Magnetno polje je določeno. Stalno magnetno polje
Tako kot električni naboj v mirovanju deluje na drug naboj skozi električno polje, električni tok deluje na drug tok skozi magnetno polje . Delovanje magnetnega polja na trajne magnete se zmanjša na njegovo delovanje na naboje, ki se gibljejo v atomih snovi in ustvarjajo mikroskopske krožne tokove.
Doktrina o elektromagnetizem temelji na dveh predpostavkah:
- magnetno polje deluje na gibljive naboje in tokove;
- okoli tokov in gibajočih se nabojev nastane magnetno polje.
Interakcija magnetov
Trajni magnet(ali magnetna igla) je usmerjena vzdolž magnetnega meridiana Zemlje. Konec, ki kaže proti severu, se imenuje Severni pol(N) in nasprotni konec je Južni pol(S). Ko približamo dva magneta drug drugemu, opazimo, da se njuni podobni poli odbijajo, nasprotni pa privlačijo ( riž. eno ).
Če pola ločimo tako, da trajni magnet razrežemo na dva dela, potem ugotovimo, da bo imel tudi vsak od njiju dva pola, tj. bo trajni magnet ( riž. 2 ). Oba pola - severni in južni - sta neločljiva drug od drugega, enaka.
Magnetno polje, ki ga ustvarja Zemlja ali trajni magneti, je tako kot električno polje prikazano z magnetnimi silnicami. Sliko silnic magnetnega polja katerega koli magneta lahko dobimo tako, da nanj položimo list papirja, na katerega so v enakomernem sloju nasuti železni opilki. Ko pridejo v magnetno polje, se žagovina magnetizira - vsak od njih ima severni in južni pol. Nasprotna pola se sicer rada približujeta, vendar to preprečuje trenje žagovine na papirju. Če s prstom potrkate po papirju, se bo trenje zmanjšalo in opilki se bodo med seboj privlačili ter tvorili verige, ki predstavljajo črte magnetnega polja.
Na riž. 3 prikazuje lokacijo v polju neposrednega magneta žagovine in majhne magnetne puščice, ki kažejo smer silnic magnetnega polja. Za to smer se vzame smer severnega pola magnetne igle.
Oerstedova izkušnja. Tok magnetnega polja 
AT začetku XIX v. danski znanstvenik Oersted naredil pomembno odkritje, odkrivanje delovanje električnega toka na trajne magnete . Blizu magnetne igle je položil dolgo žico. Ko je skozi žico šel tok, se je puščica obrnila in poskušala biti pravokotna nanjo ( riž. štiri ). To bi lahko razložili s pojavom magnetnega polja okoli prevodnika.
Magnetne silnice polja, ki jih ustvari neposredni prevodnik s tokom, so koncentrični krogi, ki se nahajajo v ravnini, pravokotni nanj, s središči v točki, skozi katero teče tok ( riž. 5 ). Smer črt je določena s pravilom desnega vijaka:
Če zavrtimo vijak v smeri silnic polja, se bo premikal v smeri toka v vodniku .
Značilnost sile magnetnega polja je vektor magnetne indukcije B . V vsaki točki je usmerjen tangencialno na poljsko črto. Silnice električnega polja se začnejo na pozitivnih nabojih in končajo na negativnih, sila, ki deluje v tem polju na naboj, pa je usmerjena tangencialno na črto v vsaki njeni točki. Za razliko od električnega polja so linije magnetnega polja zaprte, kar je posledica odsotnosti "magnetnih nabojev" v naravi.
Magnetno polje toka se v osnovi ne razlikuje od polja, ki ga ustvari trajni magnet. V tem smislu je analog ravnega magneta dolg solenoid - tuljava žice, katere dolžina je veliko večja od njenega premera. Diagram črt magnetnega polja, ki ga je ustvaril, upodobljen v riž. 6 , podobno kot za ploščati magnet ( riž. 3 ). Krogi označujejo odseke žice, ki tvorijo navitje solenoida. Tokovi, ki tečejo po žici od opazovalca, so označeni s križci, tokovi v nasprotni smeri - proti opazovalcu - pa s pikami. Enake oznake so sprejete za magnetne silnice, če so pravokotne na ravnino risbe ( riž. 7 a, b).
Smer toka v navitju solenoida in smer magnetnih silnic znotraj njega sta povezana tudi s pravilom desnega vijaka, ki je v tem primeru formulirano takole:
Če pogledate vzdolž osi solenoida, potem tok, ki teče v smeri urinega kazalca, v njem ustvari magnetno polje, katerega smer sovpada s smerjo gibanja desnega vijaka ( riž. osem )
Na podlagi tega pravila je enostavno ugotoviti, da je solenoid, prikazan v riž. 6 , njen desni konec je severni pol, levi konec pa južni pol.
Magnetno polje znotraj solenoida je homogeno - vektor magnetne indukcije ima tam konstantno vrednost (B = const). V tem pogledu je solenoid podoben ploščatemu kondenzatorju, znotraj katerega se ustvari enakomerno električno polje.
Sila, ki deluje v magnetnem polju na vodnik s tokom
Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da na vodnik s tokom v magnetnem polju deluje sila. V enakomernem polju na premočrtni vodnik dolžine l, skozi katerega teče tok I, ki se nahaja pravokotno na vektor polja B, deluje sila: F = I l B .
Smer sile je določena pravilo leve roke:
Če štiri iztegnjene prste leve roke postavimo v smeri toka v vodniku, dlan pa je pravokotna na vektor B, potem je palec označuje smer sile, ki deluje na vodnik (riž. 9 ).
Upoštevati je treba, da sila, ki deluje na prevodnik s tokom v magnetnem polju, ni usmerjena tangencialno na njegove silnice, kot je električna sila, ampak pravokotno nanje. Magnetna sila ne vpliva na prevodnik, ki se nahaja vzdolž silnic.
Enačba F = IlB omogoča kvantitativno karakteristiko indukcije magnetnega polja.
Odnos 
ni odvisen od lastnosti prevodnika in označuje samo magnetno polje.
Modul vektorja magnetne indukcije B je numerično enak sili, ki deluje na prevodnik enote dolžine, ki je pravokoten nanj, skozi katerega teče tok enega ampera.
V sistemu SI je enota za indukcijo magnetnega polja tesla (T):
Magnetno polje. Tabele, diagrami, formule
(Interakcija magnetov, Oerstedov poskus, vektor magnetne indukcije, smer vektorja, princip superpozicije. Grafični prikaz magnetnih polj, črte magnetne indukcije. Magnetni pretok, energijska karakteristika polja. Magnetne sile, Amperova sila, Lorentzova sila. Gibanje nabitih delcev. v magnetnem polju. Magnetne lastnosti snovi, Ampèrova hipoteza)
Če v tuljavo, po kateri teče tok, vstavimo kaljeno jekleno palico, potem za razliko železna palica po tem se ne razmagneti izklop in dolgo časa ohranja magnetizacijo.
Telesa, ki dolgo časa ohranjajo magnetizacijo, imenujemo trajni magneti ali preprosto magneti.
Francoski znanstvenik Ampère je pojasnil magnetizacijo železa in jekla z električnimi tokovi, ki krožijo znotraj vsake molekule teh snovi. V Amperovem času ni bilo nič znanega o strukturi atoma, zato je narava molekularnih tokov ostala neznana. Zdaj vemo, da so v vsakem atomu negativno nabiti delci-elektroni, ki med svojim gibanjem ustvarjajo magnetna polja, ta pa povzročajo magnetizacijo železa in. postati.
Magneti so lahko najrazličnejših oblik. Slika 290 prikazuje ločne in trakaste magnete.
Tista mesta magneta, kjer so najmočnejši magnetna dejanja imenujemo poli magneta(Slika 291). Vsak magnet, kakor nam znana magnetna igla, ima nujno dva pola; severni (S) in južni (J).
S približevanjem magneta predmetom iz različnih materialov lahko ugotovimo, da jih le malo magnet privlači. Dobro lito železo, jeklo, železo privlači magnet in nekatere zlitine, veliko šibkejše - nikelj in kobalt.
V naravi najdemo naravne magnete (slika 292) - železovo rudo (tako imenovani magnetni železovec). bogata nahajališča imamo magnetno železovo rudo na Uralu, v Ukrajini, v Karelski avtonomni sovjetski socialistični republiki, regiji Kursk in v mnogih drugih krajih.
Železo, jeklo, nikelj, kobalt in nekatere druge zlitine pridobijo magnetne lastnosti v prisotnosti magnetne železove rude. Magnetna železova ruda je ljudem omogočila, da so se prvič seznanili z magnetne lastnosti tel.
Če magnetno iglo približamo drugi podobni puščici, se bosta obrnili in postavili drug proti drugemu z nasprotnimi poli (slika 293). Puščica deluje tudi s katerim koli magnetom.Če magnet približate poloma magnetne igle, boste opazili, da se severni pol puščice odbija od severnega pola magneta in privlači južni pol. Južni pol puščice odbija južni pol magneta in privlači severni pol.
Glede na opisane izkušnje, naredite naslednji zaključek; različna imena Magnetni poli se privlačijo in tako kot poli odbijajo.
Interakcija magnetov je razložena z dejstvom, da okoli vsakega magneta obstaja magnetno polje. Magnetno polje enega magneta deluje na drugega magneta in obratno, magnetno polje drugega magneta deluje na prvega magneta.
S pomočjo železnih opilkov lahko dobimo predstavo o magnetnem polju trajnih magnetov. Slika 294 daje predstavo o magnetnem polju paličastega magneta. Tako magnetne črte magnetnega polja toka kot magnetne črte magnetnega polja magneta so zaprte črte. Zunaj magneta magnetne črte zapustijo severni pol magneta in vstopijo v južni pol ter se zaprejo znotraj magneta.
Slika 295, a prikazuje magnetno magnetne silnice dveh magnetov, obrnjena drug proti drugemu z enakimi poli, in na sliki 295, b - dva magneta, obrnjena drug proti drugemu z nasprotnimi poli. Slika 296 prikazuje magnetne črte magnetnega polja ločnega magneta.
Vse te slike je enostavno doživeti.
Vprašanja. 1. Kakšna je razlika v magnetizaciji s tokom kosa železa in kosa jekla? 2, Katera telesa imenujemo trajni magneti? 3. Kako je Amper razložil magnetizacijo železa? 4. Kako lahko zdaj razložimo molekularne Amperove tokove? 5. Kaj imenujemo magnetni poli magneta? 6. Katere od snovi, ki jih poznaš, privlači magnet? 7. Kako poli magnetov delujejo med seboj? 8. Kako lahko z magnetno iglo določimo poli namagnetene jeklene palice? 9. Kako lahko dobimo predstavo o magnetnem polju magneta? 10. Kakšne so magnetne črte magnetnega polja magneta?
Viri trajna magnetna polja (PMF) delovna mesta so trajni magneti, elektromagneti, visokotočni enosmerni sistemi (enosmerni daljnovodi, elektrolitske kopeli itd.).
Trajni magneti in elektromagneti se pogosto uporabljajo v instrumentaciji, magnetnih podložkah za žerjave, magnetnih separatorjih, napravah za magnetno obdelavo vode, magnetohidrodinamičnih generatorjih (MHD), jedrski magnetni resonanci (NMR) in elektronski paramagnetni resonanci (EPR), pa tudi v fizioterapevtski praksi.
Glavni fizikalni parametri, ki označujejo PMF, so poljska jakost (N), magnetni pretok (F) in magnetna indukcija (V). V sistemu SI je merska enota jakosti magnetnega polja amper na meter (A/m), magnetni pretok - Weber (Wb ), gostota magnetnega pretoka (magnetna indukcija) - tesla (Tl ).
Ugotovljene so bile spremembe v zdravstvenem stanju oseb, ki delajo z viri PMF. Najpogosteje se te spremembe kažejo v obliki vegetativne distonije, astenovegetativnega in perifernega vazovegetativnega sindroma ali njihove kombinacije.
V skladu s standardom, ki velja v naši državi ("Najvišje dovoljene ravni izpostavljenosti trajnim magnetnim poljem pri delu z magnetnimi napravami in magnetnimi materiali" št. 1742-77), intenzivnost PMF na delovnih mestih ne sme presegati 8 kA / m (10 mT). Dovoljene ravni PMF, ki jih priporoča Mednarodni odbor za neionizirajoča sevanja (1991), se razlikujejo glede na kontingent, kraj izpostavljenosti in čas dela. Za profesionalce: 0,2 Tl - pri izpostavljenosti polnemu delovnemu dnevu (8 ur); 2 Tl - s kratkotrajnim učinkom na telo; 5 Tl - s kratkotrajnim vplivom na roke. Za prebivalstvo stopnja trajne izpostavljenosti PMF ne sme presegati 0,01 T.
Viri RF EMP se pogosto uporabljajo v najrazličnejših panogah Narodno gospodarstvo. Uporabljajo se za prenos informacij na daljavo (oddajanje, radiotelefonske komunikacije, televizija, radar itd.). V industriji se elektromagnetno sevanje radijskega valovanja uporablja za indukcijsko in dielektrično segrevanje materialov (kaljenje, taljenje, spajkanje, varjenje, brizganje kovin, ogrevanje notranjih kovinskih delov elektrovakuumskih naprav med črpanjem, sušenje lesa, ogrevanje plastike, lepljenje). plastične spojine, toplotna obdelava prehrambeni izdelki in itd.). EMR se pogosto uporablja v znanstvena raziskava(radiospektroskopija, radioastronomija) in medicina (fizioterapija, kirurgija, onkologija). V številnih primerih se elektromagnetno sevanje pojavlja kot stranski neizkoriščen dejavnik, na primer v bližini nadzemnih daljnovodov (OL), transformatorskih postaj, električnih naprav, vključno z gospodinjskimi. Glavni viri EMF RF sevanja v okolju služijo kot antenski sistemi radarskih postaj (RLS), radijskih in televizijskih ter radijskih postaj, vključno z mobilnimi radijskimi sistemi in nadzemnimi električnimi vodi.
Človeško in živalsko telo je zelo občutljivo na učinke RF EMF.
Kritični organi in sistemi vključujejo: osrednje živčni sistem, oči, spolne žleze in po nekaterih avtorjih hematopoetski sistem. Biološki učinek teh sevanj je odvisen od valovne dolžine (ali frekvence sevanja), načina generiranja (kontinuirano, impulzno) in pogojev izpostavljenosti telesa (konstantno, občasno; splošno, lokalno; intenzivnost; trajanje). Ugotovljeno je, da se biološka aktivnost zmanjšuje z naraščajočo valovno dolžino (ali padajočo frekvenco) sevanja. Najbolj aktivni so centi-, deci- in metrski valovi. Poškodbe zaradi RF EMR so lahko akutne ali kronične. Akutni nastanejo pod vplivom znatne intenzivnosti toplotnega sevanja. So izjemno redki - v primeru nesreč ali hudih kršitev varnostnih predpisov na radarju. Za strokovni pogoji bolj značilne so kronične lezije, ki se odkrijejo praviloma po več letih dela z mikrovalovnimi viri EMR.
Glavni normativni dokumenti ki urejajo dovoljene ravni izpostavljenosti RF EMR so: GOST 12.1.006 - 84 “SSBT. Elektromagnetna polja radijskih frekvenc.
Dovoljene ravni "in SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" elektromagnetno sevanje radiofrekvenčni pas". Normalizirajo izpostavljenost energiji (EE) za električna (E) in magnetna (H) polja ter gostoto energijskega toka (PEF) za delovni dan (tabela 5.11).
Tabela 5.11.
Najvišje dovoljene ravni (MPL) na delovni dan za zaposlene
Z EMI RF
| Parameter | Frekvenčni pasovi, MHz | ||||
| Ime | merska enota | 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 celotno populacijo pod stalno izpostavljenostjo so bile določene MP za električno poljsko jakost, V/m:
Frekvenčno območje MHz
0,03-0,30........................................................... 25
0,3-3,0.............................................................. 15
3-30.................................................................. 10
30-300............................................................... 3*
300-300000...................................................... 10
* Razen za TV postaje, pri katerih se daljinski upravljalniki razlikujejo glede na
odvisno od frekvence od 2,5 do 5 V/m.
Število naprav, ki delujejo v radiofrekvenčnem območju, vključuje video zaslone osebnih računalniških terminalov. Danes so osebni računalniki (PC). široka uporaba v proizvodnji, v znanstvenih raziskavah, v zdravstvenih ustanovah, doma, na univerzah, v šolah in celo v vrtcih. Ko se uporabljajo v proizvodnji osebnih računalnikov, lahko glede na tehnološke naloge dolgo časa (v delovnem dnevu) vplivajo na človeško telo. V domačih razmerah časa uporabe osebnega računalnika sploh ni mogoče nadzorovati.
Za PC video terminale (VDT) so nameščeni naslednji daljinski upravljalniki EMI (SanPiN 2.2.2.542-96 "Higienske zahteve za video terminale, osebne elektronske računalnike in organizacijo dela") - tabela. 5.12.
Tabela 5.12. Najvišje dovoljene ravni EMP, ki jih ustvari VDT
1Članek predstavlja rezultate študij vektorskih in skalarnih magnetnih polj trajnih magnetov ter definicije njihovega širjenja.
trajni magnet
elektromagnet
vektorsko magnetno polje
skalarno magnetno polje.
2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza in začetki tenzorskega računa. - M .: Višja šola, 1966.
3. Kumpjak D.E. Vektorska in tenzorska analiza: vadnica. - Tver: Tver Državna univerza, 2007. - 158 str.
4. McConnell A.J. Uvod v tenzorsko analizo z aplikacijami v geometriji, mehaniki in fiziki. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 str.
5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza in začetki tenzorskega računa. - 3. izd. - M .: Višja šola, 1966.
trajni magneti. Stalno magnetno polje.
Magnet- to so telesa, ki imajo zaradi delovanja svojega magnetnega polja sposobnost privlačiti železne in jeklene predmete ter odbijati nekatere druge. Magnetne silnice potekajo od južnega pola magneta in izstopajo iz severnega pola (slika 1).
riž. 1. Magnet in magnetne silnice
Trajni magnet je izdelek iz trdega magnetnega materiala z visoko preostalo magnetno indukcijo, ki dolgo časa ohranja stanje magnetizacije. Permanentni magneti so izdelani v različnih oblikah in se uporabljajo kot avtonomni (energijsko neporabni) viri magnetnega polja (slika 2).
Elektromagnet je naprava, ki ob prehajanju električnega toka ustvarja magnetno polje. Običajno je elektromagnet sestavljen iz navitja inferomagnetnega jedra, ki pridobi lastnosti magneta, ko skozi navitje teče električni tok.
riž. 2. Trajni magnet
V elektromagnetih, ki so namenjeni predvsem ustvarjanju mehanske sile, je tudi armatura (gibljivi del magnetnega kroga), ki prenaša silo.
Trajni magneti iz magnetita se v medicini uporabljajo že od antičnih časov. Egiptovska kraljica Kleopatra je nosila magnetni amulet.
V starodavni Kitajski, v cesarski knjigi iz interna medicina»Dotaknilo se je vprašanja uporabe magnetnih kamnov za korekcijo energije Qi v telesu – »žive sile«.
Teorijo magnetizma je prvi razvil francoski fizik André Marie Ampère. Po njegovi teoriji je magnetizacija železa razložena z obstojem električnih tokov, ki krožijo znotraj snovi. Ampere je podal svoja prva poročila o rezultatih poskusov na zasedanju Pariške akademije znanosti jeseni 1820. Koncept "magnetnega polja" je v fiziko uvedel angleški fizik Michael Faraday. Magneti medsebojno delujejo prek magnetnega polja, uvedel je tudi koncept magnetnih silnic.
Vektorsko magnetno polje
Vektorsko polje je preslikava, ki vsako točko obravnavanega prostora povezuje z vektorjem z začetkom v tej točki. Na primer, vektor hitrosti vetra v ta trenutekčas se razlikuje od točke do točke in ga je mogoče opisati z vektorskim poljem (slika 3).
Skalarno magnetno polje
Če je vsaki točki M določene regije prostora (najpogosteje dimenzije 2 ali 3) pridruženo neko (običajno realno) število u, potem pravimo, da je v tej regiji dano skalarno polje. Z drugimi besedami, skalarno polje je funkcija, ki preslika Rn v R (skalarna funkcija točke v prostoru).
Genadij Vasiljevič Nikolajev na preprost način pove, pokaže in na preprostih poskusih dokaže obstoj druge vrste magnetnega polja, ki ga znanost iz čudnega razloga ni odkrila. Od Ampèrovega časa obstaja domneva, da obstaja. Polje, ki ga je odkril Nikolajev, je poimenoval skalarno polje, vendar se še vedno pogosto imenuje po njegovem imenu. Nikolaev je prinesel elektromagnetni valovi do popolne analogije z običajnimi mehanskimi valovi. Zdaj fizika obravnava elektromagnetne valove kot izključno transverzalne, Nikolaev pa je prepričan in dokazuje, da so tudi longitudinalni ali skalarni, kar je logično, saj se lahko valovanje širi naprej brez neposrednega pritiska, preprosto absurdno. Po mnenju znanstvenika je longitudinalno polje znanost skrila namenoma, morda v procesu urejanja teorij in učbenikov. To je bilo narejeno s preprostim namenom in skladno z drugimi rezi.
riž. 3. Vektorsko magnetno polje
Prvi rez, ki je bil narejen, je bilo pomanjkanje etra. Zakaj?! Ker je eter energija oziroma medij, ki je pod pritiskom. In ta pritisk, če je proces pravilno organiziran, lahko uporabimo kot brezplačen vir energije!!! Drugo zmanjšanje je bila odstranitev vzdolžnega valovanja, kot posledica dejstva, da če je eter vir pritiska, to je energije, potem, če so vanj dodani samo prečni valovi, potem ne more biti proste ali proste energije. dobljeni, je potreben longitudinalni val.
Nato nasprotna impozicija valov omogoča črpanje tlaka etra. Pogosto se ta tehnologija imenuje ničelna točka, kar je na splošno pravilno. Je na meji povezave plus in minus (povečan in zmanjšan pritisk), s prihajajočim gibanjem valov lahko dobite tako imenovano Blochovo cono ali preprost potop medija (eter), kjer se bo pritegnila dodatna energija medija.
Delo je poskus praktične ponovitve nekaterih poskusov, opisanih v knjigi G. V. Nikolaeva "Sodobna elektrodinamika in razlogi za njeno paradoksalnost" in reproduciranje generatorja in motorja Stefana Marinova, kolikor je to mogoče doma.
Izkušnje G.V. Nikolaev z magneti: Uporabili smo dva okrogla magneta iz zvočnikov
Dva ploščata magneta, ki se nahajata na ravnini z nasprotnima poloma. Med seboj se privlačita (slika 4), medtem ko, ko sta pravokotna (ne glede na orientacijo polov), privlačne sile ni (prisoten je samo navor) (slika 5).
Sedaj prerežemo magnete po sredini in jih povežemo v pare z različnimi poli, tako da dobimo magnete originalne velikosti (slika 6).
Ko se ti magneti nahajajo v isti ravnini (slika 7), se bodo spet na primer privlačili drug drugega, medtem ko se bodo pri pravokotni postavitvi že odbijali (slika 8). V slednjem primeru so vzdolžne sile, ki delujejo vzdolž linije reza enega magneta, reakcija na prečne sile, ki delujejo na stranske površine drug magnet in obratno. Obstoj vzdolžne sile je v nasprotju z zakoni elektrodinamike. Ta sila je posledica delovanja skalarnega magnetnega polja, ki je prisotno na mestu, kjer so magneti prerezani. Tak kompozitni magnet se imenuje sibirska kolija.
Magnetna vrtina je pojav, ko se vektorsko magnetno polje odbija, skalarno pa privlači in med njima nastane razdalja.
Bibliografska povezava
Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. PERMANENTNI MAGNETI IN PERMANENTNA MAGNETNA POLJA // Uspehi sodobnega naravoslovja. - 2015. - št. 1-8. - S. 1355-1357;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (datum dostopa: 05.04.2019). Predstavljamo vam revije, ki jih je izdala založba "Academy of Natural History"
Kaj je trajni magnet
Feromagnetni izdelek, ki lahko obdrži znatno preostalo magnetizacijo po odstranitvi zunanjega magnetnega polja, se imenuje trajni magnet. Permanentni magneti so narejeni iz različnih kovin, kot so: kobalt, železo, nikelj, zlitine redkih zemeljskih kovin (za neodimove magnete), pa tudi iz naravnih mineralov, kot so magnetiti.
Področje uporabe trajnih magnetov je danes zelo široko, njihov namen pa je načeloma povsod enak - kot vir stalnega magnetnega polja brez napajanja. Tako je magnet telo, ki ima svojo.
Sama beseda "magnet" izhaja iz grške fraze, ki pomeni "kamen iz Magnezije", po imenu azijskega mesta, kjer so v starih časih odkrili nahajališča magnetita, magnetne železove rude. S fizikalnega vidika je elementarni magnet elektron, magnetne lastnosti magnetov pa na splošno določajo magnetni momenti elektronov, ki sestavljajo magnetiziran material.
Značilnosti razmagnetnega odseka materiala, iz katerega je izdelan trajni magnet, določajo lastnosti trajnega magneta: večja kot je koercitivna sila Hc in večja kot je preostala magnetna indukcija Br, močnejši in stabilnejši je magnet.
Prisilna sila (dobesedno prevedena iz latinščine - "zadrževalna sila") - to je potrebno za popolno demagnetizacijo fero- ali ferimagnetne snovi. Torej, večjo koercitivno silo ima določen magnet, bolj je odporen na razmagnetne dejavnike.
Merska enota za prisilno silo je amper/meter. In kot veste, je vektorska količina, ki je značilnost moči magnetnega polja. Značilna vrednost rezidualne magnetne indukcije trajnih magnetov je približno 1 Tesla.
Vrste in lastnosti trajnih magnetov
ferit
Feritni magneti, čeprav krhki, imajo dobro odpornost proti koroziji, zaradi česar so ob nizki ceni najpogostejši. Takšni magneti so izdelani iz zlitine železovega oksida z barijevim ali stroncijevim feritom. Ta sestava omogoča, da material ohrani svoje magnetne lastnosti v širokem temperaturnem območju - od -30°C do +270°C.
Magnetni izdelki v obliki feritnih obročev, palic in podkev se pogosto uporabljajo tako v industriji kot v vsakdanjem življenju, v tehniki in elektroniki. Uporabljajo se v akustičnih sistemih, v generatorjih, v. V avtomobilski industriji se feritni magneti vgrajujejo v zaganjalnike, električna stekla, hladilne sisteme in ventilatorje.
Za feritne magnete je značilna prisilna sila približno 200 kA/m in preostala magnetna indukcija približno 0,4 Tesla. V povprečju lahko feritni magnet traja od 10 do 30 let.
Alnico (aluminij-nikelj-kobalt)
Za trajne magnete na osnovi zlitine aluminija, niklja in kobalta je značilna neprekosljiva temperaturna odpornost in stabilnost: lahko ohranijo svoje magnetne lastnosti pri temperaturah do +550 ° C, čeprav je zanje značilna prisilna sila relativno majhna. Pod delovanjem relativno majhnega magnetnega polja bodo takšni magneti izgubili svoje prvotne magnetne lastnosti.
Presodite sami: tipična prisilna sila je približno 50 kA/m s preostalo magnetizacijo približno 0,7 Tesla. Kljub tej lastnosti pa so magneti Alnico nepogrešljivi za nekatere znanstvene raziskave.
Tipične vsebnosti visoko magnetnih alnico zlitin segajo od 7 do 10 % aluminija, 12 do 15 % niklja, 18 do 40 % kobalta in 3 do 4 % bakra.
Več kot je kobalta, večja je indukcija nasičenosti in magnetna energija zlitine. Dodatki v obliki 2 do 8 % titana in le 1 % niobija prispevajo k doseganju večje prisilne sile – do 145 kA/m. Dodatek 0,5 do 1 % silicija zagotavlja izotropnost magnetnih lastnosti.
Samarijevke
Če potrebujete izjemno odpornost proti koroziji, oksidaciji in temperaturam do +350 °C, potem je magnetna zlitina samarija in kobalta tisto, kar potrebujete.
Kar zadeva ceno, so samarijevo-kobaltovi magneti dražji od neodimovih zaradi redkih in draga kovina- kobalt. Vendar pa je priporočljivo, da jih uporabite v primeru potrebe minimalne dimenzije in težo končnih izdelkov.
To je najbolj smotrno v vesoljskih plovilih, letalski in računalniški tehniki, miniaturnih elektromotorjih in magnetnih sklopkah, v nosljivih napravah in napravah (ure, slušalke, Mobilni telefoni itd.)
Zaradi svoje posebne odpornosti proti koroziji se prav samarijevi magneti uporabljajo v strateškem razvoju in vojaških aplikacijah. Električni motorji, generatorji, dvižni sistemi, motorna vozila – močan magnet iz zlitine samarija in kobalta je idealen za agresivna okolja in težke pogoje delovanja. Koercitivna sila je približno 700 kA/m z ostankom magnetne indukcije približno 1 Tesla.
neodim
Neodimovi magneti so danes zelo iskani in se zdijo najbolj obetavni. Zlitina neodima, železa in bora omogoča ustvarjanje super magnetov za različna področja od zapahov in igrač do močnih dvižnih strojev.
Visoka koercitivna sila reda 1000 kA/m in preostala magnetizacija reda 1,1 Tesla omogočata, da magnet obstoja več let; 10 let neodim magnet izgubi le 1 % svoje magnetizacije, če je njegova temperatura pod delovno pogojih ne presega +80 °C (za nekatere razrede do +200 °C). Tako imajo neodimovi magneti samo dve pomanjkljivosti - krhkost in nizko delovno temperaturo.
Magnetni prah skupaj z vezivno komponento tvori mehak, upogljiv in lahek magnet. Veziva, kot so vinil, guma, plastika ali akril, omogočajo magnete različne oblike in velikosti.
Magnetna sila je seveda slabša od čistega magnetnega materiala, vendar so včasih takšne rešitve potrebne za doseganje določenih nenavadnih ciljev za magnete: pri izdelavi reklamnih izdelkov, pri izdelavi odstranljivih nalepk na avtomobilih, pa tudi pri izdelava različnih pisarniških izdelkov in spominkov.
Podobni poli magnetov se odbijajo, nasprotni poli pa privlačijo. Interakcija magnetov je razložena z dejstvom, da ima vsak magnet magnetno polje in ta magnetna polja medsebojno delujejo. Kaj je na primer razlog za magnetizacijo železa?
Po hipotezi francoskega znanstvenika Ampèra so znotraj snovi elementarni elementi. električni tokovi(amperski tokovi), ki nastanejo zaradi gibanja elektronov okoli jeder atomov in okoli lastne osi.
Ko se elektroni premikajo, nastanejo elementarna magnetna polja. In če kos železa vnesemo v zunanje magnetno polje, potem so vsa osnovna magnetna polja v tem železu usmerjena na enak način v zunanjem magnetnem polju in tvorijo lastno magnetno polje kosa železa. Torej, če je bilo uporabljeno zunanje magnetno polje dovolj močno, bo po izklopu kos železa postal trajni magnet.
Poznavanje oblike in magnetizacije trajnega magneta omogoča izračune za njegovo zamenjavo z enakovrednim sistemom električnih magnetizacijskih tokov. Takšna zamenjava je možna tako pri izračunu značilnosti magnetnega polja kot pri izračunu sil, ki delujejo na magnet iz zunanjega polja. Na primer, izračunali bomo interakcijsko silo dveh trajnih magnetov.
Naj imajo magneti obliko tankih valjev, označimo njihova polmera z r1 in r2, debeline h1, h2, osi magnetov sovpadajo, označimo razdaljo med magneti z, predpostavimo, da je pomembna več velikosti magneti.
Pojasnjen je nastanek interakcijske sile med magneti tradicionalen način: en magnet ustvari magnetno polje, ki vpliva na drugi magnet.
Za izračun interakcijske sile miselno zamenjajmo magneta z enakomerno magnetizacijo J1 in J2 s krožnimi tokovi, ki tečejo vzdolž stranske površine valjev. Moč teh tokov bo izražena z magnetizacijo magnetov, njihovi polmeri pa bodo enaki polmerom magnetov.
Indukcijski vektor B magnetnega polja, ki ga ustvari prvi magnet na mestu drugega, razdelimo na dve komponenti: aksialno, usmerjeno vzdolž osi magneta, in radialno, pravokotno nanjo.
Za izračun skupne sile, ki deluje na obroč, jo je treba mentalno razdeliti na majhne elemente IΔl in sešteti delovanje na vsak tak element.
Z uporabo pravila leve roke je enostavno pokazati, da aksialna komponenta magnetnega polja vodi do pojava Amperovih sil, ki težijo k raztezanju (ali stiskanju) obroča - vektorska vsota teh sil je nič.
Prisotnost radialne komponente polja vodi do nastanka Amperejevih sil, usmerjenih vzdolž osi magnetov, to je do njihove privlačnosti ali odbijanja. Ostaja še izračun Amperovih sil - to bodo sile interakcije med obema magnetoma.