Određuje se magnetsko polje. Trajno magnetno polje
Baš kao što električni naboj u mirovanju djeluje na drugi naboj električno polje, električna struja djeluje na drugu struju kroz koju prolazi magnetsko polje . Djelovanje magnetskog polja na trajne magnete svodi se na njegovo djelovanje na naboje koji se kreću u atomima tvari i stvaraju mikroskopske kružne struje.
Doctrine of elektromagnetizam na osnovu dvije pretpostavke:
- magnetsko polje djeluje na pokretne naboje i struje;
- magnetno polje nastaje oko struja i pokretnih naelektrisanja.
Interakcija magneta
Trajni magnet(ili magnetna igla) je orijentisana duž magnetnog meridijana Zemlje. Zove se kraj koji pokazuje sjever sjeverni pol(N) a suprotni kraj je Južni pol(S). Približavajući dva magneta jedan drugom, primjećujemo da se njihovi slični polovi odbijaju, a suprotni privlače ( pirinač. jedan ).
Ako razdvojimo polove rezanjem permanentnog magneta na dva dijela, onda ćemo naći da će svaki od njih također imati dva pola, tj. biće trajni magnet ( pirinač. 2 ). Oba pola - sjeverni i južni - su neodvojivi jedan od drugog, jednaki.
Magnetno polje koje stvara Zemlja ili trajni magneti prikazano je, kao i električno polje, magnetnim linijama sile. Slika linija magnetnog polja bilo kojeg magneta može se dobiti stavljanjem lista papira preko njega, na koji se u jednoličnom sloju izlivaju željezne strugotine. Ulazeći u magnetno polje, piljevina se magnetizira - svaka od njih ima sjeverni i južni pol. Suprotni polovi imaju tendenciju da se približavaju jedan drugom, ali to se sprječava trenjem piljevine o papir. Ako prstom lupkate po papiru, trenje će se smanjiti i strugotine će se međusobno privlačiti, formirajući lance koji predstavljaju linije magnetskog polja.
Na pirinač. 3 prikazuje lokaciju u polju direktnog magneta piljevine i male magnetne strelice koje pokazuju smjer linija magnetskog polja. Za ovaj smjer uzima se smjer sjevernog pola magnetne igle.
Oerstedovo iskustvo. Struja magnetnog polja 
AT početkom XIX in. Danski naučnik Oersted učinio važno otkriće, otkrivanje djelovanje električne struje na trajne magnete . Postavio je dugačku žicu blizu magnetne igle. Kada je struja prošla kroz žicu, strelica se okrenula, pokušavajući da bude okomita na nju ( pirinač. četiri ). Ovo se može objasniti pojavom magnetnog polja oko provodnika.
Magnetne linije sile polja koje stvara direktni provodnik sa strujom su koncentrične kružnice koje se nalaze u ravni koja je okomita na njega, sa središtima u tački kroz koju struja prolazi ( pirinač. 5 ). Smjer linija određen je pravilom desnog vijka:
Ako se zavrtanj okrene u smjeru linija polja, kretat će se u smjeru struje u vodiču .
Karakteristika sile magnetnog polja je vektor magnetne indukcije B . U svakoj tački je usmjeren tangencijalno na liniju polja. Linije električnog polja počinju na pozitivnim nabojima i završavaju na negativnim, a sila koja u tom polju djeluje na naboj usmjerena je tangencijalno na liniju u svakoj njenoj tački. Za razliku od električnog polja, linije magnetskog polja su zatvorene, što je zbog odsustva "magnetnih naboja" u prirodi.
Magnetno polje struje se u osnovi ne razlikuje od polja koje stvara stalni magnet. U tom smislu, analog ravnog magneta je dugačak solenoid - zavojnica žice, čija je dužina mnogo veća od njenog promjera. Dijagram linija magnetskog polja koje je stvorio, prikazan u pirinač. 6 , slično onom za ravni magnet ( pirinač. 3 ). Krugovi označavaju dijelove žice koji čine solenoidni namotaj. Struje koje teku kroz žicu od posmatrača označene su križićima, a struje u suprotnom smjeru - prema posmatraču - označene su tačkama. Iste oznake su prihvaćene za linije magnetnog polja kada su okomite na ravninu crteža ( pirinač. 7 a, b).
Smjer struje u namotu solenoida i smjer linija magnetskog polja unutar njega također su povezani pravilom desnog vijka, koje je u ovom slučaju formulirano na sljedeći način:
Ako pogledate duž osi solenoida, tada struja koja teče u smjeru kazaljke na satu stvara magnetsko polje u njemu, čiji se smjer poklapa sa smjerom kretanja desnog vijka ( pirinač. osam )
Na osnovu ovog pravila, lako je zaključiti da je solenoid prikazan pirinač. 6 , njegov desni kraj je sjeverni pol, a njegov lijevi kraj je južni pol.
Magnetno polje unutar solenoida je homogeno - vektor magnetne indukcije ima konstantnu vrijednost (B = const). U tom pogledu, solenoid je sličan ravnom kondenzatoru, unutar kojeg se stvara jednolično električno polje.
Sila koja djeluje u magnetskom polju na provodnik sa strujom
Eksperimentalno je utvrđeno da na provodnik sa strujom u magnetskom polju djeluje sila. U jednoličnom polju, pravolinijski provodnik dužine l, kroz koji teče struja I, koji se nalazi okomito na vektor polja B, doživljava silu: F = I l B .
Određuje se smjer sile pravilo leve ruke:
Ako su četiri ispružena prsta lijeve ruke postavljena u smjeru struje u provodniku, a dlan okomit na vektor B, tada je ostavljeno po strani thumb označava smjer sile koja djeluje na provodnik (pirinač. 9 ).
Treba napomenuti da sila koja djeluje na vodič sa strujom u magnetskom polju nije usmjerena tangencijalno na njegove linije sile, kao električna sila, već okomita na njih. Provodnik koji se nalazi duž linija sile nije pod utjecajem magnetske sile.
Jednačina F = IlB omogućava da se da kvantitativna karakteristika indukcije magnetnog polja.
Stav 
ne zavisi od svojstava provodnika i karakteriše samo magnetsko polje.
Modul vektora magnetske indukcije B numerički je jednak sili koja djeluje na provodnik jedinične dužine koji se nalazi okomito na njega, kroz koji teče struja od jednog ampera.
U SI sistemu jedinica indukcije magnetnog polja je tesla (T):
Magnetno polje. Tabele, dijagrami, formule
(Interakcija magneta, Erstedov eksperiment, vektor magnetne indukcije, vektorski pravac, princip superpozicije. Grafički prikaz magnetnih polja, linije magnetne indukcije. Magnetni fluks, energetska karakteristika polja. Magnetne sile, Amperova sila, Lorentzova sila. Kretanje naelektrisanih čestica u magnetnom polju. Magnetna svojstva materije, Amperova hipoteza)
Ako je kaljena čelična šipka umetnuta u zavojnicu sa strujom, onda za razliku gvozdena šipka nakon toga se ne demagnetizira isključite i dugo vrijeme zadržava magnetizaciju.
Tijela koja dugo zadržavaju magnetizaciju nazivaju se trajni magneti ili jednostavno magneti.
Francuski naučnik Amper objasnio je magnetizaciju gvožđa i čelika električnim strujama koje kruže unutar svakog molekula ovih supstanci. U vrijeme Ampera ništa se nije znalo o strukturi atoma, tako da je priroda molekularnih struja ostala nepoznata. Sada znamo da u svakom atomu postoje negativno nabijene čestice-elektroni, koji tokom svog kretanja stvaraju magnetna polja i uzrokuju magnetizaciju željeza i. postati.
Magneti mogu imati širok izbor oblika. Slika 290 prikazuje lučne i trakaste magnete.
Ona mjesta magneta gdje se nalaze najjači magnetna dejstva nazivaju se polovi magneta(Sl. 291). Svaki magnet, kao i nama poznata magnetna igla, nužno ima dva pola; sjeverni (N) i južni (S).
Donošenjem magneta na predmete izrađene od različitih materijala, može se ustanoviti da ih magnet privlači vrlo malo. Dobro lijevano željezo, čelik, željezo privlače magnet i neke legure, mnogo slabije - nikl i kobalt.
Prirodni magneti se nalaze u prirodi (sl. 292) - željezna ruda (tzv. magnetna željezna ruda). bogatih depozita imamo magnetnu željeznu rudu na Uralu, u Ukrajini, u Karelskoj Autonomnoj Sovjetskoj Socijalističkoj Republici, Kurskoj oblasti i na mnogim drugim mjestima.
Gvožđe, čelik, nikl, kobalt i neke druge legure dobijaju magnetna svojstva u prisustvu magnetne željezne rude. Magnetna željezna ruda omogućila je ljudima da se prvi put upoznaju magnetna svojstva tel.
Ako se magnetna igla približi drugoj sličnoj strelici, one će se okrenuti i postaviti jedna na drugu sa suprotnim polovima (Sl. 293). Strelica je također u interakciji sa bilo kojim magnetom. Dovodeći magnet do polova magnetne igle, primijetit ćete da se sjeverni pol strijele odbija od sjevernog pola magneta i privlači južni pol. Južni pol strelice odbija južni pol magneta, a privlači ga sjeverni pol.
Na osnovu opisanih iskustava, donijeti sljedeći zaključak; različita imena Magnetski polovi privlače, a slični polovi odbijaju.
Interakcija magneta objašnjava se činjenicom da oko svakog magneta postoji magnetsko polje. Magnetno polje jednog magneta djeluje na drugi magnet, i obrnuto, magnetsko polje drugog magneta djeluje na prvi magnet.
Uz pomoć željeznih strugotina može se dobiti predstava o magnetskom polju trajnih magneta. Slika 294 daje ideju o magnetskom polju šipkastog magneta. I magnetske linije magnetnog polja struje i magnetne linije magnetnog polja magneta su zatvorene linije. Izvan magneta, magnetne linije izlaze iz sjevernog pola magneta i ulaze u južni pol, zatvarajući se unutar magneta.
Slika 295, a prikazuje magnetnu linije magnetnog polja dva magneta, okrenuti jedan prema drugom istim polovima, a na slici 295, b - dva magneta okrenuta jedan prema drugom sa suprotnim polovima. Slika 296 prikazuje magnetne linije magnetnog polja lučnog magneta.
Sve ove slike je lako doživjeti.
Pitanja. 1. Koja je razlika u magnetizaciji sa strujom komada gvožđa i komada čelika? 2, Koja tijela se nazivaju trajni magneti? 3. Kako je Amper objasnio magnetizaciju gvožđa? 4. Kako sada možemo objasniti molekularne Amperove struje? 5. Kako se nazivaju magnetni polovi magneta? 6. Koje od supstanci koje poznajete privlači magnet? 7. Kako polovi magneta međusobno djeluju? 8. Kako pomoću magnetne igle možete odrediti polove magnetizirane čelične šipke? 9. Kako se može dobiti ideja o magnetskom polju magneta? 10. Koje su magnetske linije magnetnog polja magneta?
Izvori trajna magnetna polja (PMF) radna mjesta su permanentni magneti, elektromagneti, visokostrujni DC sistemi (DC dalekovodi, elektrolitne kupke itd.).
Trajni magneti i elektromagneti se široko koriste u instrumentaciji, magnetnim podloškama za dizalice, magnetnim separatorima, uređajima za magnetnu obradu vode, magnetohidrodinamičkim generatorima (MHD), nuklearnoj magnetnoj rezonanci (NMR) i elektronskoj paramagnetnoj rezonanciji (EPR), kao i u fizioterapijskoj praksi.
Glavni fizički parametri koji karakterišu PMF su jačina polja (N), magnetni fluks (F) i magnetna indukcija (V). U SI sistemu jedinica mjerenja jačine magnetnog polja je ampera po metru (A/m), magnetni fluks - Weber (Wb ), gustina magnetnog fluksa (magnetna indukcija) - tesla (Tl ).
Otkrivene su promjene u zdravstvenom stanju osoba koje rade sa PMF izvorima. Najčešće se ove promjene manifestiraju u obliku vegetativne distonije, astenovegetativnog i perifernog vazovegetativnog sindroma ili njihove kombinacije.
Prema standardu koji je na snazi u našoj zemlji („Maksimalni dozvoljeni nivoi izloženosti trajnim magnetnim poljima pri radu sa magnetnim uređajima i magnetnim materijalima“ br. 1742-77), intenzitet PMF-a na radnim mestima ne bi trebalo da prelazi 8 kA/m (10 mT). Dozvoljeni nivoi PMF-a koje je preporučio Međunarodni komitet za nejonizujuće zračenje (1991) razlikuju se po kontingentu, mestu izlaganja i vremenu rada. Za profesionalce: 0,2 Tl - kada su izloženi punom radnom danu (8 sati); 2 Tl - sa kratkoročnim dejstvom na organizam; 5 Tl - sa kratkotrajnim uticajem na ruke. Za stanovništvo, nivo kontinuirane izloženosti PMF-u ne bi trebao prelaziti 0,01 T.
RF EMP izvori se široko koriste u raznim industrijama Nacionalna ekonomija. Koriste se za prenos informacija na daljinu (emitovanje, radiotelefonske komunikacije, televizija, radar itd.). U industriji se elektromagnetno zračenje radiotalasnog opsega koristi za indukciju i dielektrično zagrijavanje materijala (očvršćavanje, topljenje, lemljenje, zavarivanje, prskanje metala, zagrijavanje unutrašnjih metalnih dijelova elektrovakuum uređaja pri pumpanju, sušenje drva, zagrijavanje plastike, lijepljenje plastične mase, termička obrada prehrambeni proizvodi i sl.). EMR se široko koristi u naučno istraživanje(radiospektroskopija, radioastronomija) i medicina (fizioterapija, hirurgija, onkologija). U nizu slučajeva, elektromagnetno zračenje se javlja kao sporedni neiskorišteni faktor, na primjer, u blizini nadzemnih dalekovoda (OL), transformatorskih stanica, električnih uređaja, uključujući i kućanske. Glavni izvori EMF RF zračenja u okruženje služe kao antenski sistemi radarskih stanica (RLS), radio i televizijskih i radio stanica, uključujući mobilne radio sisteme i nadzemne dalekovode.
Ljudsko i životinjsko tijelo je vrlo osjetljivo na efekte RF EMF-a.
Kritični organi i sistemi uključuju: centralni nervni sistem, oči, gonade, a prema nekim autorima i hematopoetski sistem. Biološki efekat ovih zračenja zavisi od talasne dužine (ili frekvencije zračenja), načina generisanja (kontinuirano, impulsno) i uslova izlaganja telu (stalna, povremena; opšta, lokalna; intenzitet; trajanje). Primećeno je da biološka aktivnost opada sa povećanjem talasne dužine (ili smanjenjem frekvencije) zračenja. Najaktivniji su centi-, deci- i metarski talasni pojasevi. Ozljede uzrokovane RF EMR mogu biti akutne ili kronične. Akutni nastaju pod dejstvom značajnih intenziteta toplotnog zračenja. Izuzetno su rijetki - u slučaju nezgoda ili grubog kršenja sigurnosnih propisa na radaru. Za profesionalni uslovi karakterističnije su kronične lezije, koje se u pravilu otkrivaju nakon višegodišnjeg rada sa mikrovalnim EMR izvorima.
Main normativni dokumenti koji regulišu dozvoljene nivoe izloženosti RF EMR su: GOST 12.1.006 - 84 “SSBT. Elektromagnetna polja radio frekvencija.
Dozvoljeni nivoi "i SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" elektromagnetno zračenje radio frekvencijski opseg". Oni normalizuju izlaganje energiji (EE) za električna (E) i magnetna (H) polja, kao i gustinu energetskog fluksa (PEF) za radni dan (tabela 5.11).
Tabela 5.11.
Maksimalno dozvoljeni nivoi (MPL) po radnom danu za zaposlene
Sa EMI RF
| Parametar | Frekvencijski opsezi, MHz | ||||
| Ime | jedinica mjere | 0,003-3 | 3-30 | 30-300 | 300-300000 |
| EE E | (W/m) 2 *h | - | |||
| uh n | (A/m) 2 *h | - | - | - | |
| ppe | (μW / cm 2) * h | - | - | - |
Za cjelokupnu populaciju pod kontinuiranom ekspozicijom utvrđeni su sljedeći MP za jačinu električnog polja, V/m:
Frekvencijski opseg MHz
0,03-0,30........................................................... 25
0,3-3,0.............................................................. 15
3-30.................................................................. 10
30-300............................................................... 3*
300-300000...................................................... 10
* Osim TV stanica, daljinski upravljači za koje se razlikuju prema
ovisno o frekvenciji od 2,5 do 5 V/m.
Broj uređaja koji rade u radiofrekventnom opsegu uključuje video displeje terminala personalnih računara. Danas su personalni računari (PC). široka primena u proizvodnji, u naučnim istraživanjima, u medicinskim ustanovama, kod kuće, na univerzitetima, školama, pa čak i vrtićima. Kada se koriste u proizvodnji računara, u zavisnosti od tehnoloških zadataka, mogu uticati na ljudski organizam duže vreme (u toku radnog dana). U domaćim uslovima, vreme korišćenja računara nije nimalo kontrolno.
Za PC video displej terminale (VDT), instalirani su sledeći EMI daljinski upravljači (SanPiN 2.2.2.542-96 „Higijenski zahtevi za video terminale, personalne elektronske računare i organizaciju rada“) - tabela. 5.12.
Tabela 5.12. Maksimalno dozvoljeni nivoi EMP-a koje generiše VDT
1U ovom članku su prikazani rezultati istraživanja vektorskih i skalarnih magnetnih polja permanentnih magneta i definicija njihovog širenja.
permanentni magnet
elektromagnet
vektorsko magnetno polje
skalarno magnetno polje.
2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza i počeci tenzorskog računa. - M.: Viša škola, 1966.
3. Kumpyak D.E. Vektorska i tenzorska analiza: tutorial. - Tver: Tver Državni univerzitet, 2007. - 158 str.
4. McConnell A.J. Uvod u tenzorsku analizu sa primenama u geometriji, mehanici i fizici. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 str.
5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza i počeci tenzorskog računa. - 3. izd. - M.: Viša škola, 1966.
trajni magneti. Trajno magnetno polje.
Magnet- to su tijela koja imaju sposobnost da privlače željezne i čelične predmete i odbijaju neke druge zbog djelovanja svog magnetnog polja. Linije magnetnog polja prolaze od južnog pola magneta, a izlaze sa sjevernog pola (slika 1).
Rice. 1. Magnet i linije magnetnog polja
Trajni magnet je proizvod napravljen od tvrdog magnetskog materijala sa visokom zaostalom magnetskom indukcijom koji dugo zadržava stanje magnetizacije. Trajni magneti se proizvode u različitim oblicima i koriste se kao autonomni (ne trošeći energiju) izvori magnetnog polja (slika 2).
Elektromagnet je uređaj koji stvara magnetsko polje kada se propušta električna struja. Tipično, elektromagnet se sastoji od namotaja inferromagnetskog jezgra, koje dobija svojstva magneta kada električna struja prolazi kroz namotaj.
Rice. 2. Trajni magnet
U elektromagnetima dizajniranim prvenstveno za stvaranje mehaničke sile, postoji i armatura (pokretni dio magnetskog kola) koja prenosi silu.
Trajni magneti napravljeni od magnetita koriste se u medicini od davnina. Egipatska kraljica Kleopatra nosila je magnetnu amajliju.
U staroj Kini, u Carskoj knjizi o interna medicina„Dotaknuto je pitanje upotrebe magnetnog kamenja za korekciju Qi energije u tijelu – „živa sila“.
Teoriju magnetizma prvi je razvio francuski fizičar André Marie Ampere. Prema njegovoj teoriji, magnetizacija željeza se objašnjava postojanjem električnih struja koje kruže unutar tvari. Ampere je dao svoje prve izvještaje o rezultatima eksperimenata na sastanku Pariške akademije nauka u jesen 1820. Koncept “magnetnog polja” u fiziku je uveo engleski fizičar Michael Faraday. Magneti međusobno djeluju putem magnetskog polja, on je također uveo koncept magnetnih linija sile.
Vektorsko magnetno polje
Vektorsko polje je preslikavanje koje svaku tačku posmatranog prostora povezuje s vektorom s početkom u toj tački. Na primjer, vektor brzine vjetra in ovog trenutka vrijeme varira od tačke do tačke i može se opisati vektorskim poljem (slika 3).
Skalarno magnetno polje
Ako je svakoj tački M datog područja prostora (najčešće dimenzije 2 ili 3) pridružen neki (obično realan) broj u, onda kažemo da je u ovoj regiji dato skalarno polje. Drugim riječima, skalarno polje je funkcija koja preslikava Rn u R (skalarna funkcija točke u prostoru).
Genadij Vasiljevič Nikolajev na jednostavan način priča, pokazuje i na jednostavnim eksperimentima dokazuje postojanje druge vrste magnetnog polja, koje nauka, iz čudnog razloga, nije pronašla. Još od vremena Ampera postojala je pretpostavka da postoji. Polje koje je otkrio Nikolaev nazvao je skalarnim poljem, ali se i dalje često naziva njegovim imenom. Nikolaev doneo elektromagnetnih talasa do potpune analogije sa običnim mehaničkim talasima. Sada fizika smatra da su elektromagnetni talasi isključivo poprečni, ali Nikolajev je siguran i dokazuje da su i oni uzdužni ili skalarni, i to je logično, pošto talas može da se širi napred bez direktnog pritiska, to je jednostavno apsurdno. Prema naučniku, longitudinalno polje je nauka namerno sakrila, možda u procesu uređivanja teorija i udžbenika. Ovo je urađeno s jednostavnom namjerom i u skladu s drugim rezovima.
Rice. 3. Vektorsko magnetno polje
Prvi rez koji je napravljen bio je nedostatak etra. Zašto?! Zato što je etar energija, ili medij koji je pod pritiskom. I ovaj pritisak, ako je proces pravilno organizovan, može se iskoristiti kao besplatan izvor energije!!! Drugo smanjenje bilo je uklanjanje longitudinalnog vala, kao rezultat činjenice da ako je eter izvor pritiska, odnosno energije, onda ako se u njega dodaju samo poprečni valovi, onda ne može biti slobodna ili slobodna energija dobijen, potreban je longitudinalni talas.
Tada kontranametanje talasa omogućava ispumpavanje pritiska etra. Često se ova tehnologija naziva nultom tačkom, što je općenito ispravno. Nalazi se na granici veze plus i minus (povećan i smanjen pritisak), uz nadolazeće kretanje talasa, možete dobiti takozvanu Blohovu zonu ili jednostavno uranjanje medija (etera), gde će se privući dodatna energija medija.
Rad je pokušaj da se praktično ponove neki od eksperimenata opisanih u knjizi G.V. Nikolaeva „Savremena elektrodinamika i razlozi njene paradoksalnosti“ i da se generator i motor Stefana Marinova reprodukuju, koliko god je to moguće, kod kuće.
Iskustvo G.V. Nikolaev sa magnetima: Koristili smo dva okrugla magneta od zvučnika
Dva ravna magneta smještena u ravnini sa suprotnim polovima. Privlače se jedni prema drugima (slika 4), dok, kada su okomite (bez obzira na orijentaciju polova), nema privlačne sile (prisutan je samo obrtni moment) (slika 5).
Sada izrežemo magnete u sredini i spojimo ih u parove sa različitim polovima, formirajući magnete originalne veličine (slika 6).
Kada se ovi magneti nalaze u istoj ravni (slika 7), oni će ponovo, na primer, biti privučeni jedan drugom, dok će se kod okomitog rasporeda već odbijati (slika 8). U potonjem slučaju, uzdužne sile koje djeluju duž linije reza jednog magneta su reakcija na poprečne sile koje djeluju na bočne površine drugi magnet i obrnuto. Postojanje longitudinalne sile je u suprotnosti sa zakonima elektrodinamike. Ova sila je rezultat djelovanja skalarnog magnetnog polja prisutnog na mjestu gdje su magneti izrezani. Takav kompozitni magnet naziva se sibirska kolija.
Magnetski bunar je pojava kada se vektorsko magnetsko polje odbija, a skalarno magnetsko polje privlači, i između njih se rađa udaljenost.
Bibliografska veza
Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. PERMANENTNI MAGNETI I PERMANENTNA MAGNETSKA POLJA // Uspjesi modernih prirodnih znanosti. - 2015. - br. 1-8. - S. 1355-1357;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (datum pristupa: 05.04.2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodne istorije"
Šta je permanentni magnet
Feromagnetski proizvod koji može zadržati značajnu zaostalu magnetizaciju nakon uklanjanja vanjskog magnetskog polja naziva se permanentni magnet. Trajni magneti se prave od raznih metala, kao što su: kobalt, gvožđe, nikl, legure retkih zemnih metala (za neodimijumske magnete), kao i od prirodnih minerala kao što su magnetiti.
Opseg trajnih magneta danas je vrlo širok, ali je njihova svrha u osnovi svuda ista - kao izvor konstantnog magnetnog polja bez napajanja. Dakle, magnet je tijelo koje ima svoje.
Sama riječ “magnet” dolazi od grčke fraze, što se prevodi kao “kamen iz Magnezije”, po imenu azijskog grada, u kojem su u antičko doba otkrivena nalazišta magnetita, magnetske željezne rude. Sa fizičke tačke gledišta, elementarni magnet je elektron, a magnetska svojstva magneta općenito su određena magnetnim momentima elektrona koji čine magnetizirani materijal.
Karakteristike demagnetizirajućeg dijela materijala od kojeg je izrađen permanentni magnet određuju svojstva trajnog magneta: što je veća koercitivna sila Hc i što je veća rezidualna magnetna indukcija Br, to je magnet jači i stabilniji.
Prisilna sila (doslovno prevedena s latinskog - "sila držanja") - ovo je neophodno za potpunu demagnetizaciju fero- ili ferimagnetne tvari. Dakle, što veći magnet ima koercitivnu silu, to je otporniji na demagnetizirajuće faktore.
Jedinica mjere za prisilnu silu je Amper/metar. I, kao što znate, to je vektorska veličina, koja je karakteristika snage magnetnog polja. Karakteristična vrijednost preostale magnetne indukcije trajnih magneta je oko 1 Tesla.
Vrste i svojstva trajnih magneta
ferit
Feritni magneti, iako krhki, imaju dobru otpornost na koroziju, što ih po niskoj cijeni čini najčešćim. Takvi magneti su napravljeni od legure željeznog oksida sa barijumskim ili stroncijum feritom. Ovaj sastav omogućava materijalu da zadrži svoja magnetna svojstva u širokom temperaturnom rasponu - od -30°C do +270°C.
Magnetski proizvodi u obliku feritnih prstenova, šipki i potkovica imaju široku primjenu kako u industriji tako iu svakodnevnom životu, u tehnici i elektronici. Koriste se u akustičnim sistemima, u generatorima, u. U automobilskoj industriji, feritni magneti se ugrađuju u startere, električne prozore, sisteme hlađenja i ventilatore.
Feritni magneti se odlikuju koercitivnom silom od oko 200 kA/m i rezidualnom magnetskom indukcijom od oko 0,4 Tesla. U prosjeku, feritni magnet može trajati od 10 do 30 godina.
Alnico (aluminijum-nikl-kobalt)
Trajni magneti na bazi legure aluminijuma, nikla i kobalta odlikuju se nenadmašnom temperaturnom otpornošću i stabilnošću: oni su u stanju da održavaju svoja magnetna svojstva na temperaturama do +550 ° C, iako je koercitivna sila karakteristična za njih relativno mala. Pod dejstvom relativno malog magnetnog polja, takvi magneti će izgubiti svoja izvorna magnetna svojstva.
Procijenite sami: tipična koercitivna sila je oko 50 kA/m sa zaostalom magnetizacijom od oko 0,7 Tesla. Međutim, uprkos ovoj osobini, Alnico magneti su neophodni za neka naučna istraživanja.
Tipični sadržaji visoko magnetnih alnik legura kreću se od 7 do 10% aluminijuma, 12 do 15% nikla, 18 do 40% kobalta i 3 do 4% bakra.
Što je više kobalta, to je veća indukcija zasićenja i magnetna energija legure. Aditivi u obliku 2 do 8% titana i samo 1% niobija doprinose postizanju veće sile prisile - do 145 kA/m. Dodatak od 0,5 do 1% silicijuma osigurava izotropiju magnetnih svojstava.
Samariaceae
Ako vam je potrebna izuzetna otpornost na koroziju, oksidaciju i temperature do +350°C, onda je magnetna legura samarija i kobalta ono što vam treba.
Što se tiče cijene, samarij-kobaltni magneti su skuplji od neodimijskih magneta zbog oskudnijih i skupog metala- kobalt. Ipak, preporučljivo ih je koristiti u slučaju potrebe minimalne dimenzije i težinu finalnih proizvoda.
To je najsvrsishodnije u svemirskim letjelicama, vazduhoplovnoj i kompjuterskoj tehnici, minijaturnim elektromotorima i magnetnim spojnicama, u nosivim uređajima i uređajima (satovima, slušalicama, mobilni telefoni itd.)
Zbog svoje posebne otpornosti na koroziju, upravo se magneti od samarija koriste u strateškom razvoju i vojnim primjenama. Elektromotori, generatori, sistemi za podizanje, motorna vozila – jak magnet od legure samarija i kobalta idealan je za agresivna okruženja i teškim uslovima rada. Koercitivna sila je oko 700 kA/m sa zaostalom magnetskom indukcijom od oko 1 Tesla.
neodimijum
Neodimijumski magneti su danas veoma traženi i čini se da najviše obećavaju. Legura neodimijum-gvožđe-bor omogućava vam da kreirate super magnete za raznim oblastima od reze i igračaka do moćnih mašina za podizanje.
Visoka koercitivna sila reda veličine 1000 kA/m i zaostala magnetizacija reda 1,1 Tesla omogućavaju magnetu da opstane dugi niz godina; tokom 10 godina neodimijumski magnet gubi samo 1% svoje magnetizacije ako je njegova temperatura pod radnom uslovi ne prelaze +80°C (za neke tipove do +200°C). Dakle, neodimijski magneti imaju samo dva nedostatka - lomljivost i nisku radnu temperaturu.
Magnetni prah zajedno sa komponentom za vezivanje čini mekan, fleksibilan i lagan magnet. Veziva kao što su vinil, guma, plastika ili akril čine magnete mogućim razne forme i veličine.
Magnetska sila je, naravno, inferiornija od čistog magnetskog materijala, ali ponekad su takva rješenja neophodna za postizanje određenih neobičnih ciljeva za magnete: u proizvodnji reklamnih proizvoda, u proizvodnji uklonjivih naljepnica na automobilima, kao iu proizvodnja raznih dopisnica i suvenira.
Kao polovi magneta se odbijaju, a suprotni polovi privlače. Interakcija magneta objašnjava se činjenicom da svaki magnet ima magnetno polje, a ta magnetna polja međusobno djeluju. Šta je, na primjer, razlog magnetizacije željeza?
Prema hipotezi francuskog naučnika Ampera, unutar supstance postoje elementarni elementi. električne struje(Amperske struje), koje nastaju zbog kretanja elektrona oko jezgara atoma i oko njihove vlastite ose.
Kada se elektroni kreću, nastaju elementarna magnetna polja. A ako se komad željeza unese u vanjsko magnetsko polje, tada su sva elementarna magnetna polja u ovom željezu orijentirana na isti način u vanjskom magnetskom polju, formirajući vlastito magnetsko polje komada željeza. Dakle, ako je primijenjeno vanjsko magnetsko polje bilo dovoljno jako, onda nakon što se isključi, komad željeza će postati trajni magnet.
Poznavanje oblika i magnetizacije trajnog magneta omogućava proračune da ga zamijene ekvivalentnim sistemom struja električne magnetizacije. Takva zamjena je moguća i pri izračunavanju karakteristika magnetskog polja i pri izračunavanju sila koje djeluju na magnet iz vanjskog polja. Na primjer, izračunat ćemo silu interakcije dva trajna magneta.
Neka magneti imaju oblik tankih cilindara, označimo njihove poluprečnike sa r1 i r2, debljine h1, h2, ose magneta se poklapaju, označimo rastojanje između magneta z, pretpostavićemo da je značajno više veličina magneti.
Objašnjena je pojava sile interakcije između magneta tradicionalan način: jedan magnet stvara magnetno polje koje utiče na drugi magnet.
Da bismo izračunali silu interakcije, mentalno zamijenimo magnete s ravnomjernom magnetizacijom J1 i J2 kružnim strujama koje teku duž bočne površine cilindara. Jačina ovih struja će biti izražena u smislu magnetizacije magneta, a njihovi poluprečniki će se smatrati jednakim poluprečnikima magneta.
Razložimo vektor indukcije B magnetskog polja koji stvara prvi magnet na mjestu drugog na dvije komponente: aksijalnu, usmjerenu duž ose magneta, i radijalnu, okomitu na nju.
Da bi se izračunala ukupna sila koja djeluje na prsten, potrebno ga je mentalno podijeliti na male elemente IΔl i zbrojiti djelovanje na svaki takav element.
Koristeći pravilo lijeve strane, lako je pokazati da aksijalna komponenta magnetskog polja dovodi do pojave Amperovih sila koje teže rastezanju (ili komprimiranju) prstena - vektorski zbir tih sila je nula.
Prisustvo radijalne komponente polja dovodi do pojave Ampereovih sila usmjerenih duž ose magneta, odnosno do njihovog privlačenja ili odbijanja. Ostaje izračunati sile Ampera - to će biti sile interakcije između dva magneta.