Медь и магнит взаимодействие - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Медь и магнит взаимодействие

Медь и магнит

Дубликаты не найдены

Не фейк это, проверял сам, брал трубку медную, которые трубы в домах проводят, и неодимовых магнитов от жестяков, слепплял их в один, отпускал в трубку, на много медленнее падает, чем вне трубки.

Эффект как в электродвигателе постоянного тока, попробуйте покрутите быстро моторчик с разомкнутыми контактами, и попробуйте покрутите с замкнутыми контактами.

В некоторых механизмах это используют как тормоз.

Чистая, если смешать с ферромагнетиками ещё как магнитится

Хорошо, тогда как работают генераторы (динамомашина) постоянного тока?
Медная катушка пересекает магнитное поле, возбуждается и даёт электроэнергию.

Просто пример, взять моторчик из машинки игрушечной, покрути его рукой и измерь напряжение на клеммах.

Примерно по темже свойствам работают трансформаторы, первичная обмотка своим магнитным полем возбуждает вторичную, третичную и тд.

там принцип не совсем такой как показано на видео.

тут же вся фишка в магните. неодимовый магнит это довольно сильный магнит, чтоб зрительно доказать магнитные свойства меди.

на видео не фишка магнитных свойств меди, а свойств токов и магнитных полей.

Имел дело с неодимовыми магнитами знаю, что это такое, на видео 100% он.

В видео есть кусок меди, в котором закорочены оба полюса, т.е. когда подносим магнит медь начинает вырабатывать электричество, тем самым вокруг медного проводника возникает магнитное поле (как и вокруг ЛЭП и прочих проводников пропускающих ток) которое и сопротивляется магнитному полю магнита.

Картезианский водолаз

На днях дядя решил проделать известный физический опыт в домашних условиях. Его основная концепция – изменение плавучести при сжатии.

Неудержимый гелий

При охлаждении гелия до температуры ниже -271 С, он начинает просачиваться сквозь стенки сосуда. В данном случае, толща сосуда имеет поры в 1 микрон (одна тысячная миллиметра).

Забавная физика. Ч.2

1.
Магнит и магнитная слизь

Рецепт приготовления такой слизи достаточно прост. Растворите чайную ложку буры в небольшом количестве воды и осторожно добавляйте раствор в клей, постоянно помешивая. Чтобы придать слизи особую текстуру и магнитные свойства, просто равномерно вмешайте в нее железные опилки. После этого вы сможете проводить множество забавных экспериментов с магнитами.

2.
Какой – либо единой химической формулы у ферромагнитных жидкостей нет, ведь по своей сути, подобное вещество может состоять из любой жидкой основы, в которой взвешены микроскопические частицы магнетика, гематика или другого материала, содержащего железо. Соответственно, данное вещество и реагирует на внешнее магнитное поле.

3.
Создание плазмы с использованием микроволновой печи.

Для смущенных плазма, созданная здесь, является четвертым состоянием материи, после твердых тел, жидкостей и газа. Его не следует путать с плазмой крови, которая на самом деле является жидкостью.

«Йодные часы» или «египетская ночь»

По итогам этой реакции жидкость радикально изменяет свой цвет — из абсолютно прозрачной она станет сначала золотистого цвета, а после — темно-синего, близкого к черному. Но самое интересное, что после темно-синего цвета жидкость снова станет прозрачной и так по кругу несколько раз. Процесс, цикл изменения цвета с каждым разом будет замедляться. Следовательно, каждая последующая реакция будет проходить немного дольше предыдущей. В реакции участвуют перекись водорода, йодноватая кислота, сульфат марганца, серная, малоновая кислота и крахмал. Чем выше концентрация раствора, тем быстрее он меняет свой цвет. Причем, происходить это может практически мгновенно.

Подобные реакции называют колебательными. Когда реакция полностью затухает, жидкость в емкости остается темно-синего цвета. А все потому, что в растворе заканчивается малоновая кислота, которая восстанавливает образовавшийся йод.

“Магнитная глина»

Хороший препод и опыты интересные

Гранит не плавится?

В детстве у нас дома в библиотеке была книга “Гранит не плавится”. Почему то это название меня завораживало. Тема плавления гранита меня постоянно беспокоила. В том возрасте я читал Незнайку и Волшебника в изумрудном городе, поэтому название понимал так как читал. Вот как то раз, когда родители были на работе мы с братом, имея опыт плавления свинца, решили опровергнуть название книги. Взяли мамин любимый кофейник, типа того что на картинке, положили туда кусок булыжника (предположительно из гранита) и поставили на газ. Мы сидели и с замиранием сердца ждали момента начала плавления гранита. И вот момент настал! У кофейника отвалилась ручка и носок. Мы в страхе скинули все детали эксперимента на стол при помощи плоскогубцев. Гранит с шипением вывалился из кофейника и покатился по столу, спрыгнул на стул, со стула на пол и замер там дымя горелой краской. Результат эксперимента – кофейник погиб, стол с клеенкой, стул и пол в прожженных пятнах.Гранит цел. Вечером отец преподал нам с братом урок физики с физическим воздействием. С тех пор мы с братом точно знаем, что гранит не плавится, а жопа заживает долго.

Эксперименты с детьми: из г**на, палок и синей изоленты – выпуск 2

Как приятно задолбаться снимать и монтировать фото и видео, а потом получить две тысячи плюсов за пост по такой специфической теме!

Кто-то заценил сами эксперименты:

А кому-то пост зашёл по неожиданным причинам 🙂

Допилил вторую часть: теперь в гифках будет слоумо – взял погонять модный айфон. Руки будут не так хороши, как в тот раз – болел пару недель, не тренировался и заметно похудел )))

В этот раз для экспериментов нам нужно будет раздобыть одну вещь – упаковку самых обыкновенных воздушных шариков. Всё остальное найдётся дома. Покупаете шарики – приходите домой – показываете ребёнку волшебство физики!

Эксперимент 1. Самонадувающийся шарик

Берём шарик, наливаем немного воды, завязываем.

Кладём в микроволновку, включаем.

Через стекло можно наблюдать, как за 30 секунд шарик надувается за счёт образовавшегося пара:

Важно: помните о безопасности, потому что шарик из-за температуры запросто может лопнуть, разбрызгивая вокруг кипяток!

Эксперимент 2. Шарик над свечкой

Понадобится: два шарика и свеча (зажигалка тоже подойдёт).

Для наглядности берём первый шарик, надуваем и подносим к горящей свече:

Бах! Он конечно же лопнул. А теперь, в отличие от прошлого раза, наливаем в шарик немного воды и надуваем его.

Подносим к огню – шарик стал огнеупорным!

Дело в высокой теплоёмкости воды – она охлаждает оболочку шарика, не давая ей слишком нагреться.

Эксперимент 3. Протыкание шарика

Нужен скотч и что-то острое (кнопки, булавки, иголки, спицы). Надутый шарик обматываем скотчем – я делал в два слоя, крест-накрест:

Приглаживаем скотч, чтобы плотно прилегал. Втыкаем всё острое в скотч (где два слоя) – шарик не лопается!

Опять же, будьте аккуратны: если всё-таки лопнет, то всё, что вы воткнули в него, может полететь в разные стороны!

Эксперимент 4. Встающий человечек

Делаем человечка так, чтобы нижняя часть рисунка была шире верхней.

Хорошенько электризуем шарик о волосы или шерстяной носок и подносим к фигурке:

Эксперимент 5. Парящее кольцо

Продолжаем баловаться со статическим электричеством. Нужен тонкий целлофановый пакет, из которого делаем кольцо шириной 5 см:

Как и в предыдущий раз, трём кольцо обо что-нибудь шерстяное.

Теперь аккуратно расправляем кольцо над шариком и устраиваем антигравитацию!

Эксперимент 6. Ракета из шарика

Нужна коктейльная трубочка (можно скатать из бумаги). Надуваем шарик, зажимаем прищепкой, скотчем крепим трубочку:

Продеваем через трубочку нитку и растягиваем её. Передвигаем шарик в стартовое положение и убираем прищепку:

Эксперимент 7. Шариковая пушка для салюта

Нужен бумажный стаканчик, втулка от туалетной бумаги или что-то вроде того.

Завязываем шарик и отрезаем другой конец:

Удаляем у бумажного стаканчика дно:

Надеваем шарик на дырку и обматываем скотчем:

Наполняем стаканчик кусочками разноцветной бумаги или блестяшками. Салют!

Будьте бдительны – ребёнок в эту штуку обязательно попробует зарядить детали конструктора или камни, поэтому заранее сделайте внушение по безопасности!

Пользуясь случаем и правилами пикабу по поводу ссылок на авторское: вот мои паблики в вконтакте и в фейсбуке, там всякие классные идеи для занятий с детьми не только по физике.

Медь и магнит взаимодействие

Нет, чистое золото и серебро не притягиваются к магниту. Если же все-таки притяжение наблюдается, то значит, вас случайно дезинформировали или, в худшем случае, обманули.

Лишь несколько широко известных металлов обладают магнитными свойствами, включая ферромагнетики, такие как железо, никель и кобальт. Из магнитных металлов реже встречаются самарий, неодим и гадолиний.

В 1943 году в США выпускались стальные центы, содержащие цинк, которые магнитились. Цинк, будучи немагнитным металлом, использовался для тонкого покрытия, а сталь – это ферромагнитный металл.

Означает ли это, что посеребренные или позолоченные предметы могут притягиваться к магнитам? Все зависит от состава сплава металлов. Конечно, часы или ожерелье в стальной оправе, покрытые тонким слоем золота или серебра, могут быть магнитными, выдавая при простом проведении магнита свою действительную сущность.

Тем не менее это не исключает того, что немагнитные предметы могут выдаваться за драгметаллы. Например, часы или ювелирные изделия из немагнитного материала, такого как медь или даже пластик.

Как удостовериться в подлинности серебра или золота?

Приходилось ли вам видеть, как победители Олимпийских игр в шутку кусают свои золотые медали? Конечно, этот ритуал не связан с идеей сбалансированной диеты олимпийца!

Дело в том, что золото и некоторые другие драгметаллы являются мягкими: намного мягче человеческих зубов и пирита – «золота глупцов». Поэтому коллекционерам нужно проверять свои монеты, но не кусая их, поскольку царапины уменьшают стоимость и привлекательность монет. Есть более изящные и эффективные способы проверки чистоты золотых и серебряных изделий.

Давайте перечислим некоторые из них.

Что касается монет, жетонов (или – раундов) и слитков, то нужно проверить их размер и вес на соответствие характеристикам, указанным в монетных каталогах, сертификатах качества Монетного двора и т.п.

Можно использовать для проверки подлинности кислоту, но есть опасность обесцвечивания серебряной или золотой монеты, поэтому следует применять этот метод на небольших участках поверхности неколлекционных инвестиционных монет или слитков.

Читайте также:  Крепление медных труб к стене

Для проверки металлических свойств монет и слитков используется рентгеновский спектрометр или анализатор звукового спектра.

Серебряный предмет можно проверить на теплопроводность: необходимо положить кубик льда на одну сторону и нагреть его с другой стороны. Если серебро настоящее, то лед сразу же начнет таять.

Любой профессиональный дилер поможет удостовериться в подлинности монет, жетонов или слитков. Так, «Золотой монетный дом» уделяет этому вопросу должное внимание (см. здесь).

Как избежать покупки подделок?

Если вы хотите приобрести настоящие серебряные или золотые изделия, то есть множество способов защитить себя от подделок.

Вот несколько советов, как защитить себя от поддельного золота и серебра:

– Всегда покупайте предметы из драгметаллов у дилера, обладающего хорошей репутацией (например, у компании «Золотой монетный дом»);

– Не следует искать и покупать «дешевое» золото или серебро! Если вам предлагают купить соответствующие продукты по цене ниже спотовой (речь не идет о скидках), то нужно насторожиться;

– Приобретая серебряные монеты или слитки, узнайте, как должны выглядеть соответствующие предметы. Множество неопытных любителей покупают продукцию, поддельность которой была бы очевидной для опытных коллекционеров и инвесторов;

– Если вы покупаете продукты из драгметаллов, не имеющие статуса законного платежного средства, например слитки и жетоны, то следует выбирать продукцию уважаемых производителей.

Не забудьте использовать магнитный тест! Помните, что если ваши золотые или серебряные изделия магнитятся, то они не сделаны из чистого золота или серебра!

Существуют ли какие-нибудь официальные монеты, которые магнитятся?

Единственной американской монетой, обладающей магнитными свойствами, является стальной цент 1943 года.

Хотя никель также является магнитным, в стандартных монетах США недостаточно этого металла, чтобы у них было соответствующее свойство. Даже монета в пять центов, которую называют «никелем», содержит 25% этого металла, а 75% – меди. Поэтому пятицентовые американские монеты не притягиваются к магнитам, несмотря на присутствие никеля.

В Канаде и Великобритании выпускается много монет для обращения из магнитных металлов, таких как сталь и никель. С 2000 года в Канаде используются монеты номиналом 1, 5, 10, 25 и 50 центов из стали. Магнитными являются британские монеты номиналом в 1 и 2 пенса, которые чеканятся с 1992 года.

В мире можно обнаружить много магнитных монет. Однако заметьте, что речь идет об изделиях из недрагоценных металлов с небольшой внутренней стоимостью.

Золотой монетный дом (Москва)

    Адрес: 111024 г.Москва , ул. Авиамоторная, д.12
    (бизнес-центр “Деловой дом Лефортово”), 7 этаж, офис 713 (вход со двора) Телефон:+7 (495) 728-29-96+7 (800) 550-40-97 (Россия бесплатно)

Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) — свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы, т.е в отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не магнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждая единица объёма — намагниченность M), пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость χ мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

История

В 1777 году C. Дж. Бергман стал первым человеком, заметившим, что висмут и сурьма отталкиваются магнитным полем. Однако термин «диамагнетизм» был введен позже (в сентябре 1845 года) Майклом Фарадеем, когда он понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером ответа на приложенное к ним магнитное поле.

Вещества — диамагнетики

Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков (в нормальных условиях)
ВеществоМагнитная восприимчивость, χ·10 -6
Азот, N2−12,0
Водород, Н2−4,0
Германий, Ge−7,7
Кремний, Si−3,1
Вода (жидкая), Н2O−13,0
Поваренная соль, NaCI−30,3
Ацетон, С3Н6О−33,8
Глицерин, С3Н8О3−57,1
Нафталин, С10Н8−91,8
Висмут, Bi, металл−170
Пиролитический графит, П, С−85
Пиролитический графит, ⊥, С−450

Диамагнетики: инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения.

Человек в магнитном поле ведет себя как диамагнетик, то есть отталкивается от магнитного поля.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля (J↑↑H). Парамагнетики притягиваются магнитом, втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен.

Антиферромагнетики — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе. Антиферромагнетики практически не притягиваются и ведут себя как слабые парамагнетики.

МеталлХим. символАтомный номерПлотн. г/(см^3)Тплав. °СУд. теплоемк. Дж/(кг*°К)Уд. теплопр. Вт/(м*°К)Тепл. коэф лин. расш. (10^6)/°КЧисло БринеляУд. сопрот. мкОм*мМагнитные свойства
АлюминийAl132.766092321821250.026Парамагнетик
БарийBa563.75710285194.20.5Парамагнетик
БерилийBe41.841280180018412610.041Диамагнетик
ВанадийV236.111900503318.3640.248Парамагнетик
ВисмутBi839.82711268.413.39.61.16Диамагнетик
ВольфрамW7419.334001421674.42620.055Парамагнетик
ГадолинийGd647.8913108.89.71.4Ферромагнетик
ГаллийGa315.923033629.318.16.10.136Диамагнетик
ГафнийHf7213.292220138225.91730.351Парамагнетик
ЖелезоFe267.87154045373.310.7500.097Ферромагнетик
ЗолотоAu7919.3106313431214180.0225Диамагнетик
ИндийIn497.31562397228.40.90.09Диамагнетик
ИридийIr7722.424101301466.51700.054Парамагнетик
ИттрийY394.47152531014.69.3600.65Парамагнетик
КадмийCd488.65320.923192.829210.074Диамагнетик
КалийK190.86637549783.30.040.065Парамагнетик
КальцийCa201.538516509818.5170.04Парамагнетик
КобальтCo278.85150044569.513.51020.064Ферромагнетик
ЛантанLa576.1892018813.85.2370.568Парамагнетик
ЛитийLi30.53180328571560.086Парамагнетик
МагнийMg121.74651104017027300.045Парамагнетик
МарганецMn257.44124447766.722.31961.85Антиферромагн.
МедьCu298.92108338640616.6350.017Диамагнетик
МолибденMo4210.226202721505.31530.05Парамагнетик
НатрийNa110.97981220134720.070.042Парамагнетик
НикельNi288.96145344075.513.2680.068Ферромагнетик
НиобийNb418.572470268507.2750.15Парамагнетик
ОловоSn507.29231.922663.1235.20.113Парамагнетик
ОсмийOs7622.530001294.64000.095Парамагнетик
ПалладийPd4612.02155224370.79.5460.108Парамагнетик
ПлатинаPt7821.45177313471.19.5400.098Парамагнетик
РенийRe7521.023180138526.71350.214Парамагнетик
РодийRh4512.481970247888.51020.043Парамагнетик
РтутьHg8013.5-391387.91820.958Диамагнетик
РубидийRb371.533933535.6900.0220.12Парамагнетик
РутенийRu4412.422502399.12200.075Парамагнетик
СвинецPb8211.343271303528.33.90.19Диамагнетик
СереброAg4710.49960.523545318.6250.015Диамагнетик
СкандийSc213154054511.311.4750.66Парамагнетик
СтронцийSr382.6377073721140.227Парамагнетик
ТаллийTl8111.8530314735282.70.18Диамагнетик
ТанталTa7316.63000150506.6470.124Парамагнетик
ТитанTi224.52167055021.98.1730.47Парамагнетик
ТорийTh9011.617501133711.5410.13Парамагнетик
УранU9219.05113026.7142440.3Парамагнетик
ХромCr247.19190046288.66.21140.13Антиферромагн.
ЦезийCs551.92822018.4970.0150.19Парамагнетик
ЦерийCe586.7879521010.97.1200.75Парамагнетик
ЦинкZn307.14419.533611330420.059Диамагнетик
ЦирконийZr406.5185527729.56.3660.41Парамагнетик

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация имеет ту же природу что и эффект Мейснера (полное вытеснение магнитного поля из материала), она наблюдается при гораздо более сильных полях, но зато не требует предварительного охлаждения. Некоторые опыты доступны любителям. Например, редкоземельный магнит с индукцией около 1 Тл может висеть между двух пластин висмута. В поле с индукцией 11 Тл можно стабилизировать и удерживать маленький магнит в воздухе между пальцами не касаясь его.

Магнитная восприимчивость материалов

Магнитная восприимчивость χ для изотропных тел определяется выражением

Какие металлы не магнитятся и почему?

Научная точка зрения

Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:

  • Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
  • Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты — к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.

Парамагнетики и ферромагнетики

Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.

Ферромагнетики — небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.

Диамагнетики

У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы. В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля. Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.

Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:

  • парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
  • диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.

В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.

Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся.

Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия.

Постоянные магниты

Существует два основных типа магнитов: постоянные и электромагниты. Определить, что же такое постоянный магнит, можно на основании главного его свойства. Постоянный магнит получил свое название за то, что его магнетизм всегда «включен». Он генерирует собственное магнитное поле, в отличие от электромагнита, сделанного из проволоки, обернутой вокруг железного сердечника, и требующего протекания тока для создания магнитного поля.

История изучения магнитных свойств

Столетия назад люди открыли, что некоторые типы горных пород обладают оригинальными особенностями: притягиваются к железным предметам. Упоминание о магнетите встречается в древних исторических летописях: больше двух тысячелетий назад в европейских и намного ранее в восточноазиатских. Сначала он оценивался как любопытный предмет.

Позже магнетит стали использовать для навигации, обнаружив, что он стремится занять определенное положение, когда ему предоставлена свобода вращения. Научное исследование, проведенное П. Перегрином в 13-м веке, показало, что сталь может приобрести эти особенности после потирания магнетитом.

У намагниченных предметов было два полюса: «северный» и «южный», относительно магнитного поля Земли. Как обнаружил Перегрин, изоляция одного из полюсов не представлялась возможной, если разрезать осколок магнетита надвое, – каждый отдельный фрагмент имел в результате собственную пару полюсов.

В соответствии с сегодняшними представлениями магнитное поле постоянных магнитов – это результирующая ориентация электронов в едином направлении. Только некоторые разновидности материалов взаимодействуют с магнитными полями, значительно меньшее их количество способно сохранять постоянное МП.

Свойства постоянных магнитов

Основными свойствами постоянных магнитов и создаваемого ими поля являются:

  • существование двух полюсов;
  • противоположные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются (как положительные и отрицательные заряды);
  • магнитная сила незаметно распространяется в пространстве и проходит через объекты (бумага, дерево);
  • наблюдается усиление интенсивности МП вблизи полюсов.

Взаимодействие магнитных полюсов

Постоянные магниты поддерживают МП без внешней помощи. Материалы в зависимости от магнитных свойств делятся на основные виды:

  • ферромагнетики – легко намагничивающиеся;
  • парамагнетики – намагничиваются с большим трудом;
  • диамагнетики – склонны отражать внешнее МП путем намагничивания в противоположном направлении.

Важно! Магнито-мягкие материалы, такие как сталь, проводят магнетизм при прикреплении к магниту, но это прекращается при его удалении. Постоянные магниты изготавливаются из магнито-твердых материалов.

Как работает постоянный магнит

Его работа связана с атомной структурой. Все ферромагнетики создают естественное, хотя и слабое, МП, благодаря электронам, окружающим ядра атомов. Эти группы атомов способны ориентироваться в едином направлении и называются магнитными доменами. Каждый домен обладает двумя полюсами: северным и южным. Когда ферромагнитный материал не намагничен, его области ориентированы в случайных направлениях, а их МП компенсируют друг друга.

Чтобы создать постоянные магниты, ферромагнетики нагреваются при очень высоких температурах и подвергаются воздействию сильного внешнего МП. Это приводит к тому, что отдельные магнитные домены внутри материала начинают ориентироваться по направлению внешнего МП до тех пор, пока все домены не выровняются, достигнув точки магнитного насыщения. Затем материал охлаждают, и выровненные домены блокируются в нужном положении. После удаления внешнего МП магнито-твердые материалы будут удерживать большую часть своих доменов, создавая постоянный магнит.

Производство постоянных магнитов

Характеристики постоянного магнита

  1. Магнитную силу характеризует остаточная магнитная индукция. Обозначается Br. Это та сила, которая остается после исчезновения внешнего МП. Измеряется в тестах (Тл) или гауссах (Гс);
  2. Коэрцитивность или сопротивление размагничиванию – Нс. Измеряется в А/м. Показывает, какова должна быть напряженность внешнего МП для того, чтобы размагнитить материал;
  3. Максимальная энергия – BHmax. Рассчитывается путем умножения остаточной магнитной силы Br и коэрцитивности Нс. Измеряется в МГсЭ (мегагауссэрстед);
  4. Коэффициент температуры остаточной магнитной силы – Тс of Br. Характеризует зависимость Br от температурного значения;
  5. Tmax – наивысшее значение температуры, при достижении которого постоянные магниты утрачивают свойства с возможностью обратного восстановления;
  6. Tcur – наивысшее значение температуры, когда магнитный материал безвозвратно утрачивает свойства. Этот показатель называется температурой Кюри.

Индивидуальные характеристики магнита изменяются в зависимости от температуры. При разных значениях температуры разные типы магнитных материалов работают по-разному.

Важно! Все постоянные магниты теряют процент магнетизма при подъеме температуры, но с разной скоростью, зависящей от их типа.

Типы постоянных магнитов

Всего существует пять типов постоянных магнитов, каждый из которых изготовляется по-разному на основе материалов с отличающимися свойствами:

  • альнико;
  • ферриты;
  • редкоземельные SmCo на основе кобальта и самария;
  • неодимовые;
  • полимерные.

Альнико

Это постоянные магниты, состоящие в основном из комбинации алюминия, никеля и кобальта, но могут также включать медь, железо и титан. Благодаря свойствам магнитов альнико, они могут работать при самых высоких температурах, сохраняя свой магнетизм, однако они легче размагничиваются, чем ферритовые или редкоземельные SmCo. Они были первыми серийными постоянными магнитами, заменяющими намагниченные металлы и дорогие электромагниты.

Магниты в электродвигателях

Применение:

  • электродвигатели;
  • термическая обработка;
  • подшипники;
  • аэрокосмические аппараты;
  • военная техника;
  • высокотемпературное погрузо-разгрузочное оборудование;
  • микрофоны.

Ферриты

Для изготовления ферритовых магнитов, известных еще как керамические, применяются карбонат стронция и оксид железа, в соотношении 10/90. Оба материала в изобилии и экономически доступны.

Из-за низких издержек производства, устойчивости к нагреву (до 250°C) и коррозии ферритовые магниты – одни из самых популярных для повседневного применения. Они имеют большую внутреннюю коэрцитивность, чем альнико, но меньшую магнитную силу, чем неодимовые аналоги.

Применение:

  • звуковые колонки;
  • охранные системы;
  • большие пластинчатые магниты для удаления загрязнения железом технологических линий;
  • электродвигатели и генераторы;
  • медицинские инструменты;
  • подъемные магниты;
  • морские поисковые магниты;
  • устройства, основанные на работе вихревых токов;
  • выключатели и реле;
  • тормоза.

Магнит в звуковом динамике

Редкоземельные магниты SmCo

Магниты из кобальта и самария работают в широком температурном диапазоне, имеют высокие температурные коэффициенты и высокую коррозионную стойкость. Этот вид сохраняет магнитные свойства даже при температурах ниже абсолютного нуля, что делает их популярными для использования в криогенных установках.

Применение:

  • турботехника;
  • насосные муфты;
  • влажные среды;
  • высокотемпературные устройства;
  • миниатюрные гоночные автомобили с электроприводом;
  • радиоэлектронные устройства для работы в критических условиях.

Неодимовые магниты

Сильнейшие существующие магниты, состоящие из сплава неодима, железа и бора. Благодаря их огромной силе, даже миниатюрные магниты эффективны. Это обеспечивает универсальность использования. Каждый человек постоянно находится рядом с одним из неодимовых магнитов. Они есть, например, в смартфоне. Изготовление электродвигателей, медтехника, радиоэлектроника опираются на сверхпрочные неодимовые магниты. Из-за их сверхпрочности, огромной магнитной силы и стойкости к размагничиванию возможно изготовление образцов до 1 мм.

Неодимовые магниты разной формы

Применение:

  • жесткие диски;
  • звуковоспроизводящие устройства – микрофоны, акустические датчики, наушники, громкоговорители;
  • протезы;
  • насосы с магнитной связью;
  • дверные доводчики;
  • двигатели и генераторы;
  • замки на ювелирных изделиях;
  • сканеры МРТ;
  • магнитотерапия;
  • датчики ABS в автомобилях;
  • подъемное оборудование;
  • магнитные сепараторы;
  • герконовые переключатели и т. д.

Полимерные магниты

Гибкие магниты содержат магнитные частицы, находящиеся внутри полимерного связующего. Используются для уникальных устройств, где невозможна установка твердых аналогов.

Применение:

  • дисплейная реклама – быстрая фиксация и быстрое удаление на выставках и мероприятиях;
  • знаки транспортных средств, учебные школьные панели, логотипы компаний;
  • игрушки, головоломки и игры;
  • маскирование поверхностей для окраски;
  • календари и магнитные закладки;
  • оконные и дверные уплотнения.

Большинство постоянных магнитов являются хрупкими и не должны использоваться в качестве структурных элементов. Они изготавливаются в стандартных формах: кольца, стержни, диски, и индивидуальных: трапеции, дуги и др. Неодимовые магниты из-за высокого содержания железа подвержены коррозии, поэтому покрываются сверху никелем, нержавеющей сталью, тефлоном, титаном, каучуком и другими материалами.

Видео

Постоянные магниты – виды и свойства, взаимодействие магнитов

Что такое постоянный магнит

Ферромагнитное изделие, способное сохранять значительную остаточную намагниченность после снятия внешнего магнитного поля, называется постоянным магнитом.

Постоянные магниты изготавливают из различных металлов, таких как: кобальт, железо, никель, сплавы редкоземельных металлов (для неодимовых магнитов), а также из естественных минералов типа магнетитов.

Сфера применения постоянных магнитов сегодня очень широка, однако назначение их принципиально везде одно и то же — как источник постоянного магнитного поля без подвода электроэнергии. Таким образом, магнит — это тело, обладающее своим собственным магнитным полем.

Само же слово «магнит» происходит от греческого словосочетания, которое переводится как «камень из Магнесии», по названию азиатского города, где были в древности открыты залежи магнетита — магнитного железняка. С физической точки зрения элементарным магнитом является электрон, а магнитные свойства магнитов вообще обуславливаются магнитными моментами электронов, входящих в состав намагниченного материала.

В зависимости от назначения магнитов им придается различная форма. Часто постоянным магнитам придается форма подковы (т. н. “подковообразные” магниты). После того как материалу придана форма, он должен быть намагничен, т. е. помещен во внешнее магнитное поле.

Обычно для намагничивания применяется магнитное поле катушки, по которой протекает электрический ток. В результате сильного нагревания, толчков постоянные магниты. могут частично или полностью потерять свои магнитные свойства (размагнититься).

Характеристики размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала, из которого изготовлен постоянный магнит, определяют свойства того или иного постоянного магнита: чем выше коэрцитивная сила Нс, и чем выше остаточная магнитная индукция Вr – тем сильнее и стабильнее магнит.

Коэрцитивная сила (буквально в переводе с латинского – «удерживающая сила») — сила, препятствующая изменению магнитной поляризации ферромагнетиков.

Пока ферромагнетик не поляризован, т. е. элементарные токи не ориентированы, коэрцитивная сила препятствует ориентировке элементарных токов. Но когда ферромагнетик уже поляризован, она удерживает элементарные токи в ориентированном положении и после того, как внешнее намагничивающее поле устранено.

Этим объясняется остаточный магнетизм, который наблюдается у многих ферромагнетиков. Чем больше коэрцитивная сила, тем сильнее выражено явление остаточного магнетизма.

Итак, коэрцитивная сила — это значение напряжённости магнитного поля, необходимого для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. Таким образом, чем большей коэрцитивной силой обладает конкретный магнит, тем он устойчивее к размагничивающим факторам.

Единица измерения коэрцитивной силы в системе СИ — Ампер/метр. А магнитная индукция, как известно, – это векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля. Характерное значение остаточной магнитной индукции постоянных магнитов — порядка 1 Тесла.

Магнитный гистерезис — наличие последствия поляризации магнетиков приводит к тому, что намагничивание и размагничивание магнитного материала происходят неодинаково, т. к. намагничивание материала все время немного отстает от намагничивающего поля.

При этом часть энергии, затраченной на намагничивание тела, при размагничивании не возвращается обратно, а превращается в тепло. Поэтому многократное перемагничивание материала связано с заметными потерями энергии и иногда может вызвать сильное нагревание намагничиваемого тела.

Чем сильнее выражен гистерезис в материале, тем больше потери в нем при перемагничивании. Поэтому для магнитных цепей с переменным магнитным потоком применяют материалы, не обладающие гистерезисом (смотрите – Магнитопроводы электротехнических устройств).

Виды и свойства постоянных магнитов

Ферритовые магниты хоть и отличаются хрупкостью, но обладают хорошей коррозийной стойкостью, что при невысокой цене делает их наиболее распространенными. Такие магниты изготавливают из сплава оксида железа с ферритом бария или стронция. Данный состав позволяет материалу сохранять свои магнитные свойства в широком температурном диапазоне — от -30°C до +270°C.

Магнитные изделия в форме ферритовых колец, брусков и подков широко используются как в промышленности, так и в быту, в технике и электронике. Их используют в акустических системах, в генераторах, в двигателях постоянного тока. В автомобилестроении ферритовые магниты устанавливают в стартеры, в стеклоподъемники, в системы охлаждения и в вентиляторы.

Ферритовые магниты отличаются коэрцитивной силой порядка 200 кА/м и остаточной магнитной индукцией порядка 0,4 Тесла. В среднем, ферритовый магнит может прослужить от 10 до 30 лет.

Постоянные магниты на основе сплава из алюминия, никеля и кобальта отличаются непревзойденной температурной устойчивостью и стабильностью: они способны сохранять свои магнитные свойства при температурах до +550°C, хотя коэрцитивная сила, характерная для них, относительно мала. Под действием относительно небольшого магнитного поля, такие магниты потеряют исходные магнитные свойства.

Посудите сами: типичная коэрцитивная сила порядка 50 кА/м при остаточной намагниченности порядка 0,7 Тесла. Однако несмотря на эту особенность, магниты альнико незаменимы для некоторых научных исследований.

Типичное содержание компонентов в сплавах альнико с высокими магнитными свойствами изменяется в следующих пределах: алюминий – от 7 до 10%, никель – от 12 до 15%, кобальт – от 18 до 40%, и от 3 до 4% меди.

Чем больше кобальта, тем выше индукция насыщения и магнитная энергия сплава. Добавки в виде от 2 до 8% титана и всего 1% ниобия способствуют получению большей коэрцитивной силы — до 145 кА/м. Добавка от 0,5 до 1% кремния обеспечивает изотропию магнитных свойств.

Если нужна исключительная устойчивость к коррозии, окислению и температуре до +350°C, то магнитный сплав самария с кобальтом — то что надо.

По стоимости самарий-кобальтовые магниты дороже неодимовых за счёт более дефицитного и дорогого металла — кобальта. Тем не менее, именно их целесообразно применять в случае необходимости иметь минимальные размеры и вес конечных изделий.

Наиболее целесообразно это в космических аппаратах, авиационной и компьютерной технике, миниатюрных электродвигателях и магнитных муфтах, в носимых приборах и устройствах (часах, наушниках, мобильных телефонах и т.д.)

Благодаря особой коррозийной стойкости, именно самариевые магниты применяются в стратегических разработках и военных приложениях. Электродвигатели, генераторы, подъемные системы, мототехника – сильный магнит из сплава самария-кобальта идеально подходит для агрессивных сред и сложных условий эксплуатации. Коэрцитивная сила порядка 700 кА/м при остаточной магнитной индукции порядка 1 Тесла.

Неодимовые магниты на сегодняшний день очень востребованы и представляются наиболее перспективными. Сплав неодим-железо-бор позволяет создавать супермагниты для различных сфер, начиная с защелок и игрушек, заканчивая электрогенераторами и мощными подъемными машинами.

Высокая коэрцитивная сила порядка 1000 кА/м и остаточная намагниченность порядка 1,1 Тесла, позволяют магниту сохраняться на протяжении многих лет, за 10 лет неодимовый магнит теряет лишь 1% своей намагниченности, если температура его в условиях эксплуатации не превышает +80°C (для некоторых марок до +200°C). Таким образом, лишь два недостатка есть у неодимовых магнитов — хрупкость и низкая рабочая температура.

Магнитный порошок вместе со связующим компонентом образует мягкий, гибкий и легкий магнит. Связующие компоненты, такие как винил, каучук, пластик или акрил позволяют получать магниты различных форм и размеров.

Магнитная сила, конечно, уступает чистому магнитному материалу, но иногда такие решения необходимы для достижения определенных необычных для магнитов целей: в производстве рекламной продукции, при изготовлении съемных наклеек на авто, а также в изготовлении различных канцелярских и сувенирных товаров.

Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные полюса притягиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле, и эти магнитные поля взаимодействуют между собой. В чем, например, причина намагничивания железа?

Согласно гипотезе французского ученого Ампера, внутри вещества существуют элементарные электрические токи (токи Ампера), которые образуются вследствие движения электронов вокруг ядер атомов и вокруг собственной оси.

При движении электронов возникают элементарные магнитные поля. И если кусок железа внести во внешнее магнитное поле, то все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле куска железа. Так, если приложенное внешнее магнитное поле было достаточно сильным, то после его отключения кусок железа станет постоянным магнитом.

Знание формы и намагниченности постоянного магнита позволяет для расчетов заменить его эквивалентной системой электрических токов намагничивания. Такая замена возможна как при расчете характеристик магнитного поля, так и при расчетах сил, действующих на магнит со стороны внешнего поля.

Для примера проведем расчет силы взаимодействия двух постоянных магнитов. Пусть магниты имеют форму тонких цилиндров, их радиусы обозначим r1 и r2, толщины h1, h2 , оси магнитов совпадают, расстояние между магнитами обозначим z, будем считать, что оно значительно больше размеров магнитов.

Возникновение силы взаимодействия между магнитами объясняется традиционным способом: один магнит создает магнитное поле, которое воздействует на второй магнит.

Для расчета силы взаимодействия мысленно заменим магниты с однородной намагниченностью J1 и J2 круговыми токами, текущими по боковой поверхности цилиндров. Силы этих токов выразим через намагниченности магнитов, а их радиусы будем считать равными радиусам магнитов.

Разложим вектор индукции B магнитного поля, создаваемого первым магнитом в месте расположения второго на две составляющие: осевую, направленную вдоль оси магнита, и радиальную – перпендикулярную ей.

Для вычисления суммарной силы, действующей на кольцо, необходимо мысленно разбить его на малые элементы Idl и просуммировать силы Ампера, действующие на каждые такой элемент.

Используя правило левой руки, легко показать, что осевая составляющая магнитного поля приводит к появлению сил Ампера, стремящихся растянуть (или сжать) кольцо – векторная сумма этих сил равна нулю.

Наличие радиальной составляющей поля приводит к возникновению сил Ампера, направленных вдоль оси магнитов, то есть к их притяжению или отталкиванию. Останется вычислить силы Ампера — это и будут силы взаимодействия между двумя магнитами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector