magneți permanenți - tipurile și proprietăți de interacțiune magneți

Ce este un magnet permanent

produsul feromagnetic capabil să stocheze o remanență mare, după îndepărtarea câmpului magnetic exterior este numit un magnet permanent. magneți permanenți realizate din diferite metale, cum ar fi cobalt, fier, nichel, aliaje de metale rare pământ (pentru magneți neodim), precum și din minerale naturale, cum ar fi magnetit.

Domeniul de aplicare a magneților permanenți astăzi este foarte largă, dar scopul lor este în mod fundamental toate la fel - ca sursa unui câmp magnetic constant, fără alimentare cu energie electrică. Astfel, magnetul - un corp cu propriul său câmp magnetic.

Același cuvânt „magnet“ provine din expresia greacă, care se traduce ca „piatra de la Magnesia,“ titlul de oraș din Asia, care, în cele mai vechi timpuri au fost descoperite depozite de magnetit - minereului de fier magnetic. Din punct de vedere fizic este magnetului elementar de electroni și proprietățile magnetice ale magneților, în general, sunt cauzate de momentele magnetice ale electronilor aparținând materialului magnetizat.

caracteristicile porțiunii magnetice buclă de histerezis a materialului din care este realizat un magnet permanent determină proprietățile unui magnet permanent demagnetizare: mai mare forța coercitivă Hc, iar cea mai mare rezidual densitatea de flux magnetic Br - magnet mai puternic și mai stabil.

Forța coercitivă (literalmente tradus din limba latină - „forța de susținere“) - este valoarea câmpului magnetic. este necesar să demagnetiza complet substanța feromagnetic sau ferimagnetic. Astfel, mai mare forța coercitivă are un magnet specific, deci este mult mai rezistent la factorul de demagnetizare.

Unitatea de măsură a forței coercitive în sistemul SI - Amperi / metru. O inducție magnetică. așa cum este cunoscut - este o mărime vectorială, care este o caracteristică a intensității câmpului magnetic. Valoarea caracteristică a densității fluxului magnetic rezidual al magneților permanenți - ordinul 1 Tesla.

Tipuri și proprietăți de magneți permanenți

magneți Ferite sunt fragile, deși, dar ele au o rezistență la coroziune bună, care, la prețul scăzut face cel mai comun. Acești magneți sunt realizate dintr-un aliaj cu oxid de fier, ferita de bariu sau stronțiu. Această structură permite materialului să-și păstreze proprietățile magnetice într-un interval larg de temperaturi - de la -30 ° C până la + 270 ° C

Articolul magnetic sub formă de inele de ferită și potcoave bare sunt utilizate pe scară largă în industrie și la domiciliu, în inginerie și electronică. Ele sunt folosite în difuzoare, în oscilatoare, în motoare de curent continuu. În magneții de ferită auto plasate în demaroare, o fereastră, un sistem de răcire și un ventilator.

magneți ferrit sunt diferite în forță coercitivă de 200 kA / m și remanența de 0,4 Tesla. În medie, magnet de ferită poate dura de la 10 la 30 de ani.

magneți permanenți, bazate pe un aliaj de aluminiu, nichel și cobalt caracterizate de stabilitate la temperatură fără egal și de stabilitate: acestea sunt capabile să mențină proprietățile magnetice la temperaturi de până la + 550 ° C, deși caracteristica forță coercitivă a acestora este relativ mic. Sub influența unui câmp magnetic relativ mic, astfel magneți își pierd proprietățile magnetice originale.

Gândește-te: forța coercitivă tipică de 50 kA / m la magnetizarea remanentă de ordinul a 0,7 Tesla. Cu toate acestea, în ciuda acestei caracteristici magneți Alnico sunt esențiale pentru unele de cercetare.

Cu cât de cobalt, cu atât mai mare de inducție de saturație și energia magnetică a aliajului. Aditivii sub formă de 2 până la 8% titan și 1% niobiu contribuie la obtinerea coercivity mai mare - 145 kA / m. Adăugarea de 0,5 până la 1% siliciu asigură izotropie proprietăți magnetice.

Dacă este necesar o rezistență excepțională la coroziune, oxidare și temperatură până la + 350 ° C, magnetic aliajul samariu-cobalt - ceea ce este necesar.

La un cost de magneți samariu-cobalt neodimiu scumpe din cauza metalelor mai rare și mai scumpe - cobalt. Cu toate acestea, este recomandabil să le utilizeze în caz de necesitate de a avea o dimensiune minimă și greutatea produselor finite.

Datorită rezistenței sale la coroziune specială, este magneți samariu utilizate în dezvoltarea strategică și aplicații militare. Motoare electrice, generatoare, sisteme de ridicare, vehicule cu motor - un magnet puternic din samariu-cobalt ideal pentru medii corozive și medii dure. Forța coercitivă de 700 kA / m la remanenta de ordinul a 1 Tesla.

magneților astăzi sunt foarte populare și par a fi cele mai promițătoare. Aliajul de neodim-fier-bor poate crea supermagneților pentru diverse domenii, începând cu zăvoare și jucării producătorilor de energie electrică și mașini de ridicare puternice.

forța coercitivă ridicată de aproximativ 1000 kA / m și o magnetizare remanentă de ordinul 1.1 magnet Tesla permite persista timp de mai mulți ani, 10 ani magnet neodim pierde doar 1% din magnetizării sale atunci când condițiile sale de funcționare de temperatură să nu depășească + 80 ° C ( pentru unele clase la + 200 ° C). Astfel, doar două dezavantaje au magneților - fragilității și temperatura de funcționare scăzută.

pulberi magnetice cu un liant formează un magnet moale, flexibil și ușor. Lianți cum ar fi vinil, cauciuc, plastic sau acrilic permite obtinerea magneții de diferite forme și mărimi.

La fel ca poli de magneți resping și, spre deosebire de poli atrage. Interacțiunea dintre magneții datorită faptului că fiecare magnet are un câmp magnetic și câmpul magnetic interactioneaza. Ceea ce, de exemplu, cauza magnetizării de fier?

Conform ipotezei francez Ampere om de știință, există curenți electrici elementare (curenti Amperi) in interiorul materialului care se formează datorită mișcării electronilor în jurul atomilor și nucleelor ​​în jurul propriei sale axe.

Atunci când electronii se deplasează apar câmpuri magnetice elementare. Și dacă o bucată de fier pentru a aduce într-un câmp magnetic extern, atunci toate câmpurile magnetice elementare orientate în același hardware într-un câmp magnetic exterior, care formează câmpul magnetic intrinsec de o bucată de fier. Deci, în cazul în care câmpul magnetic aplicat extern a fost suficient de puternic, după călătoria lui o bucată de fier va deveni un magnet permanent.

Cunoașterea formei și magnetizarea unui magnet permanent permite plăți să o înlocuiască cu un sistem echivalent de curenți de magnetizare electrice. O astfel de substituție este posibilă calcularea caracteristicilor de câmp magnetic și calculul forțelor care acționează asupra magnetului de câmpul magnetic extern. De exemplu, un calcul al forțelor de interacțiune între cei doi magneți permanenți.

Lăsați magneții sunt sub formă de cilindri subțiri, razele lor sunt notate cu R1 și R2, grosimea h1, h2. magneți axe coincid, distanța dintre magneții denote z, presupunem că este mult mai mare dimensiune a magneților.

Apariția forțelor de interacțiune dintre magneți se datorează modului tradițional: un magnet generează un câmp magnetic care acționează asupra doilea magnet.

Pentru a calcula forțele de interacțiune înlocuiți mental magneți cu J1 magnetizare uniform și curenții circulari J2 care curge de-a lungul suprafeței laterale a cilindrului. Aceste forțe exprimă curenții prin magneții magnetizării, iar razele lor vor fi considerate egale cu razele magneților.

Descompunem vectorul inducției B a câmpului magnetic generat de primul magnet, la locul al doilea două componente: o axială îndreptată de-a lungul axei magnetului și radial - perpendicular pe acesta.

Pentru a calcula forța totală care acționează asupra inelului trebuie să-l rupe mental în elemente mici I # 916; l și suma Amperi vigoare. care acționează pe fiecare element.

Folosind regula mâna stângă, este ușor de a arăta că componenta axială a câmpului magnetic conduce la apariția unor forțe Ampere care tind să se întindă (sau comprima) inelul - suma vectorială a acestor forțe este egal cu zero.

Prezența componentei radiale a câmpului duce la apariția forțelor Ampere dirijate de-a lungul axei magnetului, adică atracție sau repulsie lor. Rămâne să se calculeze forța Amperi - aceasta va fi forța de interacțiune între doi magneți.