Wybierając magnesy do różnych celów, należy zwrócić uwagę na główne cechy, które wpływają na ich działanie. Te cechy obejmują:
- Indukcja magnetyczna(W). Jednostkami miary są Tesla lub Gauss. Parametr ten wyznacza się mierząc indukcję na powierzchni magnesu za pomocą gausomierza. Wynik pomiaru zależy od wielu czynników, takich jak kształt magnesu, punkt pomiarowy, właściwości czujnika pomiarowego i inne. Z tego powodu gęstość strumienia magnetycznego nie jest wiarygodną metodą porównywania siły magnesów.
- Szczątkowa indukcja magnetyczna(Br). Jednostkami miary są Tesla lub Gauss. Wartość ta pokazuje maksymalne natężenie pola magnetycznego, jakie magnes może wytworzyć w zamkniętym układzie magnetycznym. Wystarczy w dobry sposób porównaj siłę różnych magnesów, ale musisz wziąć pod uwagę, że magnesy w układzie zamkniętym praktycznie nigdy nie są nigdzie używane
- Przymusowa siła magnetyczna(NS). Jednostką miary jest amper/metr lub oersted. Siła koercji charakteryzuje odporność magnesu na rozmagnesowanie pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Im wyższy jest ten wskaźnik, tym bardziej niezawodnie materiał magnetyczny zachowuje resztkowe namagnesowanie.
- Energia magnetyczna (VN)maks. Mierzone w MGauss*Oersted. Ten wskaźnik określa siłę magnesu. Im większa ilość energii magnetycznej, tym silniejszy magnes. Na przykład magnesy neodymowe N45 mają siłę 45 MGse, a magnesy ferrytowe C8 mają siłę 8 MGse.
- Współczynnik temperaturowy szczątkowej indukcji magnetycznej(ТсBr). Jest mierzony w %/0С. Parametr pokazujący stopień zmiany indukcji magnetycznej pod wpływem temperatury. Na przykład, jeśli magnes ma współczynnik o wartości -0,20, oznacza to, że wraz ze wzrostem temperatury o 100 stopni spadek indukcji magnetycznej wyniesie 20%.
- Maksymalna temperatura robocza(Tmaks.). Mierzona w stopniach Celsjusza. Wartość ta wskazuje, przy jakiej maksymalnej temperaturze magnes chwilowo i częściowo utraci swoje właściwości magnetyczne. Po obniżeniu temperatury właściwości magnetyczne zostaną całkowicie przywrócone.
- Temperatura Curie'go(Tcur). Mierzona również w stopniach Celsjusza. Reprezentuje granicę temperatury, w której magnes nieodwracalnie traci swoje właściwości magnetyczne.
Aby zrozumieć, jak zwiększyć siłę magnesu, musisz zrozumieć proces namagnesowania. Stanie się tak, jeśli magnes zostanie umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym stroną przeciwną do pierwotnej. Wzrost mocy elektromagnesu następuje, gdy wzrasta zasilanie prądem lub mnożą się zwoje uzwojenia.
Możesz zwiększyć siłę magnesu za pomocą standardowego zestawu niezbędnego sprzętu: kleju, zestawu magnesów (potrzebujesz trwałych), źródła prądu i izolowanego drutu. Będą one potrzebne do wdrożenia metod zwiększania siły magnesu, które przedstawiono poniżej.
Wzmocnienie mocniejszym magnesem
Metoda ta polega na użyciu mocniejszego magnesu w celu wzmocnienia pierwotnego. Aby to zastosować, należy umieścić jeden magnes w zewnętrznym polu magnetycznym drugiego, który ma większą moc. Elektromagnesy są również wykorzystywane do tego samego celu. Po przytrzymaniu magnesu w polu innego nastąpi wzmocnienie, ale specyfika polega na nieprzewidywalności wyników, ponieważ dla każdego elementu taka procedura będzie działać indywidualnie.
Wzmocnienie poprzez dodanie innych magnesów
Wiadomo, że każdy magnes ma dwa bieguny i każdy przyciąga przeciwny znak innych magnesów, a odpowiedni nie przyciąga, tylko odpycha. Jak zwiększyć siłę magnesu za pomocą kleju i dodatkowych magnesów. Wiąże się to z dodaniem innych magnesów w celu zwiększenia mocy końcowej. Przecież im więcej magnesów, tym odpowiednio większa siła. Jedyną rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę, jest połączenie magnesów o jednakowych biegunach. Przy okazji będą się odpychać, zgodnie z prawami fizyki. Jednak wyzwaniem jest klejenie, pomimo trudności fizycznych. Lepiej jest użyć kleju przeznaczonego do klejenia metali.
Metoda wzmacniania punktu Curie
W nauce istnieje koncepcja punktu Curie. Wzmocnienie lub osłabienie magnesu można osiągnąć poprzez ogrzewanie lub chłodzenie go w stosunku do samego tego punktu. Zatem ogrzewanie powyżej punktu Curie lub silne chłodzenie (znacznie poniżej) doprowadzi do rozmagnesowania.
Należy zauważyć, że właściwości magnesu po podgrzaniu i ochłodzeniu w stosunku do punktu Curie mają nagłą właściwość, to znaczy po osiągnięciu odpowiedniej temperatury można zwiększyć jego moc.
Metoda nr 1
Jeśli pojawi się pytanie, jak wzmocnić magnes, jeśli jego siłę reguluje prąd elektryczny, można to zrobić, zwiększając prąd dostarczany do uzwojenia. Tutaj następuje proporcjonalny wzrost mocy elektromagnesu i zasilania prądem. Najważniejsze jest ⸺ stopniowe karmienie, aby zapobiec wypaleniu.
Metoda nr 2
Aby wdrożyć tę metodę, należy zwiększyć liczbę zwojów, ale długość musi pozostać taka sama. Oznacza to, że możesz wykonać jeden lub dwa dodatkowe rzędy drutu, aby całkowita liczba zwojów stała się większa.
W tej części omówiono sposoby zwiększenia siły magnesu w domu, eksperymenty można zamówić na stronie internetowej WorldMagnitov.
Wzmocnienie zwykłego magnesu
Wiele pytań pojawia się, gdy zwykłe magnesy przestają spełniać swoje bezpośrednie funkcje. Dzieje się tak często dlatego, że magnesy domowe nie są takimi magnesami, ponieważ w rzeczywistości są to namagnesowane części metalowe, które z czasem tracą swoje właściwości. Nie da się zwiększyć mocy takich części ani przywrócić im pierwotnych właściwości.
Należy zauważyć, że nie ma sensu przyczepiać do nich magnesów, nawet mocniejszych, ponieważ gdy zostaną połączone z odwrotnymi biegunami, pole zewnętrzne staje się znacznie słabsze lub zostaje całkowicie zneutralizowane.
Można to sprawdzić za pomocą zwykłej domowej moskitiery, którą należy zamknąć na środku za pomocą magnesów. Jeśli do słabych oryginalnych magnesów na górze przymocujesz mocniejsze, w rezultacie kurtyna na ogół straci swoje właściwości łączące poprzez przyciąganie, ponieważ przeciwne bieguny neutralizują się marginesy zewnętrzne siebie z każdej strony.
Eksperymenty z magnesami neodymowymi
Neomagnet jest dość popularny, jego skład: neodym, bor, żelazo. Magnes ten ma dużą moc i jest odporny na rozmagnesowanie.
Jak wzmocnić neodym? Neodym jest bardzo podatny na korozję, to znaczy szybko rdzewieje, dlatego magnesy neodymowe są powlekane niklem, aby zwiększyć żywotność. Przypominają również ceramikę i łatwo je stłuc lub popękać.
Ale nie ma sensu sztucznie zwiększać jego mocy, ponieważ jest to magnes trwały, ma dla siebie pewien poziom siły. Dlatego jeśli potrzebujesz mocniejszego neodymu, lepiej go kupić, biorąc pod uwagę wymaganą wytrzymałość nowego.
Wniosek: w artykule omówiono temat zwiększenia siły magnesu, w tym sposobu zwiększenia mocy magnesu neodymowego. Okazuje się, że istnieje kilka sposobów na zwiększenie właściwości magnesu. Ponieważ jest to po prostu namagnesowany metal, którego siły nie można zwiększyć.
Bardzo proste sposoby: za pomocą kleju i innych magnesów (muszą być sklejone identycznymi biegunami), jak i mocniejszego, w którego polu zewnętrznym musi znajdować się oryginalny magnes.
Rozważane są metody zwiększania wytrzymałości elektromagnesu, które polegają na dodatkowym uzwojeniu drutami lub zwiększeniu przepływu prądu. Jedyne, co należy wziąć pod uwagę, to siła przepływu prądu dla bezpieczeństwa urządzenia.
Magnesy konwencjonalne i neodymowe nie są w stanie zwiększyć własnej mocy.
Ta strona jest obecnie dostępna wyłącznie w języku rosyjskim.
1. Magnetyzm
2. Pole magnetyczne
3. Magnes trwały
1. Magnetyzm- forma interakcji pomiędzy poruszaniem się ładunki elektryczne, przeprowadzane na odległość za pomocą pola magnetycznego. , atomy i cząsteczki, a w skali makroskopowej - prąd elektryczny i magnesy trwałe. Wraz z elektrycznością, magnetyzm jest jednym z przejawów interakcji elektromagnetycznej. Główną cechą pola magnetycznego jest wektor indukcji, który w próżni pokrywa się z wektorem natężenia pola magnetycznego.
Moment magnetyczny, magnetyczny moment dipolowy- główna wielkość charakteryzująca właściwości magnetyczne substancji. Źródłem magnetyzmu, zgodnie z klasyczną teorią zjawisk elektromagnetycznych, są makro- i mikroprądy elektryczne. Za elementarne źródło magnetyzmu uważa się prąd zamknięty. Cząstki elementarne mają moment magnetyczny, jądra atomowe, powłoki elektroniczne atomy i cząsteczki. Moment magnetyczny cząstki elementarne(elektrony, protony, neutrony i inne), jak pokazała mechanika kwantowa, wynika z istnienia ich własnego momentu mechanicznego – spinu. Moment magnetyczny mierzony jest w A*m2 lub J/T (SI).
Wzory do obliczania momentu magnetycznego
W przypadku płaskiego obwodu z prądem elektrycznym moment magnetyczny oblicza się jako
, gdzie I jest natężeniem prądu w obwodzie, S jest obszarem obwodu, N- wektor jednostkowy normalny do płaszczyzny konturu. Kierunek momentu magnetycznego zwykle wyznacza się zgodnie z zasadą świdra: jeśli obrócisz uchwyt świdra w kierunku prądu, wówczas kierunek momentu magnetycznego będzie pokrywał się z kierunkiem ruch do przoduświder ręczny.
Gdzie R- wektor promienia narysowany od początku do elementu długości konturu dł
Gdzie J- gęstość prądu w elemencie objętościowym dV.
2. Pole magnetyczne- część pole elektromagnetyczne, pojawiające się w obecności zmiennego w czasie pola elektrycznego. Ponadto pole magnetyczne może być wytworzone przez prąd naładowanych cząstek lub momenty magnetyczne elektronów w atomach (magnesy trwałe). Główną cechą pola magnetycznego jest jego siła, określona przez wektor indukcji magnetycznej B. W SI indukcję magnetyczną mierzy się w teslach (T).
Pole magnetyczne to szczególny rodzaj materii, poprzez którą zachodzi interakcja pomiędzy poruszającymi się naładowanymi cząstkami lub ciałami z momentem magnetycznym.
Pole magnetyczne można również uznać za relatywistyczną składową pola elektrycznego. Mówiąc dokładniej, pola magnetyczne są konieczną konsekwencją istnienia pól elektrycznych i szczególnej teorii względności. Pola magnetyczne i elektryczne tworzą razem pole elektromagnetyczne, którego przejawem jest światło i inne fale elektromagnetyczne.
Manifestacja pola magnetycznego
Pole magnetyczne objawia się wpływem na momenty magnetyczne cząstek i ciał, na poruszające się naładowane cząstki (lub przewodniki przewodzące prąd). Siła działająca na elektrycznie naładowaną cząstkę poruszającą się w polu magnetycznym nazywa się siłą Lorentza i jest ona zawsze skierowana prostopadle do wektora w
Gdzie A- kąt pomiędzy kierunkiem wektora prędkości cząstki w v i kierunek wektora pola magnetycznego B
Pole magnetyczne działa również na przewodnik z prądem. Siła działająca na przewodnik będzie nazywana siłą Ampera. Na siłę tę składają się siły działające na poszczególne ładunki poruszające się wewnątrz przewodnika.
Oddziaływanie dwóch magnesów
Najczęstszym przejawem pola magnetycznego jest oddziaływanie dwóch magnesów: podobnie jak bieguny odpychają się, przeciwne bieguny się przyciągają. Kuszące jest opisanie oddziaływania magnesów jako oddziaływania dwóch monopoli, jednak pomysł ten nie prowadzi do prawidłowego opisu zjawiska.
Bardziej poprawne byłoby stwierdzenie, że na dipol magnetyczny umieszczony w niejednorodnym polu działa siła, która ma tendencję do obracania go w taki sposób, że moment magnetyczny dipola zrówna się z polem magnetycznym.
Siła działająca na dipol magnetyczny wraz z momentem magnetycznym M wyrażone wzorem: 
Siłę działającą na magnes z nierównomiernego pola magnetycznego można również wyznaczyć poprzez zsumowanie wszystkich sił działających na elementarne dipole tworzące magnes.
Energię pola magnetycznego można obliczyć korzystając ze wzoru: 
gdzie: F – strumień magnetyczny, I – prąd, L – indukcyjność cewki lub zwoju z prądem.
3. Magnes trwały- produkt różne kształty wykonane z twardego materiału o dużej resztkowej indukcji magnetycznej, utrzymującej stan namagnesowania przez długi czas. Magnesy trwałe wykorzystywane są jako autonomiczne (nie energochłonne) źródła pola magnetycznego.
Właściwości magnesu są określone przez charakterystykę rozmagnesowującej sekcji pętli histerezy magnetycznej materiału magnesu: im wyższa indukcja szczątkowa Br i siła koercji Hc, tym większe namagnesowanie i stabilność magnesu.
Indukcja magnesu trwałego Bd nie może przekraczać Br: równość Bd = Br jest możliwa tylko wtedy, gdy magnes jest zamkniętym obwodem magnetycznym, to znaczy nie ma szczeliny powietrznej, jednak do wytworzenia pola magnetycznego zwykle wykorzystuje się magnesy trwałe pole w szczelinie powietrznej (lub wypełnionej innym medium), w tym przypadku Bd
Istnieją cztery główne klasy materiałów używanych do produkcji magnesów trwałych:
ceramika (ferryty)
neodym-żelazo-bor (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB)
samar kobalt (SmCo)
Alnico
Do zastosowań w normalnych temperaturach najsilniejsze magnesy trwałe są wykonane ze stopów zawierających neodym. Są stosowane w takich obszarach, jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, serwomechanizmy dysków twardych i wysokiej jakości głośniki.
Magnesy trwałe na lekcjach fizyki są zwykle prezentowane w postaci podkowy, której bieguny są pomalowane na niebiesko i czerwono.
Pojedyncze kulki i cylindry o silnych właściwościach magnetycznych wykorzystywane są jako zaawansowana technologicznie biżuteria/zabawki - łączone są w łańcuszki bez dodatkowych zapięć, które można nosić jako bransoletkę. W sprzedaży dostępne są również zestawy konstrukcyjne, składające się z zestawu cylindrycznych drążków magnetycznych oraz stalowych kulek. Z nich można złożyć wiele konstrukcji, głównie typu kratownicowego.
Ponadto dostępne są elastyczne magnesy płaskie na bazie polimeru z dodatkami magnetycznymi, które wykorzystywane są na przykład do produkcji magnesów dekoracyjnych do lodówek, prac wykończeniowych i innych. Produkowane są w formie taśm i arkuszy, najczęściej z naniesioną warstwą kleju i folią zabezpieczającą. Pole magnetyczne takiego płaskiego magnesu jest pasiaste - bieguny dodatnie i ujemne zmieniają się na całej powierzchni w odstępach około dwóch milimetrów.
Siła przyciągania magnesu trwałego(lub moc magnesu trwałego) zależy od wielu parametrów, takich jak.
Umieść dłoń lewej ręki w taki sposób, aby wydawało się, że linie indukcji magnetycznej do niej wchodzą, a cztery wyciągnięte palce, złożone równolegle do siebie, wskazują kierunek ruchu pozytywu. W rezultacie kciuk lewej ręki zgięty pod kątem 90 stopni będzie wskazywał kierunek działania siły Lorentza. Jeżeli do ładunków ujemnych zastosujemy regułę świdra, wówczas cztery wyciągnięte palce ustalają prędkość ruchu naładowanych.
Indukcję pola magnetycznego, czyli siłę charakterystyczną dla pola utworzonego przez prąd elektryczny, można wyznaczyć korzystając z podanego wzoru. Tutaj rₒ jest wektorem promienia. Wskazuje punkt, w którym znajdujemy siłę pola magnetycznego. Dl jest długością odcinka tworzącego pole magnetyczne, a I jest odpowiednio natężeniem prądu. W układzie SI µₒ jest stałą magnetyczną równą iloczynowi 4π przez 10 v - .
Zdefiniuj moduł siły Lorentza jako iloczyn następujących wielkości: modułu ładunku nośnika, prędkości uporządkowanego ruchu nośnika wzdłuż przewodnika, modułu indukcji pola magnetycznego, kąta między wektorami prędkości wskazanej i indukcji magnetycznej. Dotyczy to wszystkich wartości prędkości ładowania.
Zapisz wyrażenie i wykonaj niezbędne obliczenia.
Wideo na ten temat
notatka
Jeżeli naładowana cząstka porusza się w polu magnetycznym charakteryzującym się jednorodnością, to gdy działa na nią siła Lorentza, wektor prędkości tej cząstki będzie leżał w płaszczyźnie prostopadłej do wektora indukcji magnetycznej. W efekcie naładowany obiekt będzie poruszał się po okręgu. W takich przypadkach siła magnetyczna Lorentza staje się siłą dośrodkową.
Kierunek siły Lorentza jest prostopadły do kierunku wektorów prędkości i indukcji magnetycznej. W chwili ruchu naładowanej cząstki w polu magnetycznym siła ta nie wykonuje żadnej pracy. W rezultacie wielkość wektora prędkości zostaje w tym momencie zachowana, a zmienia się jedynie kierunek tego wektora.
Źródła:
- Magnetyczne oddziaływanie prądów
Wskazówka 2: Siła pola magnetycznego i jego główne cechy
Pole magnetyczne jest jedną z form materii, obiektywnej rzeczywistości. Jest niewidoczny dla ludzkiego oka, jednak jego istnienie objawia się w postaci sił magnetycznych, które oddziałują na naładowane cząstki i magnesy trwałe.
Graficzne przedstawienie pola magnetycznego
Pole magnetyczne jest z natury niewidoczne. Dla wygody opracowano metodę obraz graficzny w postaci linii energetycznych. Ich kierunek musi pokrywać się z kierunkiem sił pola magnetycznego. Linie siły nie mają początku ani końca: są zamknięte. Odzwierciedla to jedno z równań Maxwella w teorii interakcji elektromagnetycznych. Społeczność naukowa przyjmuje, że linie siły „zaczynają się” na biegunie północnym magnesu i „kończą się” na biegunie południowym. Dodatek ten został wprowadzony wyłącznie w celu warunkowego określenia kierunku wektora siły pola magnetycznego.
Zamknięcie linii pola magnetycznego można sprawdzić za pomocą prostego eksperymentu. Potrzebujesz magnesu stałego i obszaru wokół niego z opiłkami żelaza. Zostaną one ustawione w taki sposób, aby same linie sił były widoczne.
Siła pola magnetycznego
Wektor natężenia pola magnetycznego jest tym samym wektorem, który opisano w poprzedniej sekcji. To jego kierunek musi pokrywać się z kierunkiem linii siły. Jest to siła, z jaką pole działa na umieszczony w nim magnes trwały. Napięcie charakteryzuje oddziaływanie pola magnetycznego z otaczającą materią. Istnieje specjalny, za pomocą którego można wyznaczyć moduł jego wektora w dowolnym punkcie przestrzeni (prawo Biota-Savarta-Laplace'a). Napięcie nie zależy od właściwości magnetycznych ośrodka i jest mierzone w oerstedach (w układzie CGS) oraz w A/m (SI).
Indukcja pola magnetycznego i strumień magnetyczny
Indukcja pola magnetycznego charakteryzuje jego natężenie, tj. zdolność do wytwarzania pracy. Im wyższa zdolność, tym silniejsze pole i większa koncentracja linii pola na 1 m2. Strumień magnetyczny jest iloczynem indukcji i obszaru, na który działa pole. Liczbowo wartość ta jest zwykle równa liczbie przenikających linii siły pewien obszar. Przepływ jest maksymalny, jeśli miejsce jest położone prostopadle do kierunku wektora napięcia. Im mniejszy ten kąt, tym słabsze uderzenie.
Przepuszczalność magnetyczna
Działanie pola magnetycznego w danym ośrodku zależy od jego przenikalności magnetycznej. Wartość ta charakteryzuje wielkość indukcji w ośrodku. Powietrze i niektóre substancje mają przenikalność magnetyczną próżni (wartość jest pobierana z tabeli stałych fizycznych). W ferromagnetykach jest ono tysiące razy większe.
Szeroko stosowane w elektrotechnice, budowie maszyn i wielu innych gałęziach przemysłu. Należy pamiętać, że właściwości i właściwości magnesów neodymowych zależą od wielu czynników. Za ich skuteczność praktyczne zastosowanie Ważne jest, aby wziąć pod uwagę rozmiar, kształt i moc produktów. Należy również wziąć pod uwagę ich słabe strony, w tym ograniczenia temperatury pracy. Tylko biorąc pod uwagę cechy i klasy magnesów neodymowych, można wybrać opcje produktu optymalne pod względem ceny i siły magnetycznej.
Jak określić moc magnesu neodymowego
Kluczową cechą magnesu jest jego moc. Parametr ten należy wziąć pod uwagę przy wyborze odpowiednich produktów do rozwiązania konkretnego problemu. stosowane problemy. Najprostszym sposobem określenia mocy magnesu neodymowego i jego zgodności z planowanym zastosowaniem jest zwrócenie uwagi na następujące parametry:
1) Siła chwytu. W opisie magnesów podany jest wskaźnik siły wyciągania. Na podstawie tej cechy można ocenić masę przedmiotów, które można utrzymać, a także siłę wymaganą do ich odłączenia. Moc magnesów neodymowych jest zwykle wyrażana w kilogramach, a czasami w niutonach.
2) Numer stopu. Właściwości materiału na bazie związku neodymu, żelaza i boru zależą od dodatkowych wtrąceń. Na podstawie tego, jak zachowuje się krzywa rozmagnesowania magnesów neodymowych przy użyciu określonego stopu, otrzymuje ona swój określony numer. Na przykład N 38 lub magnesy neodymowe N 45. Liczba stopów jest wprost proporcjonalna do siły wyciągania. Zatem za pomocą tego wskaźnika można ocenić moc magnesu neodymowego.
3) Indukcja. Jeśli planujesz wykorzystać materiał do rozwiązywania złożonych problemów technicznych, uwzględnienie siły rozdarcia lub numeru stopu nie wystarczy. Dodatkowo należy znać indukcję magnesu neodymowego. W szczególności wskaźnik ten ma kluczowe znaczenie przy wyborze materiałów do aktywacji czujników Halla lub kontaktronów. Indukcja magnetyczna magnesów neodymowych określa siłę i kierunek pola w określonym punkcie znajdującym się w pobliżu magnesu. Jego pomiar przeprowadza się w Gaussach i Teslach (1 Tesla = 10 000 Gausów).
Jakie parametry decydują o właściwościach magnesów neodymowych
Jak wybrać odpowiedni mocny magnes neodymowy
W większości przypadków moc najprostszych i najtańszych magnesów jest wystarczająca do użytku domowego. Jednak w sytuacji, gdy najważniejsza jest siła przyczepności magnesów neodymowych, należy wziąć pod uwagę pewne cechy produktów i warunki ich stosowania:
