Właściwości odpychające magnesów i ich zastosowanie w technologii
Magnesy i właściwości magnetyczne materii.
Najprostsze przejawy magnetyzmu są znane od bardzo dawna i są znane większości z nas. Istnieją dwa różne rodzaje magnesów. Niektóre z nich to tak zwane magnesy trwałe, wykonane z materiałów „twardych magnetycznych”. Inny typ to tak zwane elektromagnesy z rdzeniem z żelaza „miękko magnetycznego”.
Najprawdopodobniej słowo magnes„pochodzi od nazwy starożytnego miasta Magnesia w Azji Mniejszej, gdzie znajdowały się duże złoża tego minerału
Bieguny magnetyczne i pole magnetyczne.
Jeśli sztabka nienamagnesowanego żelaza zostanie zbliżona do jednego z biegunów magnesu, ten drugi zostanie tymczasowo namagnesowany. W tym przypadku biegun namagnesowanego pręta najbliżej bieguna magnesu będzie miał przeciwną nazwę, a najdalszy będzie miał taką samą nazwę.
Wykorzystując równowagę torsyjną, naukowiec Coulomb zbadał oddziaływanie dwóch długich i cienkich magnesów. Coulomb wykazał, że można scharakteryzować każdy biegun pewną „ilością magnetyzmu” lub „ładunkiem magnetycznym”, a prawo oddziaływania biegunów magnetycznych jest takie samo, jak prawo oddziaływania ładunków elektrycznych: dwa podobne bieguny odpychają się drugi i dwa przeciwległe bieguny przyciągają się z siłą wprost proporcjonalną do "ładunków magnetycznych" skupionych w tych biegunach i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi.
Zastosowanie magnesów
Istnieją niezliczone przykłady zastosowania materiałów magnetycznych. Magnesy trwałe są bardzo ważną częścią wielu urządzeń używanych w naszym codziennym życiu. Można je znaleźć w głowicy, w głośniku, gitarze elektrycznej, elektrycznym generatorze samochodowym, w małych silniczkach magnetofonów, w mikrofonie radiowym, miernikach elektrycznych i innych urządzeniach. Tworzą nawet „szczęki magnetyczne”, tj. silnie namagnesowane stalowe szczęki, które odpychają się nawzajem i dlatego nie wymagają elementów złącznych.
Magnesy są szeroko stosowane we współczesnej nauce. Materiały magnetyczne są potrzebne do pracy w zakresach mikrofal, do zapisu i odtwarzania magnetycznego oraz do tworzenia magnetycznych urządzeń magazynujących. Przetworniki magnetostrykcyjne umożliwiają określenie głębokości morza. Trudno obejść się bez magnetometrów z bardzo czułymi elementami magnetycznymi, jeśli konieczne jest zmierzenie pomijalnie słabych pól magnetycznych, arbitralnie subtelnie rozłożonych w przestrzeni.
I zdarzały się przypadki, kiedy walczyli z magnesami, kiedy okazywały się szkodliwe. Oto historia z czasów Wielkiej Wojny Ojczyźnianej, która ilustruje odpowiedzialną pracę specjalistów od magnetyzmu w tamtych trudnych latach... Weźmy na przykład namagnesowanie kadłuba statku. Takie „spontaniczne” namagnesowanie wcale nie jest nieszkodliwe: nie tylko kompasy statku zaczynają „kłamieć”, biorąc pole samego statku za pole Ziemi i niewłaściwie wskazując kierunek, pływające statki z magnesami mogą przyciągać żelazne przedmioty. Jeśli takie obiekty kojarzą się z kopalniami, efekt przyciągania jest oczywisty. Dlatego naukowcy musieli interweniować w sztuczki Natury i specjalnie rozmagnesowywać statki, aby zapomniały, jak działać na miny magnetyczne.
Główne zastosowanie magnesu to elektrotechnika, radiotechnika, oprzyrządowanie, automatyka i telemechanika.
Generatory maszyn elektrycznych i silniki elektryczne - maszyny rotacyjne, które przetwarzają energię mechaniczną na energię elektryczną (generatory) lub energię elektryczną na energię mechaniczną (silniki). Działanie generatorów opiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej: w drucie poruszającym się w polu magnetycznym indukowana jest siła elektromotoryczna (EMF). Działanie silników elektrycznych polega na tym, że na przewód przewodzący prąd umieszczony w poprzecznym polu magnetycznym działa siła.
Dynamometr elektromagnetyczny może być wykonany w postaci miniaturowego urządzenia nadającego się do pomiaru charakterystyk małych silników.
Magnetyczne właściwości materii są szeroko stosowane w nauce i technice jako środek badania budowy różnych ciał. Tak powstał Nauki:
magnetochemia(magnetochemia) – dział chemii fizycznej zajmujący się badaniem relacji między właściwościami magnetycznymi i chemicznymi substancji; ponadto magnetochemia bada wpływ pól magnetycznych na procesy chemiczne. magnetochemia opiera się na współczesnej fizyce zjawisk magnetycznych. Badanie zależności między właściwościami magnetycznymi i chemicznymi pozwala na wyjaśnienie cech budowy chemicznej substancji.
Technologia mikrofalowa
Połączenie. Fale radiowe mikrofalowe są szeroko stosowane w technologii komunikacyjnej. Oprócz różnych wojskowych systemów radiowych we wszystkich krajach świata istnieje wiele komercyjnych łączy mikrofalowych. Ponieważ takie fale radiowe nie podążają za krzywizną powierzchni Ziemi, ale rozchodzą się w linii prostej, te łącza komunikacyjne składają się zwykle ze stacji przekaźnikowych zainstalowanych na szczytach wzgórz lub na wieżach radiowych w odstępach około 50 km.
Obróbka cieplna produktów spożywczych. Promieniowanie mikrofalowe jest wykorzystywane do obróbki cieplnej produktów spożywczych w domu oraz w przemyśle spożywczym. Energię generowaną przez mocne lampy próżniowe można skoncentrować w niewielkiej objętości w celu wysokowydajnego gotowania produktów w tzw. kuchenki mikrofalowe lub mikrofalowe, charakteryzujące się czystością, ciszą i zwartością. Takie urządzenia znajdują zastosowanie w kuchniach lotniczych, kolejowych wagonach restauracyjnych i automatach sprzedających, gdzie wymagane jest przygotowywanie i gotowanie fast foodów. Przemysł produkuje również domowe kuchenki mikrofalowe.
Za pomocą magnesu próbowali leczyć (a nie bezskutecznie) choroby nerwowe, ból zęba, bezsenność, bóle wątroby i żołądka - setki chorób.
W drugiej połowie XX wieku rozpowszechniły się bransoletki magnetyczne, które mają korzystny wpływ na pacjentów z zaburzeniami ciśnienia tętniczego (nadciśnienie i niedociśnienie).
Jeden " badacz”- Shoemaker Spence ze szkockiego miasta Linlithgow, który żył na przełomie XVIII i XIX wieku, twierdził, że odkrył jakiś rodzaj czarnej substancji, która neutralizowała przyciągającą i odpychającą siłę magnesu. Według niego, za pomocą tej tajemniczej substancji i dwóch magnesów trwałych, mógł z łatwością utrzymać ciągły ruch dwóch perpetuum mobile własnej produkcji. Przytaczamy tę informację dzisiaj jako typowy przykład naiwnych pomysłów i naiwnych przekonań, z których nauka prawie się nie wyzbyła nawet w późniejszych czasach. Można przypuszczać, że współcześni Spence'owi nie mieliby cienia wątpliwości co do bezsensu fantazji ambitnego szewca. Niemniej jednak szkocki fizyk uznał za konieczne wspomnieć o tym przypadku w swoim liście, opublikowanym w czasopiśmie ” Roczniki Chemii w 1818, gdzie pisze:
"...Pan Playfair i Kapitan Cater zbadali obie te maszyny i wyrazili zadowolenie, że problem perpetuum mobile został ostatecznie rozwiązany."
Okazuje się więc, że właściwości magnesów są szeroko stosowane w wielu rzeczach i są bardzo przydatne dla całej ludzkości.
Każda kobieta prędzej czy później ma ochotę zbudować własne gniazdo, udekorować je stylowymi i funkcjonalnymi dodatkami oraz zastosować designerskie rozwiązania dekoratorskie.
Czasami nawet nie wiemy, jak jeszcze możemy wykorzystać ciekawe rzeczy, których cel wydaje się, że jest już jasny. Na przykład, czy wiesz, że suszoną dynię można polakierować i przez długi czas posłuży Ci jako wazon do papeterii lub bukietów polnych? A farby akwarelowe od momentu, gdy dziecko dorośnie nie powinny być chowane w odległej szufladzie, bo mogą po prostu ozdobić lustro w łazience.
Dzisiaj porozmawiamy o tak uroczych i użytecznych gadżetach dekoracyjnych, jak magnesy. Wiele z nich przywozimy z naszych podróży, starając się zachować choć skrawek wspomnień z naszego ulubionego miejsca. Inne drobiazgi tematyczne mogą nam podarować krewni lub znajomi, a jeszcze inne zostały odziedziczone po naszej babci od niepamiętnych czasów. Okazuje się, że ci mali „przyjaciele” wnętrz mają aż 10 różnych zastosowań, z którymi zapoznamy się.
1. Element dekoracyjny. W większości przypadków magnesy służą do ozdabiania urządzeń AGD, takich jak lodówka czy pralka. Czasami nawet szwedzką ścianę można ozdobić magnesami z literami. Najważniejsze jest, aby przynajmniej trochę zachować styl. Kiedyś odwiedziłem znajomą, a ona miała dużą liczbę magnesów zawieszonych wokół lodówki. Obok zaimprowizowanych kanapek widać nagi tors dziewczyny, z boku kilka magnesów z Egiptu (gdzie naprawdę były), a następnie kilkanaście rzeczy z innych krajów - Wietnam, Tbilisi, Gurzuf, Lwów, Londyn i inni. Wszystko byłoby w porządku, ale kiedy pośród tego chaosu zobaczyłem kilka liter magnetycznych z jogurtem Rastishki otoczonych magnesami w kształcie broni, moje zdziwienie nie miało granic! Jeśli uważasz, że odwiedzający Cię ludzie nie zwracają uwagi na takie drobiazgi jak magnesy, mylisz się i ryzykujesz na zawsze etykietkę „bez smaku” rodziny, która wystawia swoje „wyprawy i osiągnięcia” na pokaz.
2. Zdjęcia na magnesie. Mało kto wie, że współczesna poligrafia wymyśliła kolejną innowację - osobiste zdjęcia na płaskim magnesie. Taka przyjemność jest przygotowywana natychmiast, w ciągu zaledwie kilku godzin i będzie kosztować dość niedrogo. Nie tylko znalazłeś inny sposób na uratowanie wspomnień, ale zużycie wydrukowanego zdjęcia na tak gęstym materiale jest znacznie mniejsze. Zdjęcia na magnesach można po prostu schować do szafy w celu starannego przechowywania lub wykorzystać jako element dekoracyjny - na przykład drzewo genealogiczne na żelaznym stojaku.
3. Wygodny „uchwyt” na płyty, a także fiksację. Mało jest rodzin, które nie wiedzą o tak funkcjonalnym zastosowaniu magnesu. Nawet w szkole mojego syna nauczyciele naprawiają materiały wizualne, stoły i obrazy na nowoczesnych tablicach i stojakach, nie przerysowując ich ręcznie, jak wcześniej. W naszej rodzinie magnesy są integralną częścią lodówki, ponieważ wszystkie zadania dnia, numery telefonów operacyjnych, niezapomniane daty i codzienne czynności są ustalane przez te małe atrybuty.
Jeśli chodzi o mocowanie, mój dziadek często używał magnesów, aby lepiej przykleić klej podczas naprawy pęknięć lub blizn na przedmiotach. Po prostu umieścił część między dwoma magnesami, a szybsze łączenie nie trwało długo.
Mama znalazła inne zastosowanie dla właściwości mocujących magnes w gospodarstwie domowym - kupiła piękny podłużny pasek magnetyczny i przyczepiła do niego wszelkie sprzęty kuchenne (m.in. patelnie i garnki). Takie paski mogą służyć jako uchwyty na noże, minimagnes można nawet wszyć w tkaninę (pinezka, ręcznik), dzięki czemu można go również wygodnie umieścić (nawet przymocować do piekarnika).
4. Rozrywka dla dzieci i dorosłych. Na podstawie magnesów od dawna powstało wiele zagadek, fascynujących rzeźb i urządzeń do relaksu w gabinecie psychologa. Małe dzieci są szczególnie zadowolone z zawieszonych w powietrzu przedmiotów, a także magnetycznych kostek, kulek, krążków i innych zabawnych drobiazgów. Możesz również wykonać tabliczkę „wzrostu” dla swojego dziecka za pomocą magnesów - po prostu zaznacz zabawnym magnesem poziomy, do których Twoje dziecko dorosło w określonym czasie.
5. Oczyszczanie oleju samochodowego. Mówimy o wlewu oleju przekładniowego i silnikowego. Tę funkcję magnesu zademonstrował mi mój brat, mechanik samochodowy, a mojemu mężowi bardzo się to podobało. Kompaktowe magnesy są bezpiecznie osadzone na korku spustowym silnika samochodu, a wszystkie zużywające się części będą się do nich przywierać. Silne magnesy wychwytują tylko te cząstki, które ścierają materiał części i zbierają je na swojej powierzchni, z której wszelkie zanieczyszczenia będą łatwe do usunięcia.
6. Szukaj przedmiotów. Jeśli Twoje dziecko obejrzało wystarczająco dużo amerykańskich filmów i chce poszukać w ośrodku zagubionych złotych pierścionków, nie powinieneś mu przeszkadzać. Kiedyś kupiłem mojemu synowi wykrywacz metalu, kiedy pokazał swoje umiejętności jako badacz archeologiczny. Wyobraź sobie moje zdziwienie, gdy zabawa mojego syna zaczęła przynosić dochody. Na wszystkie dwa tygodnie ośrodka mój syn przyniósł 2 złote pierścionki, jeden wisiorek i srebrny kolczyk do piercingu, po prostu przeciągając nitkę z pierścieniowym magnesem po plaży. Mężowi spodobał się ten pomysł, ale używa go do napraw, bo za pomocą „sondy” magnetycznej można szybko znaleźć położenie śrub, gwoździ i okuć w ścianach.
Co ciekawe, w sprzedaży dostępne są magnesy, które potrafią podnosić przedmioty nawet z dna morza o wadze do 300 kg. Fantazja o podwodnym skarbie piratów natychmiast się rozwinęła... A co jeśli?!
7. Naprawa instrumentów muzycznych. Córka mojej koleżanki od dawna uczęszczała do szkoły muzycznej na instrumentach dętych, a jej mama jest już powalona z nóg, próbując znaleźć szybki sposób na pozbycie się charakterystycznych wgnieceń na saksofonie i trąbce. Nie można się do nich dostać przez cienką zakrzywioną rurkę, a znalezienie odpowiedniego specjalisty od naprawy nie jest takie łatwe (a przyjemność nie jest tania). I tak przeczytała gdzieś informację, że magnes może pomóc w tej trudnej sprawie. Bierzemy żelazną kulkę (najlepiej wykonaną ze stali), odpowiednią do średnicy rurki i prowadzimy ją za pomocą zewnętrznego magnesu do miejsca wgniecenia. Następnie wystarczy poprowadzić magnes po obwodzie wgniecenia, kulka od wewnątrz będzie silnie przyciągana do magnesu, doskonale wyrównując powierzchnię. Takie naprawy będą kosztować bardzo niedrogo iw ciągu kilku minut!
8. Zapinanie żelaznych broszek lub odznak bez śladów na ubraniach. W taki ciekawy sposób szpiegowałem jednego z naszych pracowników. Regularnie nosi delikatne jedwabne, satynowe i szyfonowe bluzki, z tabliczką z nazwiskiem, która jest obowiązkowa w dress code. Dziewczyna pomyślała o przyczepieniu minimagnesu do wewnętrznej strony ubrania, a z przodu po prostu opiera o niego przypinkę lub żelazną broszkę. O dziwo talerz trzyma się pewnie, a nawet najcieńsze ubrania nie pozostawiają śladu.
9. Element dekoracyjny. Wiele dziewczyn słyszało o tak zwanych magnetycznych bransoletkach wykonanych z kulek, kostek i innych geometrycznych kształtów. Taka biżuteria jest bardzo szybka w montażu, możesz nadać jej indywidualny charakter, dodając kilka tematycznych zawieszek lub identyfikatorów do swojego podstawowego zestawu. Możesz także zamieniać magnetyczne detale z innymi elementami dekoracyjnymi - skórzanymi wstawkami, cekinami, futrem, tkaniną itp. Ponadto biżuteria magnetyczna jest uważana za korzystną dla ciała!
Kiedyś oglądałem program, w którym dziewczyna naprawdę chciała dostać modny piercing na imprezę, ale jej rodzice nie pozwolili na to. Sama bystra dziewczyna nie chciała "dziurować" ciała, po prostu przyczepiła mały magnes z jednej strony płatka ucha, a z drugiej dodała 3 srebrne trójkąty. Taką ozdobę można uzyskać bezboleśnie, higienicznie, szybko i tylko w te dni, kiedy masz ochotę na taki „wzór”.
10. Przyspiesza fermentację domowych nalewek. Na koniec opowiem wam o niesamowitym sposobie, w jaki mój przyjaciel przygotowuje likiery i wina w swoim wiejskim domu. Jak mówi, umieszczając magnesy na dnie butelki, tworzy potężne pole, idealne do fermentacji dowolnych alkoholi. Znajomy twierdzi, że dojrzewa kilka razy szybciej (dosłownie w ciągu miesiąca), a napój otrzymuje te same właściwości smakowe i aromatyczne bukiety, które zwykle dojrzewają w nalewkach po kilku latach leżakowania!
Dzisiaj przyjrzeliśmy się naprawdę niesamowitym sposobom wykorzystania magnesów w życiu codziennym. Tak więc, jeśli masz w domu kilka przestarzałych magnesów, nadszedł czas, aby dać im drugie życie, używając ich zgodnie z ich przeznaczeniem.
W domu, w pracy, we własnym samochodzie czy w komunikacji miejskiej otaczają nas różnego rodzaju magnesy. Zasilają silniki, czujniki, mikrofony i wiele innych powszechnych rzeczy. Jednocześnie w każdym obszarze wykorzystywane są urządzenia różniące się charakterystyką i funkcjami. Ogólnie rozróżnia się te rodzaje magnesów:
Czym są magnesy
Elektromagnesy. Konstrukcja takich produktów składa się z żelaznego rdzenia, na który nawinięte są zwoje drutu. Stosując prąd elektryczny o różnych parametrach wielkości i kierunku można uzyskać pola magnetyczne o pożądanej sile i polaryzacji.
Nazwa tej grupy magnesów jest skrótem nazw jej składników: aluminium, nikiel i kobalt. Główną zaletą stopu alnico jest niezrównana stabilność temperaturowa materiału. Inne rodzaje magnesów nie mogą pochwalić się możliwością stosowania w temperaturach do +550 ⁰ C. Jednocześnie ten lekki materiał charakteryzuje się słabą siłą koercji. Oznacza to, że można go całkowicie rozmagnesować pod wpływem silnego zewnętrznego pola magnetycznego. Jednocześnie alnico ze względu na przystępną cenę jest niezastąpionym rozwiązaniem w wielu sektorach naukowych i przemysłowych.
Nowoczesne produkty magnetyczne
Więc wymyśliliśmy stopy. Przejdźmy teraz do tego, czym są magnesy i jakie mogą znaleźć zastosowanie w życiu codziennym. W rzeczywistości istnieje ogromna różnorodność opcji takich produktów:
3) magnesy biurowe. Do prezentacji i spotkań wykorzystywane są tablice magnetyczne, które pozwalają wizualnie i szczegółowo przedstawić dowolne informacje. Są również niezwykle przydatne w salach szkolnych i salach uniwersyteckich.
Co to jest magnes stały
Produkt ferromagnetyczny zdolny do zachowania znacznego namagnesowania szczątkowego po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego nazywany jest magnesem trwałym. Magnesy trwałe wykonywane są z różnych metali, takich jak: kobalt, żelazo, nikiel, stopy metali ziem rzadkich (do magnesów neodymowych), a także z naturalnych minerałów, takich jak magnetyty.
Zakres magnesów trwałych jest dziś bardzo szeroki, ale ich przeznaczenie jest zasadniczo takie samo wszędzie - jako źródło stałego pola magnetycznego bez zasilania. Tak więc magnes jest ciałem, które ma swoje własne.
Samo słowo „magnes” pochodzi od greckiego wyrażenia, które tłumaczy się jako „kamień z Magnezji”, od nazwy azjatyckiego miasta, w którym w starożytności odkryto złoża magnetytu, magnetycznej rudy żelaza. Z fizycznego punktu widzenia magnes elementarny jest elektronem, a właściwości magnetyczne magnesów są na ogół określane przez momenty magnetyczne elektronów tworzących namagnesowany materiał.
Charakterystyki sekcji rozmagnesowania materiału, z którego wykonany jest magnes trwały, określają właściwości magnesu trwałego: im większa siła koercji Hc i im wyższa szczątkowa indukcja magnetyczna Br, tym silniejszy i stabilniejszy magnes.
Siła przymusu (dosłownie przetłumaczona z łaciny - „siła trzymająca”) - jest niezbędna do całkowitego rozmagnesowania substancji ferro- lub ferrimagnetycznej. Zatem im większą siłę przymusu ma dany magnes, tym bardziej jest odporny na czynniki demagnetyzujące.
Jednostką miary siły przymusu jest Amper/metr. A, jak wiesz, jest wielkością wektorową, która jest charakterystyką mocy pola magnetycznego. Charakterystyczna wartość szczątkowej indukcji magnetycznej magnesów trwałych wynosi około 1 Tesli.
Rodzaje i właściwości magnesów trwałych
ferryt
Magnesy ferrytowe, choć kruche, mają dobrą odporność na korozję, co przy niskiej cenie czyni je najbardziej powszechnymi. Takie magnesy są wykonane ze stopu tlenku żelaza z ferrytem baru lub strontu. Taka kompozycja pozwala materiałowi zachować swoje właściwości magnetyczne w szerokim zakresie temperatur - od -30°C do +270°C.
Produkty magnetyczne w postaci pierścieni ferrytowych, prętów i podków znajdują szerokie zastosowanie zarówno w przemyśle, jak iw życiu codziennym, w technice i elektronice. Stosowane są w systemach akustycznych, w generatorach, m.in. W przemyśle motoryzacyjnym magnesy ferrytowe są instalowane w rozrusznikach, elektrycznych szybach, układach chłodzenia i wentylatorach.
Magnesy ferrytowe charakteryzują się siłą koercji około 200 kA/m i szczątkową indukcją magnetyczną około 0,4 Tesli. Średnio magnes ferrytowy może trwać od 10 do 30 lat.
Alnico (aluminium-nikiel-kobalt)
Magnesy trwałe na bazie stopu aluminium, niklu i kobaltu charakteryzują się niezrównaną odpornością na temperaturę i stabilnością: są w stanie utrzymać swoje właściwości magnetyczne w temperaturach do +550 ° C, chociaż charakterystyczna dla nich siła koercji jest stosunkowo niewielka. Pod działaniem stosunkowo niewielkiego pola magnetycznego magnesy takie stracą swoje pierwotne właściwości magnetyczne.
Oceń sam: typowa siła przymusu wynosi około 50 kA/m przy szczątkowym namagnesowaniu około 0,7 Tesli. Jednak pomimo tej cechy magnesy Alnico są niezbędne w niektórych badaniach naukowych.
Typowa zawartość wysoce magnetycznych stopów alnico wynosi od 7 do 10% aluminium, od 12 do 15% niklu, od 18 do 40% kobaltu i od 3 do 4% miedzi.
Im więcej kobaltu, tym wyższa indukcja nasycenia i energia magnetyczna stopu. Dodatki w postaci od 2 do 8% tytanu i tylko 1% niobu przyczyniają się do uzyskania większej siły koercji - do 145 kA/m. Dodatek 0,5 do 1% krzemu zapewnia izotropię właściwości magnetycznych.
Samariaceae
Jeśli potrzebujesz wyjątkowej odporności na korozję, utlenianie i temperatury do +350 ° C, to potrzebujesz magnetycznego stopu samaru i kobaltu.
Pod względem kosztów magnesy samarowo-kobaltowe są droższe niż neodymowe ze względu na rzadszy i droższy metal - kobalt. Niemniej jednak wskazane jest ich stosowanie w razie potrzeby, aby miały minimalne wymiary i wagę produktów końcowych.
Jest to najbardziej celowe w statkach kosmicznych, lotnictwie i technologii komputerowej, miniaturowych silnikach elektrycznych i sprzężeniach magnetycznych, w urządzeniach i urządzeniach do noszenia (zegarki, słuchawki, telefony komórkowe itp.)
Ze względu na swoją szczególną odporność na korozję, to właśnie magnesy samaru są wykorzystywane w strategicznym rozwoju i zastosowaniach wojskowych. Silniki elektryczne, generatory, systemy podnoszenia, pojazdy silnikowe – silny magnes ze stopu samarowo-kobaltowego jest idealny do agresywnych środowisk i trudnych warunków pracy. Siła koercji wynosi około 700 kA/m przy szczątkowej indukcji magnetycznej około 1 Tesli.
neodym
Magnesy neodymowe są dziś bardzo poszukiwane i wydają się być najbardziej obiecujące. Stop neodymowo-żelazowo-borowy umożliwia tworzenie super magnesów dla różnych dziedzin, od zatrzasków i zabawek po potężne maszyny do podnoszenia.
Wysoka siła koercji rzędu 1000 kA/m i namagnesowanie szczątkowe rzędu 1,1 Tesli pozwalają na przetrwanie magnesu przez wiele lat, w ciągu 10 lat magnes neodymowy traci tylko 1% swojego namagnesowania, jeśli jego temperatura podczas pracy warunki nie przekraczają +80°C (dla niektórych gatunków do +200°C). Magnesy neodymowe mają więc tylko dwie wady - kruchość i niską temperaturę pracy.
Proszek magnetyczny wraz ze składnikiem wiążącym tworzy miękki, elastyczny i lekki magnes. Spoiwa takie jak winyl, guma, plastik czy akryl umożliwiają produkcję magnesów o różnych kształtach i rozmiarach.
Siła magnetyczna jest oczywiście gorsza od czystego materiału magnetycznego, ale czasami takie rozwiązania są konieczne, aby osiągnąć pewne nietypowe cele magnesów: w produkcji produktów reklamowych, w produkcji usuwalnych naklejek na samochody, a także w produkcji różnych artykułów papierniczych i pamiątek.
Jak bieguny magnesów odpychają się, a przeciwne bieguny przyciągają. Oddziaływanie magnesów tłumaczy się tym, że każdy magnes ma pole magnetyczne, a te pola magnetyczne oddziałują ze sobą. Jaki jest na przykład powód namagnesowania żelaza?
Zgodnie z hipotezą francuskiego naukowca Ampere'a wewnątrz substancji znajdują się elementarne prądy elektryczne (prądy Ampère'a), które powstają w wyniku ruchu elektronów wokół jąder atomów i wokół własnej osi.
Kiedy elektrony się poruszają, powstają elementarne pola magnetyczne. A jeśli kawałek żelaza zostanie wprowadzony w zewnętrzne pole magnetyczne, wówczas wszystkie elementarne pola magnetyczne w tym żelazie są zorientowane w ten sam sposób w zewnętrznym polu magnetycznym, formując własne pole magnetyczne kawałka żelaza. Jeśli więc przyłożone zewnętrzne pole magnetyczne było wystarczająco silne, to po jego wyłączeniu kawałek żelaza stanie się magnesem trwałym.
Znajomość kształtu i namagnesowania magnesu trwałego pozwala w obliczeniach zastąpić go równoważnym układem prądów magnesujących. Taka zamiana jest możliwa zarówno przy obliczaniu charakterystyki pola magnetycznego, jak i przy obliczaniu sił działających na magnes z pola zewnętrznego. Na przykład obliczymy siłę oddziaływania dwóch magnesów trwałych.
Niech magnesy mają kształt cienkich walców, oznaczmy ich promienie jako r1 i r2, grubości h1, h2, osie magnesów są takie same, oznaczmy odległość między magnesami jako z, przyjmiemy, że jest znacznie większe niż rozmiary magnesów.
Powstanie siły oddziaływania między magnesami wyjaśnia się w tradycyjny sposób: jeden magnes wytwarza pole magnetyczne, które oddziałuje na drugi magnes.
Aby obliczyć siłę oddziaływania, zastąpmy w myślach magnesy o równomiernym namagnesowaniu J1 i J2 kołowymi prądami płynącymi wzdłuż bocznej powierzchni cylindrów. Siła tych prądów będzie wyrażona w postaci namagnesowania magnesów, a ich promienie będą uważane za równe promieniom magnesów.
Rozłóżmy wektor indukcji B pola magnetycznego wytworzonego przez pierwszy magnes w położeniu drugiego na dwie składowe: osiową, skierowaną wzdłuż osi magnesu i promieniową, prostopadłą do niego.
Aby obliczyć całkowitą siłę działającą na pierścień, należy w myślach podzielić go na małe elementy IΔl i zsumować działające na każdy taki element.
Stosując regułę lewej ręki, łatwo wykazać, że składowa osiowa pola magnetycznego prowadzi do pojawienia się sił Ampère'a, które mają tendencję do rozciągania (lub ściskania) pierścienia - suma wektorowa tych sił wynosi zero.
Obecność składowej promieniowej pola prowadzi do pojawienia się sił Ampera skierowanych wzdłuż osi magnesów, czyli do ich przyciągania lub odpychania. Pozostaje obliczyć siły Ampere - będą to siły oddziaływania między dwoma magnesami.
Dzięki pojawieniu się stopu na bazie Nd-Fe-B (neodym, żelazo i bor) znacznie rozszerzono zastosowanie magnesów w przemyśle. Wśród kluczowych zalet tego magnesu ziem rzadkich w porównaniu z wcześniej stosowanymi SmCo i Fe-P, szczególnie warto zwrócić uwagę na jego przystępność cenową. Łącząc dużą siłę klejenia z kompaktowymi wymiarami i długą żywotnością, takie produkty stały się poszukiwane w różnych dziedzinach działalności gospodarczej.
Zastosowanie magnesów neodymowych w różnych gałęziach przemysłu
Ograniczenia w stosowaniu magnesów ziem rzadkich na bazie neodymu są związane z ich słabością do przegrzania. Górna temperatura pracy dla wyrobów standardowych wynosi +80⁰C, a dla modyfikowanych stopów żaroodpornych - +200⁰C. Biorąc pod uwagę tę cechę, zastosowanie magnesów neodymowych w przemyśle obejmuje następujące obszary:
