Какие тела называют постоянными магнитами

Какие тела называют постоянными магнитами

УПС, страница пропала с радаров.

*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением

Вам может понравиться Все решебники

Колягин, Ткачёва, Фёдорова

New Millennium

Казырбаева, Дворецкая

Габриелян, Остроумов, Сладков

Александрова

Александрова, Загоровская, Богданов

Котова, Лискова

Рудзитис, Фельдман

©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Какие тела называют постоянными магнитами

Авторы: А.В. Перышкин

Издательство: Дрофа 2013

§ 60. Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов

1. Какие тела называют постоянными магнитами?

Также изготовляют магниты из магнетита - природный минерал оксида железа.

2. Как Ампер объяснял намагничивание железа?

Ампер оказался прав. Внутри молекул действительно существуют электрические токи, созданные электронами, вращающимися вокруг ядра атомов, из которых состоят молекулы.

3. Как можно теперь объяснить молекулярные токи Ампера?

В немагнитных телах магнитные поля атомов направлены в разные стороны в хаотическом порядке, поэтому их сумма равна нулю.

4. Что называют магнитными полюсами магнита?

Например, ядро Марса окаменевшее и намагничено. Его можно представить как несколько магнитов, вмороженных друг в друга, поэтому магнитное поле ядра имеет несколько южных и северных полей.

5. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов?

Тоже самое относится и к электромагнитам, у которых также есть северные и южные полюса.

6. Как можно получить представление о магнитном поле магнита?

Если на магнитные опилки положить два магнита полюсами напротив друг друга, то можно увидеть, что силовые линии магнитного поля выходят как-бы из одного полюса одного магнита и входят в полюс другого, если полюса противоположны, а при одноименных полюсах магнитные линии каждого магнита не пересекаются.

Упражнение 42.1. Предложите способ определения полюсов намагниченного стального стержня.

Можно поднести к стержню сразу две стрелки и сразу определить все полюса.

Упражнение 42.2. Какую форму надо придать проводу, чтобы при наличии тока в нём силовые линии его магнитного поля были расположены так же, как у полосового магнита?

Т.е. нужно провод намотать на полосовой магнит и вытащить его из намотанной на него спирали. В этом случае магнитные поля полосового магнита и спирали с током будут практически идентичны.

Задание 1. Дугообразный магнит поднесите к листу картона. Магнит не притянет его. Затем положите картон на мелкие гвозди и снова поднесите магнит. Лист картона поднимется, а за ним и гвозди. Объясните явление.

Магнитное поле свободно проходит сквозь любую бумагу. Очень сильный магнит может намагнитить и картон.

Задание 2. Положите дугообразный магнит на край стола. Тонкую иглу с ниткой положите на один из полюсов магнита. Затем осторожно потяните иглу за нить, пока игла не соскочит с полюса магнита. Игла зависает в воздухе (рис. 114). Объясните явление.

Чем острее полюс магнита, тем сильнее магнитное поле вблизи этого полюса.

Постоянный магнит

Постоя́нный магни́т, тело, создающее постоянно действующее заданное распределение магнитного поля в окружающей среде. Постоянные магниты относятся к одному из десятков классов существующих магнитных материалов ( Buschow. 2004 ). В настоящее время постоянные магниты изготавливают из магнитотвёрдых материалов (МТМ) с высокой магнитной анизотропией (Kuz’min. 2008 ), что обеспечивает способность постоянных магнитов в значительной степени сохранять свои свойства в течение длительного времени (до 50 лет и более) под действием сильных внешних размагничивающих полей , высокой температуры , вибрации и ударных нагрузок.

Рис. 1. Картина магнитного поля постоянных магнитов. Рис. 1. Картина магнитного поля постоянных магнитов. При намагничивании внешним постоянным или импульсным магнитным полем постоянный магнит приобретает намагниченность , величина которой зависит от марки МТМ. Одновременно у торцов постоянного магнита возникает пара разноимённых магнитных полюсов , на которых замыкаются линии магнитной индукции , образующие внешний магнитный поток постоянного магнита (рис. 1, а). Магнитное поле полюсов в теле постоянного магнита частично размагничивает его ( размагничивающий фактор зависит от марки МТМ, формы и соотношения размеров магнита). Для уменьшения размагничивания к торцам постоянного магнита присоединяют магнитопровод из магнитомягкого материала . В результате этого магнитный поток концентрируется в ограниченном воздушном зазоре (рис. 1, б). Современные постоянные магниты (например, на основе сплава неодим – железо – бор, NdFeB \text NdFeB ,) обладают высокой устойчивостью к размагничиванию и могут использоваться практически без магнитопровода. Это значительно уменьшает габаритные размеры и массу многих устройств. Широко применяются кольцевые магниты с несколькими парами разноимённых полюсов, для создания которых используют специальные приёмы намагничивания.

Технологии производства постоянных магнитов

Слабые постоянные магниты часто встречаются в природе в железной руде ( магнетит , оксид железа Fe 3 O 4 \text_\text_ Fe 3 ​ O 4 ​ , который на поверхности может быть намагничен, например электрическими токами при ударах молнии). Образец магнитного железняка показан на рис. 2.

Рис. 2. Магнитный железняк производства фирмы Max&Kohl Chemnitz. Конец 19 – начало 20 вв. Рис. 2. Магнитный железняк производства фирмы Max&Kohl Chemnitz. Конец 19 – начало 20 вв. Открытие плавления железа привело к созданию 1-го искусственного постоянного магнита – стальной иглы. В настоящее время размеры, форма, цена, тип покрытия, количество пар полюсов, важнейшие энергетические характеристики [максимальное энергетическое произведение ( B H ) max (BH)_> ( B H ) max ​ ( B B B и H H H – индукция и напряжённость магнитного поля соответственно; чем больше эта величина, тем более мощным является магнит)], устойчивость к размагничиванию ( коэрцитивная сила ) и направление намагниченности могут существенно отличаться и в значительной степени зависят от марки МТМ и решаемой технической задачи. Бурное развитие технологии производства МТМ только за последнее столетие привело к увеличению ( B H ) max (BH)_> ( B H ) max ​ в 100 раз – до 54 МГс∙Э (рис. 3). Это позволило пропорционально уменьшить размер и массу самих постоянных магнитов и устройств на их основе.

Рис. 3. Развитие технологии производства магнитотвёрдых материалов. Рис. 3. Развитие технологии производства магнитотвёрдых материалов. Современные технологии производства МТМ направлены не только на улучшение энергетических характеристик МТМ (например, за счёт уменьшения размера зерна ), но и на снижение весового содержания дорогостоящих элементов (как за счёт изменения технологии производства, например применения поверхностной диффузии диспрозия в постоянных магнитах марки NdFeB \text NdFeB , так и за счёт замещения неодима более дешёвым церием ). Теоретические расчёты показывают, что в будущем нанокомпозитные постоянные магниты могут как целиком состоять из МТМ, так и иметь включения из магнитомягких материалов, позволяя достичь величины ( B H ) max = 120 (BH)_> = 120 ( B H ) max ​ = 120 МГс∙Э ( Skomski. 1993 ).

Традиционные технологии производства основных МТМ ( самарий – кобальт , альнико, ферриты и др.) хорошо отработаны (см., например, Strnat. 1988 ). Однако следует различать технологии производства МТМ и самих постоянных магнитов. Так, современное производство МТМ марки NdFeB \text NdFeB включает, помимо традиционных переделов (стадий получения), такие новые переделы, как стрип-каст и водородное охрупчивание , в то время как массовое производство постоянных магнитов невозможно без высокопроизводительных автоматизированных линий по шлифованию (до 10 магнитов в минуту), нанесению многослойного покрытия (до 5 различных слоёв) для защиты от коррозии и намагничивания.

Применение постоянных магнитов

Постоянные магниты используются в составе источников магнитного поля и магнитных систем, которыми могут создаваться не только постоянные, но и переменные магнитные поля (например, генераторы магнитного поля, работающие на принципе вращающихся магнитных сборок Хальбаха с амплитудой до 2 Тл и частотой до 7 Гц) ( Патент №–2466491 ). Поскольку промышленность производит не только двухполюсные, но и многополюсные (включая спечённые постоянные магниты и магнитопласты ), то характер создаваемых ими распределений магнитных полей и их градиентов, например в магнитопроводах или воздушных зазорах, может иметь чрезвычайно сложный вид.

В настоящее время без постоянных магнитов невозможно производство таких устройств, как электрогенераторы и электроприводы с предельными удельными и массогабаритными характеристиками (например, ветрогенератор, выпускаемый компанией «Red Wind» на заводе в г. Волгодонск, содержит более 3 т постоянных магнитов марки NdFeB \text NdFeB ), мобильные телефоны , роботы, устройства автоматики, низкополевые магнитные томографы и др. Спектр областей применения и объёмы выпуска постоянных магнитов увеличиваются до 10 % ежегодно.

Опубликовано 26 мая 2023 г. в 13:36 (GMT+3). Последнее обновление 26 мая 2023 г. в 13:36 (GMT+3). Связаться с редакцией

1. Постоянные магниты

Постоянными магнитами называют тела, способные сохранять намагниченность на протяжении длительного времени.

Катушка с током, имеющая железный сердечник внутри (рис. \(1\)), обладает магнитными свойствами до тех пор, пока по ней течёт ток.

Рис. \(1\). Катушка с сердечником

Для увеличения магнитной силы в катушку вставляют сердечник — брусок стали. Стальной сердечник сохраняет намагниченность после извлечения из катушки. Этот стержень можно назвать постоянным полосовым магнитом.

Рис. \(2\). Дугообразный (подковообразный) магнит

Рис. \(3\). Полосовой магнит
Магнитные свойства проявляются с различной интенсивностью.
Лучше всего к магнитам притягиваются:

1. Железо (\(Fe\)) и его сплавы: чугун, сталь;
2. Кобальт (\(Co\));
3. Никель (\(Ni\)).

Магнитные свойства присущи не всем металлам. Это обусловлено внутренним строением: наличием свободных носителей электрических зарядов.

Месторождения магнетита:

• Кусинское месторождение (Россия, Челябинская область)
• Ковдор (Россия, Мурманская область)
• Копанское месторождение (Россия, Южный Урал)
• Садбери (Канада, провинция Онтарио)
• Адирондак (США, штат Нью-Йорк)
• Айрон-Маунтин (США, штат Вайоминг)
• Бушвелдский комплекс (ЮАР)

Рис. \(4\). Железная руда (магнетит)
Ферромагнетики — железо, сталь, никель, кобальт и их сплавы.

Если ферромагнетик поместить в магнитное поле, он приобретает магнитные свойства, которые могут сохраняться в течение продолжительного времени.