Какво е магнит и магнитно поле? Постоянни магнити. Магнит - какво е това

Има два основни типа магнити: постоянни и електромагнити. Можете да определите какво е постоянен магнит въз основа на основните му свойства. Постоянният магнит получава името си, защото неговият магнетизъм винаги е „включен“. Той генерира свое собствено магнитно поле, за разлика от електромагнита, който е направен от тел, увита около желязна сърцевина и изисква протичане на ток, за да създаде магнитно поле.

История на изучаването на магнитните свойства

Преди векове хората открили, че някои видове скалиимат оригинални функции: привлечени от железни предмети. Споменаването на магнетит се среща в древността исторически хроники: преди повече от две хиляди години в Европа и много по-рано в Източна Азия. Първоначално се смяташе за любопитен обект.

По-късно магнетитът е използван за навигация, като е установено, че има тенденция да заема определена позиция, когато му се даде свободата да се върти. Проучванепроведено от P. Peregrine през 13-ти век, показва, че стоманата може да придобие тези характеристики, след като бъде натрита с магнетит.

Магнетизираните обекти имаха два полюса: „север“ и „юг“, спрямо магнитното поле на Земята. Както открива Перегрин, изолирането на един от полюсите не е възможно чрез разрязване на фрагмент от магнетит на две - всеки отделен фрагмент в крайна сметка има свой собствен чифт полюси.

В съответствие с днешните концепции, магнитното поле на постоянните магнити е получената ориентация на електроните в една посока. Само някои видове материали взаимодействат с магнитни полета; много по-малък брой от тях са способни да поддържат постоянно магнитно поле.

Свойства на постоянните магнити

Основните свойства на постоянните магнити и полето, което създават са:

  • наличието на два полюса;
  • противоположните полюси се привличат и еднаквите полюси се отблъскват (като положителните и отрицателните заряди);
  • магнитната сила неусетно се разпространява в пространството и преминава през предмети (хартия, дърво);
  • Близо до полюсите се наблюдава увеличаване на интензитета на МП.

Постоянни магнитиподкрепа на депутатите без външна помощ. В зависимост от магнитните си свойства материалите се разделят на основни типове:

  • феромагнетици – лесно се магнетизират;
  • парамагнитни материали – магнетизират се много трудно;
  • Диамагнети - имат тенденция да отразяват външните магнитни полета чрез намагнитване в обратна посока.

важно!Меките магнитни материали като стомана провеждат магнетизъм, когато са прикрепени към магнит, но това спира, когато той бъде отстранен. Постоянните магнити са направени от твърди магнитни материали.

Как работи постоянният магнит?

Работата му е свързана с атомна структура. Всички феромагнетици създават естествено, макар и слабо, магнитно поле поради електроните, обграждащи ядрата на атомите. Тези групи от атоми могат да се ориентират в една и съща посока и се наричат ​​магнитни домени. Всеки домейн има два полюса: северен и южен. Когато феромагнитен материал не е магнетизиран, неговите области са ориентирани в произволни посоки и техните магнитни полета взаимно се компенсират.

За да се създадат постоянни магнити, феромагнитите се нагряват при много високи температури и се излагат на силни външни магнитни полета. Това води до факта, че отделните магнитни домейни вътре в материала започват да се ориентират в посоката на външното магнитно поле, докато всички домейни се подравнят, достигайки точката на магнитно насищане. След това материалът се охлажда и подравнените домейни се фиксират на място. След отстраняване на външния MF, магнитно твърдите материали ще се запазят повечето оттехните домейни, създавайки постоянен магнит.

Характеристики на постоянен магнит

  1. Магнитната сила се характеризира с остатъчна магнитна индукция. Определен бр. Това е силата, която остава след изчезването на външния МП. Измерва се в тестове (T) или гаус (G);
  2. Коерцитивност или устойчивост на размагнитване - Ns. Измерено в A/m. Показва каква трябва да бъде силата на външното магнитно поле, за да се демагнетизира материала;
  3. Максимална енергия – BHmax. Изчислено чрез умножаване на остатъчната магнитна сила Br и коерцитивната сила Hc. Измерено в MGSE (megaussersted);
  4. Температурен коефициент на остатъчна магнитна сила – Тс на Br. Характеризира зависимостта на Br от температурната стойност;
  5. Tmax – най-висока стойносттемпература, при която постоянните магнити губят свойствата си с възможност за обратно възстановяване;
  6. Tcur е най-високата температурна стойност, при която магнитният материал необратимо губи свойствата си. Този индикатор се нарича температура на Кюри.

Индивидуалните характеристики на магнита се променят в зависимост от температурата. При различни значениятемпература различни видове магнитни материалиработят по различен начин.

важно!Всички постоянни магнити губят процент магнетизъм с повишаване на температурата, но с на различни скоростив зависимост от вида им.

Видове постоянни магнити

Има пет вида постоянни магнити, всеки от които е направен по различен начин въз основа на материали с различни свойства:

  • алнико;
  • ферити;
  • редкоземни SmCo на базата на кобалт и самарий;
  • неодимов;
  • полимер.

Алнико

Това са постоянни магнити, състоящи се основно от комбинация от алуминий, никел и кобалт, но могат да включват и мед, желязо и титан. Благодарение на свойствата на алнико магнитите, те могат да работят при най-високи температури, като същевременно запазват своя магнетизъм, но се демагнетизират по-лесно от ферит или редкоземни SmCo. Те бяха първите масово произвеждани постоянни магнити, които замениха магнетизираните метали и скъпите електромагнити.

Приложение:

  • електродвигатели;
  • термична обработка;
  • лагери;
  • аерокосмически превозни средства;
  • военно оборудване;
  • оборудване за товарене и разтоварване при висока температура;
  • микрофони.

Ферити

За производството на феритни магнити, известни също като керамични, се използват стронциев карбонат и железен оксид в съотношение 10/90. И двата материала са в изобилие и са икономически достъпни.

Поради ниските си производствени разходи, устойчивост на топлина (до 250°C) и корозия, феритните магнити са едни от най-популярните магнити за ежедневна употреба. Те имат по-голяма вътрешна коерцитивност от алнико, но по-малка магнитна сила от техните неодимови колеги.

Приложение:

  • звукови високоговорители;
  • системи за сигурност;
  • големи пластинчати магнити за отстраняване на замърсяване с желязо от технологични линии;
  • електродвигатели и генератори;
  • медицински инструменти;
  • повдигащи магнити;
  • магнити за морско търсене;
  • устройства, базирани на работа на вихрови токове;
  • ключове и релета;
  • спирачки

Редкоземни SmCo магнити

Магнитите от кобалт и самарий работят в широк температурен диапазон и имат висока температурни коефициентии висока устойчивост на корозия. Този изглед спестява магнитни свойствадори при температури под абсолютна нула, което ги прави популярни за използване в криогенни приложения.

Приложение:

  • турбо технология;
  • съединители на помпи;
  • мокри среди;
  • високотемпературни устройства;
  • миниатюрни електрически състезателни автомобили;
  • радиоелектронни средства за работа в критични условия.

Неодимови магнити

Най-силният съществуващи магнити, състоящ се от сплав от неодим, желязо и бор. Благодарение на огромната си сила дори миниатюрните магнити са ефективни. Това осигурява гъвкавост на употреба. Всеки човек е постоянно близо до един от неодимовите магнити. Те са например в смартфон. Производството на електродвигатели, медицинско оборудване и радиоелектроника разчита на свръхсилни неодимови магнити. Благодарение на тяхната ултра-якост, огромна магнитна сила и устойчивост на размагнитване, са възможни проби до 1 мм.

Приложение:

  • твърди дискове;
  • звуковъзпроизвеждащи устройства – микрофони, акустични сензори, слушалки, високоговорители;
  • зъбни протези;
  • магнитно свързани помпи;
  • устройства за затваряне на врати;
  • двигатели и генератори;
  • брави за бижута;
  • ЯМР скенери;
  • магнитна терапия;
  • ABS сензори в автомобили;
  • подемно оборудване;
  • магнитни сепаратори;
  • рийд ключове и др.

Гъвкавите магнити съдържат магнитни частици в полимерно свързващо вещество. Използва се за уникални устройства, където инсталирането на твърди аналози е невъзможно.

Приложение:

  • дисплейна реклама – бързо фиксиране и бързо премахване на изложения и събития;
  • знаци превозни средства, образователни училищни пана, фирмени лога;
  • играчки, пъзели и игри;
  • маскиращи повърхности за боядисване;
  • календари и магнитни отметки;
  • уплътнения за прозорци и врати.

Повечето постоянни магнити са крехки и не трябва да се използват като структурни елементи. Те са произведени в стандартни форми: пръстени, пръти, дискове и отделни: трапецовидни, дъги и др. Неодимови магнити поради високо съдържаниежелязото е податливо на корозия, така че те са покрити отгоре с никел, неръждаема стомана, тефлон, титан, каучук и други материали.

видео

Още в древни времена хората са открили уникални свойстваопределени камъни - привличане на метал. В днешно време често срещаме предмети, които имат тези качества. Какво е магнит? Каква е неговата сила? Ще говорим за това в тази статия.

Пример за временен магнит са кламери, копчета, пирони, нож и други битови предмети от желязо. Тяхната сила се състои в това, че те са привлечени от постоянен магнит и когато магнитното поле изчезне, те губят свойствата си.

Полето на електромагнита може да се управлява с помощта на електрически ток. Как се случва? Тел, навит на завои върху желязна сърцевина, променя силата на магнитното поле и неговата полярност, когато се подава и променя ток.

Видове постоянни магнити

Феритните магнити са най-известните и активно използвани в ежедневието. Този черен материал може да се използва като крепежни елементи различни предметинапример за плакати, за стенни табла, използвани в офис или училище. Те не губят своите привлекателни свойства при температури не по-ниски от 250 o C.

Alnico е магнит, състоящ се от сплав от алуминий, никел и кобалт. Това му даде името. Той е много устойчив на високи температури и може да се използва при 550 o C. Материалът е лек, но напълно губи свойствата си при излагане на по-силно магнитно поле. Използва се главно в научната индустрия.

Самариевите магнитни сплави са материали с висока производителност. Надеждността на неговите свойства позволява материалът да се използва във военни разработки. Устойчив е на агресивна среда, висока температура, окисление и корозия.

какво стана неодимов магнит? Това е най-популярната сплав от желязо, бор и неодим. Нарича се още супермагнит, тъй като има мощно магнитно поле с висока коерцитивна сила. При спазване на определени условия по време на работа неодимовият магнит може да запази свойствата си в продължение на 100 години.

Използване на неодимови магнити

Струва си да разгледаме по-отблизо какво е неодимов магнит? Това е материал, който може да отчита потреблението на вода, електричество и газ в метри и не само. Този тип магнит принадлежи към постоянни и редкоземни материали. Устойчив е на полета от други сплави и не подлежи на размагнитване.

Неодимовите продукти се използват в медицината и промишлеността. Също така в домашни условия те се използват за закрепване на завеси, декоративни елементи и сувенири. Използват се в инструменти за търсене и електроника.

За да се удължи експлоатационният им живот, магнитите от този тип са покрити с цинк или никел. В първия случай пръскането е по-надеждно, тъй като е устойчиво на агресивни агенти и издържа на температури над 100 o C. Силата на магнита зависи от неговата форма, размер и количеството неодим, включено в сплавта.

Приложения на феритни магнити

Феритите се считат за най-популярните магнити сред постоянен вид. Благодарение на стронция, включен в състава, материалът не корозира. И така, какво е - феритен магнит? Къде се използва? Тази сплав е доста крехка. Затова се нарича още керамичен. Феритните магнити се използват в автомобилни и индустриални приложения. Използва се в различни техникии електроуреди, както и битови инсталации, генератори и акустични системи. В автомобилостроенето магнитите се използват в охладителни системи, повдигачи на прозорци и вентилатори.

Целта на ферита е да защити оборудването от външни смущения и да предотврати повреда на сигнала, получен през кабела. Благодарение на това те се използват в производството на навигатори, монитори, принтери и друга техника, където е важно да се получи чист сигнал или изображение.

Магнитотерапия

Процедура, наречена магнитна терапия, често се използва и се провежда в лечебни цели. Действието на този метод е да въздейства върху тялото на пациента с помощта на магнитни полета под нискочестотни променливи или DC. Този метод на лечение помага да се отървете от много заболявания, облекчаване на болката, укрепване имунната система, подобряване на притока на кръв.

Смята се, че болестите се причиняват от смущения в човешкото магнитно поле. Благодарение на физиотерапията тялото се връща към нормалното и общо състояниесе подобрява.

От тази статия научихте какво е магнит, а също така проучихте неговите свойства и приложения.

Магнитните свойства на всички други магнити се дължат на магнитните моменти на електроните вътре в тях. От гледна точка на квантовата теория на полето, електромагнитното взаимодействие се осъществява от безмасов бозон - фотон (частица, която може да бъде представена като квантово възбуждане на електромагнитното поле).

Вебер - магнитен поток, когато намалее до нула, количество електричество от 1 кулон преминава през верига, свързана към него със съпротивление от 1 ом.

Хенри - международна единицаиндуктивност и взаимна индукция. Ако един проводник има индуктивност 1 H и токът в него се променя равномерно с 1 A за секунда, тогава в краищата му се индуцира ЕДС от 1 волт. 1 хенри = 1,00052 10 9абсолютни електромагнитни единици за индуктивност.

Тесла- единица за измерване на индукция на магнитно поле в SI, числено равно на индукциятакова равномерно магнитно поле, в което на 1 метър дължина на прав проводник, перпендикулярен на векторамагнитна индукция, при ток от 1 ампер действа сила от 1 нютон.

Използване на магнити

  • Магнитни носители за съхранение: VHS касетите съдържат ролки с магнитна лента. Видео и аудио информацията е кодирана върху магнитно покритие върху лентата. Освен това в компютърните дискети и твърди дискове данните се записват върху тънко магнитно покритие. Носителите за съхранение обаче не са магнити в тесния смисъл на думата, тъй като не привличат предмети. Магнитите в твърдите дискове се използват в задвижващи и позициониращи двигатели.
  • Всички кредитни, дебитни и банкомати карти имат магнитна лента от едната страна. Тази лента кодира информацията, необходима за свързване финансова институцияи връзки към техните акаунти.
  • Конвенционални телевизори и компютърни монитори: Телевизорите и компютърните монитори, съдържащи електронно-лъчева тръба, използват електромагнит, за да управляват лъч от електрони и да формират изображение на екрана. Плазмените панели и LCD дисплеите използват различни технологии.
  • Високоговорители и микрофони: Повечето високоговорители използват постоянен магнит и токова намотка за преобразуване електрическа енергия(сигнал) в механична енергия (движението, което създава звук). Намотката е навита на намотка, прикрепена към дифузора и протича през него AC, който взаимодейства с полето на постоянен магнит.
  • Друг пример за използването на постоянни магнити в аудиотехниката е в главата на електрофона и в най-простите магнетофони като икономична глава за изтриване.

Намагнитване

Размагнитване

Понякога намагнитването на материалите става нежелано и става необходимо те да бъдат размагнетизирани. Размагнитването на материалите се постига по различни начини:

  • нагряването на магнит над температурата на Кюри винаги води до размагнитване;
  • Силният удар на магнита с чук или просто силен удар води до размагнитване.
  • поставете магнит в променливо магнитно поле, което надвишава коерцитивната сила на материала, и след това постепенно намалете ефекта на магнитното поле или отстранете магнита от него.

Последният метод се използва в индустрията за демагнетизиране на инструменти, твърди дискове, изтриване на информация от магнитни карти и т.н.

Частично размагнитване на материалите възниква в резултат на удари, тъй като остър механично въздействиеводи до нарушение на домейна.

Вижте също

Портал

Какво е магнит? Видове магнити. Магнитно поле. Магнитът е тяло, което може да привлече желязо. Или: магнитът е предмет, изработен от определен материал, който създава магнитно поле.

Магнит - какво е това?

Магнитите са изградени от милиони молекули, подредени в групи, наречени домейни. Всеки домейн се държи като минерален магнит, имащ север и Южен полюс. Когато домейните имат еднаква ориентация, тяхната сила се комбинира, за да образува по-голям магнит. Желязото има много домейни, които могат да бъдат ориентирани в една посока, т.е. магнетизирам. Домейните в пластмаса, каучук, дърво и други материали са в неподредено състояние, техните магнитни полета са многопосочни и следователно тези материали не могат да бъдат магнетизирани.

Всеки магнит има поне един "северен" (N) и един "южен" (S) полюс. Учените се съгласиха, че линиите на магнитното поле излизат от "северния" край на магнита и влизат в "южния" край на магнита.

Ако вземете парче магнит и го счупите на две части, всяко парче отново ще има "северен" и "южен" полюс. Ако отново разчупите полученото парче на две части, всяка част отново ще има „северен“ и „южен“ полюс. Няма значение колко малки са получените парчета магнити, всяко парче винаги ще има "северен" и "южен" полюс. Невъзможно е да го накарате да се оформи магнитен монопол(„моно“ означава един, монопол означава един полюс), тоест парче с един полюс.

Видове магнити

Има три основни вида магнити:

  • постоянни (естествени) магнити;
  • временни магнити;
  • електромагнити.

Естествените магнити, наречени магнитна руда, се образуват, когато руда, съдържаща желязо или железни оксиди, се охлади и магнетизира от земния магнетизъм. Постоянните магнити имат магнитно поле при липса на електрически ток, тъй като техните домейни са постоянно ориентирани в една и съща посока.

Временните магнити са магнити, които действат като постоянни магнити само когато са в силно магнитно поле и губят магнетизма си, когато магнитното поле изчезне. Примерите включват кламери и пирони, както и други изделия от „меко“ желязо.

Електромагнитите имат метална сърцевина с индукционна намотка, по която минава електрически ток.

Какво е магнитно поле?

Магнитното поле е зоната около магнита, в която се усеща влиянието на магнита върху външни обекти.

Човешките сетива не могат да видят магнитното поле, но помощните устройства доказват, че магнитното поле съществува.

Поръсете железни стърготини върху хартията и поставете магнитна лента в средата на хартията. Чиповете ще се движат, образувайки дъги около полюсите на магнита. Моделът, който образуват чиповете, е модел от линии на магнитното поле на магнитната лента.

Нашата Земя е заобиколена от магнитно поле. Това винаги е било така, поне от възникването на Земята. И всичко, което е на Земята, включително хора, животни и растения, е изложено на невидимо електропроводитова поле. Но в същото време човешкото тяло има собствено магнитно поле, което възниква в резултат на притока на кръв през съдовете. IN различни органиможе да варира. В здраво тяло и нормални условияима пълно съответствие и взаимодействие на външни и вътрешни магнитни полета.

Магнетизмът е толкова необходим за всички живи същества, колкото вода, въздух, храна или слънчева светлина. Неговото въздействие върху земен магнетизъмизобразява Слънцето.


15.04.2017 18:46 1875

Какво е магнит и защо е необходим?

Вкъщи, на вратата на хладилника, вероятно имате красиви картини, наречени магнити. Защо се наричат ​​така? Точно така, защото те се държат на хладилника чрез магнит, който е прикрепен към задната страна.

Но магнитът се използва не само за закрепване на снимки към хладилника. Интересно ли е да знаете какво още? Ще ви разкажем за това. Но първо, нека поговорим какво всъщност представлява магнитът.

Най-известното му свойство е способността да привлича метални предмети към себе си - кламери, пирони, игли и общо взето всичко, основното е, че е направено от метал. Това се случва с помощта на сила, наречена магнетизъм.

Всеки магнит има два края, наречени северен и южен полюс. Северният полюс на единия магнит привлича южния полюс на другия и след това и двата се магнетизират. Между другото, нашата планета Земя също е гигантски магнит, който има два полюса, които се намират в горната и долната част на планетата.

Има три основни вида магнити – постоянни; временно; и електромагнити. Вероятно искате да попитате откъде идват?

Постоянните магнити са направени от естествени материали като желязо, керамика, кобалт и др.

Временните магнити са тези, които имат своите магнитни (привличащи) свойства само в близост до постоянни магнити. По този начин всякакви метални предмети могат да се считат за временни магнити - ножици, кламери, карфици и др.

Електромагнитът е намотка, върху която е плътно навита метална жица. Такъв магнит работи само ако електрически ток преминава през жица, навита на намотка, и му придава магнитни, привлекателни свойства.

Силата на привличане на електромагнита зависи от промените в големината и посоката на електрическия ток, преминаващ през проводника, тоест колкото по-мощен е токът, толкова по-силен магнитпривлича. Електромагнитът обаче може да работи само ако е свързано електричество. След като електричеството бъде изключено, то губи силата си.

Магнитите са много полезно нещо. Например, те са необходими, за да се гарантира, че вратите на нашите хладилници се затварят плътно. Или да събирате игли, разпръснати по пода, без да се пробиете.

И огромни магнити се използват в различни фабрики. Те са фиксирани към кран и благодарение на това се преместват тежки метални части.

Стрелката на компаса също е малък магнит, така че винаги сочи посоката Северен полюс. С помощта на компас хората намират пътя до всяка точка на Земята. Те се използват не само на земята, но и на самолети и кораби.

За да разберете как работят магнитни полюси, можете да проведете прост експеримент: вземете два магнита в ръцете си и се опитайте да ги притиснете един срещу друг.

Различните полюси (север и юг) се привличат. И едни и същи (север и север или юг и юг) се отблъскват. Ще усетите това, когато започнете да приближавате магнитите един към друг.

Освен това у дома можете да проведете друг интересен експеримент, наречен „Плаващ компас“. За да направите това, вземете (или по-скоро помолете майка си) обикновена шевна игла и я намагнетизирайте.

Как да стане това? За да придадете на една игла свойствата на магнит, трябва да прекарате магнит върху нея приблизително 50 пъти в една и съща посока. След това забийте игла в парче корк. Поставете тапата в купа с вода.

Това е. Когато иглата се успокои, ще видите, че тя винаги е насочена само в една посока - на север.