Çocukken herkes elinde bir mıknatıs tutar ve onunla oynardı. Mıknatıslar şekil ve boyut olarak çok farklı olabilir, ancak tüm mıknatısların ortak bir özelliği vardır: demiri çekerler. Görünüşe göre kendileri demirden yapılmış, en azından bir çeşit metalden yapılmış. Bununla birlikte, "siyah mıknatıslar" veya "taşlar" da vardır; bunlar aynı zamanda demir parçalarını ve özellikle de birbirlerini güçlü bir şekilde çekerler.
Ama metale benzemiyorlar; cam gibi kolayca kırılıyorlar. Mıknatısların pek çok yararlı kullanımı vardır; örneğin, kağıt sayfalarını onların yardımıyla demir yüzeylere "sabitlemek" uygundur. Kayıp iğneleri toplamak için bir mıknatıs uygundur, bu nedenle görebildiğimiz gibi bu tamamen faydalı bir şeydir.
Bilim 2.0 - Büyük İleri Atılım - Mıknatıslar
Geçmişte mıknatıs
2000 yılı aşkın bir süre önce, eski Çinliler mıknatısları biliyordu; en azından bu fenomenin yolculuk sırasında yön seçmek için kullanılabileceğini biliyordu. Yani bir pusula buldular. Antik Yunan'daki filozoflar, çeşitli şaşırtıcı gerçekleri toplayan meraklı insanlar, Küçük Asya'daki Magnessa kenti civarında mıknatıslarla karşılaştılar. Orada demiri çekebilen tuhaf taşlar keşfettiler. O zamanlar bu, uzaylıların bizim zamanımızda olabileceğinden daha az şaşırtıcı değildi.
Mıknatısların tüm metalleri değil, yalnızca demiri çekmesi ve demirin kendisinin o kadar güçlü olmasa da mıknatıs haline gelebilmesi daha da şaşırtıcı görünüyordu. Mıknatısın sadece demiri değil, bilim adamlarının da merakını çektiğini ve fizik gibi bir bilimi büyük ölçüde ileriye taşıdığını söyleyebiliriz. Miletoslu Thales "bir mıknatısın ruhu" hakkında yazmıştı ve Romalı Titus Lucretius Carus "Nesnelerin Doğası Üzerine" adlı makalesinde "demir talaşlarının ve halkaların şiddetli hareketi" hakkında yazmıştı. Mıknatısın iki kutbunun varlığını zaten fark edebiliyordu; daha sonra denizciler pusulayı kullanmaya başladığında bunlara ana yönlerden isim verildi.
Mıknatıs nedir? Basit kelimelerle. Manyetik alan
Mıknatısı ciddiye aldık
Mıknatısların doğası uzun süre açıklanamadı. Mıknatısların yardımıyla yeni kıtalar keşfedildi (denizciler hala pusulaya büyük saygı duyuyorlar), ancak kimse hala manyetizmanın doğası hakkında hiçbir şey bilmiyordu. Coğrafyacı ve gezgin Christopher Columbus tarafından da yapılan çalışma yalnızca pusulayı geliştirmek için yapıldı.
1820'de Danimarkalı bilim adamı Hans Christian Oersted büyük bir keşif yaptı. Manyetik bir iğne üzerinde elektrik akımı olan bir telin hareketini belirledi ve bir bilim adamı olarak bunun farklı koşullar altında nasıl gerçekleştiğini deneylerle keşfetti. Aynı yıl Fransız fizikçi Henri Ampere, manyetik madde moleküllerinde akan temel dairesel akımlar hakkında bir hipotez ortaya attı. 1831'de İngiliz Michael Faraday, yalıtılmış telden oluşan bir bobin ve bir mıknatıs kullanarak mekanik işin elektrik akımına dönüştürülebileceğini gösteren deneyler yaptı. Ayrıca elektromanyetik indüksiyon yasasını oluşturdu ve “manyetik alan” kavramını ortaya attı.
Faraday yasası kuralı belirler: Kapalı bir döngü için elektromotor kuvvet, bu döngüden geçen manyetik akının değişim hızına eşittir. Tüm elektrikli makineler bu prensiple çalışır - jeneratörler, elektrik motorları, transformatörler.
1873'te İskoç bilim adamı James C. Maxwell, manyetik ve elektriksel olayları tek bir teoride, klasik elektrodinamikte birleştirdi.
Mıknatıslanabilen maddelere ferromıknatıs denir. Bu isim mıknatısları demirle ilişkilendirir ancak bunun yanı sıra mıknatıslanma yeteneği nikel, kobalt ve diğer bazı metallerde de bulunur. Manyetik alan artık pratik kullanım alanına girdiğinden beri manyetik malzemeler büyük ilgi görmeye başlamıştır.
Manyetik metal alaşımları ve bunların içindeki çeşitli katkı maddeleri ile deneyler başladı. Ortaya çıkan malzemeler çok pahalıydı ve Werner Siemens, mıknatısı nispeten küçük bir akımla mıknatıslanan çelikle değiştirme fikrini ortaya çıkarmasaydı, dünya elektrikli tramvayı ve Siemens şirketini asla göremeyecekti. Siemens aynı zamanda telgraf cihazları üzerinde de çalışıyordu, ancak burada çok sayıda rakibi vardı ve elektrikli tramvay şirkete çok para kazandırdı ve sonuçta diğer her şeyi de beraberinde sürükledi.
Elektromanyetik indüksiyon
Teknolojide mıknatıslarla ilgili temel büyüklükler
Esas olarak mıknatıslarla, yani ferromıknatıslarla ilgileneceğiz ve kalan, çok geniş manyetik (daha doğrusu, Maxwell'in anısına elektromanyetik) fenomen alanını biraz bir kenara bırakacağız. Ölçü birimlerimiz SI'da kabul edilenler (kilogram, metre, saniye, amper) ve bunların türevleri olacaktır:
ben Alan gücü, H, A/m (metre başına amper).
Bu miktar, aralarındaki mesafe 1 m olan ve aralarından geçen akım 1 A olan paralel iletkenler arasındaki alan gücünü karakterize eder. Alan gücü bir vektör miktarıdır.
ben Manyetik indüksiyon, B, Tesla, manyetik akı yoğunluğu (Weber/m2)
Bu, iletkenden geçen akımın, indüksiyonun büyüklüğüyle ilgilendiğimiz yarıçaptaki dairenin uzunluğuna oranıdır. Daire, telin dik olarak kesiştiği düzlemde yer alır. Bu aynı zamanda manyetik geçirgenlik adı verilen bir faktörü de içerir. Bu bir vektör miktarıdır. Zihinsel olarak telin ucuna bakarsanız ve akımın bizden uzağa doğru aktığını varsayarsak, o zaman manyetik kuvvet çemberleri saat yönünde "döner" ve indüksiyon vektörü teğete uygulanır ve onlarla aynı yönde çakışır.
ben Manyetik geçirgenlik, μ (göreceli değer)
Vakumun manyetik geçirgenliğini 1 olarak alırsak diğer malzemeler için karşılık gelen değerleri elde ederiz. Yani örneğin hava için neredeyse vakumla aynı değeri elde ederiz. Demir için önemli ölçüde daha büyük değerler elde ederiz, dolayısıyla mecazi olarak (ve çok doğru bir şekilde) demirin manyetik kuvvet çizgilerini kendine "çektiğini" söyleyebiliriz. Çekirdeksiz bir bobindeki alan gücü H'ye eşitse, o zaman çekirdekle μH elde ederiz.
ben Zorlayıcı kuvvet, A/m.
Zorlayıcı kuvvet, manyetik bir malzemenin manyetikliğin giderilmesine ve yeniden mıknatıslanmaya ne kadar direndiğini ölçer. Bobindeki akım tamamen kesilirse çekirdekte artık indüksiyon olacaktır. Sıfıra eşitlemek için, bir miktar yoğunlukta, ancak ters yönde bir alan oluşturmanız, yani akımın ters yönde akmasına izin vermeniz gerekir. Bu gerilime zorlayıcı kuvvet denir.
Mıknatıslar pratikte her zaman elektrikle bağlantılı olarak kullanıldığından, bunların özelliklerini tanımlamak için amper gibi bir elektriksel miktarın kullanılması şaşırtıcı olmamalıdır.
Söylenenlerden, örneğin bir mıknatısın etkisi altındaki bir çivinin, daha zayıf da olsa, kendisinin bir mıknatıs haline gelmesinin mümkün olduğu sonucu çıkmaktadır. Pratikte mıknatıslarla oynayan çocukların bile bunu bildiği ortaya çıktı.
Bu malzemelerin nereye gittiğine bağlı olarak teknolojide mıknatıslara yönelik farklı gereksinimler vardır. Ferromanyetik malzemeler “yumuşak” ve “sert” olarak ikiye ayrılır. Bunlardan ilki, manyetik akının sabit veya değişken olduğu cihazlar için çekirdekler yapmak için kullanılır. Yumuşak malzemelerden bağımsız, iyi bir mıknatıs yapamazsınız. Çok kolay manyetikliği giderirler ve bu kesinlikle onların değerli mülküdür, çünkü akım kapatılırsa rölenin "serbest bırakılması" gerekir ve elektrik motoru ısınmamalıdır - fazla enerji, formda salınan mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi için harcanır. ısı.
MANYETİK ALAN GERÇEKTE NASIL GÖRÜNÜR? Igor Beletski
Kalıcı mıknatıslar yani mıknatıs adı verilenler, imalatları için sert malzemeler gerektirir. Sertlik manyetik anlamına gelir, yani büyük artık indüksiyon ve büyük zorlayıcı kuvvet anlamına gelir, çünkü gördüğümüz gibi bu miktarlar birbiriyle yakından ilişkilidir. Bu tür mıknatıslar karbon, tungsten, krom ve kobalt çeliklerinde kullanılır. Zorlayıcılıkları yaklaşık 6500 A/m değerlerine ulaşır.
Alni, alnisi, alnico ve diğerleri olarak adlandırılan özel alaşımlar vardır, tahmin edebileceğiniz gibi bunlar arasında çeşitli kombinasyonlarda alüminyum, nikel, silikon, kobalt bulunur ve bunlar daha büyük bir zorlayıcı kuvvete sahiptir - 20.000...60.000 A/m'ye kadar. Böyle bir mıknatısın demirden kopması o kadar kolay değildir.
Daha yüksek frekanslarda çalışmak üzere özel olarak tasarlanmış mıknatıslar vardır. Bu iyi bilinen “yuvarlak mıknatıstır”. Bir stereo sistemdeki kullanılamaz bir hoparlörden, bir araba radyosundan, hatta geçmişin bir TV'sinden "çıkarılmıştır". Bu mıknatıs demir oksitlerin ve özel katkı maddelerinin sinterlenmesiyle yapılır. Bu malzemeye ferrit denir, ancak her ferrit bu şekilde özel olarak mıknatıslanmaz. Hoparlörlerde ise gereksiz kayıpları azaltmak amacıyla kullanılır.
Mıknatıslar. Keşif. Bu nasıl çalışır?
Bir mıknatısın içinde ne olur?
Bir maddenin atomlarının kendine özgü elektrik "kümeleri" olması nedeniyle, kendi manyetik alanlarını yaratabilirler, ancak yalnızca benzer atomik yapıya sahip bazı metallerde bu yetenek çok güçlü bir şekilde ifade edilir. Mendeleev'in periyodik tablosunda demir, kobalt ve nikel yan yana yer alır ve bu elementlerin atomlarını mikroskobik mıknatıslara dönüştüren benzer elektronik kabuk yapılarına sahiptir.
Metaller çeşitli çok küçük kristallerin donmuş bir karışımı olarak adlandırılabildiğinden, bu tür alaşımların çok sayıda manyetik özelliğe sahip olabileceği açıktır. Birçok atom grubu, komşularının ve dış alanların etkisi altında kendi mıknatıslarını "açabilir". Bu tür "topluluklara" manyetik alanlar adı veriliyor ve fizikçiler tarafından hâlâ ilgiyle incelenen çok tuhaf yapılar oluşturuyorlar. Bu büyük pratik öneme sahiptir.
Daha önce de belirtildiği gibi, mıknatıslar neredeyse atom boyutunda olabilir, dolayısıyla manyetik alanın en küçük boyutu, manyetik metal atomlarının gömülü olduğu kristalin boyutuyla sınırlıdır. Bu, örneğin, modern bilgisayar sabit disklerindeki neredeyse fantastik kayıt yoğunluğunu açıklıyor ve görünüşe göre sürücüler daha ciddi rakipler ortaya çıkana kadar büyümeye devam edecek.
Yerçekimi, manyetizma ve elektrik
Mıknatıslar nerelerde kullanılır?
Çekirdekleri mıknatıslardan yapılmış mıknatıslar olan, genellikle basitçe çekirdek olarak adlandırılsa da mıknatısların daha birçok kullanım alanı vardır. Ofis mıknatısları, mobilya kapılarını kapatmak için mıknatıslar ve seyahat edenler için satranç mıknatısları vardır. Bunlar herkesin bildiği mıknatıslardır.
Daha nadir türler arasında yüklü parçacık hızlandırıcıları için mıknatıslar bulunur; bunlar, onlarca ton veya daha fazla ağırlığa sahip olabilen çok etkileyici yapılardır. Her ne kadar şimdi deneysel fizik, piyasaya anında süper kar getiren kısım hariç, otlarla büyümüş olsa da, kendisinin neredeyse hiçbir maliyeti yok.
Bir başka ilginç mıknatıs, manyetik rezonans görüntüleme tarayıcısı adı verilen süslü bir tıbbi cihaza yerleştirilmiştir. (Aslında bu yönteme NMR, nükleer manyetik rezonans adı veriliyor ancak genel olarak fizik konusunda güçlü olmayan insanları korkutmamak adına yeniden adlandırıldı.) Cihaz, gözlenen nesnenin (hastanın) güçlü bir manyetik alana yerleştirilmesini, ve karşılık gelen mıknatısın korkutucu boyutları ve şeytanın tabutunun şekli var.
Bir kişi bir kanepeye yerleştirilip bu mıknatısın içindeki bir tünelden geçirilirken, sensörler doktorların ilgilendiği alanı tarıyor. Genel olarak bu çok büyük bir sorun değil, ancak bazı insanlar paniğe varacak kadar klostrofobi yaşayabilirler. Bu tür insanlar kendilerinin canlı canlı kesilmesine isteyerek izin verecekler, ancak MR incelemesini kabul etmeyeceklerdir. Bununla birlikte, bir kişinin iyi para ödedikten sonra 3 Tesla'ya kadar indüksiyonlu alışılmadık derecede güçlü bir manyetik alanda nasıl hissettiğini kim bilebilir?
Böyle güçlü bir alan elde etmek için, süperiletkenlik genellikle bir mıknatıs bobininin sıvı hidrojenle soğutulması yoluyla kullanılır. Bu, tellerin güçlü bir akımla ısıtılmasının mıknatısın yeteneklerini sınırlayacağından korkmadan alanı "pompalamayı" mümkün kılar. Bu hiç de ucuz bir kurulum değil. Ancak akım öngerilim gerektirmeyen özel alaşımlardan yapılmış mıknatıslar çok daha pahalıdır.
Dünyamız aynı zamanda çok güçlü olmasa da büyük bir mıknatıstır. Sadece manyetik pusulanın sahiplerine yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda bizi ölümden de kurtarıyor. O olmasaydı güneş radyasyonu yüzünden ölürdük. Uzaydan yapılan gözlemlere dayanarak bilgisayarlar tarafından simüle edilen Dünya'nın manyetik alanının resmi çok etkileyici görünüyor.
Fizikte ve teknolojide mıknatıs nedir sorusunun kısa cevabını burada bulabilirsiniz.
Evde, işte, kendi arabamızda veya toplu taşıma araçlarında çeşitli mıknatıslarla çevriliyiz. Motorlara, sensörlere, mikrofonlara ve diğer birçok ortak şeye güç veriyorlar. Üstelik her alanda farklı özellik ve özelliklere sahip cihazlar kullanılmaktadır. Genel olarak aşağıdaki mıknatıs türleri ayırt edilir:
Ne tür mıknatıslar var?
Elektromıknatıslar. Bu tür ürünlerin tasarımı, üzerine tel dönüşlerinin sarıldığı bir demir çekirdekten oluşur. Farklı büyüklük ve yön parametrelerine sahip elektrik akımı uygulanarak gerekli güç ve polaritede manyetik alanlar elde etmek mümkündür.
Bu mıknatıs grubunun adı, bileşenlerinin adlarının kısaltmasıdır: alüminyum, nikel ve kobalt. Alniko alaşımının ana avantajı malzemenin eşsiz sıcaklık stabilitesidir. Diğer mıknatıs türleri +550 ⁰ C'ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilme özelliğine sahip değildir. Aynı zamanda bu hafif malzeme, zayıf bir zorlayıcı kuvvet ile karakterize edilir. Bu, güçlü bir dış manyetik alana maruz kaldığında tamamen manyetikliği giderilebileceği anlamına gelir. Aynı zamanda uygun fiyatı nedeniyle alnico birçok bilimsel ve endüstriyel sektörde vazgeçilmez bir çözümdür.
Modern manyetik ürünler
Böylece alaşımları ayırdık. Şimdi ne tür mıknatısların bulunduğuna ve günlük hayatta ne gibi kullanım alanları bulabilecekleri konusuna geçelim. Aslında, bu tür ürünler için çok çeşitli seçenekler var:
3) Ofis mıknatısları. Manyetik panolar, her türlü bilgiyi net ve ayrıntılı bir şekilde sunmanıza olanak tanıyan sunumlar ve planlama toplantıları için kullanılır. Ayrıca okul sınıflarında ve üniversite sınıflarında son derece yararlı olduklarını kanıtlıyorlar.
Antik çağda manyetit yataklarının keşfedildiği yer.
En basit ve en küçük mıknatıs elektron olarak kabul edilebilir. Diğer tüm mıknatısların manyetik özellikleri, içlerindeki elektronların manyetik momentlerinden kaynaklanmaktadır. Kuantum alan teorisi açısından bakıldığında, elektromanyetik etkileşim kütlesiz bir bozon - bir foton (elektromanyetik alanın kuantum uyarımı olarak temsil edilebilecek bir parçacık) tarafından taşınır.
Weber- manyetik akı, sıfıra düştüğünde, kendisine 1 ohm dirençle bağlı bir devreden 1 coulomb'luk bir miktarda elektrik geçer.
Henry- uluslararası endüktans ve karşılıklı indüksiyon birimi. Bir iletkenin endüktansı 1 H ise ve içindeki akım saniyede 1 A kadar düzgün bir şekilde değişiyorsa, uçlarında 1 voltluk bir emk indüklenir. 1 Henry = 1,00052 10 9 mutlak elektromanyetik endüktans birimleri.
Tesla'nın- SI'da manyetik alan indüksiyonunun ölçüm birimi; sayısal olarak, 1 Newton'luk bir kuvvetin, manyetik indüksiyon vektörüne dik olan 1 metre uzunluğundaki düz bir iletkene etki ettiği böyle bir düzgün manyetik alanın indüksiyonuna eşittir. 1 amper.
Mıknatısların kullanımı
- Manyetik depolama ortamı: VHS kasetleri manyetik bant makaraları içerir. Video ve ses bilgileri bant üzerindeki manyetik bir kaplamaya kodlanmıştır. Ayrıca bilgisayar disketlerinde ve sabit disklerde veriler ince bir manyetik kaplama üzerine kaydedilir. Ancak depolama ortamları nesneleri çekmediklerinden tam anlamıyla mıknatıs değildir. Sabit sürücülerdeki mıknatıslar motorların sürülmesinde ve konumlandırılmasında kullanılır.
- Kredi, banka kartı ve ATM kartlarının hepsinin bir tarafında manyetik şerit bulunur. Bu bant, bir finansal kuruluşa bağlanmak ve hesaplarına bağlanmak için gereken bilgileri kodlar.
- Geleneksel TV'ler ve Bilgisayar Monitörleri: Katot ışın tüpü içeren TV'ler ve bilgisayar monitörleri, bir elektron ışınını kontrol etmek ve ekranda bir görüntü oluşturmak için bir elektromıknatıs kullanır. Plazma paneller ve LCD ekranlar farklı teknolojiler kullanır.
- Hoparlörler ve Mikrofonlar: Çoğu hoparlör, elektrik enerjisini (sinyal) mekanik enerjiye (sesi oluşturan hareket) dönüştürmek için kalıcı bir mıknatıs ve bir akım bobini kullanır. Sargı, difüzöre bağlı bir bobin üzerine sarılır ve içinden, kalıcı bir mıknatısın alanıyla etkileşime giren alternatif akım akar.
- Mıknatısların ses mühendisliğinde kullanımının bir başka örneği, bir elektrofonun alıcı kafasında ve kaset kaydedicilerde ekonomik bir silme kafası olarak kullanılmasıdır.
Manyetik ağır mineral ayırıcı
- Elektrik motorları ve jeneratörler: Bazı elektrik motorları (hoparlörlerin yanı sıra) bir elektromıknatıs ve kalıcı bir mıknatısın birleşimine dayanır. Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürürler. Jeneratör ise bir iletkeni manyetik alan içerisinde hareket ettirerek mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
- Transformatörler: Elektriksel olarak yalıtılmış ancak manyetik olarak bağlanmış iki tel sargısı arasında elektrik enerjisini aktaran cihazlar.
- Polarize rölelerde mıknatıslar kullanılır. Bu tür cihazlar, güç kapatıldığında durumlarını hatırlar.
- Pusulalar: Pusula (veya deniz pusulası), serbestçe dönebilen ve kendisini bir manyetik alanın, çoğunlukla da Dünya'nın manyetik alanının yönüne göre hizalayabilen mıknatıslanmış bir işaretçidir.
- Sanat: Vinil manyetik levhalar tablolara, fotoğraflara ve diğer dekoratif öğelere yapıştırılarak buzdolaplarına ve diğer metal yüzeylere yapıştırılmasına olanak tanır.
Mıknatıslar oyuncaklarda sıklıkla kullanılır. M-TIC, metal kürelere bağlı manyetik çubuklar kullanır
Birbirini çeken yumurta şeklindeki nadir toprak mıknatısları
- Oyuncaklar: Yakın mesafede yer çekimine direnme yetenekleri göz önüne alındığında, mıknatıslar eğlenceli efektlerle çocuk oyuncaklarında sıklıkla kullanılır.
- Mıknatıslar takı yapımında kullanılabilir. Kolyeler ve bilezikler manyetik bir tokaya sahip olabilir veya tamamen birbirine bağlı bir dizi mıknatıs ve siyah boncuklardan yapılabilir.
- Mıknatıslar, çok küçük, ulaşılması zor veya parmaklarınızla tutamayacağınız kadar ince olan manyetik nesneleri (demir çiviler, zımbalar, raptiyeler, ataçlar) yakalayabilir. Bazı tornavidalar bu amaç için özel olarak mıknatıslanmıştır.
- Mıknatıslar, hurda metal işlemede manyetik metalleri (demir, çelik ve nikel) manyetik olmayanlardan (alüminyum, demir dışı alaşımlar vb.) ayırmak için kullanılabilir. Aynı fikir, cam elyafı veya plastik macun kullanılarak onarılan alanları belirlemek için araba gövdesinin bir mıknatısla incelendiği "Manyetik Test" adı verilen testte de kullanılabilir.
- Maglev: Manyetik kuvvetler tarafından yönlendirilen ve kontrol edilen manyetik kaldırma treni. Böyle bir tren, geleneksel trenlerden farklı olarak hareket sırasında ray yüzeyine temas etmez. Tren ile hareket eden yüzey arasında boşluk olduğundan sürtünme ortadan kalkar ve tek frenleme kuvveti aerodinamik sürükleme kuvvetidir.
- Mıknatıslar mobilya kapı mandallarında kullanılmaktadır.
- Mıknatıslar süngerlerin içine yerleştirilirse, bu süngerler, bir tarafa ulaşılması zor olan, her iki taraftaki manyetik olmayan ince tabakaları aynı anda yıkamak için kullanılabilir. Bu örneğin bir akvaryumun veya balkonun camı olabilir.
- Mıknatıslar, örneğin bir elektrik motorunun kapalı bir kabı olabilecek bir duvarın "içinden" tork iletmek için kullanılır. Doğu Almanya oyuncağı “Denizaltı” böyle tasarlandı. Aynı şekilde ev tipi su sayaçlarında da dönüş, sensör kanatlarından sayma ünitesine iletilir.
- Özel konum sensörlerinde manyetik anahtarla birlikte mıknatıslar kullanılır. Örneğin buzdolabı kapı sensörleri ve güvenlik alarmları.
- Mıknatıslar, Hall sensörüyle birlikte şaftın açısal konumunu veya açısal hızını belirlemek için kullanılır.
- Ark sönmesini hızlandırmak için kıvılcım aralıklarında mıknatıslar kullanılır.
- Mıknatıslar, manyetik parçacık yöntemi (MPC) kullanılarak tahribatsız muayene için kullanılır
- Mıknatıslar, güvenlik kameralarında olduğu gibi radyoaktif ve iyonlaştırıcı radyasyon ışınlarını saptırmak için kullanılır.
- Mıknatıslar, ampermetre gibi saptırıcı bir iğneye sahip aletlerin gösterilmesinde kullanılır. Bu tür cihazlar çok hassas ve doğrusaldır.
- Mıknatıslar mikrodalga vanalarında ve sirkülatörlerde kullanılır.
- Mıknatıslar, elektron ışınının yörüngesini ayarlamak için katot ışın tüplerinin saptırma sisteminin bir parçası olarak kullanılır.
- Enerjinin korunumu yasasının keşfedilmesinden önce, mıknatısların bir "sürekli hareket makinesi" oluşturmak için kullanılmasına yönelik birçok girişimde bulunuldu. İnsanlar, çok uzun zamandır bilinen kalıcı mıknatısların manyetik alanının görünüşte tükenmez enerjisinden etkilendiler. Ancak çalışma modeli hiçbir zaman inşa edilmedi.
- Mıknatıslar, biri mıknatıs, diğeri alüminyumdan yapılmış iki plakadan oluşan temassız fren tasarımlarında kullanılır. Bunlardan biri çerçeveye sağlam bir şekilde sabitlenmiştir, diğeri ise şaftla birlikte dönmektedir. Frenleme aralarındaki boşluk tarafından kontrol edilir.
Manyetik oyuncaklar
- Uberorblar
- Manyetik yapıcı
- Manyetik çizim tahtası
- Manyetik harfler ve sayılar
- Manyetik dama ve satranç
Tıp ve güvenlik sorunları
İnsan dokusunun statik manyetik alanlara karşı duyarlılığı çok düşük olduğundan herhangi bir hastalığın tedavisinde kullanımının etkinliğine dair bilimsel bir kanıt bulunmamaktadır. Aynı nedenden ötürü, bu alana maruz kalmanın insan sağlığına yönelik bir risk oluşturduğuna dair hiçbir bilimsel kanıt bulunmamaktadır. Ancak insan dokusunda ferromanyetik bir yabancı cisim varsa, manyetik alan onunla etkileşime girecek ve bu da ciddi bir tehlike oluşturabilecektir.
Mıknatıslanma
Demanyetizasyon
Bazen malzemelerin mıknatıslanması istenmez hale gelir ve bunların mıknatıslığının giderilmesi gerekli hale gelir. Malzemelerin mıknatıslığının giderilmesi çeşitli yollarla gerçekleştirilir:
- Bir mıknatısın Curie sıcaklığının üzerinde ısıtılması her zaman manyetikliğin giderilmesine yol açar;
- Malzemenin zorlayıcı kuvvetini aşan alternatif bir manyetik alana bir mıknatıs yerleştirin ve ardından manyetik alana maruz kalmayı kademeli olarak azaltın veya mıknatısı oradan çıkarın.
İkinci yöntem endüstride araçların, sabit sürücülerin manyetikliğini gidermek, manyetik kartlardaki bilgileri silmek vb. için kullanılır.
Keskin bir mekanik etki alanların bozulmasına yol açtığından, darbelerin bir sonucu olarak malzemelerin kısmi demanyetizasyonu meydana gelir.
Notlar
Edebiyat
- Saveliyev I.V. Genel fizik dersi. - M.: Nauka, 1998. - T. 3. - 336 s. - ISBN 9785020150003
Ayrıca bakınız
| Portal |
Kontrol ve otomasyon sistemlerinin elemanlarını ve cihazlarını oluşturmak için kullanılırlar manyetik malzeme Temel olarak aşağıdaki gereksinimleri belirleyen s:
1. Malzeme, sabit bir alanın veya tek kutuplu bir alan darbesinin etkisi altında kolayca mıknatıslanmalı ve alternatif bir alanda kolayca yeniden mıknatıslanmalıdır; histerezis döngüsü, küçük bir H C değeri ve büyük bir m değeri ile oldukça dar olmalıdır. Bu tür gereksinimler elektromanyetik elemanların hassasiyetinin arttırılmasını mümkün kılar.
2. Malzemeler yüksek bir doygunluk indüksiyon değerine B S sahip olmalıdır; büyük bir manyetik akının uygun bir kesite sahip bir çekirdeğe nüfuz etmesini sağlayın. Bu gereksinimin karşılanması, cihazın en küçük boyutlarını ve ağırlığını elde etmemizi ve boyutlar belirtilirse cihazın çıkışındaki en büyük gücü veya voltajı elde etmemizi sağlar.
3. Alternatif bir manyetik alanda çalışırken, malzeme, çekirdeğin ve cihazın çalışma sıcaklığını belirledikleri için girdap akımları, manyetik viskozite ve histerezi oluşturan en düşük maliyetlere sahip olmalıdır. Bunların azaltılması sadece cihazın verimliliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda daha yüksek frekanslarda (400, 500, 1000 Hz ve daha fazla) çalışan ve güç kaynağı olan elemanlara göre önemli ölçüde daha yüksek hıza ve daha küçük boyutlara ve ağırlığa sahip elemanların oluşturulmasını mümkün kılar. 50 Hz'lik endüstriyel frekans voltajı.
Belirli elektromanyetik cihazlarda kullanılan manyetik malzemeler için listelenen temel gereksinimlere ek olarak özel gereksinimler de belirlenmiştir.
Bu nedenle sıcaklık stabilitesini (ortam sıcaklığı değiştiğinde manyetik özelliklerin tutarlılığı) geliştirmek için malzemenin Curie noktasının mümkün olduğunca yüksek olması önemlidir.
Malzemenin karelik katsayısı birliğe ne kadar yakınsa, çıkış sinyalinin giriş sinyaline doğrusal bağımlılığı o kadar fazla olur ve dijital cihazlardaki sinyallerin tanınması o kadar kolay olur.
Açıkça keşfedilen manyetik anizotropi, ince manyetik filmlere dayalı cihazların kalitesini artırır ve malzemenin kristal yapısının yüksek saflığı, silindirik manyetik alanlara dayalı cihazlar oluşturmak için gerekli bir koşuldur.
Manyetik malzemeler sert manyetik malzemelere ayrılabilir Hc yoğunluğu santimetre başına onlarca ve yüzlerce amperdir ve Hc yoğunluğu santimetre başına bir amperin onda biri ve yüzde biri cinsinden yumuşak manyetiktir. Kalıcı mıknatısların yapımında sert manyetik malzemeler kullanılır. yumuşak manyetik - alanın sargılardan geçen akımlar tarafından oluşturulduğu elemanların üretimi için.
ACS elemanları ve cihazları oluşturmak için esas olarak kullanılırlar yumuşak manyetik malzemeler. Manyetik bantları ve diskleri kaplayan ferolakların içinde manyetik sert toz malzemeler bulunur.
Yumuşak manyetik malzemeler üç gruba ayrılabilir: elektrikli çelikler, demir bazlı diğer metallerle alaşımlar (nikel, kobalt, alüminyum) ve ferritler (metalik olmayan ferromıknatıslar).
Elektrikli çelikler, yüksek doygunluk indüksiyonlarına (yaklaşık 1,8 ... 2,3 T) sahip olan en ucuz malzemelerdir ve bu, onlardan kompakt ve ucuz elektromanyetik elemanlar oluşturmayı mümkün kılar. Ancak elektrikli çeliğin nispeten büyük (demir-nikel alaşımlarına kıyasla) zorlayıcı kuvveti nedeniyle (yaklaşık 0,1 ¸ 0,5 A / cm), çelik elemanların sargılar tarafından oluşturulan dış alandaki değişikliklere karşı duyarlılığı düşüktür.
Zalizonikel alaşımları (permalloy), çelik alaşımlarından 15-20 kat daha pahalıdır, daha düşük doyma indüksiyonuna sahiptir, ancak düşük zorlayıcı kuvveti ve yüksek başlangıçtaki manyetik geçirgenliği nedeniyle oldukça hassas manyetik elemanların elde edilmesini mümkün kılar. Zalizonikel alaşımları levha veya şerit halinde üretilmektedir. Bandın kalınlığı bazen birkaç mikrometreye ulaşır.
% 16 alüminyum içeren Zalizoalüminyum alaşımları 16YUKH ve 16YUM, manyetik özellikler açısından permalloy'a göre daha düşük değildir, ancak aşınma direncini arttırmıştır (permalloy'dan 10 ... 20 kat daha fazla). Manyetik kayıt cihazlarında manyetik kafaların üretiminde yaygın olarak kullanılırlar; burada çalışma sırasında kafa sürekli olarak bant yüzeyine sürtünür.
Ferritler, demir oksitlerin magnezyum, bakır, manganez, nikel ve diğer metal oksitlerle karışımından yapılan metalik olmayan manyetik malzemelerdir (katı çözeltiler). Ferritlerin genel formülü MeO × Fe2 Oz'dur; burada Me herhangi bir metaldir.
Oksitler küçük parçalara bölünür ve belli oranda karıştırılır. Elde edilen karışımdan gerekli boyut ve konfigürasyondaki manyetik çekirdekler 10-30 kN/cm2 (1-3 t/cm2) basınçta preslenir ve 1200-1400 °C sıcaklıkta yakılır. Bitmiş gri-siyah manyetik çekirdekler yüksek sertliğe sahiptir ancak oldukça kırılgandır. Sargılar genellikle ferrit manyetik çekirdeklerin üzerine, ikincisinin ek yalıtımı olmadan doğrudan sarılır. Özel
Ferritlerin elektriksel direnci, girdap akımlarını pratik olarak ortadan kaldıran metal ferromıknatıslarınkinden milyonlarca kat daha fazladır. Bu, ferritlerin yüzlerce kilohertz frekansta mıknatıslanmasının tersine çevrilmesine olanak tanır ve modern kontrol ve bilgi işlem makinelerinin yüksek hızda çalışmasını sağlar. En yaygın magnezyum-manganez ferritleri VT kaliteleridir (1.3VT, 0.16 VT, vb.). Göreceli olarak düşük bir Curie noktasına (140 - 300 ° C) sahiptirler, bu da ısıtıldıklarında manyetik parametrelerinde önemli bir değişikliğe neden olur. Curie noktası 630 ° C olan lityum bazlı ferritler önemli ölçüde daha iyi sıcaklık özelliklerine sahiptir. Biferitler, dijital cihazların manyetik devreleri için yaygın olarak kullanılır; örneğin, magnezyum-manganez veya lityum-sodyum ferritler gibi iki metalli ferritlerin yanı sıra üç veya daha fazla ferritin katı çözeltileri olan poliferitler de vardır.
Manyetik sert malzemeler. Daha önce de belirtildiği gibi manyetik sert malzemeler kullanılır:
— Kalıcı mıknatısların imalatı için;
— Bilgileri kaydetmek için (örneğin ses kaydı için).
Manyetik olarak sert malzemelerin özellikleri değerlendirilirken, mekanik özellikler (mukavemet), malzemenin üretim süreci sırasında işlenebilirliği, ayrıca yoğunluk, elektriksel direnç vb. bazı durumlarda manyetik özelliklerin stabilitesi özellikle önemli olabilir. .
Kalıcı mıknatıslar için en önemli malzemeler Fe-Ni-Al alaşımlarıdır. Dispersiyon sertleşmesi mekanizması bu alaşımların oldukça zorlayıcı durumunun oluşumunda önemli bir rol oynar.
Bu tür malzemelerin zorlayıcılık değeri yüksektir çünkü Mıknatıslanma esas olarak dönme süreçleri nedeniyle meydana gelir.
Alaşım elementleri içermeyen Fe-Ni-Al alaşımları nispeten düşük manyetik özelliklerinden dolayı kullanılmaz. En yaygın alaşımlar bakır ve kobaltla alaşımlananlardır. %15'ten fazla Co içeren yüksek kobaltlı alaşımlar genellikle manyetik veya manyetik ve kristal dokuyla kullanılır.
Manyetik doku, alaşımın 160-280 kA/m gücündeki bir manyetik alanda yüksek sıcaklıklardan (1250-1300 0 C) yaklaşık 500 0 C'ye kadar soğutulmasını içeren termomanyetik işlemin sonucudur. Bu durumda, Manyetik özelliklerde bir artış yalnızca alan eylemi yönünde meydana gelir. malzeme manyetik olarak anizotropik hale gelir.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının manyetik özelliklerinde daha da önemli bir artış, sütunlu kristaller formundaki bir makro yapıdan mıknatıslar oluşturularak mümkündür. Kristal yapı, alaşımın özel soğutma koşullarıyla elde edilir.
Alaşım kalitelerini seçmek için kısa öneriler aşağıda verilmiştir. Kobalt içermeyen alaşımlar (UND, vb.). Ucuz olanlar var, özellikleri nispeten düşük. YUNDK15 ve YUNDK18 alaşımları nispeten yüksek manyetik özellikler gerektiğinde ve malzemenin manyetik anizotropiye sahip olmaması gerektiğinde kullanılır. %24 Co içeren alaşımlar (YuN13DK24 vb.) manyetik dokuları doğrultusunda yüksek manyetik özelliklere sahiptirler, teknolojik olarak oldukça gelişmişlerdir ve yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Yönlü kristalizasyona sahip alaşımlar, örneğin YuN13DK25BA vb., en yüksek W max'a sahiptir ve bu nedenle manyetik sistemlerin en küçük kütlesini ve boyutlarını sağlayabilir.
Sistemin açık olduğu durumlarda en yüksek Hc'ye sahip alaşımlar kullanılır, örneğin titanyum alaşımı YUNDK35T5.
Tek kristal yapıya sahip alaşımlar (YUNDK35T5AA ve YUNDK40T8AA), yönlü kristalizasyona sahip alaşımlara kıyasla aşağıdaki avantajlara sahiptir: yapının daha da iyileştirilmesi nedeniyle daha yüksek manyetik özellikler, özelliklerin optimal olduğu karşılıklı olarak üç dik yönün varlığı; daha iyi mekanik özellikler.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının ana dezavantajları, mekanik işlemlerini önemli ölçüde zorlaştıran zayıf mekanik özelliklerdir (yüksek sertlik ve kırılganlık).
Toz mıknatıslar. Toz metalurjisi yöntemleriyle üretilen mıknatıslar metal-seramik, metal-plastik ve oksit olarak ayrılabilir.
İlk iki grup için, yüksek zorlayıcı durumun oluşumunun fiziksel süreçleri, monolitik mıknatıslarla aynı nedenlere bağlıdır; diğer iki grup için, yüksek zorlayıcı özelliklerin elde edilmesi için gerekli bir koşul, belirli bir durum temelidir. tek alanlı bir yapıya karşılık gelen dağılım derecesi.
Seramik-metal mıknatıslar, metal tozlarının, onları bağlayan herhangi bir madde olmadan preslenmesi ve yüksek sıcaklıklarda sinterlenmesiyle üretilir. Manyetik özellikler açısından, dökme mıknatıslardan yalnızca biraz daha düşüktürler, ancak diğerlerinden daha pahalıdırlar.
Metal-seramik mıknatıslar gibi metal-plastik mıknatıslar da metal tozlarından üretilir, ancak bunlar yalıtkan bir bağlayıcı ile birlikte preslenir ve onları bağlayan maddenin polimerizasyonu için gerekli olan düşük bir sıcaklığa ısıtılır. Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında manyetik özellikleri azaltılmış olmakla birlikte, elektrik direnci yüksektir, yoğunluğu düşüktür ve nispeten ucuzdurlar.
Oksitleyici mıknatıslar arasında baryum ve kobalt ferrit bazlı mıknatıslar pratik öneme sahiptir.
Baryum mıknatısları. Endüstri iki grup baryum mıknatısı üretmektedir: izotropik (BI) ve anizotropik (BA).
Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında baryum mıknatıslar çok yüksek bir zorlayıcı kuvvete ve düşük artık indüksiyona sahiptir. Baryum mıknatısların elektriksel direnci metalik malzemelerinkinden milyonlarca kat daha yüksektir, bu da baryum mıknatısların yüksek frekans alanlarına maruz kalan manyetik devrelerde kullanılmasına olanak tanır. Baryum mıknatıslar az bulunan ve pahalı malzemeler içermez; UNDC24'e sahip mıknatıslardan yaklaşık 10 kat daha ucuzdur.
Baryum mıknatısların dezavantajları arasında zayıf mekanik özellikler (yüksek kırılganlık ve sertlik) ve en önemlisi, manyetik özelliklerin sıcaklığa daha fazla bağımlılığı yer alır. Baryum mıknatısların artık manyetik indüksiyonu TC Br'nin sıcaklık katsayısı, döküm mıknatısların TC Br'sinden yaklaşık 10 kat daha yüksektir. Ayrıca baryum mıknatısları geri döndürülemez soğutma sırasındaki özellikler, yani Baryumdan daha yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir. Bununla birlikte, aynı zamanda sıcaklık histerezisine de sahiptirler, ancak baryum mıknatıslarında olduğu gibi negatif sıcaklıklar bölgesinde değil, pozitif sıcaklıklarda (80 ° C'nin üzerine ısıtıldığında) görülür.
Kalıcı mıknatıslar için diğer malzemeler.
Martensitik çelikler. Martenzit, çeliğin sertleştirildiğinde elde edilen mikro yapı tipine verilen addır. Martenzit oluşumuna önemli hacimsel değişiklikler, büyük iç kafes geriliminin oluşması ve büyük zorlayıcı kuvvet değerlerinin ortaya çıkması eşlik eder.
Martensitik çelikler, kalıcı mıknatısların üretiminde diğer malzemelerden daha erken kullanılmaya başlandı. Günümüzde düşük manyetik özelliklerinden dolayı nispeten az kullanılmaktadırlar. Ancak ucuz olmaları ve metal kesme makinelerinde işlenebilmeleri nedeniyle henüz tamamen terk edilmiş değiller.
Alaşımlar plastik olarak deforme olur. Bu alaşımlar yüksek işlenebilirlik özelliklerine sahiptir. İyi bir şekilde damgalanırlar, makasla kesilirler ve metal kesme makinelerinde işlenirler. Plastik olarak deforme olabilen alaşımlar bant, levha, levha ve tel yapımında kullanılabilir. Bazı durumlarda (karmaşık konfigürasyonda küçük mıknatıslar üretirken), metal seramik teknolojisinin kullanılması tavsiye edilir. Plastik olarak deforme olan birçok alaşım sınıfı vardır ve bunların yüksek manyetik özelliklere sahip olmalarını sağlayan fiziksel süreçler de farklılık gösterir. En yaygın alaşımlar künife (Cu-Ni-Fe) ve vikaloydur (Co-V). Kunife alaşımları anizotropiktir, haddeleme yönünde mıknatıslanır ve sıklıkla ince tel ve damgalama şeklinde kullanılır. Vikaloy, karmaşık veya açık konfigürasyonlu en küçük mıknatısların üretiminde ve yüksek mukavemetli manyetik bantlar veya tellerde kullanılır.
Asil metallere dayalı alaşımlar. Bunlar arasında gümüşün manganez ve alüminyumla alaşımları (silmanal) ve platinin demirle alaşımları (%77,8 Pt; %22,2 Fe) veya platinin kobaltla (%76,7 Pt; %23,3 Co) alaşımları bulunur. Bu gruptaki malzemeler, özellikle platin içerenler çok pahalı olduğundan yalnızca birkaç miligram ağırlığındaki minyatür mıknatıslar için kullanılırlar. Bu grubun tüm alaşımlarından mıknatısların üretiminde metal-seramik teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elastik mıknatıslar. Belirtildiği gibi, kalıcı mıknatıslar için ana malzeme gruplarının (döküm alaşımları ve sert manyetik ferritler) en önemli dezavantajı zayıf mekanik özellikleridir (yüksek sertlik ve kırılganlık). Plastik olarak deforme olabilen alaşımların kullanımı yüksek maliyetleri nedeniyle sınırlıdır. Son zamanlarda kauçuk bazlı mıknatıslar ortaya çıktı. Kauçuk teknolojisinin izin verdiği herhangi bir şekilde olabilirler - kordonlar, uzun şeritler, tabakalar vb. şeklinde. Bu tür malzemeler makasla kolayca kesilir, damgalanır, bükülür ve bükülür. “Manyetik kauçuğun” bilgisayarlar için manyetik hafıza harfleri, televizyondaki saptırma sistemleri için mıknatıslar, düzeltme amaçlı mıknatıslar vb. olarak kullanıldığı bilinmektedir.
Elastik mıknatıslar kauçuktan ve sert manyetik malzemelerden (dolgu maddesi) ince tozdan yapılmıştır. Baryum ferrit çoğunlukla dolgu maddesi olarak kullanılır.
Manyetik bantlar için malzemeler. Manyetik bantlar, manyetik kayıt ortamı anlamına gelir. En yaygın olanları paslanmaz çelikten yapılmış katı metal bantlar, bimetalik bantlar ve toz çalışma katmanına sahip plastik bazlı bantlardır. Katı metal bantlar esas olarak özel amaçlar için ve geniş bir sıcaklık aralığında çalışırken kullanılır; Plastik bazlı bantlar daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Manyetik kayıt ortamının temel amacı, yeniden üretilen kafanın yüzeyinde, gücü (bant çekildikçe) kaydedilen sinyalle aynı şekilde zamanla değişen bir manyetik alan oluşturmaktır. Manyetik tozlarla kaplanmış bantların özellikleri önemli ölçüde yalnızca kaynak malzemelerin özelliklerine değil, aynı zamanda parçacıkların öğütülme derecesine, çalışma katmanındaki manyetik malzemenin hacimsel yoğunluğuna, parçacıkların şekli varsa yönelimine de bağlıdır. anizotropi vb.
Çalışma katmanı (veya metal bandın kalınlığı) mümkün olduğu kadar ince olmalı ve bandın manyetik malzemeleri ile kafa arasında maksimum etkileşimi (manyetik temas) sağlamak için bandın kendisi pürüzsüz ve esnek olmalıdır. Malzemenin artık mıknatıslanması mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.
Zorlayıcı kuvvete çelişkili gereksinimler getirilir: kendiliğinden manyetikliği gidermeyi azaltmak için, daha yüksek bir olası Hc değeri gereklidir (en az 24 kA / m) ve bir kaydı silme işlemini kolaylaştırmak için küçük bir Hc arzu edilir. Yüksek artık mıknatıslanma ve kendi kendine manyetikliği gidermeye karşı minimum hassasiyet gereksinimleri, manyetikliği giderme histerezis döngüsünün dikdörtgen bir bölümü ile en iyi şekilde karşılanır; Dışbükeylik katsayısının maksimum değerine sahip olmak arzu edilir. Bant malzemesinin manyetik özelliklerindeki sıcaklık ve diğer değişiklikler minimum düzeyde olmalıdır.
Endüstri, paslanmaz alaşım EP-31A ve bimetal EP-352/353'ten yapılmış manyetik bantlar üretmektedir. Bantların kalınlığı 0,005-0,01 mm, Nc = 24 - 40 kA / m'dir; B r = 0,08 T.
Plastik bazlı ev tipi bantlar esas olarak A2601-6 (tip 6 - stüdyo kayıt cihazları için) ve A4402 - 6 (tip 10 - ev ve röportaj için) tiplerinden yapılmıştır. GOST'a göre, bantların tanımlanmasında aşağıdakiler kullanılır: ilk öğe - harf dizini - bandın amacını belirtir: A - ses kaydı, T - video kaydı, B - bilgisayar teknolojisi, I - tam kayıt: ikinci eleman - dijital indeks (0'dan 9'a kadar), malzeme bazlarını gösterir: 2 - diasetilselüloz, 3 - triasetilselüloz, 4 - polietilen tereftalag (lavsan), üçüncü eleman bir dijital indekstir (0'dan 9'a kadar), bandın kalınlığı:
2 - 18 mikron, 3 - 27 mikron, 4 - 36 mikron, 6 - 55 mikron, 9 - 100 mikrondan fazla, dördüncü unsur dijital bir indekstir (01'den 99'a kadar), teknolojik gelişme sayısını ifade eder; beşinci eleman, bandın nominal genişliğinin milimetre cinsinden sayısal değeridir. Beşinci öğeden sonra ek bir harf dizini bulunmalıdır: P - delikli bantlar için; P - radyo yayınında kullanılan bantlar için B - ev tipi kayıt cihazlarından gelen bantlar için.
Manyetik tozlar için aşağıdaki malzemeler kullanılır: demir ferrit (manyetit), kobalt ferrit, krom dioksit vb. Her birinin kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır. En yaygın olarak kullanılanı, yaklaşık 0,4 μm parçacık uzunluğuna ve uzunluk/çap oranına yaklaşık üç olan iğne şekilli gama demir oksittir (g-Fe2O3). Toz (g-Fe 2 O 3), manyetitin (demir ferrit) FeO × Fe 2 O 3'ün yaklaşık 150 o C sıcaklıkta havada ısıtılarak oksitlenmesiyle elde edilir.
Manyetik bantların üretimi çeşitlilik gösterebilmektedir. Daha sıklıkla, çalışma katmanı (manyetik vernik) bitmiş tabana, örneğin bir kalıptan vernik dökülerek uygulanır. Manyetik vernik önceden hazırlanır ve manyetik toz, bağlayıcı, çözücü, plastikleştirici ve toz parçacıklarının ıslanmasını ve ayrılmasını destekleyen ve çalışma katmanının aşındırıcılığını azaltan çeşitli katkı maddelerinden oluşur.
Bandın üretim sürecinde parçacık şeklinin anizotropisine (örneğin iğne şeklindeki g-Fe) sahip tozlar kullanıldığında, loblar, manyetik alanın üzerlerindeki etkisinin bir sonucu olarak belirli bir şekilde yönlendirilir. Kayışın son işlemi, yüzeyinin kalitesini artırmak için perdahlama ve cilalamadan oluşur.
Tip 6 bant, profesyonel ekipmanlarda 19,05 cm/s hızında ve ev tipi kayıt cihazlarında 9,53 ve 4,75 cm/s hızında kullanıldığında yüksek kalitede ses kaydı ve oynatımı sağlar.
Bantlar 10-25°C sıcaklıkta ve %50-60 bağıl nemde saklanmalıdır; 30°C'nin üzerindeki sıcaklıklar kabul edilemez, 10°C'nin altındaki sıcaklıklar önerilmez.
Tip 6 ve 10'a ek olarak, yerli endüstri başka tipte bantlar da üretmektedir; örneğin, siyah beyaz görüntülerin çapraz çizgi kaydı için 50,8 mm genişliğinde T4402-50 bant.
Nadir toprak metallerine (REM) dayalı alaşımlar. Nadir toprak metalleri içeren bir dizi bileşik ve alaşım, çok yüksek zorlayıcı kuvvet değerlerine ve maksimum özgül enerjiye sahiptir. Bu malzeme grubundan en ilginç olanı, R'nin nadir toprak metali olduğu RCo 5 tipi intermetalik bileşiklerdir.
Dikkate alınan ana manyetik malzeme gruplarına ek olarak, sınırlı uygulama kapsamına sahip olan bazıları da teknolojide kullanılmaktadır.
Termomanyetik malzemeler. Termomanyetik, belirli bir aralıktaki (çoğu durumda +60 ¸ -60 0 C) sıcaklığa önemli ölçüde manyetik indüksiyona (daha kesin olarak doyma mıknatıslanması, çünkü genellikle termomanyetik malzeme doyma modunda çalıştığı için) bağımlı olan malzemelerdir. Termomanyetik malzemeler esas olarak manyetik şöntler veya ek destekler olarak kullanılır. Bu tür elemanların manyetik devrelere dahil edilmesi, sıcaklık hatalarının telafi edilmesini veya belirli bir yasaya (termal düzenleme) göre hava boşluğundaki manyetik indüksiyonda bir değişiklik sağlanmasını mümkün kılar.
Manyetostriktif malzemeler. Manyetostriksiyon, ses ve ultrasonik titreşimlerin manyetostriktif vibratörlerinde (jeneratörlerde) ve ayrıca bazı radyo mühendisliği devrelerinde ve cihazlarında (frekans stabilizasyonu için kuvars yerine, elektromekanik filtrelerde vb.) doğrudan teknik uygulamaya sahiptir.
Manyetostriktif malzemeler olarak nikel, permendur (yüksek doygunluk mıknatıslanmasıyla karakterize edilen Fe-Co alaşımları), Alfer (Fe-Al alaşımları), nikel ve nikel-kobalt ferritleri vb. kullanılır.
Nikel, doygunluk manyetostriksiyon katsayısının büyük bir mutlak değerine sahiptir l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l, plakanın alana olan uzunluğu, D l, alanın bir sonucu olarak uzunluktaki değişikliktir ; eksi işareti uzunlukta azalma anlamına gelir). Tipik olarak, H sınıfı nikel, sert, fırınlanmamış bir şerit formunda 0,1 mm kalınlığında kullanılır. Kesimden sonra plakalar havada 800 o C'ye kadar 15-25 dakika ısıtılarak oksitlenir. Bu şekilde oluşturulan oksit film, yığın oluşturulurken plakaların elektriksel olarak yalıtılmasına hizmet eder. Nikel, yüksek korozyon önleyici özelliklere ve düşük sıcaklık elastik modül katsayısına sahiptir.
Son zamanlarda manyetostriktif ferritler özellikle hassas filtrelerde daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yüksek doygunluk indüksiyonlu alaşımlar. Yaygın malzemeler arasında demir en yüksek indüksiyona sahiptir (»2,1 T).
Cihazın boyutlarına, kütlesine ve akış boyutuna en yüksek gereksinimlerin getirildiği durumlarda, doygunluk indüksiyonunun 2,43 T'ye ulaştığı, demire kıyasla kütle ve hacimde 15 oranında tasarruf sağlayan yüksek alkobaltlı alaşımlar kullanılır. -%20. Uygulamada %30-51 Co ve %1,5-2,0 V içeren alaşımlar kullanılır, bu da alaşımların teknolojik özelliklerini ve soğuk halde işlenme yeteneğini geliştirir. Bu alaşımlara permendur denir.
Yüksek ve düşük kobalt içerikli alaşımların doyma indüksiyonu yaklaşık olarak aynıdır. Zayıf ve orta alanlardaki yüksek kobaltlı alaşımlar, düşük kobaltlı alaşımlara göre daha yüksek manyetik geçirgenlik değerlerine sahiptir ancak ikincisi daha ucuzdur.
Yüksek doygunluk indüksiyon değerine ek olarak permendur, önemli ölçüde tersinir geçirgenliğe sahiptir, bu da onu özellikle telefon membranları için bir malzeme olarak değerli kılmaktadır. Permendurun dezavantajları: düşük elektrik direnci r, yüksek maliyet ve kobalt ve vanadyumun azlığı. Permendur, sabit manyetik alanlarda veya sabit bir alan tarafından güçlü mıknatıslanmaya sahip zayıf alternatif alanlarda kullanılır. Bu gruptaki malzemelerden standart alaşım 50 KF'dir (%49,0-51 Co; %1,5-2,0 V). Alaşımın doyma indüksiyonu en az 2,35 T ve q = 980 °C'dir.
Yüksek kobaltlı alaşımların teknik olarak saf demire göre avantajı, 1,0 Tesla'nın üzerindeki manyetik indüksiyonda hissedilir. Manyetik geçirgenlik değerlerindeki fark, yaklaşık 1,8 T manyetik indüksiyon değerinde maksimuma ulaşırken, kobalt alaşımlarının geçirgenliği yumuşak demir çeşitlerinin geçirgenliğinden onlarca kat daha fazladır.
Vasyura A.S. — Kitap “Otomasyon kontrol sistemlerinin elemanları ve cihazları”
Antik çağlarda bile insanlar bazı taşların metali çeken benzersiz özelliklerini keşfettiler. Günümüzde bu niteliklere sahip nesnelere sıklıkla rastlıyoruz. Mıknatıs nedir? Onun gücü nedir? Bu yazımızda bunun hakkında konuşacağız.
Geçici mıknatısa örnek olarak ataçlar, düğmeler, çiviler, bıçak ve demirden yapılmış diğer ev eşyaları verilebilir. Güçleri, kalıcı bir mıknatıs tarafından çekilmelerinden ve manyetik alan ortadan kalktığında özelliklerini kaybetmelerinden kaynaklanmaktadır.
Bir elektromıknatısın alanı elektrik akımı kullanılarak kontrol edilebilir. Nasıl oluyor? Bir demir çekirdeğe sırayla sarılmış bir tel, bir akım sağlandığında ve değiştirildiğinde manyetik alanın gücünü ve polaritesini değiştirir.
Kalıcı mıknatıs türleri
Ferrit mıknatıslar en ünlüsüdür ve günlük yaşamda aktif olarak kullanılmaktadır. Bu siyah malzeme, ofiste veya okulda kullanılan posterler, duvar panoları gibi çeşitli eşyalar için bağlantı elemanı olarak kullanılabilir. 250 o C'den düşük olmayan sıcaklıklarda çekici özelliklerini kaybetmezler.
Alnico, alüminyum, nikel ve kobalt alaşımından oluşan bir mıknatıstır. Bu ona adını verdi. Yüksek sıcaklıklara karşı oldukça dayanıklıdır ve 550 o C'de kullanılabilir. Malzeme hafiftir ancak daha güçlü bir manyetik alana maruz kaldığında özelliklerini tamamen kaybeder. Esas olarak bilimsel endüstride kullanılır.
Samaryum manyetik alaşımları yüksek performanslı malzemelerdir. Özelliklerinin güvenilirliği, malzemenin askeri gelişmelerde kullanılmasına olanak tanır. Agresif ortamlara, yüksek sıcaklıklara, oksidasyona ve korozyona karşı dayanıklıdır.
Neodimyum mıknatıs nedir? Demir, bor ve neodimyumun en popüler alaşımıdır. Yüksek zorlayıcı kuvvete sahip güçlü bir manyetik alana sahip olduğundan süper mıknatıs olarak da adlandırılır. Bir neodimyum mıknatıs, çalışma sırasında belirli koşullar dikkate alındığında özelliklerini 100 yıl boyunca koruyabilir.
Neodim mıknatısların kullanımı
Neodimyum mıknatısın ne olduğuna daha yakından bakmaya değer mi? Bu sadece su, elektrik ve gaz tüketimini metre cinsinden kaydedebilen bir malzemedir. Bu mıknatıs türü kalıcı ve nadir toprak malzemelerine aittir. Diğer alaşımların alanlarına karşı dayanıklıdır ve manyetikliği giderilmeye tabi değildir.
Neodim ürünleri tıbbi ve endüstriyel endüstrilerde kullanılmaktadır. Ayrıca ev koşullarında perdeleri, dekoratif unsurları ve hediyelik eşyaları takmak için kullanılırlar. Arama aletlerinde ve elektronikte kullanılırlar.
Hizmet ömrünü uzatmak için bu tip mıknatıslar çinko veya nikel ile kaplanır. İlk durumda, agresif maddelere karşı dayanıklı olduğundan ve 100 o C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanabildiğinden püskürtme daha güvenilirdir. Mıknatısın gücü, şekline, boyutuna ve alaşımda bulunan neodimyum miktarına bağlıdır.
Ferrit Mıknatısların Uygulamaları
Ferritler en popüler kalıcı mıknatıslar olarak kabul edilir. Bileşiminde yer alan stronsiyum sayesinde malzeme paslanmaz. Peki ferrit mıknatıs nedir? Nerede kullanılır? Bu alaşım oldukça kırılgandır. Bu nedenle seramik olarak da anılır. Ferrit mıknatıslar otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır. Çeşitli ekipman ve elektrikli cihazların yanı sıra ev tesisatlarında, jeneratörlerde ve akustik sistemlerde kullanılır. Otomobil üretiminde mıknatıslar soğutma sistemlerinde, cam kaldırıcılarda ve fanlarda kullanılır.
Ferritin amacı ekipmanı dış müdahalelerden korumak ve kablo yoluyla alınan sinyalin zarar görmesini önlemektir. Bu sayede temiz bir sinyal veya görüntü elde etmenin önemli olduğu navigasyon cihazları, monitörler, yazıcılar ve diğer ekipmanların üretiminde kullanılırlar.
Manyetoterapi
Manyetik terapi adı verilen bir prosedür sıklıkla kullanılır ve tedavi amaçlı olarak gerçekleştirilir. Bu yöntemin etkisi, düşük frekanslı alternatif veya doğru akım altındaki manyetik alanları kullanarak hastanın vücudunu etkilemektir. Bu tedavi yöntemi birçok hastalıktan kurtulmaya, ağrıyı hafifletmeye, bağışıklık sistemini güçlendirmeye ve kan akışını iyileştirmeye yardımcı olur.
Hastalıkların insanın manyetik alanındaki bozukluklardan kaynaklandığına inanılmaktadır. Fizyoterapi sayesinde vücut normale döner ve genel durum iyileşir.
Bu makaleden mıknatısın ne olduğunu öğrendiniz, ayrıca özelliklerini ve uygulamalarını da incelediniz.