Magneții permanenți și câmpul lor magnetic. Magneți permanenți - tipuri și proprietăți, interacțiunea magneților

23.09.2019

Magneți de neodim și ferită
Multe metale au proprietăți magnetice, ceea ce le permite să fie utilizate în multe domenii ale industriei și ale vieții de zi cu zi. Până de curând, magneții de ferită erau larg răspândiți, dar acum sunt din ce în ce mai mult înlocuiți de magneți fabricați dintr-un aliaj de metal de pământ rar neodim, fier și bor. Acestea din urmă devin din ce în ce mai populare. Care magnet este mai bun – ferită sau neodim? Să încercăm să ne dăm seama în acest articol.

Magnet de neodim
Mulți dintre noi am auzit despre magneții de neodim. Ce este? Calitățile unice ale magnetului se datorează prezenței neodimului în aliaj - element chimic din grupul lantanidelor din tabelul periodic. Pe lângă componenta principală, un magnet de neodim conține fier și bor sau cobalt și ytriu. Un magnet de neodim este realizat prin încălzirea unei mase pulverulente de ingrediente active. Cel mai caracteristică distinctivă magnet de neodim - puterea sa la o dimensiune destul de mică. Un astfel de magnet are o forță adezivă care este de 10 sau mai multe ori mai mare decât cea a magneților de ferită.

Pentru ca un magnet de neodim să reziste cât mai mult posibil, acesta este aplicat pe suprafața lui. compoziție specială din nichel. Dacă intenționați să utilizați magnetul în medii agresive sau cu temperaturi ridicate, atunci este recomandat să alegeți un strat de zinc.

Magneții de neodim sunt folosiți pe scară largă:
Ca menghină sau clemă, puterea neodimului asigură prindere uniformă a materialului plasat între magneți.
Pentru divertisment, atât copiii, cât și adulții sunt interesați în egală măsură să urmărească trucuri de magie efectuate folosind acest magnet.
Pentru a căuta obiecte din oțel și fier.
Pentru magnetizarea obiectelor metalice. Lucrurile pe care un magnet de neodim le magnetizează includ șurubelnițe, ace, cuțite și alte produse.
Pentru fixare fiabilă pe suprafața diferitelor obiecte.

Tipuri de magneți de neodim
Magneții de neodim sunt disponibili în diferite configurații și au greutăți diferite. Chiar și un magnet mic, cu dimensiunea de 25*5 mm, poate rezista la o greutate de până la nouă kilograme și, dacă este manipulat cu neatenție, poate deteriora pielea. Și atunci când utilizați magneți de masă mai mare, este și mai necesar să respectați anumite măsuri de siguranță pentru a preveni eventualele răni.

Magnet de ferită - ce este?
Cei mai des întâlniți printre magneții obișnuiți sunt magneții de ferită, care sunt un aliaj de oxid de fier cu oxizi ai altor metale. Magneții simpli sunt fabricați cel mai adesea în formă de potcoavă. Printre principalele caracteristici ale feromagneților se numără:
Rezistență bună la căldură.
Permeabilitate magnetică ridicată.
Cost scăzut.
Suprafața magneților de ferită este de obicei marcată cu marcaje roșii și albastre ale stâlpilor.

Comparația magneților
Deci, care este diferența dintre un magnet de neodim și unul obișnuit și cum puteți determina vizual aceste diferențe? Magneții de neodim au devenit foarte populari nu cu mult timp în urmă (tehnologia lor de producție are doar aproximativ 30 de ani), dar sunt deja utilizați în aproape toate domeniile vieții. După cum sa menționat deja, cea mai importantă diferență dintre un magnet de neodim și unul convențional este puterea sa de aderență și caracteristicile magnetice de bază: energia magnetică, inducția magnetică reziduală și forța coercitivă. Valorile acestor caracteristici sunt de multe ori mai mari decât cele ale feromagneților. Cel mai simplu mod de a determina tipul de magnet este să încerci să-l scoți de pe o suprafață de fier. Daca se desprinde usor, atunci este un feromagnet, dar daca magnetul poate fi scos doar dupa aplicarea anumitor eforturi, atunci avem un magnet de neodim. Pe lângă această caracteristică, magneții diferă printr-o serie de alte caracteristici.

Durata de viață
Dacă feromagneții durează aproximativ 10 ani la utilizarea corectăși apoi demagnetizați complet, durata de viață a unui magnet de neodim este practic nelimitată. Pe parcursul unui secol uman, puterea magneților de neodim se pierde cu doar 1%.

Forta gravitatiei
Forța de atracție a unui magnet de neodim cu aceleași dimensiuni este de aproximativ 10 ori mai mare decât forța unui feromagnet. Prin urmare, un magnet mic, dar foarte puternic, poate fi folosit în computere și sisteme de difuzoare, precum și pentru realizarea diverselor suveniruri și decorațiuni.

Formă
Feromagneții sunt în general produși în formă de potcoavă, cu picioare roșii și albastre arătând poli negativi și pozitivi. Forma potcoavei vă permite să închideți liniile camp magnetic pentru a crește durata de viață a feromagnetului. Magneții de neodim sunt produși în cea mai mare parte diferite formeși configurații - paralelipiped, inel, disc și altele. Puteți plasa mai mulți stâlpi pe suprafața lor, adică să îi faceți „multipolari”.

Preț
Un magnet de neodim este mai scump decât un magnet de ferită, ceea ce se justifică prin caracteristicile și durata de viață. Prin achiziționarea unui magnet de neodim, obțineți un magnet aproape „etern”, potrivit macar, calitățile sale cu greu se vor schimba în timpul vieții tale.

Avantajele și aplicațiile magnetului de neodim
Astfel, un magnet de neodim, în ciuda prețului său mai mare, are avantaje incontestabile față de un magnet de ferită convențional. Putere crescută termen lung service, diverse forme de fabricație au asigurat că magneții din aliajul neodim-fier-bor sunt la mare căutare în rândul consumatorilor.

De ce ai nevoie de un magnet de neodim?
Pentru ce înseamnă magnetul de neodim omul modern V Viata de zi cu zi? Pe lângă metodele de aplicare de mai sus, materialul popular este utilizat pentru:
Curățarea acvariilor și a altor recipiente, precum și a uleiului de motor și de transmisie utilizat în echipamentele auto.
Nivelarea precisă a suprafețelor metalice.
Demagnetizare discuri, filme si pentru multe alte actiuni.
Desigur, toate caracteristicile magneților de neodim enumerate în articol sunt importante numai atunci când achiziționați materiale de înaltă calitate. Oricine a achiziționat neodimuri separat în Lumea Magneților știe că magazinul online oferă toate garanțiile și certificatele de calitate necesare și, de asemenea, oferă fiecărui cumpărător sfaturi competente.

Ce este un magnet permanent

Un produs feromagnetic care poate reține o magnetizare reziduală semnificativă după îndepărtarea câmpului magnetic extern se numește magnet permanent. Magneții permanenți sunt fabricați din diferite metale, precum cobalt, fier, nichel, aliaje de pământuri rare (pentru magneții de neodim), precum și din minerale naturale precum magnetitele.

Domeniul de aplicare al magneților permanenți astăzi este foarte larg, dar scopul lor este în esență același peste tot - ca sursă a unui câmp magnetic constant fără alimentarea cu energie electrică. Astfel, un magnet este un corp care are propriul său corp.

Cuvântul „magnet” în sine provine din expresia greacă, care este tradusă ca „piatră din Magnezia”, după numele orașului asiatic în care s-au descoperit zăcăminte de magnetit - minereu de fier magnetic - în antichitate. Din punct de vedere fizic, magnetul elementar este un electron, iar proprietățile magnetice ale magneților sunt în general determinate de momentele magnetice ale electronilor care fac parte din materialul magnetizat.

Caracteristicile secțiunii de demagnetizare a materialului din care este realizat magnetul permanent determină proprietățile unui anumit magnet permanent: cu cât forța de coerciție Hc este mai mare și cu cât inducția magnetică reziduală Br este mai mare, cu atât magnetul este mai puternic și mai stabil.

Forța coercitivă (tradus literal din latină - „forța de reținere”) este ceea ce este necesar pentru demagnetizarea completă a unei substanțe fero- sau ferimagnetice. Astfel, cu cât forța de coerciție are un anumit magnet, cu atât este mai rezistent la factorii demagnetizanți.

Unitatea de măsură a forței coercitive este Amperi/metru. A, după cum se știe, este o mărime vectorială, care este o forță caracteristică câmpului magnetic. Sensul caracteristic Inducția magnetică reziduală a magneților permanenți este de aproximativ 1 Tesla.

Tipuri și proprietăți ale magneților permanenți

Ferită

Magneții de ferită, deși fragili, au o rezistență bună la coroziune, ceea ce îi face cei mai des întâlniți la un preț scăzut. Astfel de magneți sunt fabricați dintr-un aliaj de oxid de fier cu ferită de bariu sau stronțiu. Această compoziție permite materialului să-și păstreze proprietățile magnetice într-un interval larg de temperatură - de la -30°C la +270°C.

Produsele magnetice sub formă de inele de ferită, bare și potcoave sunt utilizate pe scară largă atât în industrie, cât și în viața de zi cu zi, în tehnologie și electronică. Sunt utilizate în sisteme acustice, generatoare etc. În industria auto, magneții de ferită sunt utilizați în demaroare, regulatoare de geamuri, sisteme de răcire și ventilatoare.

Magneții de ferită au o forță coercitivă de aproximativ 200 kA/m și o inducție magnetică reziduală de aproximativ 0,4 Tesla. În medie, un magnet de ferită poate dura între 10 și 30 de ani.

Alnico (aluminiu-nichel-cobalt)

Magneții permanenți bazați pe un aliaj de aluminiu, nichel și cobalt se caracterizează printr-o rezistență la temperatură și o stabilitate de neegalat: își pot menține proprietățile magnetice la temperaturi de până la +550°C, deși caracteristica de coercivitate a acestora este relativ scăzută. Sub influența unui câmp magnetic relativ mic, astfel de magneți își vor pierde proprietățile magnetice originale.

Judecă singur: o forță coercitivă tipică este de aproximativ 50 kA/m cu o magnetizare reziduală de aproximativ 0,7 Tesla. Cu toate acestea, în ciuda acestei caracteristici, magneții alnico sunt indispensabili pentru unele cercetări științifice.

Conținuturile tipice ale aliajelor de alnico foarte magnetice variază de la 7 până la 10% aluminiu, 12 până la 15% nichel, 18 până la 40% cobalt și 3 până la 4% cupru.

Cu cât mai mult cobalt, cu atât este mai mare inducția de saturație și energia magnetică a aliajului. Aditivii sub formă de 2 până la 8% titan și doar 1% niobiu ajută la obținerea unei forțe coercitive mai mari - până la 145 kA/m. Adăugarea de 0,5 până la 1% siliciu asigură proprietăți magnetice izotrope.

Samariaceae

Dacă aveți nevoie de rezistență excepțională la coroziune, oxidare și temperaturi de până la +350°C, atunci un aliaj magnetic de samariu cu cobalt este ceea ce aveți nevoie.

În ceea ce privește costul, magneții de samariu-cobalt sunt mai scumpi decât magneții de neodim din cauza metalului mai rar și mai scump - cobaltul. Cu toate acestea, este indicat să le folosiți dacă este necesar să aveți dimensiuni minimeși greutatea produselor finale.

Acest lucru este cel mai potrivit în nava spatiala, echipamente aviatice și informatice, motoare electrice miniaturale și cuplaje magnetice, în instrumente și dispozitive portabile (ceasuri, căști, telefoane mobile etc.)

Datorită rezistenței lor speciale la coroziune, magneții de samariu sunt utilizați în dezvoltări strategice și aplicații militare. Motoare electrice, generatoare, sisteme de ridicare, motociclete - un magnet puternic din aliaj de samariu-cobalt este ideal pentru medii agresive si conditii de operare dificile. Forța coercitivă este de aproximativ 700 kA/m cu o inducție magnetică reziduală de aproximativ 1 Tesla.

Neodim

Magneții de neodim sunt la mare căutare astăzi și par a fi cei mai promițători. Aliajul neodim-fier-bor face posibilă crearea de supermagneți pt domenii diverse, de la zăvoare și jucării până la mașini puternice de ridicat.

O forță coercitivă mare de ordinul a 1000 kA/m și o magnetizare reziduală de ordinul a 1,1 Tesla permit păstrarea magnetului timp de mulți ani; peste 10 ani, un magnet de neodim își pierde doar 1% din magnetizare dacă temperatura sa sub condițiile de funcționare nu depășesc +80°C (pentru unele mărci până la +200°C). Astfel, magneții de neodim au doar două dezavantaje - fragilitate și temperatură scăzută de funcționare.

Pulberea magnetică împreună cu componenta de legare formează un magnet moale, flexibil și ușor. Componentele de legare precum vinilul, cauciucul, plasticul sau acrilul fac posibilă obținerea de magneți de diferite forme și dimensiuni.

Forța magnetică, desigur, este inferioară materialului magnetic pur, dar uneori astfel de soluții sunt necesare pentru a atinge anumite scopuri neobișnuite pentru magneți: în producția de produse publicitare, în fabricarea de autocolante detașabile pe mașini, precum și în fabricarea a diverselor produse de papetărie și suveniruri.

Asemenea polii magneților se resping și, spre deosebire de polii, se atrag. Interacțiunea magneților se explică prin faptul că orice magnet are un câmp magnetic, iar aceste câmpuri magnetice interacționează între ele. Care este, de exemplu, motivul magnetizării fierului?

Conform ipotezei omului de știință francez Ampere, în interiorul materiei există curenți electrici elementari (curenți Ampere), care se formează ca urmare a mișcării electronilor în jurul nucleelor atomilor și în jurul propriei axe.

Când electronii se mișcă, apar câmpuri magnetice elementare. Iar dacă o bucată de fier este adusă într-un câmp magnetic extern, atunci toate câmpurile magnetice elementare din acest fier sunt orientate egal în câmpul magnetic exterior, formând propriul câmp magnetic al bucății de fier. Deci, dacă câmpul magnetic extern aplicat a fost suficient de puternic, atunci după ce îl opriți, o bucată de fier va deveni un magnet permanent.

Cunoașterea formei și magnetizării unui magnet permanent ne permite să-l înlocuim pentru calcule cu un sistem echivalent de curenți electrici de magnetizare. O astfel de înlocuire este posibilă atât la calcularea caracteristicilor câmpului magnetic, cât și la calcularea forțelor care acționează asupra magnetului din câmpul exterior. De exemplu, să calculăm forța de interacțiune dintre doi magneți permanenți.

Fie ca magneții să aibă formă de cilindri subțiri, razele lor vor fi notate cu r1 și r2, grosimile lor vor fi h1, h2, axele magneților coincid, distanța dintre magneți se va nota cu z, vom presupune că este semnificativ mai multe dimensiuni magneți.

Se explică apariția forței de interacțiune între magneți mod tradițional: Un magnet creează un câmp magnetic care afectează al doilea magnet.

Pentru a calcula forța de interacțiune, să înlocuim mental magneții cu magnetizare uniformă J1 și J2 cu curenți circulari care curg de-a lungul suprafeței laterale a cilindrilor. Vom exprima puterile acestor curenți prin magnetizarea magneților, iar razele acestora vor fi considerate egale cu razele magneților.

Să descompunăm vectorul de inducție B al câmpului magnetic creat de primul magnet la locul celui de-al doilea în două componente: axială, îndreptată de-a lungul axei magnetului, și radială, perpendiculară pe acesta.

Pentru a calcula forța totală care acționează asupra inelului, este necesar să o împărțim mental în elemente mici IΔl și să însumăm forțele care acționează asupra fiecărui astfel de element.

Folosind regula stângii, este ușor de arătat că componenta axială a câmpului magnetic duce la apariția unor forțe Ampere care tind să întindă (sau să comprime) inelul - suma vectorială a acestor forțe este zero.

Prezența unei componente radiale a câmpului duce la apariția forțelor Ampere direcționate de-a lungul axei magneților, adică la atracția sau respingerea acestora. Rămâne de calculat forțele Ampere - acestea vor fi forțele de interacțiune dintre doi magneți.

Unul dintre cele mai uimitoare fenomene naturale este manifestarea magnetismului în unele materiale. Magneții permanenți sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Înainte de marile descoperiri în domeniul electricității, magneții permanenți erau folosiți activ de medici națiuni diferiteîn medicină. Oamenii le-au luat din măruntaiele pământului sub formă de bucăți de minereu de fier magnetic. De-a lungul timpului, oamenii au învățat să creeze magneți artificiali plasând alături produse din aliaje de fier sursele naturale camp magnetic.

Natura magnetismului

Demonstrarea proprietăților unui magnet de a atrage obiecte metalice la sine ridică întrebarea în rândul oamenilor: ce sunt magneții permanenți? Care este natura unui astfel de fenomen precum apariția tracțiunii obiectelor metalice către magnetit?

Prima explicație a naturii magnetismului a fost dată în ipoteza sa de marele om de știință Ampere. Curenți electrici de diferite grade de putere curg în orice materie. Altfel se numesc curenți de amperi. Electronii, care se rotesc în jurul propriei axe, se învârt, de asemenea, în jurul nucleului atomului. Datorită acestui fapt, apar câmpuri magnetice elementare care, interacționând între ele, formează câmpul general al materiei.

În potențiale magnetite în absență influență externă câmpurile elementelor reţelei atomice sunt orientate haotic. Un câmp magnetic extern „aranjează” microcâmpurile structurii materialului într-o direcție strict definită. Potențialele extremităților opuse ale magnetitei se resping reciproc. Dacă apropiați polii identici ai două benzi PM, atunci mâinile unei persoane vor simți rezistență la mișcare. Poli diferiți vor tinde unul spre celălalt.

Când oțelul sau un aliaj de fier este plasat într-un câmp magnetic extern, câmpurile interne ale metalului sunt strict orientate într-o direcție. Ca rezultat, materialul capătă proprietățile unui magnet permanent (PM).

Cum să vezi un câmp magnetic

Pentru a simți vizual structura câmpului magnetic, este suficient să efectuați un experiment simplu. Pentru a face acest lucru, luați doi magneți și așchii mici de metal.

Important!În viața de zi cu zi, magneții permanenți se găsesc sub două forme: sub formă de bandă dreaptă și potcoavă.

După ce a acoperit banda PM cu o foaie de hârtie, se toarnă pilitură de fier pe ea. Particulele se aliniază instantaneu de-a lungul liniilor câmpului magnetic, ceea ce oferă o idee clară despre acest fenomen.

Tipuri de magneți

Magneții permanenți sunt împărțiți în 2 tipuri:

natural;
artificial.

Natural

În natură, un magnet permanent natural este o fosilă sub forma unui fragment de minereu de fier. Roca magnetică (magnetită) are propriul nume în fiecare națiune. Dar în fiecare nume există un concept precum „iubitor”, „atragerea metalului”. Numele Magnitogorsk înseamnă locația orașului lângă depozitele montane de magnetit natural. Timp de multe decenii aici s-a desfășurat exploatarea activă a minereului magnetic. Astăzi nu a mai rămas nimic din Magnetic Mountain. Aceasta a fost dezvoltarea și extracția magnetitei naturale.

Până când umanitatea a atins nivelul adecvat de progres științific și tehnologic, magneții permanenți naturali au servit pentru diverse distracție și trucuri.

Artificial

PM-urile artificiale sunt obținute prin inducerea unui câmp magnetic extern asupra diferitelor metale și aliaje ale acestora. S-a observat că unele materiale păstrează câmpul dobândit mult timp - se numesc magneți solizi. Materialele care își pierd rapid proprietățile magneților permanenți se numesc magneți moi.

În condițiile de producție din fabrică se folosesc aliaje metalice complexe. Structura aliajului Magnico include fier, nichel și cobalt. Aliajul Alnico conține aluminiu în loc de fier.

Produsele realizate din aceste aliaje interacționează cu câmpuri electromagnetice puternice. Ca rezultat, se obțin PM-uri destul de puternice.

Aplicarea magneților permanenți

PM are o importanță nu mică în diverse zone activitate umana. În funcție de domeniul de aplicare, PM-urile au caracteristici diferite. ÎN În ultima vreme aliaj magnetic de bază utilizat în mod activNdFeBconstă din următoarele elemente chimice:

„Nd” – niodiu,
"Fe" - fier,
"B" - bor.

Zone în care se folosesc magneți permanenți:

Ecologie;
Galvanizare;
Medicament;
Transport;
Tehnologii computerizate;
Aparate de uz casnic;
Inginerie Electrică.

Ecologie

Dezvoltat și operațional diverse sisteme tratarea deșeurilor productie industriala. Sistemele magnetice purifică lichidele în timpul producției de amoniac, metanol și alte substanțe. Colectorii magnetici „selectează” toate particulele care conțin fier din flux.

PM-urile în formă de inel sunt instalate în interiorul conductelor de gaz, care elimină gazele de evacuare de incluziuni feromagnetice.

Capcanele magnetice de separare selectează în mod activ deșeurile care conțin metal pe liniile de transport pentru procesarea deșeurilor industriale.

Galvanizarea

Galvanizarea se bazează pe mișcarea ionilor metalici încărcați către polii opuși ai electrozilor de curent continuu. PM joacă rolul deținătorilor de produse în bazinul galvanic. În instalațiile industriale cu procese galvanice se instalează doar magneți din aliaj NdFeB.

Medicament

Recent, producătorii Echipament medical Instrumentele și dispozitivele bazate pe magneți permanenți sunt promovate pe scară largă. Un câmp intens constant este oferit de caracteristicile aliajului NdFeB.

Proprietatea magneților permanenți este folosită pentru normalizare sistem circulator, rambursare procese inflamatorii, refacerea țesutului cartilajului etc.

Transport

Sistemele de transport in productie sunt echipate cu instalatii PM. În timpul mișcării transportorului de materii prime, magneții îndepărtează incluziunile metalice inutile din matrice. Magneții sunt folosiți pentru a direcționa diferite produse în planuri diferite.

Notă! Magneții permanenți sunt folosiți pentru separarea materialelor în care prezența oamenilor poate avea un efect dăunător asupra sănătății lor.

Transportul auto este echipat cu o masă de instrumente, componente și dispozitive, unde PM-urile joacă rolul principal. Acestea sunt aprinderea electronică, geamurile automate, controlul la ralanti, pompele de benzină și motorină, instrumentele de pe panoul frontal și multe altele.

Tehnologii computerizate

Toate dispozitivele mobile și dispozitivele din tehnologia computerelor sunt echipate cu elemente magnetice. Lista include imprimante, motoare de driver, motoare de antrenare și alte dispozitive.

Aparate de uz casnic

Acestea sunt în principal suporturi pentru articole de uz casnic mici. Rafturi cu suporturi magnetice, elemente de fixare pentru perdele și perdele, suporturi pentru un set de cuțite de bucătărie și o mulțime de alte electrocasnice.

Inginerie Electrică

Inginerie electrică bazată pe PM se referă la domenii precum dispozitivele radio, generatoarele și motoarele electrice.

Inginerie radio

PM este utilizat pentru a crește compactitatea dispozitivelor de inginerie radio și pentru a asigura autonomia dispozitivului.

Generatoare

Generatoarele PM rezolvă problema contactelor în mișcare - inele cu perii. În dispozitivele industriale tradiționale, există probleme acute legate de întreținerea complexă a echipamentelor, uzura rapidă a pieselor și pierderea semnificativă de energie în circuitele de excitație.

Singurul obstacol în calea creării unor astfel de generatoare este problema montării PM-ului pe un rotor rotativ. Recent, în canelurile longitudinale ale rotorului au fost plasați magneți, umpluți cu material cu punct de topire scăzut.

Motoare electrice

ÎN aparate electrocasnice iar în unele echipament industrial Motoarele electrice sincrone cu magneți permanenți au devenit larg răspândite - acestea sunt motoare cu supape de curent continuu.

Ca și în generatoarele descrise mai sus, PM este instalat pe rotoare care se rotesc în interiorul statoarelor cu o înfășurare staționară. Principalul avantaj al motorului electric este absența contactelor conductoare de scurtă durată pe comutatorul rotorului.

Motoarele de acest tip sunt dispozitive cu putere redusă. Cu toate acestea, acest lucru nu le diminuează în niciun fel utilitatea în domeniul ingineriei electrice.

Informații suplimentare. Trăsătură distinctivă dispozitivelor este prezența unui senzor Hall care reglează viteza rotorului.

Autorul speră că, după ce a citit acest articol, cititorul va avea o idee clară despre ce este un magnet permanent. Introducerea activă a magneților permanenți în activitatea umană stimulează inventarea și crearea de noi aliaje feromagnetice cu caracteristici magnetice îmbunătățite.

Video

Există două tipuri principale de magneți: permanenți și electromagneți. Puteți determina ce este un magnet permanent pe baza proprietăților sale principale. Un magnet permanent își primește numele deoarece magnetismul său este întotdeauna „pornit”. Acesta generează propriul câmp magnetic, spre deosebire de un electromagnet, care este făcut din sârmă înfășurată în jurul unui miez de fier și necesită curent să curgă pentru a crea un câmp magnetic.

Jpg?x15027" alt="Magnet permanent" width="600" height="462">!}

Magnet permanent

Istoria studiului proprietăților magnetice

Cu secole în urmă, oamenii au descoperit că unele tipuri de roci au o proprietate originală: sunt atrase de obiectele de fier. Mențiunea magnetitului se găsește în cronicile istorice antice: acum mai bine de două mii de ani în cele europene și mult mai devreme în cele din Asia de Est. La început a fost privit ca un obiect curios.

Mai târziu, magnetita a fost folosită pentru navigație, constatând că tinde să ocupe o anumită poziție atunci când i se oferă libertatea de a se roti. Cercetare științifică realizată de P. Peregrine în secolul al XIII-lea, a arătat că oțelul poate dobândi aceste caracteristici după ce a fost frecat cu magnetit.

Obiectele magnetizate aveau doi poli: „nord” și „sud”, în raport cu câmpul magnetic al Pământului. După cum a descoperit Peregrine, izolarea unuia dintre poli nu a fost posibilă prin tăierea unui fragment de magnetit în două - fiecare fragment individual a ajuns să aibă propria sa pereche de poli.

În conformitate cu conceptele de astăzi, câmpul magnetic al magneților permanenți este orientarea rezultată a electronilor într-o singură direcție. Doar unele tipuri de materiale interacționează cu câmpurile magnetice; un număr mult mai mic dintre ele sunt capabile să mențină un MF constant.

Proprietățile magneților permanenți

Principalele proprietăți ale magneților permanenți și câmpul pe care îl creează sunt:

existența a doi poli;
polii opuși se atrag, iar polii asemănători se resping (ca sarcinile pozitive și negative);
forța magnetică se răspândește imperceptibil în spațiu și trece prin obiecte (hârtie, lemn);
În apropierea polilor se observă o creștere a intensității MF.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-3-600x364.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/2-3-768x466..jpg 120w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-3.jpg 860w" sizes=" (lățimea maximă: 600px) 100vw, 600px">

Interacțiunea polilor magnetici

Magneții permanenți suportă MP fără ajutor extern. În funcție de proprietățile lor magnetice, materialele sunt împărțite în tipuri principale:

feromagneți – ușor de magnetizat;
materiale paramagnetice – magnetizate cu mare dificultate;
Diamagneții – tind să reflecte câmpurile magnetice externe prin magnetizare în direcția opusă.

Important! Materialele magnetice moi, cum ar fi oțelul, conduc magnetismul atunci când sunt atașate la un magnet, dar acest lucru se oprește atunci când este îndepărtat. Magneții permanenți sunt fabricați din materiale magnetice dure.

Cum funcționează un magnet permanent?

Lucrarea sa se ocupă de structura atomică. Toți feromagneții creează un câmp magnetic natural, deși slab, datorită electronilor care înconjoară nucleele atomilor. Aceste grupuri de atomi sunt capabile să se orienteze în aceeași direcție și se numesc domenii magnetice. Fiecare domeniu are doi poli: nord și sud. Când un material feromagnetic nu este magnetizat, regiunile sale sunt orientate în direcții aleatorii, iar câmpurile lor magnetice se anulează reciproc.

Pentru a crea magneți permanenți, feromagneții sunt încălziți la temperaturi foarte ridicate. temperaturi mariși sunt expuși la MF extern puternic. Acest lucru duce la faptul că domeniile magnetice individuale din interiorul materialului încep să se orienteze în direcția câmpului magnetic extern până când toate domeniile sunt aliniate, atingând punctul de saturație magnetică. Materialul este apoi răcit și domeniile aliniate sunt blocate în poziţia corectă. Odată ce MF extern este îndepărtat, materialele magnetice dure își vor păstra majoritatea domeniilor, creând un magnet permanent.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-1.jpg 663w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Producția de magneți permanenți

Caracteristicile magnetului permanent

Forța magnetică este caracterizată de inducția magnetică reziduală. Desemnat Fr. Aceasta este forța care rămâne după dispariția deputatului extern. Măsurat în teste (T) sau gauss (G);
Coercivitate sau rezistență la demagnetizare - Ns. Măsurat în A/m. Arată care ar trebui să fie intensitatea MF externă pentru a demagnetiza materialul;
Energie maximă – BHmax. Se calculează prin înmulțirea forței magnetice remanente Br și a coercitivității Hc. Măsurat în MGSE (megaussersted);
Coeficientul de temperatură al forței magnetice reziduale – Тс of Br. Caracterizează dependența lui Br de valoarea temperaturii;
Tmax – cea mai mare valoare temperatura la care magneții permanenți își pierd proprietățile cu posibilitatea de recuperare inversă;
Tcur este cea mai mare valoare a temperaturii la care materialul magnetic își pierde ireversibil proprietățile. Acest indicator se numește temperatura Curie.

Caracteristicile individuale ale magnetului se modifică în funcție de temperatură. La sensuri diferite temperatura tipuri diferite materialele magnetice funcționează diferit.

Important! Toți magneții permanenți pierd un procent de magnetism pe măsură ce temperatura crește, dar cu la viteze diferite in functie de tipul lor.

Tipuri de magneți permanenți

Există cinci tipuri de magneți permanenți, fiecare dintre care este fabricat diferit folosind materiale cu proprietăți diferite:

alnico;
ferite;
pământuri rare SmCo pe bază de cobalt și samariu;
neodim;
polimer.

Alnico

Aceștia sunt magneți permanenți constând în principal dintr-o combinație de aluminiu, nichel și cobalt, dar pot include și cupru, fier și titan. Datorită proprietăților magneților alnico, aceștia pot funcționa la cele mai înalte temperaturi, păstrându-și magnetismul, dar se demagnetizează mai ușor decât ferita sau pământurile rare SmCo. Au fost primii magneți permanenți produși în masă, înlocuind metalele magnetizate și electromagneții scumpi.

Jpg?x15027" alt="Magneți în motoare electrice" width="600" height="331">!}

Magneți în motoare electrice

Aplicație:

motoare electrice;
tratament termic;
rulmenti;
vehicule aerospațiale;
echipament militar;
echipamente de încărcare și descărcare la temperaturi ridicate;
microfoane.

Ferite

Pentru a face magneți de ferită, cunoscuți și sub numele de ceramică, se folosesc carbonat de stronțiu și oxid de fier într-un raport de 10/90. Ambele materiale sunt abundente și disponibile din punct de vedere economic.

Datorită costurilor reduse de producție, rezistenței la căldură (până la 250°C) și coroziunii, magneții de ferită sunt unul dintre cei mai populari magneți pentru utilizarea de zi cu zi. Au o coercivitate internă mai mare decât alnico, dar o putere magnetică mai mică decât omologii lor din neodim.

Aplicație:

difuzoare de sunet;
sisteme de securitate;
magneți cu plăci mari pentru îndepărtarea contaminării cu fier de pe liniile de proces;
motoare și generatoare electrice;
instrumente medicale;
magneți de ridicare;
magneți de căutare marină;
dispozitive bazate pe funcționarea curenților turbionari;
întrerupătoare și relee;
frane

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-1-600x259.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/5-1.jpg 768w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Magnet în difuzor de sunet

Magneți SmCo pentru pământuri rare

Magneții de cobalt și samariu funcționează într-o gamă largă de temperaturi, au coeficienți de temperatură înalți și înalți rezistență la coroziune. Acest tip păstrează proprietățile magnetice chiar și la temperaturi sub zero absolut, făcându-le populare pentru utilizarea în aplicații criogenice.

Aplicație:

tehnologie turbo;
cuplaje pompe;
medii umede;
dispozitive de temperatură înaltă;
mașini de curse electrice în miniatură;
dispozitive radio-electronice pentru funcționare în condiții critice.

Magneți de neodim

Cei mai puternici magneți existenți, constând dintr-un aliaj de neodim, fier și bor. Datorită puterii lor enorme, chiar și magneții în miniatură sunt eficienți. Acest lucru oferă versatilitate de utilizare. Fiecare persoană se află în permanență lângă unul dintre magneții de neodim. Sunt, de exemplu, într-un smartphone. Fabricarea de motoare electrice, echipamente medicale și electronice radio se bazează pe magneți de neodim ultra-puternici. Datorită ultra-rezistenței, forței magnetice enorme și rezistenței la demagnetizare, sunt posibile eșantioane de până la 1 mm.

Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/6-1.png 754w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Magneți de neodim de diferite forme

Aplicație:

hard disk-uri;
dispozitive de reproducere a sunetului – microfoane, senzori acustici, căști, difuzoare;
proteze;
pompe cuplate magnetic;
închizători de uși;
motoare și generatoare;
încuietori pe bijuterii;
scanere RMN;
terapie magnetică;
Senzori ABS la mașini;
echipament de ridicare;
separatoare magnetice;
comutatoare cu lame etc.

Magneți polimerici

Magneții flexibili conțin particule magnetice în interiorul unui liant polimeric. Folosit pentru dispozitive unice în care instalarea analogilor solide este imposibilă.

Aplicație:

reclamă afișată – fixare rapidă și îndepărtare rapidă la expoziții și evenimente;
semne Vehicul, panouri școlare educaționale, sigle ale companiei;
Jucării, puzzle-uri și jocuri;
suprafete de mascare pentru vopsire;
Calendare și semne de carte magnetice;
garnituri de ferestre si usi.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/7-1-600x449.jpg?x15027" alt="Polymer magneți" width="600" height="449">!}

Magneți polimerici

Majoritatea magneților permanenți sunt fragili și nu ar trebui folosiți ca componente structurale. Sunt fabricate în forme standard: inele, tije, discuri, și individuale: trapeze, arce etc. Magneți de neodim datorită continut ridicat fierul este susceptibil la coroziune, așa că este acoperit deasupra cu nichel, oțel inoxidabil, teflon, titan, cauciuc și alte materiale.

Video

Acasă, la serviciu, în propria mașină sau în transport public Suntem înconjurați de diferite tipuri de magneți. Acestea alimentează motoare, senzori, microfoane și multe alte lucruri comune. Mai mult, în fiecare zonă sunt folosite dispozitive cu caracteristici și caracteristici diferite. În general, se disting următoarele tipuri de magneți:

Ce tipuri de magneți există?

Electromagneți. Designul unor astfel de produse constă dintr-un miez de fier pe care sunt înfășurate spire de sârmă. Servire electricitate cu parametri diferiți de mărime și direcție, este posibil să se obțină câmpuri magnetice cu puterea și polaritatea necesară.

Numele acestui grup de magneți este o abreviere a numelor componentelor sale: aluminiu, nichel și cobalt. Principalul avantaj al aliajului de alnico este stabilitatea de neegalat la temperatură a materialului. Alte tipuri de magneți nu se pot lăuda că pot fi folosite la temperaturi de până la +550 ⁰ C. În același timp, acest material ușor se caracterizează printr-o forță coercitivă slabă. Aceasta înseamnă că poate fi complet demagnetizat atunci când este expus la un câmp magnetic extern puternic. În același timp, datorită acestuia preț accesibil Alnico este o soluție indispensabilă în multe sectoare științifice și industriale.

Produse magnetice moderne

Deci, am rezolvat aliajele. Acum să trecem la ce tipuri de magneți există și ce utilizări pot găsi aceștia în viața de zi cu zi. De fapt, există o mare varietate de opțiuni pentru astfel de produse:

1) Jucării. Săgeți fără săgeți ascuțite, Jocuri de masă, modele educaționale - forțele magnetismului fac divertismentul familiar mult mai interesant și mai interesant.

2) Suporturi și suporturi. Cârligele și panourile vă vor ajuta să vă organizați convenabil spațiul, fără instalarea prafului și găurirea în pereți. Forța magnetică permanentă a elementelor de fixare se dovedește a fi indispensabilă în atelierul de acasă, buticuri și magazine. În plus, vor găsi o utilizare demnă în orice cameră.

3) Magneți de birou. Plăcile magnetice sunt folosite pentru prezentări și întâlniri de planificare, care vă permit să prezentați clar și detaliat orice informație. De asemenea, se dovedesc extrem de utile în sălile de clasă ale școlilor și sălile universitare.

Articole similare: