Juba iidsetel aegadel avastasid inimesed teatud kivide ainulaadsed omadused – metalli külgetõmbejõu. Meie ajal kohtame sageli objekte, millel on need omadused. Mis on magnet? Mis on tema tugevus? Me räägime sellest selles artiklis.
Ajutise magneti näiteks on kirjaklambrid, nööbid, naelad, nuga ja muud rauast majapidamistarbed. Nende tugevus seisneb selles, et neid tõmbab püsimagnet ja kui magnetväli kaob, kaotavad nad oma vara.
Elektromagneti välja saab juhtida elektrivooluga. Kuidas see juhtub? Rauasüdamikule keeratud traat muudab voolu rakendamisel ja muutmisel magnetvälja tugevust ja polaarsust.
Püsimagnetite tüübid
Ferriitmagnetid on igapäevaelus kõige kuulsamad ja aktiivsemalt kasutatavad. Seda musta materjali saab kasutada erinevate esemete kinnitusena, nagu näiteks plakatid, kontoris või koolis kasutatavad seinatahvlid. Nad ei kaota oma külgetõmbeomadusi temperatuuril, mis ei ole madalam kui 250 ° C.
Alnico on alumiiniumi, nikli ja koobalti sulamist valmistatud magnet. See andis talle sellise nime. See on väga vastupidav kõrgetele temperatuuridele ja seda saab kasutada temperatuuril 550 ° C. Materjal on kerge, kuid tugevama magnetväljaga kokkupuutel kaotab see täielikult oma omadused. Kasutatakse peamiselt teadustööstuses.
Samariumi magnetsulamid on suure jõudlusega materjal. Selle omaduste usaldusväärsus võimaldab materjali kasutada sõjalistes arendustes. See on vastupidav agressiivsele keskkonnale, kõrgele temperatuurile, oksüdatsioonile ja korrosioonile.
Mis on neodüümmagnet? See on kõige populaarsem raua, boori ja neodüümi sulam. Seda nimetatakse ka supermagnetiks, kuna sellel on võimas magnetväli koos suure sunnijõuga. Töö ajal teatud tingimusi järgides suudab neodüümmagnet säilitada oma omadused 100 aastat.
Neodüümmagnetite kasutamine
Tasub üksikasjalikult kaaluda, mis on neodüümmagnet? See on materjal, mis suudab registreerida vee, elektri ja gaasi tarbimist meetrites ja mitte ainult. Seda tüüpi magnetid kuuluvad püsi- ja haruldaste muldmetallide hulka. See on vastupidav teiste sulamite väljadele ega allu demagnetiseerimisele.
Neodüümtooteid kasutatakse meditsiini- ja tööstussektoris. Ka kodustes tingimustes kasutatakse neid kardinate, dekoratiivelementide, suveniiride kinnitamiseks. Neid kasutatakse otsinguseadmetes ja elektroonikas.
Kasutusea pikendamiseks on seda tüüpi magnetid kaetud tsingi või nikliga. Esimesel juhul on sadestamine usaldusväärsem, kuna see on vastupidav agressiivsetele ainetele ja talub temperatuure üle 100 ° C. Magneti tugevus sõltub selle kujust, suurusest ja neodüümi kogusest, mis on sulami osa.
Ferriitmagnetite kasutamine
Ferriite peetakse kõige populaarsemateks püsimagnetiteks. Tänu koostises sisalduvale strontsiumile materjal ei korrodeeru. Mis on ferriitmagnet? Kus seda rakendatakse? See sulam on üsna habras. Seetõttu nimetatakse seda ka keraamikaks. Ferriitmagnetit kasutatakse autotööstuses ja tööstuses. Seda kasutatakse erinevates seadmetes ja elektriseadmetes, samuti kodupaigaldistes, generaatorites, akustilistes süsteemides. Autode valmistamisel kasutatakse magneteid jahutussüsteemides, elektrilistes akendes ja ventilaatorites.
Ferriidi eesmärk on kaitsta seadmeid väliste häirete eest ja vältida kaabli kaudu vastuvõetava signaali kahjustamist. Tänu sellele kasutatakse neid navigaatorite, monitoride, printerite ja muude seadmete tootmisel, kus on oluline saada puhas signaal või pilt.
Magnetoteraapia
Sageli kasutatakse protseduuri, mida nimetatakse magnetoteraapiaks, ja seda tehakse meditsiinilistel eesmärkidel. Selle meetodi mõjuks on patsiendi keha mõjutamine magnetväljade abil madala sagedusega vahelduv- või alalisvoolu all. See ravimeetod aitab vabaneda paljudest haigustest, leevendada valu, tugevdada immuunsüsteemi, parandada verevoolu.
Arvatakse, et haigused tekivad inimese magnetvälja rikkumise tõttu. Tänu füsioteraapiale taastub keha normaalseks ja üldine seisund paraneb.
Sellest artiklist õppisite, mis on magnet, ning uurisite ka selle omadusi ja rakendusi.
Üks hämmastavamaid loodusnähtusi on magnetismi ilming mõnes materjalis. Püsimagnetid on tuntud juba iidsetest aegadest. Enne suuri avastusi elektrivaldkonnas kasutasid erinevate rahvaste arstid meditsiinis aktiivselt püsimagneteid. Need jõudsid inimesteni maa sisikonnast magnetilise rauamaagi tükkidena. Aja jooksul õppisid inimesed looma tehismagneteid, asetades rauasulamist tooted looduslike magnetvälja allikate kõrvale.
Magnetismi olemus
Magneti omaduste demonstreerimine metallesemete enda poole tõmbamisel inimestes tõstatab küsimuse: mis on püsimagnetid? Mis on sellise nähtuse olemus nagu metallesemete tõukejõu ilmnemine magnetiidi suunas?
Esimese seletuse magnetismi olemuse kohta andis oma hüpoteesis suur teadlane - Ampère. Igal juhul voolavad erineva tugevusega elektrivoolud. Muidu nimetatakse neid amprivooludeks. Ümber oma telje pöörlevad elektronid tiirlevad ka ümber aatomi tuuma. Tänu sellele tekivad elementaarsed magnetväljad, mis omavahel suheldes moodustavad aine üldvälja.
Potentsiaalsetes magnetiitides on välismõju puudumisel aatomvõre elementide väljad orienteeritud juhuslikult. Väline magnetväli “ehitab” materjali struktuuri mikrovälju rangelt määratletud suunas. Magnetiidi vastasotste potentsiaalid tõrjuvad üksteist. Kui läheneda kahe riba-PM-i samadele poolustele, tunnevad inimkäed liikumisele vastupanu. Erinevad poolused kipuvad üksteise külge.
Kui teras või rauasulam asetatakse välisesse magnetvälja, on metalli sisemised väljad suunatud rangelt ühes suunas. Selle tulemusena omandab materjal püsimagneti (PM) omadused.
Kuidas näha magnetvälja
Magnetvälja struktuuri visuaalseks tunnetamiseks piisab lihtsa katse läbiviimisest. Selleks võtke kaks magnetit ja väikesed metallist laastud.
Tähtis! Igapäevaelus leidub püsimagneteid kahel kujul: sirge riba ja hobuseraua kujul.
Pärast riba PM katmist paberilehega valatakse sellele rauast viilud. Osakesed joonduvad koheselt piki magnetvälja jooni, mis annab selle nähtuse visuaalse esituse.
Magnetite tüübid
Püsimagnetid jagunevad kahte tüüpi:
- loomulik;
- kunstlik.
Loomulik
Looduses on looduslik püsimagnet rauamaagi killu kujul olev fossiil. Magnetkivimil (magnetiidil) on igal rahval oma nimi. Kuid igas nimes on selline asi nagu "armastav", "atraktiivne metall". Magnitogorski nimi tähendab linna asukohta loodusliku magnetiidi mäemaardlate kõrval. Aastakümneid tegeleti siin aktiivse magnetmaagi kaevandamisega. Magnetic Mountainist pole tänapäeval midagi alles. See oli loodusliku magnetiidi väljatöötamine ja kaevandamine.
Kuni inimkond saavutas teaduse ja tehnoloogilise progressi õige taseme, teenisid looduslikud püsimagnetid erinevate lõbude ja trikkide jaoks.
kunstlik
Kunstlikud PM-id saadakse erinevatel metallidel ja nende sulamitel välise magnetvälja indutseerimisel. Märgati, et mõned materjalid säilitavad omandatud välja pikka aega – neid nimetatakse tahkemagnetiteks. Materjale, mis kaotavad kiiresti püsimagneti omadused, nimetatakse pehmeteks magnetiteks.
Tehase tootmise tingimustes kasutatakse keerulisi metallisulameid. Sulami "magnico" struktuur sisaldab rauda, niklit ja koobaltit. Alnico sulam sisaldab raua asemel alumiiniumi.
Nendest sulamitest valmistatud tooted interakteeruvad võimsate elektromagnetväljadega. Selle tulemusena saadakse üsna võimsad PM-id.
Püsimagnetite rakendused
PM ei oma tähtsust erinevates inimtegevuse valdkondades. Sõltuvalt kasutusalast on PM-del erinevad omadused. Hiljuti on aktiivselt kasutatud peamist magnetsulamitNdFeBkoosneb järgmistest keemilistest elementidest:
- "Nd" - niodium,
- "Fe" - raud,
- "B" - boor.
Alad, kus kasutatakse püsimagneteid:
- Ökoloogia;
- galvaniseerimine;
- Ravim;
- Transport;
- Arvutitehnoloogiad;
- Kodumasinad;
- Elektrotehnika.
Ökoloogia
Välja on töötatud ja töötavad erinevad tööstusjäätmete käitlussüsteemid. Magnetsüsteemid puhastavad vedelikke ammoniaagi, metanooli ja muude ainete tootmisel. Magnetpüüdurid “valivad” voolust välja kõik rauda sisaldavad osakesed.
Rõngakujulised PM-id paigaldatakse gaasikanalitesse, mis vabastavad gaasilistest heitgaasidest ferromagnetilistest osadest.
Separaatoriga magnetpüüdurid valivad aktiivselt välja metalli sisaldavad jäätmed konveierliinidel tehisjäätmete töötlemiseks.
galvaniseerimine
Galvaaniline tootmine põhineb laetud metalliioonide liikumisel alalisvoolu elektroodide vastaspoolustele. PM-id mängivad galvaanilises basseinis tootehoidjate rolli. Galvaaniliste protsessidega tööstuslikes paigaldistes paigaldatakse ainult NdFeB magnetid.
Ravim
Viimasel ajal on meditsiiniseadmete tootjad laialdaselt reklaaminud püsimagnetitel põhinevaid seadmeid ja seadmeid. Püsiva intensiivse välja tagab NdFeB sulami omadus.
Püsimagnetite omadust kasutatakse vereringesüsteemi normaliseerimiseks, põletikuliste protsesside kustutamiseks, kõhrekoe taastamiseks jne.
Transport
Tootmises olevad transpordisüsteemid on varustatud PM-iga paigaldustega. Toormaterjalide konveieri liikumise ajal eemaldavad magnetid massiivist mittevajalikud metallisulused. Magnetite abil suunatakse erinevaid tooteid erinevatele tasapindadele.
Märge! Püsimagneteid kasutatakse selliste materjalide eraldamiseks, kus inimeste kohalolek võib nende tervist kahjustada.
Autotransport on varustatud suure hulga instrumentide, komponentide ja seadmetega, kus PM mängib peamist rolli. Need on elektrooniline süüde, automaatsed elektriaknad, tühikäigu kontroll, bensiin, diiselpumbad, esipaneeli näidikud ja palju muud.
Arvutitehnoloogiad
Kõik mobiilsed seadmed ja arvutitehnoloogia seadmed on varustatud magnetiliste elementidega. Loend sisaldab printereid, draiverite mootoreid, ajamimootoreid ja muid seadmeid.
kodumasinad
Põhimõtteliselt on need väikeste majapidamistarvete hoidjad. Magnethoidjatega riiulid, kardina- ja kardinahoidjad, kööginugade komplekti hoidikud ja hulk muid kodumasinaid.
Elektrotehnika
PM-ile ehitatud elektrotehnika hõlmab selliseid valdkondi nagu raadiotehnika seadmed, generaatorid ja elektrimootorid.
Raadiotehnika
PM kasutatakse raadiotehnika seadmete kompaktsuse suurendamiseks, seadmete autonoomia tagamiseks.
Generaatorid
PM-i generaatorid lahendavad liikuvate kontaktide probleemi - harjadega rõngad. Traditsioonilistes tööstuslikes seadmetes on teravad probleemid, mis on seotud seadmete keeruka hoolduse, osade kiire kulumise ja ergutusahelate olulise energiakaoga.
Ainus takistus selliste generaatorite loomisel on PM-i pöörlevale rootorile paigaldamise probleem. Hiljuti asetatakse rootori pikisuunalistesse soontesse magnetid, täites need sulava materjaliga.
Elektrimootorid
Kodumasinates ja osades tööstusseadmetes on laialt levinud püsimagnetitega sünkroonsed elektrimootorid - need on alalisvoolu harjadeta mootorid.
Nagu ülalkirjeldatud generaatorites, on PM paigaldatud fikseeritud mähisega staatorite sees pöörlevatele rootoritele. Elektrimootori peamine eelis on lühiajaliste voolu kandvate kontaktide puudumine rootori kollektoril.
Seda tüüpi mootorid on väikese võimsusega seadmed. See aga ei vähenda vähimalgi määral nende kasulikkust elektrotehnika valdkonnas.
Lisainformatsioon. Seadme eripäraks on Halli anduri olemasolu, mis reguleerib rootori kiirust.
Autor loodab, et pärast selle artikli lugemist saab lugeja selge ettekujutuse, mis on püsimagnet. Püsimagnetite aktiivne kasutuselevõtt inimtegevuse sfääri stimuleerib uute täiustatud magnetiliste omadustega ferromagnetiliste sulamite leiutamist ja loomist.
Video
Magnetite tõukeomadused ja nende rakendamine tehnoloogias
Magnetid ja aine magnetilised omadused.
Magnetismi kõige lihtsamad ilmingud on tuntud juba pikka aega ja on tuttavad enamikule meist. On kahte erinevat tüüpi magneteid. Mõned on niinimetatud püsimagnetid, mis on valmistatud "kõvadest magnetilistest" materjalidest. Teine tüüp hõlmab niinimetatud elektromagneteid, mille südamik on "pehme magnetiline" raud.
Tõenäoliselt on see sõna magnet"tuleneb iidse Magneesia linna nimest Väike-Aasias, kus leidus selle mineraali suuri maardlaid
Magnetpoolused ja magnetväli.
Kui magnetiseerimata raua varras tuuakse ühe magneti pooluse lähedusse, magnetiseerub see ajutiselt. Sel juhul on magneti poolusele lähim magnetiseeritud varda poolus nime poolest vastupidine ja kaugemal asuv poolus on sama nimega.
Teadlane Coulomb uuris torsioonbilansi abil kahe pika ja õhukese magneti koostoimet. Coulomb näitas, et iga poolust on võimalik iseloomustada teatud "magnetismi hulga" või "magnetlaenguga" ja magnetpooluste vastastikmõju seadus on sama, mis elektrilaengute vastastikmõju seadus: kaks sarnast poolust tõrjuvad kumbagi. teine ja kaks vastandpoolust tõmbavad teineteist jõuga, mis on otseselt võrdeline nendele poolustele koondunud "magnetlaengutega" ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.
Magnetite kasutamine
Magnetmaterjalide kasutamise näiteid on lugematu arv. Püsimagnetid on väga oluline osa paljudest meie igapäevaelus kasutatavatest seadmetest. Neid võib leida pikapi peast, valjuhääldist, elektrikitarrist, elektriauto generaatorist, magnetofonide väikemootoritest, raadiomikrofonist, elektriarvestitest ja muudest seadmetest. Nad teevad isegi "magnetlõugasid", st tugevalt magnetiseeritud teraslõugasid, mis tõrjuvad üksteist ja ei vaja seetõttu kinnitusi.
Magneteid kasutatakse kaasaegses teaduses laialdaselt. Magnetmaterjale on vaja töötamiseks mikrolainealadel, magnetsalvestuseks ja taasesitamiseks ning magnetsalvestusseadmete loomiseks. Magnetostriktiivsed andurid võimaldavad määrata mere sügavust. Ilma ülitundlike magnetiliste elementidega magnetomeetriteta on raske hakkama saada, kui on vaja mõõta tühiselt nõrku, ruumis meelevaldselt peenelt jaotatud magnetvälju.
Ja oli juhtumeid, kui nad võitlesid magnetitega, kui need osutusid kahjulikeks. Siin on lugu Suure Isamaasõja ajast, mis illustreerib magnetismi spetsialistide vastutusrikast tööd neil karmidel aastatel... Võtame näiteks laevakere magnetiseerimise. Selline “iseeneslik” magnetiseerimine pole sugugi kahjutu: mitte ainult ei hakka laeva kompassid “valetama”, võttes Maa väljaks laeva enda välja ja näidates valesti suunda, võivad ujuvad magnetlaevad raudesemeid ligi tõmmata. Kui selliseid objekte seostada miinidega, on külgetõmbe tulemus ilmne. Seetõttu pidid teadlased sekkuma Looduse nippidesse ja spetsiaalselt demagnetiseerima laevu, et need unustaksid, kuidas magnetmiinidele mõjuda.
Magneti peamine kasutusala on elektrotehnikas, raadiotehnikas, mõõteriistades, automaatikas ja telemehaanikas.
Elektrimasinate generaatorid ja elektrimootorid - pöörlevad masinad, mis muudavad kas mehaanilise energia elektrienergiaks (generaatorid) või elektrienergia mehaaniliseks energiaks (mootorid). Generaatorite töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel: magnetväljas liikuvas juhtmes indutseeritakse elektromotoorjõud (EMF). Elektrimootorite toime põhineb asjaolul, et põikmagnetvälja asetatud voolu juhtivale juhtmele mõjub jõud.
Elektromagnetiline dünamomeeter saab valmistada väikemootorite omaduste mõõtmiseks sobiva miniseadme kujul.
Aine magnetilisi omadusi kasutatakse teaduses ja tehnoloogias laialdaselt erinevate kehade ehituse uurimise vahendina. Nii tekkiski Teadused:
magnetokeemia(magnetokeemia) - füüsikalise keemia osa, mis uurib ainete magnetiliste ja keemiliste omaduste vahelisi seoseid; lisaks uurib magnetokeemia magnetväljade mõju keemilistele protsessidele. magnetokeemia põhineb kaasaegsel magnetnähtuste füüsikal. Magnetiliste ja keemiliste omaduste vaheliste seoste uurimine võimaldab selgitada aine keemilise struktuuri tunnuseid.
Mikrolainetehnoloogia
Ühendus. Mikrolaine raadiolaineid kasutatakse sidetehnoloogias laialdaselt. Lisaks erinevatele sõjaväe raadiosüsteemidele on kõigis maailma riikides arvukalt kaubanduslikke mikrolaineühendusi. Kuna sellised raadiolained ei järgi maapinna kumerust, vaid levivad sirgjooneliselt, koosnevad need sideühendused tavaliselt mäetippudele või raadiotornidesse umbes 50 km intervalliga paigaldatud releejaamadest.
Toidukaupade kuumtöötlus. Mikrolainekiirgust kasutatakse toiduainete kuumtöötlemiseks kodus ja toiduainetööstuses. Võimsate vaakumtorude tekitatud energiat saab koondada väikeses mahus toodete ülitõhusaks küpsetamiseks nn. mikrolaineahjud või mikrolaineahjud, mida iseloomustab puhtus, müramatus ja kompaktsus. Selliseid seadmeid kasutatakse lennukite kambüüsides, raudteevagunites ja müügiautomaatides, kus on vaja kiirtoidu valmistamist ja küpsetamist. Tööstus toodab ka kodumajapidamises kasutatavaid mikrolaineahju.
Magneti abil üritati ravida (ja mitte edutult) närvihaigusi, hambavalu, unetust, valusid maksas ja maos – sadu haigusi.
20. sajandi teisel poolel levisid magnetkäevõrud, mis avaldasid soodsat mõju vererõhuhäiretega (hüpertensioon ja hüpotensioon) patsientidele.
üks" uurija”- 18. ja 19. sajandi vahetusel elanud kingsepp Spence Šoti linnast Linlithgow’st väitis, et avastas mingisuguse musta aine, mis neutraliseerib magneti külgetõmbe- ja tõrjuva jõu. Tema sõnul suutis ta selle salapärase aine ja kahe püsimagneti abil väidetavalt hõlpsasti säilitada kahe enda valmistatud perpetuum mobile'i pidevat liikumist. Toome seda teavet tänapäeval tüüpilise näitena naiivsetest ideedest ja lihtsameelsetest uskumustest, millest teadus on vaevalt vabanenud ka hilisematel aegadel. Võib arvata, et Spence'i kaasaegsetel ei oleks ambitsioonika kingsepa fantaasiate mõttetuses kahtlustki. Sellegipoolest pidas šoti füüsik vajalikuks seda juhtumit mainida oma kirjas, mis avaldati ajakirjas " Keemia aastaraamatud aastal 1818, kus ta kirjutab:
"... Hr Playfair ja kapten Cater uurisid mõlemat masinat ja väljendasid oma rahulolu, et igiliikuri probleem sai lõpuks lahendatud."
Seega selgub, et magnetite omadusi kasutatakse laialdaselt paljudes asjades ja need on üsna kasulikud kogu inimkonnale tervikuna.
Igaüks hoidis magnetit käes ja mängis sellega lapsepõlves. Magnetid võivad olla väga erineva kuju, suurusega, kuid kõigil magnetitel on ühine omadus – nad tõmbavad rauda ligi. Tundub, et nad ise on rauast, igal juhul mingist metallist kindlasti. On siiski "mustad magnetid" või "kivid", need tõmbavad tugevalt ka rauatükke ja eriti üksteist.
Kuid nad ei näe välja nagu metall, nad purunevad kergesti, nagu klaas. Magnetite majapidamises leidub palju kasulikku, näiteks on nende abil mugav paberilehti pindadele “nööpnõelda”. Magnetiga on mugav koguda kadunud nõelu, nii et nagu näeme, on see igati kasulik asi.
Teadus 2.0 – suur hüpe edasi – magnetid
Magnet minevikus
Isegi muistsed hiinlased teadsid magnetitest rohkem kui 2000 aastat tagasi, vähemalt seda, et selle nähtusega saab reisimisel suuna valida. See tähendab, et nad leiutasid kompassi. Vana-Kreeka filosoofid, uudishimulikud inimesed, kes kogusid erinevaid hämmastavaid fakte, kohtasid Magnesi linna läheduses Väike-Aasias magneteid. Sealt leidsid nad kummalisi kive, mis võisid rauda ligi tõmmata. Nende aegade jaoks polnud see vähem hämmastav, kui tulnukad meie ajal said.
Veelgi üllatavam tundus, et magnetid tõmbavad ligi kaugeltki mitte kõik metallid, vaid ainult raud ja raud ise on võimeline muutuma magnetiks, kuigi mitte nii tugevaks. Võib öelda, et magnet tõmbas ligi mitte ainult rauda, vaid ka teadlaste uudishimu ning viis tugevalt edasi sellist teadust nagu füüsika. Thales of Miletos kirjutas "magneti hingest" ja roomlane Titus Lucretius Carus kirjutas oma essees "Asjade olemusest" "rauaviilide ja rõngaste raevukast liikumisest". Juba varem võis ta märgata kahe pooluse olemasolu magneti juures, mis hiljem, kui meremehed kompassi kasutama hakkasid, said põhipunktide auks nimed.
Mis on magnet. Lihtsate sõnadega. Magnetväli
Võtke magnetit tõsiselt
Magnetite olemust ei osatud pikka aega seletada. Magnetite abil avastati uusi mandreid (madrused suhtuvad kompassi siiani suure austusega), kuid magnetismi olemusest ei teadnud keegi midagi. Tööd tehti ainult kompassi täiustamiseks, mida tegi ka geograaf ja navigaator Christopher Columbus.
1820. aastal tegi Taani teadlane Hans Christian Oersted suure avastuse. Ta tegi kindlaks elektrivooluga traadi toime magnetnõelale ja teadlasena selgitas katsetega välja, kuidas see erinevates tingimustes toimub. Samal aastal esitas prantsuse füüsik Henri Ampere hüpoteesi magnetilise aine molekulides voolavate elementaarsete ringvoolude kohta. 1831. aastal viib inglane Michael Faraday läbi isoleeritud traadi mähise ja magneti abil katsed, mis näitavad, et mehaanilist tööd on võimalik muuta elektrivooluks. Ta kehtestab ka elektromagnetilise induktsiooni seaduse ja tutvustab "magnetvälja" mõistet.
Faraday seadus kehtestab reegli: suletud vooluringi korral võrdub elektromotoorjõud seda ahelat läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. Sellel põhimõttel töötavad kõik elektrimasinad - generaatorid, elektrimootorid, trafod.
Šoti teadlane James C. Maxwell koondab 1873. aastal magnetilised ja elektrilised nähtused üheks teooriaks, klassikaliseks elektrodünaamikaks.
Aineid, mida saab magnetiseerida, nimetatakse ferromagnetiteks. See nimi ühendab magneteid rauaga, kuid peale selle on magnetiseerimisvõime olemas ka niklil, koobaltil ja mõnel muul metallil. Kuna magnetväli on juba praktilise kasutuse valdkonda jõudnud, on ka magnetmaterjalid saanud suure tähelepanu objektiks.
Katsetused algasid magnetiliste metallide sulamite ja nendes sisalduvate erinevate lisanditega. Saadud materjalid olid väga kallid ja kui Werner Siemens poleks tulnud ideele asendada magnet suhteliselt väikese vooluga magnetiseeritud terasega, poleks maailm kunagi näinud elektritrammi ja Siemensit. Siemens tegeles ka telegraafiaparaatidega, kuid siin oli tal palju konkurente ja elektritramm andis ettevõttele palju raha ning tõmbas lõpuks kõik muu endaga kaasa.
Elektromagnetiline induktsioon
Magnetidega seotud põhisuurused tehnikas
Meid huvitavad peamiselt magnetid, see tähendab ferromagnetid, ja jätame veidi kõrvale ülejäänu, väga suure magnetvälja (õigemini öeldes elektromagnetilise, Maxwelli mälestuseks). Meie mõõtühikud on SI (kilogramm, meeter, sekund, amper) ja nende tuletised:
l Välja tugevus, H, A/m (amprit meetri kohta).
See väärtus iseloomustab väljatugevust paralleeljuhtide vahel, mille vaheline kaugus on 1 m ja neid läbiv vool on 1 A. Väljatugevus on vektorsuurus.
l Magnetiline induktsioon, B, Tesla, magnetvoo tihedus (Weber/m.sq.)
See on juhti läbiva voolu ja ümbermõõdu suhe raadiuses, mille juures oleme huvitatud induktsiooni suurusest. Ring asub tasapinnal, mida traat ristub. See hõlmab veel üht tegurit, mida nimetatakse magnetiliseks läbilaskvuseks. See on vektorkogus. Kui vaatame mõttes traadi otsa ja eeldame, et vool liigub meist eemale, siis magnetjõuringid “pöörlevad” päripäeva ning puutujale rakendub induktsioonivektor ja kattub nendega suunalt.
l Magnetiline läbilaskvus, μ (suhteline väärtus)
Kui vaakumi magnetiliseks läbilaskvuseks võtta 1, siis ülejäänud materjalide puhul saame vastavad väärtused. Nii saame näiteks õhu puhul väärtuse, mis on praktiliselt sama, mis vaakumi puhul. Raua puhul saame oluliselt suuremad väärtused, nii et saame piltlikult (ja väga täpselt) öelda, et raud “tõmbab” endasse magnetilisi jõujooni. Kui südamikuta mähises on väljatugevus H, siis südamikuga saame μH.
l Sunnijõud, Olen.
Sunnijõud näitab, kui palju magnetiline materjal peab vastu demagnetiseerimisele ja ümbermagnetiseerimisele. Kui mähise vool on täielikult eemaldatud, tekib südamikus jääkinduktsioon. Nulliga võrdseks muutmiseks peate looma teatud tugevusega välja, kuid vastupidi, st laskma voolul kulgeda vastupidises suunas. Seda pinget nimetatakse sundjõuks.
Kuna praktikas kasutatakse magneteid alati mingis seoses elektriga, siis ei maksa imestada, et nende omaduste kirjeldamiseks kasutatakse sellist elektrilist suurust nagu amper.
Öeldust järeldub, et näiteks nael, millele magnet on mõjunud, muutub ise magnetiks, kuigi nõrgemaks. Praktikas selgub, et isegi magnetitega mängivad lapsed teavad seda.
Inseneritöös kehtivad magnetitele erinevad nõuded, olenevalt sellest, kuhu need materjalid lähevad. Ferromagnetilised materjalid jagunevad "pehmeteks" ja "kõvadeks". Esimesed lähevad südamike valmistamisele seadmetele, mille magnetvoog on konstantne või muutuv. Pehmetest materjalidest head sõltumatut magnetit teha ei saa. Nad demagnetiseeruvad liiga kergesti ja siin on just see nende väärtuslik omadus, kuna voolu väljalülitamisel peab relee "vabanema" ja elektrimootor ei tohi kuumeneda - ümbermagnetiseerimiseks kulub liigne energia, mis vabaneb kujul. kuumusest.
KUIDAS MAGNETVÄLI TEGELIKULT NÄEB VÄLJA? Igor Beletski
Püsimagnetid, st need, mida nimetatakse magnetiteks, nõuavad nende valmistamiseks kõvasid materjale. Jäikuse all mõeldakse magnetilist, st suurt jääkinduktsiooni ja suurt sunnijõudu, kuna nagu nägime, on need suurused omavahel tihedalt seotud. Selliste magnetite jaoks kasutatakse süsinik-, volframi-, kroomi- ja koobalterast. Nende sunnijõud ulatub väärtuseni umbes 6500 A/m.
On olemas spetsiaalsed sulamid nimega alni, alnisi, alnico ja paljud teised, nagu võite arvata, sisaldavad need alumiiniumi, niklit, räni, koobaltit erinevates kombinatsioonides, millel on suurem sunnijõud - kuni 20 000 ... 60 000 A / m. Sellist magnetit pole nii lihtne rauast lahti rebida.
Seal on magnetid, mis on spetsiaalselt ette nähtud töötama kõrgematel sagedustel. See on tuntud "ümmargune magnet". See on "kaevandatud" väärtusetust kõlarist muusikakeskuse kõlarist või autoraadiost või isegi eelmise aasta telerist. See magnet on valmistatud raudoksiidide ja spetsiaalsete lisandite paagutamisel. Sellist materjali nimetatakse ferriidiks, kuid mitte iga ferriit pole sel viisil spetsiaalselt magnetiseeritud. Ja kõlarites kasutatakse seda asjatute kadude vähendamiseks.
Magnetid. avastus. Kuidas see töötab?
Mis toimub magneti sees?
Tulenevalt asjaolust, et aine aatomid on omamoodi elektri "klombid", võivad nad luua oma magnetvälja, kuid ainult mõnes metallis, millel on sarnane aatomi struktuur, on see võime väga väljendunud. Ja raud, koobalt ja nikkel seisavad Mendelejevi perioodilises süsteemis kõrvuti ja neil on sarnased elektronkestade struktuurid, mis muudab nende elementide aatomid mikroskoopilisteks magnetiteks.
Kuna metalle võib nimetada mitmesuguste väga väikese suurusega kristallide külmutatud seguks, on selge, et sellistel sulamitel võib olla palju magnetilisi omadusi. Paljud aatomirühmad võivad naabrite ja välisväljade mõjul enda magnetid "lahti rullida". Selliseid "kooslusi" nimetatakse magnetdomeenideks ja need moodustavad väga veidraid struktuure, mida füüsikud siiani huviga uurivad. Sellel on suur praktiline tähtsus.
Nagu juba mainitud, võivad magnetid olla peaaegu aatomi suurused, seega on magnetdomeeni väikseim suurus piiratud kristalli suurusega, millesse magnetmetalli aatomid on põimitud. See seletab näiteks peaaegu fantastilist salvestustihedust tänapäevastel arvutikõvaketastel, mis ilmselt kasvab seni, kuni ketastele on tõsisemad konkurendid.
Gravitatsioon, magnetism ja elekter
Kus magneteid kasutatakse?
Mille südamikud on magnetimagnetid, kuigi tavaliselt nimetatakse neid lihtsalt südamikeks, on magnetitel palju rohkem kasutusalasid. Reisijatele on olemas kirjatarvete magnetid, mööbliuksemagnetid, malemagnetid. Need on tuntud magnetid.
Haruldasemate tüüpide hulka kuuluvad osakeste kiirendite magnetid, need on väga muljetavaldavad struktuurid, mis võivad kaaluda kümneid tonne või rohkem. Kuigi praegu on eksperimentaalfüüsika rohtu kasvanud, välja arvatud see osa, mis toob turule kohe superkasumit ja ise ei maksa peaaegu midagi.
Veel üks uudishimulik magnet on paigaldatud uhkesse meditsiiniseadmesse, mida nimetatakse magnetresonantstomograafia skanneriks. (Tegelikult nimetatakse seda meetodit NMR, tuumamagnetresonants, kuid et mitte hirmutada inimesi, kes pole üldiselt füüsikas tugevad, nimetati see ümber.) Seade nõuab vaadeldava objekti (patsiendi) paigutamist tugevasse magneti välja ning vastav magnet on hirmuäratava suuruse ja kuradikirstu kujuga.
Inimene asetatakse diivanile ja veeretatakse selles magnetis läbi tunneli, samal ajal kui andurid skaneerivad arstidele huvipakkuvat kohta. Üldiselt on see okei, kuid mõne jaoks jõuab klaustrofoobia paanikani. Sellised inimesed lasevad end meelsasti elusalt lõigata, kuid pole nõus MRT-uuringuga. Samas, kes teab, kuidas inimene end selle eest korraliku raha maksmise järel ebaharilikult tugevas, kuni 3 Teslat induktsiooniga magnetväljas tunneb.
Sellise tugeva välja saamiseks kasutatakse sageli ülijuhtivust, jahutades magnetpooli vedela vesinikuga. See võimaldab välja pumpada, kartmata, et juhtmete kuumutamine tugeva vooluga piirab magneti võimalusi. See ei ole odav seade. Kuid spetsiaalsetest sulamitest valmistatud magnetid, mis ei vaja voolu kallutamist, on palju kallimad.
Meie Maa on samuti suur, kuigi mitte väga tugev magnet. See ei aita mitte ainult magnetkompassi omanikke, vaid päästab meid ka surmast. Ilma selleta tapaks meid päikesekiirgus. Kosmosest tehtud vaatluste põhjal arvutite poolt modelleeritud pilt Maa magnetväljast tundub väga muljetavaldav.
Siin on väike vastus küsimusele, mis on magnet füüsikas ja tehnoloogias.
KOMPAS Kompass - seade, mis hõlbustab piirkonnas orienteerumist. Arvatavasti leiutati kompass Hiinas. Euroopas on kompassi leiutamine pärit 12.-13. sajandist, kuid selle seade jäi väga lihtsaks - korgile kinnitatud magnetnõel, mis lasti veega anumasse. Magnetkompassi tööpõhimõte põhineb kahe magneti külgetõmbamisel-tõrjumisel. Magnetite vastaspoolused tõmbavad, nagu poolused tõrjuvad.
