Magnēti ir aizraujoši objekti, kas gadsimtiem ilgi ir aizrāvuši cilvēka iztēli.No senajiem grieķiem līdz mūsdienu zinātniekiem cilvēkus ir ieintriģējis magnētu darbības veids un to daudzās pielietošanas iespējas.Pastāvīgie magnēti ir magnētu veids, kas saglabā savas magnētiskās īpašības pat tad, ja tas neatrodas ārēja magnētiskā lauka klātbūtnē. Mēs izpētīsim zinātni par pastāvīgajiem magnētiem un magnētiskajiem laukiem, tostarp to sastāvu, īpašības un pielietojumu.
1. sadaļa: Kas ir magnētisms?
Magnētisms attiecas uz noteiktu materiālu fizisko īpašību, kas ļauj tiem piesaistīt vai atgrūst citus materiālus ar magnētisko lauku.Tiek uzskatīts, ka šie materiāli ir magnētiski vai tiem ir magnētiskas īpašības.
Magnētiskajiem materiāliem ir raksturīgi magnētisko domēnu klātbūtne, kas ir mikroskopiski apgabali, kuros ir izlīdzināti atsevišķu atomu magnētiskie lauki.Kad šie domēni ir pareizi izlīdzināti, tie rada makroskopisku magnētisko lauku, ko var noteikt ārpus materiāla.
Magnētiskos materiālus var iedalīt divās kategorijās: feromagnētiskos un paramagnētiskos.Feromagnētiskie materiāli ir spēcīgi magnētiski, un tajos ietilpst dzelzs, niķelis un kobalts.Tie spēj saglabāt savas magnētiskās īpašības pat tad, ja nav ārēja magnētiskā lauka.No otras puses, paramagnētiskie materiāli ir vāji magnētiski un ietver tādus materiālus kā alumīnijs un platīns.Tiem piemīt magnētiskas īpašības tikai tad, ja tie ir pakļauti ārējam magnētiskajam laukam.
Magnētismam ir daudz praktisku pielietojumu mūsu ikdienas dzīvē, tostarp elektromotoros, ģeneratoros un transformatoros.Magnētiskie materiāli tiek izmantoti arī datu glabāšanas ierīcēs, piemēram, cietajos diskos, un medicīniskās attēlveidošanas tehnoloģijās, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanā (MRI).
2. sadaļa: magnētiskie lauki
Magnētiskie lauki ir būtisks magnētisma aspekts un apraksta apgabalu ap magnētu vai strāvu nesošo vadu, kur var noteikt magnētisko spēku.Šie lauki ir neredzami, bet to ietekmi var novērot magnētisko materiālu kustībā vai magnētiskā un elektriskā lauka mijiedarbībā.
Magnētiskos laukus rada elektrisko lādiņu kustība, piemēram, elektronu plūsma stieplē vai elektronu griešanās atomā.Magnētiskā lauka virzienu un stiprumu nosaka šo lādiņu orientācija un kustība.Piemēram, stieņa magnētā magnētiskais lauks ir spēcīgākais pie poliem un vājākais centrā, un lauka virziens ir no ziemeļpola uz dienvidu polu.
Magnētiskā lauka stiprumu parasti mēra teslas (T) vai gausa (G) vienībās, un lauka virzienu var aprakstīt, izmantojot labās rokas likumu, kas nosaka, ka, ja labās rokas īkšķis norāda uz strāvas virzienu, tad pirksti saritināsies magnētiskā lauka virzienā.
Magnētiskajiem laukiem ir daudz praktisku pielietojumu, tostarp motoros un ģeneratoros, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) iekārtās un datu uzglabāšanas ierīcēs, piemēram, cietajos diskos.Tos izmanto arī dažādos zinātniskos un inženiertehniskos lietojumos, piemēram, daļiņu paātrinātājos un magnētiskās levitācijas vilcienos.
Izpratne par magnētisko lauku uzvedību un īpašībām ir būtiska daudzām studiju jomām, tostarp elektromagnētismam, kvantu mehānikai un materiālu zinātnei.
3. sadaļa: Pastāvīgo magnētu sastāvs
Pastāvīgais magnēts, kas pazīstams arī kā "pastāvīgais magnētiskais materiāls" vai "pastāvīgā magnēta materiāls", parasti sastāv no feromagnētisku vai ferimagnētisku materiālu kombinācijas.Šie materiāli ir izvēlēti, ņemot vērā to spēju saglabāt magnētisko lauku, ļaujot tiem radīt konsekventu magnētisko efektu laika gaitā.
Visizplatītākie feromagnētiskie materiāli, ko izmanto pastāvīgajos magnētos, ir dzelzs, niķelis un kobalts, ko var leģēt ar citiem elementiem, lai uzlabotu to magnētiskās īpašības.Piemēram, neodīma magnēti ir retzemju magnēti, kas sastāv no neodīma, dzelzs un bora, savukārt samārija kobalta magnēti sastāv no samārija, kobalta, dzelzs un vara.
Pastāvīgo magnētu sastāvu var ietekmēt arī tādi faktori kā temperatūra, kādā tie tiks izmantoti, vēlamais magnētiskā lauka stiprums un virziens, kā arī paredzētais pielietojums.Piemēram, daži magnēti var būt konstruēti tā, lai izturētu augstu temperatūru, savukārt citi var būt paredzēti, lai radītu spēcīgu magnētisko lauku noteiktā virzienā.
Papildus primārajiem magnētiskajiem materiāliem pastāvīgie magnēti var ietvert arī pārklājumus vai aizsargslāņus, lai novērstu koroziju vai bojājumus, kā arī formēšanu un apstrādi, lai izveidotu īpašas formas un izmērus izmantošanai dažādos lietojumos.
4. sadaļa: Pastāvīgo magnētu veidi
Pastāvīgos magnētus var iedalīt vairākos veidos, pamatojoties uz to sastāvu, magnētiskajām īpašībām un ražošanas procesu.Šeit ir daži no izplatītākajiem pastāvīgo magnētu veidiem:
1. Neodīma magnēti: šie retzemju magnēti sastāv no neodīma, dzelzs un bora, un tie ir spēcīgākais pieejamais pastāvīgo magnētu veids.Tiem ir augsta magnētiskā enerģija, un tos var izmantot dažādos lietojumos, tostarp motoros, ģeneratoros un medicīnas iekārtās.
2.Samarium kobalta magnēti: šie retzemju magnēti sastāv no samārija, kobalta, dzelzs un vara, un ir pazīstami ar savu augstas temperatūras stabilitāti un izturību pret koroziju.Tos izmanto tādās lietojumprogrammās kā aviācija un aizsardzība, kā arī augstas veiktspējas motoros un ģeneratoros.
3.Ferīta magnēti: pazīstami arī kā keramikas magnēti, ferīta magnēti sastāv no keramikas materiāla, kas sajaukts ar dzelzs oksīdu.Tiem ir zemāka magnētiskā enerģija nekā retzemju magnētiem, taču tie ir pieejamāki un plaši izmantoti tādos lietojumos kā skaļruņi, motori un ledusskapju magnēti.
4. Alnico magnēti: šie magnēti sastāv no alumīnija, niķeļa un kobalta, un ir pazīstami ar savu augsto magnētisko izturību un temperatūras stabilitāti.Tos bieži izmanto rūpnieciskos lietojumos, piemēram, sensoros, skaitītājos un elektromotoros.
5. Saistītie magnēti: šos magnētus izgatavo, sajaucot magnētisko pulveri ar saistvielu, un tos var izgatavot sarežģītās formās un izmēros.Tos bieži izmanto tādās lietojumprogrammās kā sensori, automobiļu komponenti un medicīnas aprīkojums.
Pastāvīgā magnēta veida izvēle ir atkarīga no īpašajām pielietojuma prasībām, tostarp no nepieciešamās magnētiskās stiprības, temperatūras stabilitātes, izmaksām un ražošanas ierobežojumiem.
5. sadaļa. Kā darbojas magnēti?
Magnēti darbojas, radot magnētisko lauku, kas mijiedarbojas ar citiem magnētiskiem materiāliem vai ar elektrisko strāvu.Magnētiskais lauks tiek izveidots, izlīdzinot magnētiskos momentus materiālā, kas ir mikroskopiski ziemeļu un dienvidu poli, kas rada magnētisko spēku.
Pastāvīgā magnētā, piemēram, stieņa magnētā, magnētiskie momenti ir izlīdzināti noteiktā virzienā, tāpēc magnētiskais lauks ir spēcīgākais pie poliem un vājākais centrā.Novietojot magnētiskā materiāla tuvumā, magnētiskais lauks iedarbojas uz materiālu, piesaistot vai atgrūžot to atkarībā no magnētisko momentu orientācijas.
Elektromagnētā magnētisko lauku rada elektriskā strāva, kas plūst caur stieples spoli.Elektriskā strāva rada magnētisko lauku, kas ir perpendikulārs strāvas plūsmas virzienam, un magnētiskā lauka stiprumu var kontrolēt, regulējot caur spoli plūstošās strāvas daudzumu.Elektromagnēti tiek plaši izmantoti tādos lietojumos kā motori, skaļruņi un ģeneratori.
Magnētisko lauku un elektrisko strāvu mijiedarbība ir arī pamats daudziem tehnoloģiskiem lietojumiem, tostarp ģeneratoriem, transformatoriem un elektromotoriem.Piemēram, ģeneratorā magnēta griešanās pie stieples spoles inducē vadā elektrisko strāvu, ko var izmantot elektroenerģijas ģenerēšanai.Elektromotorā mijiedarbība starp motora magnētisko lauku un strāvu, kas plūst caur stieples spoli, rada griezes momentu, kas virza motora griešanos.
Saskaņā ar šo raksturlielumu mēs varam izstrādāt īpašu magnētisko polu izvietojumu savienošanai, lai darba laikā uzlabotu magnētiskā lauka intensitāti īpašā zonā, piemēram, Halbeck.
Izsūtīšanas laiks: 24.03.2023