Ставете ја дланката на левата рака на таков начин што линиите на магнетна индукција изгледаат како да влегуваат во неа, а четири продолжени прсти, свиткани паралелно еден со друг, ја покажуваат насоката на движење на позитивното. Како резултат на тоа, палецот на левата рака, свиткан под агол од 90, ќе ја означи насоката на силата на Лоренц. Ако правилото за гимлет се применува на негативните полнежи, тогаш четири испружени прсти ја позиционираат брзината на движење на наполнетите.
Индукција магнетно поле, што е силата карактеристика на полето формирано од електрична струја, може да се најде со помош на дадената формула. Овде rₒ е векторот на радиусот. Ја означува точката во која ја наоѓаме јачината на магнетното поле. Dl е должината на делот што го формира магнетното поле, а јас е, соодветно, моменталната јачина. Во системот SI, μₒ е магнетна константа еднаква на производот од 4π на 10 v -.
Дефинирајте го модулот на силата на Лоренц како производ од следните величини: модул на носивост, брзина на наредено движење на носачот долж проводникот, модул на индукција на магнетното поле, агол помеѓу векторите на наведената брзина и магнетна индукција. Ова важи за сите вредности на брзината на полнење.
Запишете го изразот и направете ги потребните пресметки.
Видео на темата
Забелешка
Ако наелектризираната честичка се движи во магнетно поле кое се карактеризира со униформност, тогаш кога на неа дејствува Лоренцовата сила, векторот на брзината на оваа честичка ќе лежи во рамнина нормална на векторот на магнетната индукција. Како резултат на тоа, наполнетиот предмет ќе се движи во круг. Во такви случаи, магнетната сила на Лоренц станува центрипетална сила.
Насоката на Лоренцовата сила е нормална на насоката на векторите на брзината и магнетната индукција. Во моментот на движење на наелектризирана честичка во магнетно поле, оваа сила не врши никаква работа. Следствено, големината на векторот на брзината е зачувана во овој момент, и само насоката на овој вектор се менува.
Извори:
- Магнетна интеракција на струи
Совет 2: Јачина на магнетното поле и неговите главни карактеристики
Магнетното поле е една од формите на материјата, објективна реалност. Тој е невидлив за човечкото око, но неговото постоење се манифестира во форма на магнетни сили кои влијаат на наелектризираните честички и постојаните магнети.
Графички приказ на магнетното поле
Магнетното поле е невидливо по природа. За погодност, развиен е метод графичка сликаво форма на далноводи. Нивната насока мора да се совпадне со насоката на силите на магнетното поле. Линиите на сила немаат почеток и крај: тие се затворени. Ова одразува една од Максвеловите равенки во теоријата на електромагнетната интеракција. Научната заедница е прифатено дека линиите на сила „почнуваат“ на северниот пол на магнетот и „завршуваат“ на јужниот пол. Ова додавање е направено само за условно да се специфицира насоката на векторот на силата на магнетното поле.
Затвореноста на линиите на магнетното поле може да се потврди со помош на едноставен експеримент. Мора да постојан магнета околината со железни гребени. Тие ќе бидат поставени на таков начин што ќе можете самите да ги видите линиите на сила.
Јачина на магнетно поле
Векторот на јачината на магнетното поле е истиот вектор опишан во претходниот дел. Тоа е неговата насока која мора да се совпадне со насоката на линиите на силата. Ова е силата со која полето делува на постојан магнет сместен во него. Тензијата ја карактеризира интеракцијата на магнетното поле со околната материја. Постои посебен со кој можете да го одредите модулот на неговиот вектор во која било точка во просторот (законот Биот-Саварт-Лаплас). Затегнатоста не зависи од магнетните својства на медиумот и се мери во еерстед (во системот CGS) и во A/m (SI).
Индукција на магнетно поле и магнетен тек
Индукцијата на магнетното поле го карактеризира нејзиниот интензитет, т.е. способност за производство на работа. Колку е поголема оваа способност, толку е посилно полето и поголема концентрација на теренски линии во 1 м2. Магнетен флуксе производ на индукција и областа зафатена од теренот. Нумерички, оваа вредност обично се изедначува со бројот на линии на сила што продираат одредена област. Протокот е максимален ако локацијата се наоѓа нормално на правецот на векторот на затегнување. Колку е помал овој агол, толку е послаб ударот.
Магнетна пропустливост
Ефектот на магнетното поле во одредена средина зависи од неговата магнетна пропустливост. Оваа вредност ја карактеризира големината на индукцијата во медиумот. Воздухот и некои супстанции имаат магнетна пропустливост на вакуум (вредноста се зема од табелата со физички константи). Кај феромагнетите тој е илјадници пати поголем.
Заедно со парчињата килибар наелектризирани со триење, постојаните магнети биле првиот материјален доказ за античките луѓе електромагнетни појави(во зората на историјата, молњата дефинитивно се припишува на сферата на манифестација на нематеријални сили). Објаснувањето на природата на феромагнетизмот отсекогаш ги окупирало испитувачките умови на научниците, но дури и сега физичка природапостојаната магнетизација на некои супстанции, природни и вештачки создадени, сè уште не е целосно откриена, оставајќи значително поле на активност за современите и идните истражувачи.
Традиционални материјали за постојани магнети
Тие активно се користат во индустријата од 1940 година со појавата на алнико легура (AlNiCo). Претходно, постојаните магнети направени од разни видови челик се користеа само во компаси и магнетоси. Alnico овозможи да се заменат електромагнетите со нив и да се користат во уреди како што се мотори, генератори и звучници.
Ова е нивно навлегување во нашата дневен животдоби нов поттик со создавањето на феритни магнети и оттогаш постојаните магнети станаа секојдневие.
Револуцијата во магнетните материјали започна околу 1970 година, со создавањето на семејството на тврди магнетни материјали самариум-кобалт со досега нечуени густини на магнетна енергија. Потоа беше откриена нова генерација магнети за ретки земји, базирани на неодимиум, железо и бор, со многу поголема густина на магнетна енергија од самариум кобалт (SmCo) и со очекувано ниска цена. Овие две фамилии на магнети за ретки земји имаат толку висока енергетска густина што не само што можат да ги заменат електромагнетите, туку и да се користат во области кои се недостапни за нив. Примерите го вклучуваат малиот чекорен мотор со постојан магнет во рачните часовници и преобразувачите на звук во слушалките од типот Walkman.
Постепеното подобрување на магнетните својства на материјалите е прикажано на дијаграмот подолу.
Неодимиумски постојани магнети
Тие го претставуваат најновиот и најзначајниот развој на ова поле во изминатите децении. Нивното откритие за прв пат беше објавено речиси истовремено на крајот на 1983 година од метал специјалисти од Сумитомо и Џенерал Моторс. Тие се засноваат на меѓуметалното соединение NdFeB: легура на неодимиум, железо и бор. Од нив, неодимиумот е редок земјен елемент извлечен од минералот моназит.
Огромниот интерес што го создадоа овие постојани магнети се јавува затоа што за прв пат е произведен нов магнетен материјал кој не само што е посилен од претходната генерација, но е поекономичен. Се состои главно од железо, кое е многу поевтино од кобалтот, и неодимиум, кој е еден од најчестите ретки земјени материјали и има повеќе резерви на Земјата отколку олово. Главните минерали од ретки земји моназит и бастанезит содржат пет до десет пати повеќе неодимиум од самариум.
Физички механизам на постојана магнетизација
За да го објасниме функционирањето на постојаниот магнет, мораме да погледнеме внатре во него до атомската скала. Секој атом има збир на вртења на неговите електрони, кои заедно го формираат неговиот магнетен момент. За наши цели, секој атом може да го сметаме за мал магнет. Кога постојан магнет е демагнетизиран (или со загревање на висока температура или со надворешно магнетно поле), секој атомски момент е ориентиран случајно (види слика подолу) и не се забележува регуларност.
Кога е магнетизиран во силно магнетно поле, сите атомски моменти се ориентирани во насока на полето и, како да се, се испреплетени еден со друг (види слика подолу). Оваа спојка овозможува постојаното магнетно поле да се одржува кога се отстранува надворешното поле, а исто така се спротивставува на демагнетизација кога неговата насока се менува. Мерка за кохезивната сила на атомските моменти е големината на силата на принуда на магнетот. Повеќе за ова подоцна.
Во подлабока презентација на механизмот за магнетизација, тие не работат со концептите на атомски моменти, туку користат идеи за минијатурни (од редот на 0,001 cm) региони во магнетот, кои првично имаат постојана магнетизација, но се случајно ориентирана во отсуство на надворешно поле, така што строг читател, по желба, може да се повика на горенаведеното физички механизамне на магнетот воопшто. туку на неговиот посебен домен.
Индукција и магнетизација
Атомските моменти се сумираат и го формираат магнетниот момент на целиот постојан магнет, а неговата магнетизација М ја покажува големината на овој момент по единица волумен. Магнетната индукција Б покажува дека постојаниот магнет е резултат на надворешната магнетна сила (јачина на полето) H применета за време на примарна магнетизација, како и внатрешна магнетизација M поради ориентацијата на моментите на атомските (или доменот). Неговата вредност во општ случај е дадена со формулата:
B = µ0 (H + M),
каде µ 0 е константа.
Во постојан прстен и хомоген магнет, јачината на полето H внатре во него (во отсуство на надворешно поле) е еднаква на нула, бидејќи, според законот за вкупна струја, интегралот од него долж кој било круг внатре во такво јадро на прстенот е еднакво на:
H∙2πR = iw=0, од каде H=0.
Според тоа, магнетизацијата во прстенест магнет е:
Во отворен магнет, на пример, во истиот прстенест магнет, но со воздушен јаз со ширина l во јадро со должина l сиво, во отсуство на надворешно поле и иста индукција Б внатре во јадрото и во јазот, според законот за вкупна струја, добиваме:
H ser l ser + (1/ µ 0)Bl zaz = iw=0.
Бидејќи B = µ 0 (H ser + M ser), тогаш, заменувајќи го неговиот израз во претходниот, добиваме:
H ser (l ser + l zaz) + M ser l zaz =0,
H ser = ─ M ser l zaz (l ser + l zaz).
Во воздушниот јаз:
H zaz = B/µ 0,
при што B се одредува со дадениот M ser и пронајдениот H ser.
Крива на магнетизација
Почнувајќи од немагнетизирана состојба, кога H се зголемува од нула, поради ориентацијата на сите атомски моменти во насока на надворешното поле, M и B брзо се зголемуваат, менувајќи се по делот „а“ од главната крива на магнетизација (види слика подолу) .
Кога сите атомски моменти се изедначени, M доаѓа до неговата вредност на заситеност, а дополнителното зголемување на B се јавува исклучиво поради применетото поле (дел b од главната крива на сликата подолу). Кога надворешното поле се намалува на нула, индукцијата Б се намалува не по првичната патека, туку по делот „в“ поради спојувањето на атомските моменти, со тенденција да ги одржува во иста насока. Кривата на магнетизација почнува да ја опишува таканаречената јамка на хистерезис. Кога H (надворешното поле) се приближува до нула, индукцијата се приближува до преостаната вредност одредена само со атомски моменти:
B r = μ 0 (0 + M g).
По промената на насоката на H, H и M дејствуваат во спротивни насоки, а B се намалува (дел од кривата „d“ на сликата). Вредноста на полето на кое B се намалува на нула се нарекува сила на принуда на магнетот B H C. Кога големината на применетото поле е доволно голема за да се прекине кохезијата на атомските моменти, тие се ориентирани во новата насока на полето, а насоката на М е обратна. Вредноста на полето на која тоа се случува се нарекува внатрешна принудна сила на постојаниот магнет M H C. Значи, постојат две различни, но поврзани принудни сили поврзани со постојан магнет.
Сликата подолу ги прикажува основните криви на демагнетизација на различни материјали за постојани магнети.
Од него може да се види дека магнетите NdFeB имаат највисока резидуална индукција B r и принудна сила (вкупна и внатрешна, т.е., определена без да се земе предвид јачината H, само со магнетизацијата M).
Површински (амперски) струи
Магнетните полиња на постојаните магнети може да се сметаат како полиња на некои поврзани струи што течат по нивните површини. Овие струи се нарекуваат амперски струи. Во вообичаената смисла на зборот, нема струи во постојаните магнети. Меѓутоа, споредувајќи ги магнетните полиња на постојаните магнети и полињата на струите во калеми, францускиот физичар Ампер сугерираше дека магнетизацијата на супстанцијата може да се објасни со протокот на микроскопски струи, формирајќи микроскопски затворени кола. И навистина, аналогијата помеѓу полето на соленоидот и долгиот цилиндричен магнет е речиси целосна: има северен и јужен пол на постојан магнет и истите полови на соленоидот, а моделите на линиите на силата на нивните полиња се исто така многу слични (види слика подолу).
Дали има струи во магнетот?
Да замислиме дека целиот волумен на некаков траен магнет (со произволна форма) пресек) е исполнет со микроскопски амперски струи. Пресек на магнет со такви струи е прикажан на сликата подолу.
Секој од нив има магнетен момент. Со иста ориентација во насока на надворешното поле, тие формираат добиен магнетен момент кој е различен од нула. Го одредува постоењето на магнетно поле во очигледно отсуство на наредено движење на полнежите, во отсуство на струја низ кој било пресек на магнетот. Исто така, лесно е да се разбере дека внатре во него се компензираат струите на соседните (контактни) кола. Само струите на површината на телото, кои ја формираат површинската струја на постојан магнет, се некомпензирани. Неговата густина се покажува еднаква на магнетизацијата М.
Како да се ослободите од подвижните контакти
Познат е проблемот со создавање на синхрона безконтактна машина. Неговиот традиционален дизајн со електромагнетно возбудување од половите на роторот со намотки вклучува снабдување со струја до нив преку подвижни контакти - лизгачки прстени со четки. Недостатоците на ваквото техничко решение се добро познати: тоа се тешкотии во одржувањето, мала доверливост и големи загуби во подвижните контакти, особено кога станува збор за моќни турбо и водородни генератори, чии кола за возбудување трошат значителна електрична енергија.
Ако направите таков генератор користејќи постојани магнети, тогаш проблемот со контактот веднаш исчезнува. Сепак, постои проблем со сигурно прицврстување на магнети на ротирачки ротор. Ова е местото каде што искуството стекнато во производството на трактори може да ви помогне. Тие долго време користат генератор на индуктори со постојани магнети сместени во отворите на роторот исполнети со легура со ниска топење.
Мотор со постојан магнет
Во последниве децении, DC моторите станаа широко распространети. Таквата единица се состои од самиот електричен мотор и електронски комутатор за неговото намотување на арматурата, кое ги извршува функциите на колектор. Електричниот мотор е синхрон мотор со постојани магнети лоцирани на роторот, како на сл. горе, со стационарна арматура намотување на статорот. Колото за електронски прекинувач е инвертер на директен напон (или струја) на мрежата за напојување.
Главната предност на таков мотор е неговата бесконтактна природа. Неговиот специфичен елемент е фото-, индукциски или Хол сензор за положба на роторот кој ја контролира работата на инвертерот.
Дури и во античко време, луѓето откриле уникатни својстваодредени камења - привлекување метал. Во денешно време често се среќаваме со предмети кои ги имаат овие квалитети. Што е магнет? Која е неговата сила? Ние ќе зборуваме за ова во оваа статија.
Пример за привремен магнет се спојниците за хартија, копчињата, клинците, ножот и другите предмети за домаќинството направени од железо. Нивната сила лежи во тоа што ги привлекува постојан магнет, а кога магнетното поле ќе исчезне, тие ги губат своите својства.
Полето на електромагнет може да се контролира со користење електрична струја. Како се случува ова? Намотана жица на железното јадро ја менува јачината на магнетното поле и неговиот поларитет кога се напојува и менува струја.
Видови постојани магнети
Феритните магнети се најпознати и активно користени во секојдневниот живот. Овој црн материјал може да се користи како прицврстувачи за разни предмети, како што се постери, ѕидни табли кои се користат во канцеларија или училиште. Тие не ги губат своите атрактивни својства на температури не пониски од 250 o C.
Alnico е магнет кој се состои од легура на алуминиум, никел и кобалт. Ова му го даде името. Многу е отпорен на високи температури и може да се користи на 550 o C. Материјалот е лесен, но целосно ги губи својствата кога е изложен на посилно магнетно поле. Главно се користи во научната индустрија.
Самариумските магнетни легури се материјали со високи перформанси. Сигурноста на неговите својства овозможува материјалот да се користи во воените случувања. Отпорен е на агресивни средини, високи температури, оксидација и корозија.
Што е неодимиумски магнет? Тоа е најпопуларната легура на железо, бор и неодимиум. Се нарекува и супермагнет, бидејќи има моќно магнетно поле со висока принудна сила. Со набљудување на одредени услови за време на работата, неодимиумскиот магнет може да ги задржи своите својства 100 години.
Употреба на неодимиумски магнети
Вреди да се погледне подетално што е неодимиумски магнет? Ова е материјал кој е способен да ја бележи потрошувачката на вода, струја и гас во метри, а не само. Овој тип на магнети припаѓа на трајни и ретки земјени материјали. Отпорен е на полиња од други легури и не е предмет на демагнетизација.
Производите од неодимиум се користат во медицинската и индустриската индустрија. Исто така во домашни услови се користат за прицврстување на завеси, украсни елементи и сувенири. Тие се користат во инструментите за пребарување и електрониката.
За да се продолжи нивниот работен век, магнетите од овој тип се обложени со цинк или никел. Во првиот случај, прскањето е посигурно, бидејќи е отпорно на агресивни агенси и може да издржи температури над 100 o C. Јачината на магнетот зависи од неговата форма, големина и количината на неодимиум вклучен во легурата.
Примени на феритни магнети
Феритите се сметаат за најпопуларни постојани магнети. Благодарение на стронциумот вклучен во составот, материјалот не кородира. Значи, што е феритен магнет? Каде се користи? Оваа легура е прилично кревка. Затоа се нарекува и керамика. Феритни магнети се користат во автомобилски и индустриски апликации. Се користи во различна опрема и електрични апарати, како и во инсталации за домаќинства, генератори и акустични системи. Во автомобилското производство, магнетите се користат во системите за ладење, кревачите на прозорци и вентилаторите.
Целта на феритот е да ја заштити опремата од надворешни пречки и да спречи оштетување на сигналот добиен преку кабелот. Благодарение на ова, тие се користат во производството на навигатори, монитори, печатачи и друга опрема каде што е важно да се добие чист сигнал или слика.
Магнетотерапија
Често се користи процедура наречена магнетна терапија и се спроведува за терапевтски цели. Дејството на овој метод е да влијае на телото на пациентот користејќи магнетни полиња под ниска фреквенција наизменично или DC. Овој метод на лекување помага да се ослободите од многу болести, да ја ублажите болката, да зајакне имунолошки систем, подобрување на протокот на крв.
Се верува дека болестите се предизвикани од нарушувања во човечкото магнетно поле. Благодарение на физиотерапијата, телото се враќа во нормала и општата состојба се подобрува.
Од оваа статија научивте што е магнет, а исто така ги проучувавте неговите својства и апликации.
Широко се користи во електротехниката, машинското инженерство и многу други индустрии. Треба да се запомни дека својствата и карактеристиките на неодимиумските магнети зависат од голем број фактори. За нивната ефикасност практична применаВажно е да се земат предвид големината, обликот и моќта на производите. Треба да се земат предвид и нивните слабости, вклучително и ограничувањата на работната температура. Само земајќи ги предвид карактеристиките и класите на неодимиумски магнети, можно е да се изберат опции за производи кои се оптимални по цена и магнетна сила.
Како да се одреди моќта на неодимиумски магнет
Клучната карактеристика на магнетот е неговата моќност. Овој параметар треба да се земе предвид при изборот на соодветни производи за решавање на конкретни проблеми. применети проблеми. Најлесен начин да се одреди моќноста на неодимиумскиот магнет и неговата усогласеност со планираната употреба е да се обрне внимание на следните параметри:
1) Јачина на стисокот.Описот на магнетите го означува индикаторот за силата на извлекување. Врз основа на оваа карактеристика, можно е да се процени масата на предмети што може да се држат, како и потребната сила за нивно откачување. Моќта на неодимиумските магнети обично се означува во килограми, а понекогаш и во њутни.
2) Број на легура.Карактеристиките на материјалот заснован на соединение од неодимиум, железо и бор зависат од дополнителни подмножества. Врз основа на тоа како функционира кривата на демагнетизација на неодимиумските магнети при користење на одредена легура, таа го добива својот специфичен број. На пример, N 38 или неодимиумски магнети Н 45. Бројот на легура е директно пропорционален на силата на извлекување. Така, според овој индикатор може да се суди за моќта на неодимиумскиот магнет.
3) Индукција.Ако планирате да го користите материјалот за да решите сложени технички проблеми, тогаш земањето во предвид силата на кинење или бројот на легура нема да биде доволно. Дополнително, мора да се знае и индукцијата на неодимиумскиот магнет. Особено, овој индикатор е од клучна важност при изборот на материјали за активирање на сензорите на Хол или релеите за трска. Магнетната индукција на неодимиумските магнети ја одредува јачината и насоката на полето на одредена точка лоцирана во близина на магнетот. Неговото мерење се врши во Гаус и Тесла (1 Тесла=10.000 Гаус).
Кои параметри ги одредуваат својствата на неодимиумските магнети
Како да го изберете вистинскиот моќен неодимиумски магнет
Во повеќето случаи, моќта на наједноставните и најевтините магнети е доволна за употреба во домаќинството. Но, во ситуација кога силата на адхезија на неодимиумските магнети е на прво место, треба да се земат предвид одредени карактеристики на производите и условите за нивна употреба:
При изборот на магнети за различни намени, треба да обрнете внимание на главните карактеристики кои влијаат на нивната изведба. Овие карактеристики вклучуваат:
- Магнетна индукција(ВО). Мерните единици се Тесла или Гаус. Овој параметар се наоѓа со мерење на индукцијата на површината на магнетот со гаусметар. Резултатот од мерењето зависи од многу фактори, како што се обликот на магнетот, мерната точка, својствата на мерниот сензор и други. Поради ова, густината на магнетниот тек не е сигурен начин за споредување на јачината на магнетите.
- Резидуална магнетна индукција(Бр). Мерните единици се Тесла или Гаус. Оваа вредност ја покажува максималната јачина на магнетно поле што магнетот може да ја создаде во затворен магнетен систем. Доволно е на добар патспоредете ја јачината на различни магнети, но треба да се земе предвид дека магнетите во затворен систем практично никогаш не се користат никаде
- Принудна магнетна сила(НС). Мерните единици се Ампер/метар или Орстед. Присилната сила ја карактеризира отпорноста на магнетот на демагнетизација под влијание на надворешно магнетно поле. Колку е поголем овој индикатор, толку посигурно магнетниот материјал ја задржува преостанатата магнетизација.
- Магнетна енергија(VN) макс. Измерено во MGauss*Oersted. Овој индикатор ја одредува јачината на магнетот. Колку е поголема количината на магнетна енергија, толку е помоќен магнетот. На пример, неодимиумските магнети N45 имаат јачина од 45 MGse, а магнетите со феритни C8 имаат јачина од 8 MGse.
- Температурен коефициент на резидуална магнетна индукција(ТсBr). Се мери во %/0С. Параметар кој го покажува степенот на промена на магнетната индукција под влијание на температурата. На пример, ако магнетот има коефициент вредност од -0,20, тоа значи дека со зголемување на температурата за 100 степени, намалувањето на магнетната индукција ќе биде 20%.
- Максимална работна температура(Tmax). Измерено во степени Целзиусови. Оваа вредност покажува на која максимална температура магнетот привремено и делумно ќе ги изгуби своите магнетни својства. Откако температурата ќе се намали, магнетните својства ќе бидат целосно обновени.
- Кири температура(Tcur). Се мери и во степени Целзиусови. Ја претставува границата на температурата на која магнетот неповратно ги губи своите магнетни својства.
