Магнитится ли цинк? - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Магнитится ли цинк?

Какие металлы не магнитятся и почему?

Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит? Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

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.

Цинк магнитится или нет

Как нержавеющая, так и оцинкованная сталь зачастую используются в одних и тех же отраслях промышленности, в основном как сырье для производства изделий, неподверженных коррозии, частей и узлов станков, установок и агрегатов. Основное различие между нержавеющей и оцинкованной сталью заключается, прежде всего, в сроке эксплуатации, то есть промежутке времени, в течение которого материал сохраняет свои антикоррозионные свойства.

При значительной разнице в цене между нержавейкой и оцинковкой не исключены случаи, когда под видом нержавеющей стали покупателю могут поставить оцинкованную.

Как можно отличить оцинковку от нержавейки?

Самый точный и надежный способ, это спектральный анализ, определение химического состава стали с помощью специальных приборов. Такой способ требует специального оборудования и времени. Однако есть более простые, но менее точные способы, основанные на различиях между нержавеющей и оцинкованной сталью.

Внешние отличия между нержавейкой и оцинковкой могут дать быстрый ответ. Оцинкованная сталь может иметь характерные пятна, известные многим по оцинкованным ведрам, производимым когда-то во времена СССР, так называемый узор кристаллизации.

Кроме того, визуально нержавеющая сталь обычно имеет более матовую поверхность, чем оцинковка, особенно если нержавейка не была подвержена чистовой зеркальной обработки. Оцинкованная сталь без узоров кристаллизации почти всегда имеет зеркальную поверхность, с едва уловимым синеватым отливом. Однако при качественной обработке нержавеющей стали, например, по стандарту BA, визуально отличить ее от оцинкованной стали достаточно сложно. Если лист достаточно большой толщины будет нелишним внимательно рассмотреть место среза на предмет однородности.

Можно использовать электромагнитные различия между оцинковкой и нержавейкой. Если магнит притягивается к стали, то с большой долей уверенности можно сказать что это оцинкованная сталь, в то время как большинство нержавеющих сталей и титановых сплавов не магнитятся.

Химический способ, при котором используется соляная кислота, основан на свойствах цинка, который, взаимодействуя с покрытием оцинкованного листа, активно выделяет водород. Достаточно небольшой капли соляной кислоты чтоб начался заметный невооруженным глазом химический процесс – поверхность начинает пузыриться, цинковый слой постепенно исчезает.

И еще один способ – выбрать надежного, заслуживающего доверия поставщика нержавеющей стали и юридически грамотно оформить сделку.

Очень часто появляется необходимость определить, из какого сплава состоит то или иное изделие. Особенно это важно для нумизматов, когда речь идет об оценке монет. Давно уже для чеканки монет не используются благородные металлы. Сейчас для удешевления производства часто применяются сплавы на основе меди. Чтобы с помощью магнита разобраться с тем, сделана ли монета из латуни, нужно знать латунь магнитится или нет.

Читайте также:  Технология производства тротуарной плитки методом вибролитья

Что это за сплав?

Латунь представляется собой двойной или чаще многокомпонентный сплав на основе меди. Основным легирующим веществом является цинк. Кроме того, могут быть добавлены: олово, свинец, марганец, никель, железо. По металлургической классификации латунь не относится к бронзовым сплавам.

Латунь появилась еще в Древнем Риме, хотя цинк был открыт только в XVI веке. Носила название «орихалк», что означало «золотая медь». Раньше вместо цинка использовалась цинковая руда — галмей. Сплав металлического цинка с медью впервые был получен и запатентован Джеймсом Эмерсоном.

Концентрация основного металла, меди, в сплаве составляет 56–67 %. Около 2,5 % может содержаться в латуни свинца, остальное — цинк. В таком состоянии латунь сейчас редко используется для изготовления монет. В древнем Риме чеканились монеты из латуни, хотя это, скорее всего, были сплавы, подобные латунным. Кроме того, латунные монеты встречались в Китае, ГДР, Болгарии.

Сплав на основе меди и цинка не магнитится. Но существуют некоторые подвиды монет, которые выглядят, как латунь, но при этом обладают магнитными свойствами:

  • В последнее время в некоторых странах используется для создания монет сплав меди и цинка с добавлением никеля. Так как никель относится к ферромагнетикам то такая монета притягиваться к магниту все-таки будет.
  • Делать монеты из цветных металлов удовольствие не из дешевых, но как-то нужно изготавливать монеты разных цветов, в том числе и желтого, поэтому часто используется напыление. Например, на монету из стали наносят латунь. Такая монета магнитится, но при этом имеет вид латунной.

Существует еще один метод получения магнитных монет. Латунь становится магнитной, если при изготовлении сплава туда попал ферромагнетик, чаще всего железо или никель. Бывает так, что это произошло по ошибке и что интересно, такие монеты часто имеют высокую стоимость. Например, некоторые монеты, изготовленные в СССР и России, обладали отличными от основной партии свойствами, и сейчас экземпляр такой монеты стоит дорого.

Редко под названием латуни подразумевают и другие сплавы на основе меди. Например, медно-никелевый сплав, который, конечно, магнититься будет. Разновидностью такого сплава является мельхиор, используемый для изготовления столовых приборов. На самом деле называть его латунью не совсем корректно, но такое употребление встречается.

Никелевая латунь

Никелевая латунь — это медно-цинковый сплав, основным легирующим элементом в котором является никель. Последний обладает свойствами, которые значительно улучшают характеристики латуни. Он делает сплав менее подверженным коррозии и измельчает зерно.

В промышленности часто используется латунь марки ЛН65-5. В ней содержится 64–67 % меди и 5-6 % никеля, остальное — цинк. Допускаются примеси, сумма которых не должна превышать 0,3 %. Она обладает повышенными механическими свойствами, износостойкостью, и подвергается обработке. Из нее делают конденсаторные трубки для морских судов, манометров и так далее. Существует еще и другой распространенный сплав, который содержит 12–14 % никеля, 26–30 % цинка и 56–62 % меди.

Как чистить монеты из латуни?

Как и любую другую монету в нумизматике, их нужно очень бережно хранить. Часто на монетах, изготовленных из латуни, можно заметить помутнение, потемнение, черные, зеленые или голубые пятна. Все это следы внешнего воздействия, от которых нужно избавиться, чтобы изделие приобрело свой первоначальный вид. Как же чистить латунные изделия?

Один из наиболее распространенных методов чистки — электролиз. Но стоит предостеречь, что частым побочным эффектом применения этой чистки на медно-цинковом сплаве является изменение цвета монеты и приобретение медного отлива. Особо следует уделить внимание фиксации монеты во время чистки, так как при касании ее с электродом может произойти короткое замыкание, и монета может получить выщербину. В качестве электролита можно использовать раствор соды, а источником тока послужит автомобильный аккумулятор. Монета крепится к отрицательному заряду, а к положительному — электрод из нержавеющей стали. За пять минут монета полностью очищается, можно ее потом протереть средством для чистки на основе соды, но сильное механическое воздействие применять не рекомендуется.

Хорошо растворяет окислы и следы коррозии на медно-цинковой монете нашатырный спирт. Только нужно знать, что он часто используется не только для чистки монет, содержащих медь, но и патинирования. Так что после удаления монеты из раствора следует ее тщательно промыть.

Трилон Б также может быть использован для чистки латунных монет. Этот раствор удаляет все окислы и не взаимодействует со сплавом, из которого изготовлена монета. Даже если монету оставить в растворе этого вещества на длительное время, ее цвет не поменяется, и она никоим образом не разрушится. Если окислы держатся довольно крепко на поверхности монеты, то можно вместо значительного увеличения времени воздействия просто несколько подогреть раствор.

Метод абразивной чистки неприемлем для монет, которые будут продаваться и имеют большую ценность. Однако, чтобы придать блеск современной монете в коллекции, он сгодится. Для этого лучше всего использовать пасту ГОИ. Полировку можно проводить портативным гравером. Еще одна деталь относительно этого метода: его нельзя использовать для чистки монет с мелкими деталями рисунка.

Сейчас нечасто можно встретить монеты или другие предметы коллекционирования из латуни. Но если они все-таки обладают магнитными свойствами то это вовсе не означает, что они сделаны из какого-либо другого сплава, хотя это может и говорить о поверхностном нанесении. Латунь не магнитится, если никеля или железа в ее составе мало или нет вовсе.

Какие металлы не магнитятся? Какие металлы притягивает магнит? Какие металлы притягиваются магнитом? Какие металлы не притягиваются магнитом?

Существует четыре металла, которые магнитятся. Это железо, кобальт, никель и гадолиний. Все остальные металлы не магнитятся. Кроме самогО железа, магнитятся также и его сплавы, в частности, сталь.

Существует всего 9 металлов, которые обладают сильными магнитными свойствами, они способны притягиваться к магнитам и сами способные становиться магнитами:

  • железо, кобальт, никель (3d-металлы),
  • гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий (4f-металлы).

Эти металлы относятся к классу ферромагнетиков. Их можно смешивать друг с другом и полученные сплавы будут обладать сильными магнитными свойствами тоже. Кроме того, некоторые металлы не обладающие магнитными свойствами могут давать сплавы с сильными магнитными свойствами. Все вещества в природе имеют разные магнитные свойства, которые обусловлены наличием собственных магнитных моментов: спиновых, ядерных и орбитальных. Магнитные свойства отдельных веществ проявляются при высоких значениях напряженности магнитного поля и зависят от температуры. Всего существует пять групп веществ в зависимости от их магнитных свойств:

  • ферромагнетики (сильно намагничиваются даже в слабых полях)
  • антиферромагнетики (не имеют магнитных свойств)
  • диамагнетики (имеют слабые магнитные свойства)
  • парамагнетики (имеют слабые магнитные свойства)
  • ферримагнетики.

Впервые магнитные свойства обнаружили у железа и железных руд, отсюда и название ферромагнетики — от слова Ferum — феррум — железо.

Как различать оцинкованную сталь

При изготовлении металлических ёмкостей или сооружений (например распространённое строительство ангаров или складов) значение имеет качество металла, и, в частности, его коррозионная стойкость. С этой целью широко применяют стали с защитными (чаще – цинковыми) покрытиями, а также нержавеющую сталь и алюминий. Как можно различить эти металлы, обезопасив себя от действий недобросовестных дилеров?

Читайте также:  Как загнуть лист металла в домашних условиях

Отличаем алюминий от оцинковки

С целью снижения нагрузки на несущие конструкции их часто выполняют из алюминия. Отличить алюминий от оцинковки просто, особенно, если перед покупателем – не готовая сборка, а заготовки из листового или профильного проката. Основные способы:

  • По плотности/весу. Плотность алюминия (2700 кг/м3) чуть ли втрое меньше плотности стали (7600…7900 кг/м3).
  • По твёрдости поверхности – алюминий мягче, и при царапании оставит на гладкой поверхности более глубокую борозду.
  • По воздействию на тканевые органы пальцев. Тончайшая плёнка из диоксида алюминия при фрикционном контакте с влажной кожей рук оставит частички алюминия на поверхности пальцев. При касании их с листом чистой бумаги или картона на нём останутся тёмно-серые полосы.

Внешне алюминий выглядит более серебристым, чем сталь, особенно – горячекатаная.

Различаем оцинкованную и неоцинкованную стали

И нержавейка, и оцинковка характеризуются хорошей стойкостью против коррозии, поэтому при небольших сроках эксплуатации сооружений (до 10 лет) меньшая цена оцинкованной стали может стать решающим выбором. Иное дело, если конструкция рассчитывается на менее длительное время применения, и возникает резон использовать обычную сталь. В таких случаях может потребоваться отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной.

Разницу между обычной и оцинкованной сталью поможет установить простой тест:

  • Готовим раствор из трёх частей поваренной (не йодированной!) соли и одной части тёплой воды.
  • Окунаем в раствор чистую тряпку/тканевую салфетку и протираем ею поверхность испытуемой стали.
  • Выдерживаем образец в течение суток в обычном помещении при комнатной температуре (на солнце оставлять нельзя).
  • Осматриваем образец: если на нём не проявляются следы ржавчины, а фактура поверхности неоднородна на обработанных и необработанных участках, то перед вами – оцинкованная сталь.

Основа проверки заключается в том, что в результате гальванического цинкования – горячего или холодного – цинк активно проникает вглубь основного металла, внедряясь в его структуру, которая приобретает антикоррозионную стойкость. Обычная сталь такого защитного покрытия не имеет, поэтому насыщенный физиологический раствор активизирует процесс окисления с образованием окиси железа светло-красного цвета.

Другой способ отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной основан на разных магнитных свойствах металлов. Цинк, например, немагнитен, поэтому приложив к неокрашенной поверхности заготовки обычный магнит, можно установить, имеется ли в её составе цинк или нет.

Если поверхность заготовки уже окрашена термостойкой краской, магнит не поможет. Необходимо проводить лабораторные испытания. Наибольшую точность даст тестирование на электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). ЭПР показывает содержание молекул материала на осциллографе, поэтому оцинкованный прокат будет иметь высокое содержание цинка на внешней поверхности и его наличие во внутренних слоях. При окраске никакого цинка в покрытии не обнаружится.

Ещё один метод заключается в микрофотографировании отшлифованного поперечного сечения образца. При цинковании в структуре чётко заметны три интерметаллических слоя, отсутствующие в обычных сталях.

В завершение приведём и экзотический, способ – нужно просто… лизнуть стальную поверхность. Оцинкованная сталь, в отличие от обычной, имеет меловой привкус, причём очень отчётливый.

Различаем оцинкованную и нержавеющую стали

Визуально отличить нержавейку от оцинковки непросто, поскольку разница в плотности малозаметна (как, впрочем, и внешний вид металла). Приходится применять следующие виды испытаний:

  • На механическую прочность в исходном состоянии. Большинство сортов нержавейки имеют предел прочности на разрыв не менее 450 МПа. Для оцинковки этот показатель намного ниже – до 300…350 МПа.
  • На твёрдость по Бринеллю НВ. Для нержавейки нормальными показателями считаются НВ 230…300, для оцинкованной стали – НВ 200…250.
  • На пластичность. Удельное усилие, при котором на заготовке появляются трещины, составляет – для оцинкованной стали 170…230 МПа, а для нержавеющей – 350…400 МПа.

Если механических испытаний недостаточно, проводят химические исследования, в которых используется соляная кислота. Метод основан на свойствах цинка, который, взаимодействуя с покрытием из оцинкованного листа, активно выделяет водород. Небольшой капли соляной кислоты достаточно для того, чтобы оцинкованная поверхность начала покрываться пузырями, при этом слой цинка постепенно исчезает. Поверхность нержавейки химически неактивна.

Для оценки можно использовать и электромагнитные различия между цинкованной и нержавеющей сталью. Если магнит притягивается к заготовке, то с высокой степенью достоверности можно сказать, что это оцинкованная сталь, в то время как большинство нержавеющих сталей немагнитно.

Магнитится ли цинк?

  • Главная
  • Новости
  • Аналитика
  • Обладают ли золото и серебро магнитными свойствами?

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.

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;

Читайте также:  Как исправить резьбу в отверстии?

– 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.

§18. Магнитные свойства различных веществ

Ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные материалы.
Все вещества — твердые, жидкие и газообразные в зависимости от магнитных свойств делят на три группы: ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные.

К ферромагнитным материалам относят железо, кобальт, никель и их сплавы. Они обладают высокой магнитной проницаемостью ?, в тысячи и даже десятки тысяч раз большей магнитной проницаемости неферромагнитных веществ, и хорошо притягиваются к магнитам и электромагнитам.

К парамагнитным материалам относят алюминий, олово, хром, марганец, платину, вольфрам, растворы солей железа и др. Относительная магнитная проницаемость ? у них несколько больше единицы. Парамагнитные материалы притягиваются к магнитам и электромагнитам в тысячи раз слабее, чем ферромагнитные материалы.

Диамагнитные материалы к магнитам не притягиваются, а, наоборот, отталкиваются. К ним относят медь, серебро, золото, свинец, цинк, смолу, воду, большую часть газов, воздух и пр. Относительная магнитная проницаемость ? у них несколько меньше единицы.

Магнитные свойства ферромагнитных материалов. Ферромагнитные материалы благодаря их способности намагничиваться широко применяют при изготовлении электрических машин, аппаратов в других электротехнических установок. Основными характеристиками их являются: кривая намагничивания, ширина петли гистерезиса и потери мощности при перемагничивании.

Кривая намагничивания. Процесс намагничивания ферромагнитного материала можно изобразить в виде кривой намагничивания (рис. 44, а), которая представляет собой зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля. Так как напряженность магнитного поля определяется силой тока, посредством которого намагничивается ферромагнитный материал, эту кривую можно рассматривать как зависимость индукции от намагничивающего тока I.

Кривую намагничивания можно разбить на три участка: Оа, на котором магнитная индукция возрастает почти пропорционально намагничивающему току (напряженности поля); аб, на котором рост магнитной индукции замедляется («колено» кривой намагничивания), и участок магнитного насыщения за точкой б, где зависимость В от H становится опять прямолинейной, но характеризуется медленным нарастанием магнитной индукции при увеличении напряженности поля по сравнению с первым и вторым участками кривой.

Следовательно, при большом насыщении ферромагнитные вещества по способности пропускать магнитный поток приближаются к неферромагнитным материалам (магнитная проницаемость их резко уменьшается). Магнитная индукция, при которой происходит насыщение, зависит от рода ферромагнитного материала.

Рис. 44. Кривая намагничивания ферромагнитного материала (а) и петля гистерезиса (б)

Чем больше индукция насыщения ферромагнитного материала, тем меньший намагничивающий ток требуется для создания в нем заданной индукции и, следовательно, тем лучше он пропускает магнитный поток.

Магнитную индукцию в электрических машинах, аппаратах и приборах выбирают в зависимости от предъявляемых к ним требований. Если необходимо, чтобы случайные колебания намагничивающего тока мало влияли на магнитный поток данной машины или аппарата, то выбирают индукцию, соответствующую условиям насыщения (например, в генераторах постоянного тока с параллельным возбуждением). Если желательно, чтобы индукция и магнитный поток изменялись пропорционально намагничивающему току (например, в электроизмерительных приборах), то выбирают индукцию, соответствующую прямолинейному участку кривой намагничивания.

Перемагничивание ферромагнитных материалов, петля гистерезиса. Большое практическое значение, особенно в электрических машинах и установках переменного тока, имеет процесс перемагничивания ферромагнитных материалов. На рис. 44, б показан график изменения индукции при намагничивании и размагничивании ферромагнитного материала (при изменении намагничивающего тока I или напряженности магнитного поля Н). Как видно из этого графика, при одних и тех же значениях напряженности магнитного поля магнитная индукция, полученная при размагничивании ферромагнитного тела (участок а—б—в), будет больше индукции, полученной при намагничивании (участки О — а и д — а). Когда напряженность поля (намагничивающий ток) будет доведена до нуля, индукция в ферромагнитном материале не уменьшится до нуля, а сохранит некоторое значение Вr соответствующее отрезку Об. Это значение называется остаточной индукцией.
Явление отставания, или запаздывания, изменений магнитной индукции от соответствующих изменений напряженности магнитного поля называется магнитным гистерезисом, а сохранение в ферромагнитном материале. магнитного поля после прекращения протекания намагничивающего тока — остаточным магнетизмом. При изменении направления намагничивающего тока можно

Рис. 45. Распределение магнитных силовых линий в кольце из ферромагнитного материала

полностью размагнитить ферромагнитное тело и довести магнитную индукцию в нем до нуля. Обратная напряженность Нс, при которой индукция в ферромагнитном материале уменьшается до нуля, называется коэрцитивной силой. Кривую О—а, получающуюся при условии, что ферромагнитное вещество было предварительно размагничено, называют первоначальной кривой намагничивания.
Следовательно, при перемагничивании ферромагнитного вещества, например при постепенном намагничивании и размагничивании стального сердечника электромагнита, кривая изменения индукции будет иметь вид петли; ее называют петлей гистерезиса.

Потери энергии при перемагничивании. При периодическом перемагничивании ферромагнитного вещества затрачивается определенная энергия, которая выделяется в виде тепла, вызывая нагревание ферромагнитного вещества. Потери энергии, связанные с процессом перемагничивания стали, называют потерями на гистерезис. Значение этих потерь при каждом цикле перемагничивания пропорционально площади петли гистерезиса. Потери мощности на гистерезис пропорциональны квадрату максимальной индукции Вmах и частоте перемагничивания f. Поэтому при значительном увеличении индукции в магнитопроводах электрических машин и аппаратов, работающих в переменном магнитном поле, эти потери резко возрастают.

Влияние ферромагнитных материалов на распределение магнитного поля. Если поместить в магнитное поле какое-либо тело из ферромагнитного материала, то магнитные силовые линии будут входить и выходить из него под прямым углом. В самом теле и около него будет иметь место сгущение силовых линий, т. е. индукция магнитного поля внутри тела и вблизи него возрастает. Если выполнить ферромагнитное тело в виде кольца, то во внутреннюю его полость магнитные силовые линии практически проникать не будут (рис. 45) и кольцо будет служить магнитным экраном, защищающим внутреннюю полость от влияния магнитного поля. На этом свойстве ферромагнитных материалов основано действие различных экранов, защищающих электроизмерительные приборы, электрические кабели и другие электротехнические устройства от вредного воздействия внешних магнитных полей.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector