjoner forekommer B, men forholdet mellom disse mengdene er generelt sett ikke-lineært på grunn av metnings- og hysterese-fenomener, som diskuteres nedenfor. Ferromagnetiske materialer tiltrekkes sterkt av magneter. De mister sine magnetiske egenskaper ved temperaturer over Curie-punktet (770 °C for Fe, 358 °C for Ni, 1120 °C for Co) og oppfører seg som paramagneter, for hvilke induksjon B opp til svært høye spenningsverdier H er proporsjonal med det - akkurat det samme som det foregår i et vakuum. Mange grunnstoffer og forbindelser er paramagnetiske ved alle temperaturer. Paramagnetiske stoffer kjennetegnes ved å være magnetisert i et eksternt magnetfelt; hvis dette feltet er slått av, går paramagnetene tilbake til den ikke-magnetiserte tilstanden. Magnetiseringen i ferromagneter er bevart selv etter at det eksterne feltet er slått av.
På fig. 2 viser en typisk hysteresesløyfe for et magnetisk hardt (høyt tap) ferromagnetisk materiale. Det karakteriserer den tvetydige avhengigheten av magnetiseringen til et magnetisk ordnet materiale på styrken til magnetiseringsfeltet. Med en økning i magnetfeltstyrken fra startpunktet (null) ( 1 ) magnetisering går langs den stiplede linjen 1 –2 , og verdien m endres betydelig når magnetiseringen av prøven øker. På punktet 2 metning er nådd, dvs. med en ytterligere økning i intensiteten øker ikke lenger magnetiseringen. Hvis vi nå gradvis reduserer verdien H til null, deretter kurven B(H) følger ikke lenger samme vei, men går gjennom punktet 3 , som avslører så å si "minnet" til materialet om "fortidens historie", derav navnet "hysterese". Åpenbart, i dette tilfellet, beholdes noe gjenværende magnetisering (segmentet 1 –3 ). Etter å ha endret retningen til magnetiseringsfeltet til motsatt, kurven I (H) passerer poenget 4 , og segmentet ( 1 )–(4 ) tilsvarer tvangskraften som hindrer avmagnetisering. Ytterligere vekst av verdier (- H) fører hysteresekurven til tredje kvadrant - seksjonen 4 –5 . Den påfølgende reduksjonen i verdien (- H) til null og deretter økende positive verdier H vil lukke hysteresesløyfen gjennom punktene 6 , 7 Og 2 .
Magnetisk harde materialer er preget av en bred hystereseløkke som dekker et betydelig område på diagrammet og tilsvarer derfor store verdier av gjenværende magnetisering (magnetisk induksjon) og tvangskraft. En smal hystereseløkke (fig. 3) er karakteristisk for myke magnetiske materialer som bløtt stål og spesiallegeringer med høy magnetisk permeabilitet. Slike legeringer ble laget for å redusere energitap på grunn av hysterese. De fleste av disse spesiallegeringene, som ferritt, har en høy elektrisk motstand, på grunn av hvilket ikke bare magnetiske tap reduseres, men også elektriske tap på grunn av virvelstrømmer.
Magnetiske materialer med høy permeabilitet produseres ved gløding, utført ved en temperatur på ca. 1000 ° C, etterfulgt av herding (gradvis avkjøling) til romtemperatur. I dette tilfellet er foreløpig mekanisk og termisk behandling, så vel som fraværet av urenheter i prøven, svært viktig. For transformatorkjerner på begynnelsen av 1900-tallet. silisium stål ble utviklet, verdien m som økte med økende silisiuminnhold. Mellom 1915 og 1920 dukket permalloys (legeringer av Ni med Fe) opp med sin karakteristiske smale og nesten rektangulære hystereseløkke. Spesielt høye verdier magnetisk permeabilitet m for små verdier H hyperniske (50 % Ni, 50 % Fe) og mu-metall (75 % Ni, 18 % Fe, 5 % Cu, 2 % Cr) legeringer er forskjellige, mens i perminvar (45 % Ni, 30 % Fe, 25 % Co ) verdi m praktisk talt konstant over et bredt spekter av feltstyrkeendringer. Blant moderne magnetiske materialer bør vi nevne supermalloy, en legering med høyest magnetisk permeabilitet (den inneholder 79 % Ni, 15 % Fe og 5 % Mo).
Teorier om magnetisme.
For første gang ideen om at magnetiske fenomener til slutt redusert til elektrisk, oppsto fra Ampère i 1825, da han uttrykte ideen om lukkede interne mikrostrømmer som sirkulerer i hvert atom i en magnet. Men uten noen eksperimentell bekreftelse på tilstedeværelsen av slike strømmer i materien (elektronet ble oppdaget av J. Thomson først i 1897, og beskrivelsen av strukturen til atomet ble gitt av Rutherford og Bohr i 1913), "bleknet denne teorien" ". I 1852 foreslo W. Weber at hvert atom magnetisk stoff er en liten magnet, eller magnetisk dipol, slik at full magnetisering av et stoff oppnås når alle de individuelle atommagnetene er stilt opp i en bestemt rekkefølge (fig. 4, b). Weber mente at molekylær eller atomær "friksjon" hjelper disse elementære magnetene til å opprettholde sin rekkefølge til tross for den forstyrrende påvirkningen av termiske vibrasjoner. Hans teori var i stand til å forklare magnetiseringen av legemer ved kontakt med en magnet, så vel som deres avmagnetisering ved støt eller oppvarming; til slutt ble "multiplikasjonen" av magneter også forklart når en magnetisert nål eller magnetisk stang ble kuttet i biter. Og likevel forklarte ikke denne teorien verken opprinnelsen til selve de elementære magnetene, eller fenomenene metning og hysterese. Webers teori ble forbedret i 1890 av J. Eving, som erstattet sin hypotese om atomfriksjon med ideen om interatomiske begrensende krefter som bidrar til å opprettholde rekkefølgen til de elementære dipolene som utgjør en permanent magnet.
Tilnærmingen til problemet, en gang foreslått av Ampère, fikk et nytt liv i 1905, da P. Langevin forklarte oppførselen til paramagnetiske materialer ved å tilskrive hvert atom en intern ukompensert elektronstrøm. Ifølge Langevin er det disse strømmene som danner bittesmå magneter, tilfeldig orientert når det ytre feltet er fraværende, men får en ordnet orientering etter påføring. I dette tilfellet tilsvarer tilnærmingen til fullstendig bestilling metning av magnetiseringen. I tillegg introduserte Langevin konseptet med et magnetisk moment, som for en separat atommagnet er lik produktet " magnetisk ladning» stolper med avstanden mellom stolpene. Dermed skyldes den svake magnetismen til paramagnetiske materialer det totale magnetiske momentet som skapes av ukompenserte elektronstrømmer.
I 1907 introduserte P. Weiss konseptet «domene», som ble et viktig bidrag til den moderne teorien om magnetisme. Weiss forestilte seg domener som små "kolonier" av atomer, der de magnetiske momentene til alle atomer av en eller annen grunn blir tvunget til å opprettholde samme orientering, slik at hvert domene magnetiseres til metning. Et separat domene kan ha lineære dimensjoner i størrelsesorden 0,01 mm og følgelig et volum i størrelsesorden 10–6 mm 3 . Domenene er atskilt av de såkalte Bloch-veggene, hvis tykkelse ikke overstiger 1000 atomdimensjoner. "Veggen" og to motsatt orienterte domener er vist skjematisk i fig. 5. Slike vegger er "overgangslag" der retningen på domenemagnetiseringen endres.
I det generelle tilfellet kan tre seksjoner skilles på den innledende magnetiseringskurven (fig. 6). I den første seksjonen beveger veggen seg, under påvirkning av et eksternt felt, gjennom stoffets tykkelse til den møter en defekt krystallgitter som stopper henne. Ved å øke feltstyrken kan veggen tvinges til å bevege seg videre gjennom midtpartiet mellom de stiplede linjene. Hvis feltstyrken deretter reduseres til null igjen, vil veggene ikke lenger gå tilbake til sin opprinnelige posisjon, slik at prøven vil forbli delvis magnetisert. Dette forklarer hysteresen til magneten. På slutten av kurven avsluttes prosessen med metningen av prøvemagnetiseringen på grunn av rekkefølgen av magnetiseringen innenfor de siste uordnede domenene. Denne prosessen er nesten fullstendig reversibel. Magnetisk hardhet vises av de materialene der atomgitteret inneholder mange defekter som forhindrer bevegelse av vegger mellom domene. Dette kan oppnås ved mekanisk og termisk bearbeiding, for eksempel ved å komprimere og deretter sintre det pulveriserte materialet. I alnico-legeringer og deres analoger oppnås det samme resultatet ved å smelte sammen metaller til en kompleks struktur.
I tillegg til paramagnetiske og ferromagnetiske materialer finnes det materialer med såkalte antiferromagnetiske og ferrimagnetiske egenskaper. Forskjellen mellom disse typer magnetisme er illustrert i fig. 7. Basert på begrepet domener kan paramagnetisme betraktes som et fenomen på grunn av tilstedeværelsen i materialet av små grupper av magnetiske dipoler, der individuelle dipoler samhandler svært svakt med hverandre (eller ikke samhandler i det hele tatt) og derfor , i fravær av et eksternt felt, tar de bare tilfeldige orienteringer (fig. 7, EN). I ferromagnetiske materialer, innenfor hvert domene, er det en sterk interaksjon mellom individuelle dipoler, noe som fører til deres ordnede parallelle justering (fig. 7, b). I antiferromagnetiske materialer, tvert imot, fører interaksjonen mellom individuelle dipoler til deres antiparallelle ordnede justering, slik at det totale magnetiske momentet til hvert domene er null (fig. 7, V). Til slutt, i ferrimagnetiske materialer (for eksempel ferritter) er det både parallell og antiparallell rekkefølge (fig. 7, G), noe som resulterer i svak magnetisme.
Det er to overbevisende eksperimentell bekreftelse eksistensen av domener. Den første av dem er den såkalte Barkhausen-effekten, den andre er pulverfigurmetoden. I 1919 fastslo G. Barkhausen at når et eksternt felt påføres en prøve av et ferromagnetisk materiale, endres magnetiseringen i små diskrete deler. Fra domeneteoriens synspunkt er dette ikke noe annet enn en hopplignende fremgang av interdomeneveggen, som møter individuelle defekter som holder den tilbake på veien. Denne effekten oppdages vanligvis ved hjelp av en spole der en ferromagnetisk stang eller ledning er plassert. Hvis en sterk magnet vekselvis bringes til prøven og fjernes fra den, vil prøven bli magnetisert og remagnetisert. Hopplignende endringer i magnetiseringen av prøven endrer den magnetiske fluksen gjennom spolen, og den eksiteres induksjonsstrøm. Spenningen som oppstår i dette tilfellet i spolen blir forsterket og matet til inngangen til et par akustiske hodetelefoner. Klikk som oppfattes gjennom hodetelefonene indikerer en brå endring i magnetisering.
For å avsløre domenestrukturen til en magnet ved metoden med pulverfigurer, påføres en dråpe av en kolloidal suspensjon av et ferromagnetisk pulver (vanligvis Fe 3 O 4) på en godt polert overflate av et magnetisert materiale. Pulverpartikler legger seg hovedsakelig på steder med maksimal inhomogenitet av magnetfeltet - ved grensene til domener. En slik struktur kan studeres under et mikroskop. En metode er også blitt foreslått basert på passasje av polarisert lys gjennom et transparent ferromagnetisk materiale.
Weiss' opprinnelige teori om magnetisme i dens hovedtrekk har beholdt sin betydning til i dag, men etter å ha mottatt en oppdatert tolkning basert på konseptet om ukompenserte elektronspinn som en faktor som bestemmer atommagnetisme. Hypotesen om eksistensen av et iboende moment av et elektron ble fremsatt i 1926 av S. Goudsmit og J. Uhlenbeck, og for tiden er det elektroner som spinnbærere som regnes som «elementære magneter».
For å klargjøre dette konseptet, betrakt (fig. 8) et fritt atom av jern, et typisk ferromagnetisk materiale. Dens to skjell ( K Og L), nærmest kjernen, er fylt med elektroner, med to på den første av dem, og åtte på den andre. I K-skall, spinnet til ett av elektronene er positivt, og det andre er negativt. I L-skall (mer presist, i sine to underskall), fire av de åtte elektronene har positive spinn, og de fire andre har negative spinn. I begge tilfeller kansellerer spinnene til elektronene i samme skall fullstendig, slik at det totale magnetiske momentet er null. I M-skall, situasjonen er annerledes, på grunn av de seks elektronene i det tredje underskallet, har fem elektroner spinn rettet i én retning, og bare det sjette - i den andre. Som et resultat gjenstår fire ukompenserte spinn, som bestemmer de magnetiske egenskapene til jernatomet. (I det ytre N-skallet har kun to valenselektroner, som ikke bidrar til magnetismen til jernatomet.) Magnetismen til andre ferromagneter, som nikkel og kobolt, forklares på lignende måte. Siden naboatomer i en jernprøve samhandler sterkt med hverandre, og elektronene deres er delvis kollektiviserte, bør denne forklaringen kun betraktes som et beskrivende, men veldig forenklet skjema for den virkelige situasjonen.
Teorien om atommagnetisme, basert på elektronspinnet, støttes av to interessante gyromagnetiske eksperimenter, hvorav det ene ble utført av A. Einstein og W. de Haas, og det andre av S. Barnett. I det første av disse eksperimentene ble en sylinder av ferromagnetisk materiale suspendert som vist i fig. 9. Hvis en strøm føres gjennom viklingstråden, roterer sylinderen rundt sin akse. Når retningen til strømmen (og dermed magnetfeltet) endres, blir den til motsatt retning. I begge tilfeller skyldes rotasjonen av sylinderen rekkefølgen av elektronspinnene. I Barnetts eksperiment, tvert imot, magnetiseres en suspendert sylinder, skarpt brakt inn i en rotasjonstilstand, i fravær av et magnetfelt. Denne effekten forklares av det faktum at under rotasjonen av magneten dannes et gyroskopisk moment, som har en tendens til å snu spinnmomentene i retningen egen akse rotasjon.
For en mer fullstendig forklaring av arten og opprinnelsen til kortdistansekrefter som beordrer naboatommagneter og motvirker den forstyrrende effekten av termisk bevegelse, bør man henvise til kvantemekanikk. En kvantemekanisk forklaring på naturen til disse kreftene ble foreslått i 1928 av W. Heisenberg, som postulerte eksistensen av utvekslingsinteraksjoner mellom naboatomer. Senere viste G. Bethe og J. Slater at utvekslingskreftene øker betydelig med minkende avstand mellom atomene, men etter å ha nådd en viss minimumsavstand mellom atomer, faller de til null.
MAGNETISKE EGENSKAPER TIL SUBSTANS
En av de første omfattende og systematiske studiene av materiens magnetiske egenskaper ble utført av P. Curie. Han fant at i henhold til deres magnetiske egenskaper kan alle stoffer deles inn i tre klasser. Den første inkluderer stoffer med uttalte magnetiske egenskaper, som ligner på jern. Slike stoffer kalles ferromagnetiske; magnetfeltet deres er merkbart på betydelige avstander ( cm. høyere). Stoffer som kalles paramagnetiske faller inn i den andre klassen; deres magnetiske egenskaper er generelt lik de til ferromagnetiske materialer, men mye svakere. For eksempel kan tiltrekningskraften til polene til en kraftig elektromagnet trekke en jernhammer ut av hendene dine, og for å oppdage tiltrekningen av et paramagnetisk stoff til den samme magneten, er det som regel nødvendig med svært følsomme analytiske balanser . Den siste, tredje klassen inkluderer de såkalte diamagnetiske stoffene. De frastøtes av en elektromagnet, dvs. kraften som virker på diamagneter er rettet motsatt av den som virker på ferro- og paramagneter.
Måling av magnetiske egenskaper.
I studiet av magnetiske egenskaper er målinger av to typer viktigst. Den første av dem er måling av kraften som virker på prøven nær magneten; dette er hvordan magnetiseringen til prøven bestemmes. Den andre inkluderer målinger av "resonante" frekvenser assosiert med magnetisering av materie. Atomer er bittesmå "gyroskoper" og i en magnetisk feltpresess (som en vanlig snurretopp under påvirkning av et dreiemoment skapt av tyngdekraften) med en frekvens som kan måles. I tillegg virker en kraft på frie ladede partikler som beveger seg i rette vinkler på linjene for magnetisk induksjon, samt på elektronstrømmen i en leder. Det får partikkelen til å bevege seg i en sirkulær bane, hvis radius er gitt av
R = mv/eB,
Hvor m er massen til partikkelen, v- hastigheten hennes e er dens belastning, og B er den magnetiske induksjonen av feltet. Hyppigheten av slike rundkjøring er lik
Hvor f målt i hertz e- i anheng, m- i kilogram, B- i Tesla. Denne frekvensen karakteriserer bevegelsen av ladede partikler i et stoff i et magnetfelt. Begge typer bevegelse (presesjon og bevegelse i sirkulære baner) kan eksiteres ved å veksle felt med resonansfrekvenser lik de "naturlige" frekvensene som er karakteristiske for dette materialet. I det første tilfellet kalles resonansen magnetisk, og i det andre - syklotron (på grunn av likheten med syklisk bevegelse subatomær partikkel i en syklotron).
Når vi snakker om de magnetiske egenskapene til atomer, er det nødvendig å være spesielt oppmerksom på deres vinkelmoment. Magnetfeltet virker på en roterende atomdipol, prøver å rotere den og sette den parallelt med feltet. I stedet begynner atomet å presessere rundt feltets retning (fig. 10) med en frekvens avhengig av dipolmomentet og styrken til det påførte feltet.
Presesjonen av atomer er ikke direkte observerbar fordi alle atomene i prøven presesserer inn annen fase. Hvis imidlertid et lite vekselfelt rettet vinkelrett på det konstante ordensfeltet påføres, etableres et visst faseforhold mellom de forutgående atomene, og deres totale magnetiske moment begynner å presessere med en frekvens lik frekvensen til presesjonen til individet. magnetiske øyeblikk. Vinkelhastigheten til presesjon er av stor betydning. Som regel er dette en verdi i størrelsesorden 10 10 Hz/T for magnetiseringen assosiert med elektroner, og i størrelsesorden 10 7 Hz/T for magnetiseringen forbundet med positive ladninger i atomkjernene.
Et skjematisk diagram av installasjonen for observasjon av kjernemagnetisk resonans (NMR) er vist i fig. 11. Stoffet som studeres introduseres i et jevnt konstant felt mellom polene. Hvis et RF-felt så eksiteres med en liten spole rundt reagensrøret, kan resonans oppnås kl. en viss frekvens, lik presesjonsfrekvensen til alle kjernefysiske "gyroskoper" i prøven. Målinger ligner på å stille inn en radiomottaker til frekvensen til en bestemt stasjon.
Magnetiske resonansmetoder gjør det mulig å studere ikke bare de magnetiske egenskapene til spesifikke atomer og kjerner, men også egenskapene til miljøet. Poenget er at magnetiske felt i faste stoffer og molekyler er inhomogene, siden de er forvrengt av atomladninger, og detaljene i forløpet til den eksperimentelle resonanskurven bestemmes av det lokale feltet i regionen der den forutgående kjernen er lokalisert. Dette gjør det mulig å studere funksjonene til strukturen til en bestemt prøve ved hjelp av resonansmetoder.
Beregning av magnetiske egenskaper.
Den magnetiske induksjonen av jordens felt er 0,5×10 -4 T, mens feltet mellom polene til en sterk elektromagnet er i størrelsesorden 2 T eller mer.
Magnetfeltet skapt av en hvilken som helst konfigurasjon av strømmer kan beregnes ved å bruke Biot-Savart-Laplace-formelen for magnetisk induksjon av feltet skapt av strømelementet. Beregning av feltet skapt av konturer forskjellige former og sylindriske spoler, er i mange tilfeller svært komplisert. Nedenfor er formler for en rekke enkle tilfeller. Magnetisk induksjon (i teslaer) av feltet skapt av en lang rett ledning med strøm Jeg
Feltet til en magnetisert jernstang ligner det ytre feltet til en lang solenoid med antall ampere-omdreininger per lengdeenhet som tilsvarer strømmen i atomene på overflaten av den magnetiserte stangen, siden strømmene inne i stangen kansellerer hver andre ut (fig. 12). Med navnet Ampere kalles en slik overflatestrøm Ampère. Magnetisk feltstyrke H a, skapt av Ampere-strømmen, er lik det magnetiske momentet til enhetsvolumet til stangen M.
Hvis en jernstang settes inn i solenoiden, i tillegg til det faktum at solenoidstrømmen skaper et magnetfelt H, rekkefølgen av atomære dipoler i det magnetiserte materialet til staven skaper magnetisering M. I dette tilfellet bestemmes den totale magnetiske fluksen av summen av de reelle og amperestrømmene, slik at B = m 0(H + H a), eller B = m 0(H+M). Holdning M/H kalt magnetisk følsomhet og er betegnet med den greske bokstaven c; c er en dimensjonsløs størrelse som karakteriserer et materiales evne til å magnetiseres i et magnetfelt.
Verdi B/H, som karakteriserer materialets magnetiske egenskaper, kalles den magnetiske permeabiliteten og betegnes med m a, og m a = m 0m, Hvor m a er absolutt, og m- relativ permeabilitet,
I ferromagnetiske stoffer er verdien c kan ha svært store verdier - opptil 10 4 ё 10 6 . Verdi c paramagnetiske materialer har få Over null, og for diamagnetiske - litt mindre. Kun i vakuum og i svært svake felt er mengdene c Og m er konstante og er ikke avhengige av det ytre feltet. Avhengighetsinduksjon B fra H er vanligvis ikke-lineær, og dens grafer, den såkalte. magnetiseringskurver, for forskjellige materialer og til og med når forskjellige temperaturer kan avvike betydelig (eksempler på slike kurver er vist i fig. 2 og 3).
De magnetiske egenskapene til materie er svært komplekse, og en grundig forståelse av dem krever en grundig analyse av atomenes struktur, deres interaksjoner i molekyler, deres kollisjoner i gasser og deres gjensidig påvirkning i faste stoffer og væsker; de magnetiske egenskapene til væsker er fortsatt de minst studerte.
Hjemme, på jobb, i egen bil eller i offentlig transport vi er omgitt av ulike typer magneter. De driver motorer, sensorer, mikrofoner og mange andre vanlige ting. Samtidig, i hvert område, brukes enheter som er forskjellige i sine egenskaper og funksjoner. Generelt skilles disse typene magneter ut:
Hva er magneter
Elektromagneter. Utformingen av slike produkter består av en jernkjerne, på hvilken trådspoler er viklet. Ved å påføre en elektrisk strøm med forskjellige parametere for størrelse og retning, er det mulig å oppnå magnetiske felt nødvendig styrke og polaritet.
Navnet på denne gruppen av magneter er en forkortelse av navnene på komponentene: aluminium, nikkel og kobolt. Den største fordelen med alnico-legering er materialets uovertruffen temperaturstabilitet. Andre typer magneter kan ikke skryte av å kunne brukes ved temperaturer opp til +550 ⁰ C. Samtidig er dette lette materialet preget av en svak tvangskraft. Dette betyr at den kan avmagnetiseres fullstendig når den utsettes for et sterkt eksternt magnetfelt. Samtidig, på grunn av sin rimelige pris, er alnico en uunnværlig løsning i mange vitenskapelige og industrielle sektorer.
Moderne magnetiske produkter
Så vi fant ut legeringene. La oss nå gå videre til hva magneter er og hvilken applikasjon de kan finne i hverdagen. Faktisk er det et stort utvalg av alternativer for slike produkter:
3) kontormagneter. For presentasjoner og møter brukes magnettavler, som lar deg presentere all informasjon visuelt og detaljert. De er også svært nyttige i skoleklasserom og universitetsklasserom.
Neodym- og ferrittmagneter
Mange metaller har magnetiske egenskaper, noe som gjør at de kan brukes i mange områder av industrien og i hverdagen. Inntil nylig var ferrittmagneter mye brukt, men nå blir de i økende grad erstattet av magneter laget av en legering av det sjeldne jordmetallet neodym, jern og bor. Sistnevnte blir mer og mer populært. Hvilken magnet er bedre - ferritt eller neodym, la oss prøve å finne det ut i denne artikkelen.
Neodymmagnet
Mange av oss har hørt om neodymmagneter. Hva det er? De unike egenskapene til magneten skyldes tilstedeværelsen av neodym i legeringen - kjemisk element fra gruppen av lantanider i det periodiske system. I tillegg til hovedkomponenten inkluderer sammensetningen av neodymmagneten jern og bor, eller kobolt og yttrium. En neodymmagnet lages ved å varme opp en pulverisert masse av aktive ingredienser. Det meste kjennetegn neodymmagnet - dens kraft i en ganske liten størrelse. En slik magnet har en klebekraft som er 10 eller flere ganger større enn ferrittmagneter.
For at neodymmagneten skal vare så lenge som mulig, påføres en spesiell sammensetning av nikkel på overflaten. Hvis magneten er planlagt brukt i aggressive eller høytemperaturmiljøer, anbefales det å velge et sinkbelegg.
Neodymmagneter er mye brukt:
Som skrustikke eller klemme - neodymkraft sørger for jevn fastklemming av materialet plassert mellom magnetene.
For underholdning - både barn og voksne er like interessert i å se triksene satt ved hjelp av denne magneten.
For å søke etter gjenstander laget av stål og jern.
For magnetisering av metallgjenstander. Tingene som en neodymmagnet magnetiserer inkluderer skrutrekkere, nåler, kniver og andre produkter.
For pålitelig festing på overflaten av forskjellige gjenstander.
Typer neodymmagneter
Neodymmagneter er tilgjengelige i forskjellige konfigurasjoner og vekter. Selv en liten magnet, 25 * 5 mm i størrelse, tåler en vekt på opptil ni kilo og kan, hvis den håndteres uforsiktig, skade huden. Og når du bruker magneter med større masse, er det desto mer nødvendig å observere visse sikkerhetstiltak for å utelukke mulige skader.
Ferrittmagnet - hva er det
De vanligste blant de vanlige er ferrittmagneter, som er en legering av jernoksid med oksider av andre metaller. Enkle magneter er oftest laget i form av en hestesko. Blant de viktigste egenskapene til ferromagneter er:
God temperaturmotstand.
Høy magnetisk permeabilitet.
Lav kostnad.
Ferrittmagneter er vanligvis merket med polmarkeringer i rødt og blått.
Sammenligning av magneter
Så hva er forskjellen mellom en neodymmagnet og en vanlig magnet, og hvordan kan disse forskjellene bestemmes visuelt? Neodymmagneter har blitt veldig populære for ikke så lenge siden (produksjonsteknologiene deres er bare omtrent 30 år gamle), men de brukes allerede i nesten alle livets sfærer. Som allerede nevnt, er den viktigste forskjellen mellom en neodymmagnet og en konvensjonell dens adhesjonsstyrke og den viktigste magnetiske egenskaper: magnetisk energi, remanent magnetisk induksjon og tvangskraft. Verdiene til disse egenskapene er mange ganger høyere enn for ferromagneter. Den enkleste måten å bestemme typen magnet på er å prøve å fjerne den fra en jernoverflate. Hvis det er lett å separere, er det en ferromagnet, men hvis det er mulig å fjerne magneten først etter å ha brukt visse anstrengelser, så har vi en neodymmagnet. I tillegg til denne funksjonen er magneter forskjellige på en rekke måter.
Livstid
Hvis ferromagneter tjener i ca 10 år kl riktig bruk og deretter fullstendig avmagnetisert, er levetiden til en neodymmagnet praktisk talt ubegrenset. Bak menneskelig alder Styrken til neodymmagneter går tapt med bare 1 %.
Tyngdekraften
Tiltrekningskraften til en neodymmagnet med samme dimensjoner er omtrent 10 ganger høyere enn kraften til en ferromagnet. Derfor kan en liten, men veldig kraftig magnet brukes i datamaskiner og akustiske systemer, samt til å lage ulike suvenirer og smykker.
Skjema
Ferromagneter produseres hovedsakelig i form av en hestesko med røde og blå ben som viser de negative og positive polene. Hesteskoformen lar deg lukke magnetfeltlinjene for å øke levetiden til ferromagneten. Neodymmagneter produseres i en rekke former og konfigurasjoner - et parallellepiped, en ring, en disk og andre. På overflaten deres kan du plassere flere poler, det vil si gjøre dem "multipolare".
Pris
En neodymmagnet er dyrere enn en ferrittmagnet, noe som er rettferdiggjort av dens egenskaper og levetid. Etter å ha kjøpt en neodymmagnet, får du en nesten "evig" magnet, i det minste vil kvalitetene neppe endre seg i løpet av livet ditt.
Fordeler og bruksområder med neodymmagnet
Dermed en neodymmagnet, til tross for mer høy pris, har ubestridelige fordeler i forhold til konvensjonell ferritt. Økt kraft, lang levetid, forskjellig form produksjon ga neodym-jern-bor-legeringsmagneten stor etterspørsel blant forbrukere.
Hvorfor du trenger en neodymmagnet
Hva betyr en neodymmagnet for en moderne person i Hverdagen? I tillegg til de ovennevnte bruksområdene, brukes det populære materialet til:
Rengjøring av akvarier og andre beholdere, samt motor- og transmisjonsoljer som brukes i bilutstyr.
Nøyaktig justering av metalloverflater.
Degaussing plater, filmer og for mange andre handlinger.
Selvfølgelig betyr alle egenskapene til neodymmagneter som er oppført i artikkelen bare når du kjøper materialer av høy kvalitet. Alle som kjøpte neodym separat i Magnetenes verden vet at nettbutikken gir alle nødvendige garantier og kvalitetssertifikater, og gir også hver kjøper kompetent rådgivning.
La oss sammen forstå hva et magnetfelt er. Tross alt bor mange mennesker i dette feltet hele livet og tenker ikke engang på det. På tide å fikse det!
Et magnetfelt
Et magnetfelt er en spesiell type sak. Det manifesterer seg i handlingen på bevegelige elektriske ladninger og kropper som har sitt eget magnetiske moment (permanente magneter).
Viktig: et magnetfelt virker ikke på stasjonære ladninger! Et magnetfelt skapes også ved å bevege seg elektriske ladninger, eller ved et tidsvarierende elektrisk felt, eller magnetiske øyeblikk elektroner i atomer. Det vil si at enhver ledning som det går strøm gjennom, også blir en magnet!
Et legeme som har sitt eget magnetfelt.
En magnet har poler kalt nord og sør. Betegnelsene "nordlig" og "sørlig" er kun gitt for enkelhets skyld (som "pluss" og "minus" i elektrisitet).
Magnetfeltet er representert ved kraft magnetiske linjer. Kraftlinjene er kontinuerlige og lukkede, og deres retning faller alltid sammen med retningen til feltkreftene. Hvis metallspon er spredt rundt en permanent magnet, vil metallpartiklene vise et klart bilde av magnetfeltlinjene som kommer ut fra nord og går inn i sørpolen. Grafisk karakteristikk av magnetfeltet - kraftlinjer.
Magnetiske feltegenskaper
Hovedkarakteristikkene til magnetfeltet er magnetisk induksjon, magnetisk fluks Og magnetisk permeabilitet. Men la oss snakke om alt i rekkefølge.
Umiddelbart merker vi at alle måleenheter er gitt i systemet SI.
Magnetisk induksjon B – vektor fysisk mengde, som er hovedeffektkarakteristikken til magnetfeltet. Angitt med bokstav B . Måleenheten for magnetisk induksjon - Tesla (Tl).
Magnetisk induksjon indikerer hvor sterkt et felt er ved å bestemme kraften som det virker på en ladning. Denne kraften kalles Lorentz kraft.
Her q - lade, v - hastigheten i et magnetfelt, B - induksjon, F er Lorentz-kraften som feltet virker med på ladningen.
F- fysisk mengde, lik produktet magnetisk induksjon på arealet av konturen og cosinus mellom induksjonsvektoren og normalen til konturenplanet som strømmen passerer. magnetisk fluks- skalar karakteristikk av magnetfeltet.
Vi kan si at den magnetiske fluksen karakteriserer antallet magnetiske induksjonslinjer som trenger gjennom en enhetsareal. Den magnetiske fluksen måles i Weberach (WB).
Magnetisk permeabilitet er koeffisienten som bestemmer mediets magnetiske egenskaper. En av parameterne som den magnetiske induksjonen av feltet avhenger av er den magnetiske permeabiliteten.
Planeten vår har vært en stor magnet i flere milliarder år. Induksjonen av jordens magnetfelt varierer avhengig av koordinatene. Ved ekvator er det omtrent 3,1 ganger 10 til Teslas minus femte potens. I tillegg er det magnetiske anomalier, hvor verdien og retningen til feltet skiller seg vesentlig fra nærliggende områder. En av de største magnetiske anomaliene på planeten - Kursk Og Brasiliansk magnetisk anomali.
Opprinnelsen til jordens magnetfelt er fortsatt et mysterium for forskere. Det antas at kilden til feltet er den flytende metallkjernen på jorden. Kjernen beveger seg, noe som betyr at den smeltede jern-nikkel-legeringen beveger seg, og bevegelsen av ladede partikler er den elektriske strømmen som genererer magnetfeltet. Problemet er at denne teorien geodynamo) forklarer ikke hvordan feltet holdes stabilt.
Jorden er en enorm magnetisk dipol. De magnetiske polene faller ikke sammen med de geografiske, selv om de er inne nærhet. Dessuten beveger jordens magnetiske poler seg. Deres forskyvning har blitt registrert siden 1885. For eksempel, i løpet av de siste hundre årene har den magnetiske polen i sørlige halvkule flyttet nesten 900 kilometer og befinner seg nå i Sørishavet. Polen på den arktiske halvkule beveger seg over Polhavet mot den østsibirske magnetiske anomalien, hastigheten på dens bevegelse (ifølge 2004-data) var omtrent 60 kilometer per år. Nå er det en akselerasjon av bevegelsene til stolpene - i gjennomsnitt øker hastigheten med 3 kilometer per år.
Hvilken betydning har jordas magnetfelt for oss? Først og fremst beskytter jordens magnetfelt planeten mot kosmiske stråler og solvind. Ladede partikler fra det dype rom faller ikke direkte til bakken, men avledes av en gigantisk magnet og beveger seg langs kraftlinjene. Dermed er alle levende ting beskyttet mot skadelig stråling.
I løpet av jordens historie har det vært flere inversjoner(Endringer) magnetiske poler. Polinversjon er når de bytter plass. Sist gang dette fenomenet skjedde for rundt 800 tusen år siden, og det var mer enn 400 geomagnetiske reverseringer i jordens historie. Noen forskere mener at, gitt den observerte akselerasjonen av bevegelsen til de magnetiske polene, bør neste polreversering være ventet i løpet av de neste par tusen årene.
Heldigvis er det ikke forventet noen reversering av poler i vårt århundre. Så du kan tenke på det hyggelige og nyte livet i det gode, gamle konstante feltet på jorden, etter å ha vurdert hovedegenskapene og egenskapene til magnetfeltet. Og slik at du kan gjøre dette, er det våre forfattere, som kan bli betrodd noen av de pedagogiske problemene med tillit til suksess! og andre typer arbeid kan du bestille på lenken.
Ligninger av linjer og kurver i planet
Generalisert homogen likning Generaliserte homogene likninger av andre orden
Takket være kommaet På grunn av det faktum at i deres