Виды магнитов

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.

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») — 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.

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 IΔl 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.

3 разных типа магнитов и их применение

Магниты – это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.

Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. до н.э., и самые ранние известные описания таких материалов и их характеристики происходят из Китая, Индии и Греции около 25 веков назад. Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах.

Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения.

1. Постоянные магниты

После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле.
Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов:

I) Ферритовые магниты

Ферритовые магниты (также называемые керамическими магнитами) являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель.

Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.

Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях (до 300 градусов Цельсия), и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах.

Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.

Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов.

II) магниты Алнико

Магниты алнико состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и название al-ni-co. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления.

Читайте также:  Что такое высокопрочный крепеж и его назначение

Чтобы классифицировать их (основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе), Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.

Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах – до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна.

Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров – это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары.

III) Редкоземельные магниты

Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов. Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла.

Два типа редкоземельных магнитов – самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем (слоями), чтобы защитить их от сколов или поломок.

Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению.

Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры.

Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа.

Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов.

IV) одномолекулярные магниты

К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.

Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах.

Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка.

Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны. К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ.

2. Временные магниты

Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм.

Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.

Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу.

Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии – от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства.

3. Электромагнит

Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов.

Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается.

Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами.

Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом.

Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.

Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.

Виды магнитов

В интернете довольно много информации по этому вопросу, но обычно она весьма однобока. Всё и сразу и в одной статье – только для вас!

Виды магнитов с точки зрения физики

Начнём со школьной скамьи: что же учитель физики рассказал бы нам про магниты?

Есть три типа магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Первые заряжаются раз и навсегда, вторые работают только в магнитном поле, третьи – только когда есть ток.

Все постоянные магниты делятся на естественные и искусственные. Естественные – это магнитный железняк, например. Он сам по себе притягивает к себе металлические предметы, ничего с ним для этого делать не нужно. Или вот матушка-Земля – тоже естественный магнит. Только притягивает она не металл, а всё подряд. В том числе и нас свами.

Искусственные постоянные магниты делаются людьми, и их типы зависят от материала, из которого сделан магнит. Здесь бывают ферриты – в их состав входит железо, неодимовые магниты, Альнико, SmCo и магнитопласты. Собственно, в число магнитопластов входит магнитный винил: именно его используем мы при изготовлении магнитиков.

С постоянными разобрались. Временные магниты – это изделия из металлов, которые намагничиваются, попадая в магнитное поле и получают ненадолго способность самим притягивать другие металлические предметы. Например, скрепки и гвозди.

Электромагниты образуются с помощью намотанной проволоки, по которой пускают ток. На электромагнитах работает наша с вами техника.

За сим с физикой заканчиваем: основы вам теперь известны!

Виды магнитов с точки зрения сферы употребления

Прочитает обычный человек, что думает о магнитах физик, да спросит: «Ну и что с того?» Не очень-то полезная информация. Нам вот интереснее, зачем вообще нужны магниты?

Информация. Самый понятный пример: компас. Магнит ориентирует по сторонам света. Но это далеко не единственный прибор с магнитом: например, в том же амперметре он тоже есть.

Промышленность. Магнит используется в производстве, причём – как для работы с очень большими предметами, так и – с мельчайшими.

Медицина. Кто-то кричит о вреде магнитов для здоровья, а кто-то использует их для лечения. Магниты бывают разные!

Техника. Огромное количество техники основано на работе магнитов. Компьютеры и телевизоры, телефоны и многие другие приборы стали возможны благодаря магнитам.

Реклама и бизнес. Сувенирные магниты – неистощимый источник дохода для любого туристического места. Так же магниты с логотипом востребованы для промо-акций.

Вспомогательная функция. Магнит часто облегчает разные задачи. Например, с помощью губки в сочетании с магнитами можно отлично помыть стекло аквариума изнутри. А на современную школьную доску магниты позволяют прикреплять иллюстративные материалы.

Виды магнитов с точки зрения производителей магнитов

Очень забавно, но производители магнитов имею свою собственную классификацию, которая не очень-то полезна. Поэтому мы скажем о ней лишь в общих словах.

Существуют магниты попроще: обычной формы и с картинкой, а есть посложнее: с градусниками, с блокнотами, календарями, часами, записными книжками, магниты-закладки, магниты-визитки, магниты-открытки и прочие гибриды.

Виды магнитиков на холодильник

И ещё пару слов скажем о тех магнитиках, которые обычно встречаются на холодильнике.

Сувенирные магнитики. Их привозят из городов и стран. Обычно на них можно увидеть достопримечательности, узнаваемые символы, известных людей, флаги и государственную символику.

Промо-магнитики. Чаще всего их вам дарят как клиенту или партнёру. Обязательно увидите на таком логотип компании, а часто – ещё и контакты.

Магнитики с цитатами и анекдотами. В любом книжном их сейчас – завались.

Магнитики в форме чего бы то ни было. Кошечки и сельдерей, буквы алфавита и профиль В.В.Путина, тут море вариантов! Тут часто попадаются магниты-игрушки.

Подарочные магнитики. Преподносится по случаю и часто содержат поздравительную надпись, пожелание, красивую фотографию виновника торжества и прочее. Подарочные магниты очень красивы.

Уникальные магнитики. Обычно делаются своими руками или же на заказ. Отличаются какой-нибудь необычной фишкой или любовно проработанными деталями, а так же использованием необычных материалов.

Итак, теперь вы ориентируетесь в видах магнитов! Посему предлагаем вам: постоянные искусственные магнитопласты из магнитного винила рекламно-сувенирные на заказ! Ух, такой фразой пугать только ;

Мы сделаем вышитый магнит из любой картинки, надписи, сочетания картинок, фотографии, рисунка от руки. Все ваши фантазии – воплотим в жизнь, обращайтесь!

Заполните форму заказа вышивки, не забудьте указать, что вам нужен магнит. Наши менеджеры рассчитают стоимость вашего заказа и свяжутся с вами для обсуждения всех деталей. Так же можно попросить дизайнеров помочь с эскизом, если у вас его ещё нет.

Полюбуйтесь на нашу вышивку, ознакомьтесь с ценами!

Виды магнитов

Они используются в игрушках, бытовой технике и сотнях вещей, которые есть дома. Основное применение магниты нашли в таких отраслях, как: добыча и горнодобывающая промышленность, при производстве керамики, пластмассы и стекла и многих других.

Магниты бывают различных форм, размеров и прочности. Они делятся два основных типа магнитов:

  • Магниты, созданные человеком
  • Природные магниты.

Природные магниты называются магнетит. Они богаты железом и минералами.

Люди создали синтетические магниты, которые сильнее, чем природные, их изготавливают из металлических сплавов. Искусственные магниты используются для тысяч целей и различаются по силе и магнитным свойствам.

Читайте также:  Что лучше ламинат или плитка?

Ниже приведены три типа искусственных магнитов:

  • Постоянные магниты
  • Временные магниты
  • Электромагниты

Постоянные магниты

Постоянные магниты очень сильные и наиболее часто используемыми. Эти магниты называются так потому, что как только они получают намагничивание, то сохраняют свой магнетизм надолго или навсегда.

Причина этого в том, что магниты выполнены из веществ, содержащих атомы и молекулы, имеющие магнитные поля, которые усиливают друг друга. Однако при определенных, предусмотренных условиях эти магниты могут потерять свои магнитные свойства, например, в шоке.

Постоянные магниты имеют большое применение, начиная с магнитиков на холодильник до крупных промышленных предприятий. Они бывают разных размеров и форм и различаются по своему составу.

Некоторые распространенные типы постоянных магнитов:

  • Керамические
  • Алнико магниты
  • Самарий-кобальт
  • Неодим, железо и бор
  • Гибкие магниты

Из них самарий-кобальтовые и неодимовые магниты относятся к категории редкоземельных магнитов.

Керамические магниты также называют ферриты, они состоят из оксида железа и бария или карбоната стронция. Это действительно сильные магниты и широко используется в научных лабораториях. Они являются наиболее часто используемыми для экспериментальных целей.

Название состоит из первых букв химических элементов, из которых делаются магниты: ал(юминий), ни(кель), ко(бальт). Алнико-магниты очень сильные, их используют в качестве замены керамических магнитов для различных экспериментов, так как они более стабильны и более устойчивы к размагничиванию. Однако они дороже.

относятся к категории редкоземельных магнитов. Эти магниты имеют очень высокую магнитную силу и очень устойчивы к размагничиванию и окислению. Они очень дорогие и могут быть использованы для целей, требующих высокого магнетизма и устойчивости. Они впервые появились в 1970-х.

Неодим-железо-бор

Это еще один тип редкоземельных магнитов. Неодимовые магниты очень похожи на самарий-кобальтовые магниты, но менее устойчивы. Сантиметр этого магнита способен поднять металлическую пластину размером нескольких метров. Из-за их чрезвычайно высокого магнетизма они являются самыми дорогими магнитами в мире и из-за высокой стоимости они используются реже.

Гибкие магниты изготавливаются из плоских полос и листов. Эти магниты имеют наименьший магнетизм.

Временные магниты действуют как магниты только тогда, когда помещаются в сильное магнитное поле от сильного магнита. Любые металлические предметы, такие как скрепки и гвозди после воздействия сильного магнитного поля могут действовать как магниты. Однако, как только удаляются с поля, они моментально теряют свой магнетизм. Временные магниты, несмотря на их временной магнетизм, приносят много пользы. В основном они используются в телефонах и электродвигателях.

Электромагниты очень сильные магниты, которые отличаются от указанных выше магнитов. Эти магниты работают по принципу, что провод, содержащий электрический ток, создает магнитное поле.

Он состоит из тяжелой металлической середины с проволочной катушкой. Когда ток проходит через провода – создается магнитное поле, которое в свою очередь намагничивает сердечник металла.

Полярность магнита может быть изменена путем регулирования протекающего количества тока, а также путем изменения своего направления. Они широко используются в телевизорах, радио, видеокассетах, компьютерах, мониторах и т.д.

Мощные магниты

С раннего детства человек не перестаёт удивляться поразительным способностям магнитов – притягивать к себе различные металлические предметы. Постоянные магниты (ПМ) – самый распространённый вид этого феномена. Их различают по силе магнитного поля. Существуют особо мощные магниты, созданные на основе сплавов из различных металлов.

Виды магнитов

Какие магниты бывают? Они могут быть трёх типов:

  1. Постоянные М имеют природное происхождение. Изготавливают их из сплавов нескольких магнетиков.
  2. Временные М проявляют свои свойства под воздействием внешнего магнитного поля.
  3. Электромагниты состоят из катушки изолированного провода на сердечнике под напряжением.

Постоянные магниты по составу разделяют на несколько видов:

  • ферриты;
  • неодимовые ПМ;
  • самариевокобальтовые сплавы;
  • альнико;
  • магнитопласты.

Ферриты

Керамические ПМ, или ферриты, – самый распространённый вид постоянных магнитов. Они появились в 60-е годы прошлого века в результате успешных разработок нового магнитного сплава. Ферритовые ПМ на протяжении долгого времени сохраняют высокий уровень намагниченности. Однако сила их магнетизма сильно зависит от перепадов температуры окружающей среды.

Для удобного использования ферритовые изделия производят разной формы и величины. Магниты делают в виде цилиндров, колец, прямоугольных брусков и дисков. В последнее время появились ферритовые магниты с рым болтами для проведения поисковых работ, как в сыпучей, так и водной среде.

Неодимовые ПМ

Неодимовые – очень сильные магниты, делают их из сплава неодима, железа и бора. Источник постоянного магнитного поля представляет собой кристаллическую структуру из связанных между собой атомов в соответствии с формулой Nd2Fe14B. ПМ используется в различных отраслях промышленности, медицине, в электротехнической сфере, электронике и быту.

Самариево-кобальтовые сплавы

В сплаве содержится редкоземельный химический элемент – самарий. Металл обладает сильнейшими магнитными свойствами. Самариево-кобальтовые магниты (СКМ) обладают высокой устойчивостью к коррозии и температурным перепадам, не нуждаются в специальном защитном покрытии.

Богатые месторождения самария расположены в Китае. В этой стране налажено массовое производство СКМ. При определённых условиях самариевые изделия по своей силе превосходят самые мощные неодимовые магниты. СКМ изготавливают двух видов, соответствующих химическим формулам: SmCo5, Sm2Co17.

Важно! СКМ используются практически во всех отраслях промышленности. Магниты являются основой для создания ответственных деталей электродвигателей, генераторов, различных электротехнических приборов. Немаловажную роль СКМ играют в акустических системах, приводах жёстких дисков ПК и пр.

Альнико

Своё название ПМ получили от сокращения наименований составляющих сплава. Это алюминий, никель и кобальт (Альнико). В состав входит ещё железо. Помимо того, что сплавы обладают большим значением остаточной магнитной индукции (Br), они наделены высокой антикоррозионной стойкостью, а также сохраняют свои магнетические качества при высоких температурах (до 5500С). Преимуществом ПМ Альнико является то, что они гораздо дешевле СКМ.

Примером Альнико являются подковообразные изделия. Такая форма ПМ обеспечивает максимальное приближение полюсов друг к другу, что позволяет поднимать металлические предметы большого веса.

Одно из свойств альнико изделий – это то, что их можно легко размагничивать, в то же время материал быстро восстанавливает остаточную намагниченность во внешнем магнитном поле. Объясняется это явление низкой коэрцитивной силой.

Магнитопласты

С развитием различных промышленных технологий появилась потребность в ПМ, которые были бы в виде плоских гибких материалов. Проблема была решена с помощью напыления металлического на полимерный листовой материал. Для этого используют такие полимеры, как винил, полистирол, полиамид и пр. Полимерные магниты бывают как гибкими, так и жёсткими.

Одним из ярких примеров использования этих изделий является уплотнительное обрамление внутреннего периметра двери холодильника. Внутри резиновой рамки помещён магнитопласт, который плотно притягивает дверь к металлической поверхности корпуса холодильного агрегата.

К положительным качествам магнитопластов следует отнести следующие:

  • создание многополюсных структур;
  • большой срок службы;
  • устойчивое воспроизводство и стабильность магнитного поля;
  • антикоррозионные качества;
  • прочность и пластичность.

Электромагнит и демагнизатор

Электромагнит – устройство, создающее магнитное поле вокруг сердечника с намотанным проводом. Через витки пропускает ток. Ферритовый стержень в это время становится мощным магнитом.

Действие мощных электромагнитов можно наблюдать в сталеплавильных цехах по переработке металлолома. Мостовой кран опускает магнит в лом. Крановщик включает напряжение, и к электромагнитному диску прилипает несколько сот килограммов металла, который затем отправляют в плавильную печь, выключив ток.

Демагнитизатор действует в обратном порядке – снимает остаточное намагничивание с деталей различных устройств. Его используют там, где наведённые магнитные поля препятствуют работе электротехники и электроники.

Обратите внимание! По своей конструкции размагничиватель ничем не отличается от электромагнита. Разница состоит в том, что на катушку обмотки подаётся не постоянное, а переменное напряжение.

Про неодимовые магниты

Состав

Неодим – редкоземельный металл с наделённым природой мощным магнетизмом. В периодической системе химический элемент занимает 60 позицию. В чистом виде в природе не встречается. Его выделяют из такого вещества, как дидим, где он находится в смешанном состоянии с другими лантаноидами.

Несмотря на «редкоземельность», элемент довольно распространён в земной коре. Основная добыча металла сосредоточена в Китае.

В ответ на вопрос, что такое представляет собой неодимовый магнит, следует то, что это сплав из неодима и железа с добавлением бора. Для того чтобы получить такой сплав, исходящие компоненты приводят в порошкообразное состояние. После перемешивания состав запекают в специальной печи, заблаговременно помещая смесь в формовочные ёмкости.

Особенности

Использовать в чистом виде редкоземельный металл Nd не позволяют его слабая стойкость к коррозии и мягкость. Чтобы уменьшить эти недостатки, магниты стали делать из вышеупомянутого сплава. Удалось получить мощный магнит, не восприимчивый к коррозионным процессам, хорошо переносящий условия высокой температуры (до 1400С).

Применение

Неодимовые магниты нашли широкое применение в моторостроении для авиационной промышленности. В некоторых медицинских аппаратах НМ исполняют важную роль, как основные функциональные детали. В быту – это различные магнитики, которые крепят на холодильники. Из них также изготавливают разные игрушки-головоломки.

Из НМ получаются отличные держатели ножей на стенах кухонь. Для фиксации мебельных дверей в закрытом состоянии применяют магниты дисковой формы. Домашние умельцы изобретают различные бытовые приспособления, демонстрируя, что можно сделать из неодимового магнита.

В промышленном производстве неодимовые магнитные изделия применяют в различных фильтрационных системах для улавливания мельчайших металлических частиц. С помощью НМ очищают производственные площади от металлической стружки. Магнитами обрабатывают семена зерновых культур для повышения урожайности.

В картере двигателя автомобиля устанавливают пробку с неодимовым магнитом, которая выбирает металлическую крошку из моторного масла.

Можно ли изготовить своими руками

НМ стоят довольно дорого. Многие любители домашних самоделок пытаются узнать, как сделать самому мощный магнит из неодимового сплава. На самом деле производство НМ представляет собой сложный технологический процесс, который воспроизвести в бытовых условиях невозможно.

Дело в том, что сделать неодимовые магниты можно только с помощью порошковой металлургии. Изготовление НМ заключается в спекании порошков неодима, железа и бора. Сложный процесс связан со специальным технологическим оборудованием. Поэтому единственным способом обзавестись мощными магнитами неодимами – это воспользоваться разборкой списанной электроники либо других устройств.

Дополнительная информация. Сверлить или дробить неодимовые магниты категорически нельзя. При нарушении целостности магниты теряют свои свойства. То же происходит, если повредить магнитные поверхности.

Читайте также:  Какая ванна лучше: чугунная, стальная или акриловая?

Удивительные свойства магнитов всегда привлекали пытливые умы людей. Использование источников магнитного поля принесло мировой цивилизации немало ценных изобретений практически во всех сферах деятельности человечества.

Видео

Как делают магниты для разных сфер применения

В мире существует множество интересных веществ, которые удивляют людей своими уникальными свойствами и необычностью. И с давних времен лучшие умы планеты не могли понять, как отдельные камни и металлы могут притягиваться или отталкиваться друг от друга. Сейчас же наука шагнула далеко вперед, а свободный доступ к любой информации позволяет понять, как делают магниты за пару минут.

Немного истории

Обыденные для современного человека вещи могут отличаться очень сложной историей. И магнит — не исключение. Особое поле, которое создается разными материалами, вызывало у мудрецов прошлых эпох не только восторг, но и удивление. При этом с таким явлением люди столкнулись очень давно. Но активное развитие науки о магнитном поле началось относительно недавно, а в хозяйственных целях его применили буквально пару десятков лет назад.

Существует масса исторических фактов, подчеркивающих многовековую историю специфического поля с уникальными притягивающими или отталкивающими свойствами. Первое достоверное упоминание уходит своими корнями в Древнюю Грецию, где когда-то существовала область Магнисия. Именно на территории этого географического региона удалось найти залежи вещества, формирующего такое поле. Вскоре породу наименовали «камнем из Магнисии».

Кроме реальной физической возможности притягивать железные предметы, такие камни наделяли и мистическим значением. Их считали подарком богов, способным отпугивать злых духов, исцелять от смертельных заболеваний и приносить в дом удачу. Тем не менее, вскоре люди сумели изобрести первый прототип компаса, придав предмету форму иглы, которая всегда указывает на север.

Большое количество упоминаний о чудо-поле присутствует в китайских летописях. Там камням приписывали чудодейственные свойства, а также посвящали легенды. К примеру, есть легенда о мистических воротах, через которые не могли пройти люди с мечами. Ведущие ученые современности придерживаются мнения, что эти ворота были созданы из породы, притягивающей металлические предметы.

Естественное и искусственное происхождение

В средневековые времена и до конца XVIII века исследователи активно изучали характеристики горной породы с магнитным полем. По сути, тогда люди не знали о существовании других веществ, генерирующих это поле. Но в начале 18 века знаменитый ученый Араго, а вскоре Ампер и Сетрджен сумели изобрести предмет с магнитным полем искусственного происхождения. Оно образовалось в результате подачи электрического тока, что стало настоящим технологическим прорывом. Вскоре технологию стали всячески усовершенствовать, превращая металлические изделия в мощнейшие переменные магниты.

На сегодняшний день магниты классифицируются такими типами:

  1. Естественные или природные.
  2. Искусственные.

Представители первой группы являются залежами особой горной породы. Самый крупный из когда-либо найденных естественных магнитов весит 13 килограммов и гарантирует силу сцепления до 40 кг.

Что касается искусственных магнитов, то они представляют собой железные изделия, создающие поле при подаче на обметку с сердечником электрического тока. Тем не менее, сегодня существует и особая разновидность магнитов, которая создается человеком с применением передовых технологий.

Основные виды

Кроме этого, перечисленные типы магнитов могут отличаться и принципом своей работы. Итак, сегодня выделяют следующие виды:

Первые две разновидности характеризуются разной степенью намагниченности и временем удержания поля внутри себя. Его интенсивность и устойчивость к внешним воздействиям определяется составом материала. Последний тип не относится к группе настоящих магнитов, т. к. он работает благодаря эффекту электричества, создаваемого магнитным полем вокруг сердечника.

Постоянные и временные магниты создаются из разного исходного сырья. В его качестве используются такие металлы:

Материалы тщательно измельчаются, а затем поддаются плавлению и выдерживанию в печи под высоким температурным воздействием, пока они не обретут нужные свойства. В зависимости от вида и нужных характеристик на этапе производства задается подходящий состав и пропорции компонентов.

Посредством такой технологии можно получить следующие виды магнитов:

Процесс производства

Для создания электромагнита, нужно расположить вокруг металлического сердечника проволочную обмотку. Изменяя размеры сердечника и длину проволоки, можно изменить интенсивность поля, количество расходуемой энергии, а также габариты изделия.

Постоянные и временные магниты могут обладать разной силой полей и демонстрировать разную устойчивость к окружающим воздействиям. Перед тем как начать процесс изготовления, заказчику нужно определить состав и форму будущего изделия, учитывая сферы применения и стоимость услуг. С максимальной точностью происходит подбор нужных составляющих, после чего начинается первый производственный этап — выплавка.

Во время выплавки специалист погружает в электрическую вакуумную печь все составляющие будущего предмета. Проверив приборы на работоспособность, а состав материала на соответствие пропорциям, резервуар можно герметично закрыть. Затем с помощью мощного насосного оборудования откачивается воздух из камеры, что необходимо для предотвращения окислительных процессов и возможной потери мощности полей. Затем расплавленную смесь выливают в форму, а оператор ждет, пока она окончательно остынет. Таким образом создается специальный брикет, имеющий определенные магнитные свойства.

На следующем этапе происходит измельчение полученной однородной массы с помощью специальных дробилок. Вторичное дробление приводит к образованию порошкообразной консистенции с размерами в несколько микронов. Такое требование необходимо для правильной установки магнитных полей.

Дальше порошкообразная масса помещается в специальный прибор, где на нее воздействует механическое давление и магнитное поле. Таким образом ее прессуют в брикеты с нужными размерами и формой. При подаче магнитного поля намагниченные частицы получают одностороннее направление, что позволяет выровнять полярность будущего магнита. Готовое изделие пакуется в герметичный пакет, после чего из него выкачивают воздух. Такие меры необходимы для предотвращения окислительных процессов и лишения магнитных свойств.

Дальше брикет оказывается в специальной печи, которая тоже предварительно очищается от воздуха, и начинают спекать в единый магнит с помощью высокотемпературного воздействия. В конечном итоге изделие становится очень прочным, а интенсивность магнитного поля возрастает.

Разновидности магнитов на холодильник

Существуют разные сферы применения магнитов, но наиболее популярной является изготовление магнитиков на холодильник. Такой аксессуар пользуется особым спросом, т. к. он позволяет повысить узнаваемость компании или служит в качестве сувенира с другого города, страны, интересного места.

Доступные на рынке магниты могут отличаться большим разнообразием форм и материалов производства. Их создают на основе винила с магнитными свойствами, керамических материалов, стекла, полимерных заготовок, пластика, гипса и т. д.

Если выделить наиболее известные разновидности, которые пользуются спросом среди широкой аудитории покупателей, то к ним следует отнести.

  1. Плоские модели. Создаются на основе магнитного винила, поверх которого находится картинка с ламинированным покрытием или без него. Они славятся особой мягкостью, гибкостью и устойчивостью к любым воздействиям. Такой тип идеально подходит для создания рекламной продукции.
  2. Закатные. Отличаются красивым дизайном и похожи на значок. Они могут обладать либо прямоугольной, либо закругленной формой.
  3. Смоляные. Создаются на основе эфирных смол и отличаются особой привлекательностью. На рынке продаются мягкие и твердые магниты, которые становятся отличным дополнением к успешному бизнесу.

Тонкости изготовления своими руками

Разобравшись с принципом действия магнитного поля и основными технологическими процессами по производству магнитов, у многих энтузиастов может возникнуть желание создать такое изделие в домашних условиях. Естественно, создать сверхпрочный магнит из подручных средств не получится, но изготовить интересную самоделку, сохраняющую свойства притягивания и отталкивая отдельных предметов, вполне реально. И в качестве такой самоделки является магнит на холодильник.

Наиболее простым и примитивным способом изготовления таких аксессуаров считается использование магнитного винила. Его можно купить в соответствующем магазине, обратив внимание на модель с толщиной 0,4 мм, а также глянцевым или матовым покрытием для струйного принтера. Дальше нужно нанести на исходный материал подходящую картинку, распечатав ее на принтере. Несмотря на свою простоту, метод отличается многими недостатками:

  1. Покупка магнитного винила — удовольствие не из дешевых. При этом небольшая толщина изделия заметно снижает показатели силы притяжения. Поэтому такие магнитики подходят только для частного использования, ведь вряд ли кто-то захочет купить их.
  2. Качество конечной продукции находится на низком уровне, а само изделие не может похвастаться большим сроком службы. И причиной таких недостатков может стать не сам виниловый магнит, а наличие цветного отпечатка от принтера.

Второй вариант производства подразумевает печать фотографий или графических изображений на качественной фотобумаге с последующим приклеиванием винилового магнита на клеевой основе. Картинка дополнительно ламинируется, а затем фиксируется к магнитной поверхности.

Оба способа достаточно просты для реализации в домашних условиях и не требуют специфических навыков. Все, что может понадобиться для предстоящей работы, это:

  1. Персональный компьютер или ноутбук с предустановленным графическим редактором. Желательно использовать фотошоп.
  2. Принтер струйного формата, поддерживающий функции цветной печати. Желательно отдавать предпочтение дорогим моделям, т. к. работают они гораздо быстрее и качественнее.
  3. Прибор для резки. Являясь мягким резиноподобным материалом, винил легко режется с помощью обычных ножниц, но чтобы обеспечить ровные края и правильную обрезку, лучше приобрести профессиональные резаки.

Интересные факты

Несмотря на свои физические свойства, предметы, создающие магнитное поле, всегда считались чем-то таинственным, как будто из другой планеты. Неудивительно, почему вокруг них родилось так много легенд и интересных фактов. К наиболее популярным следует отнести такие исторические упоминания:

  1. История утверждает, что царица Клеопатра, которая считается самой красивой женщиной всех времен, владела магнитными украшениями, считая, что они позволяют отсрочить старение.
  2. Большинство магнитов выполнены на основе железа и стали, но самые мощные модели создаются из никелевых сплавов, меди, алюминия и кобальта.
  3. Во время нагревания предмет теряет свои магнитные свойства.
  4. Бытовые мониторы и телевизоры с электронно-лучевой трубкой оснащены электромагнитом для управления электронами и подачи картинки на экран.
  5. Сложно представить себе современную медицину без применения разных типов магнита. С их помощью врачи эффективно борются с самыми сложными заболеваниями.
  6. Планета Земля является самым крупным магнитом, который заставляет стрелки компасов двигаться в нужном направлении.

В общем, особенности магнитного поля и предметов, которые создают его — действительно увлекательная тема. И несмотря на развитие науки и техники, многие свойства и факты о таких веществах по-прежнему мало изучены.

Ссылка на основную публикацию