oncopy="return false;">
Магниты. Виды и применение. Свойства и особенности
Содержимое обзора:
Магниты. Виды и применение. Свойства и особенности
Магниты называются тела особой структуры, обладающие способностью притягивать и отталкивать металлические предметы. Это их свойство объясняется наличием «собственного» магнитного поля, создаваемого микроскопическими токами. По версии Ампера микротоки образуются во внутренней структуре молекул веществ, относящихся к классу «магнитов». Силовые линии полевого образования направлены от одного конца магнитной заготовки к другому (они называются «северным» и «южным» полюсами).
Виды магнитов
Существующие магниты по способу образования магнитного поля подразделяются на следующие виды:
Постоянные.
Электромагниты.
Намагничивающиеся материалы.
Постоянными называются обычные, знакомые многим людям с раннего детства. Они приобретают заданный уровень намагниченности от внешнего воздействия и сохраняют его очень долго.
Различные магниты имеют присущие только им характеристики, описываемые следующими показателями:
Действующая магнитная сила.
Ее изменение при колебаниях окружающей температуры.
Время полного размагничивания.
Электромагнит
– это намоточное изделие с сердечником, магнитные свойства которого проявляются при протекании по обмотке электрического тока. Величина намагниченности и полярность определяются амплитудой и направлением потока электронов, проходящего по обмоткам.
Elektromagnit
Временно намагничивающиеся материалы не являются магнитами сами по себе. Их притягивающие или отталкивающие свойства проявляются только в том случае, если они какое-то время находились в зоне действия сильного магнитного поля. После его исчезновения они теряют способность притягивать и отталкивать металлические предметы. В качестве примера обычно рассматриваются жала отверток или гвозди из мягкого металла, намагничивающиеся при соприкосновении с постоянным магнитом и постепенно теряющие это свойство.
В зависимости от того, какой материал составляет основу постоянных магнитов – все они подразделяются на ферритовые, альнико, а также на их неодимовые и самариевые аналоги.
ФЕРРИТОВЫЕ ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ
Этот вид магнитных изделий получается при соединении окислов железа с оксидами бария (Ba) или стронция (Sr). Их химическая формула в общем случае выглядит так: MeOхFe2O3, где сочетанием «Me» обозначается либо Ba, либо Sr.
К достоинствам этой разновидности постоянных магнитов относят:
Широкий температурный диапазон (от -40 до +300°C).
Надежная антикоррозийная защита.
Доступная стоимость.
Широкий выбор исполнений магнитных изделий.
Минусами таких магнитов считаются хрупкость и незначительные сроки сохранения намагниченности (не более 30-ти лет).
Какие формы имеют магниты на основе ферритов и как они намагничиваются
Большое разнообразие задач, решаемых с помощью ферритовых магнитов, привело к появлению множества различных конфигураций изделий. Традиционно многим из них придается форма подковы, но возможны и другие варианты исполнений.
Отечественной промышленностью освоен выпуск магнитов следующих распространенных конфигураций:
Magnity 2
Дисковые.
Кольцевые.
Шарообразные.
Цилиндрические.
Нередко встречаются магниты, изготовленные в виде прямоугольника (куба) или сектора полого цилиндра. Подобные изделия на основе магнитотвердых сплавов и ферритов часто выпускаются в виде трубок или круглых/прямоугольных в сечении стержней.
После придания материалу магнита той или иной формы – он проходит процедуру намагничивания. Для этого заготовку помещают в сильное магнитное поле, имеющее определенную направленность силовых линий. Для его получения используются:
Уже готовые постоянные магниты.
Электромагниты.
Специальные импульсные намагничивающие катушки.
BETWEEN EXCHANGE
Выбор конкретного способа намагничивания того или иного изделия зависит от формы и материала. Со временем постоянные магниты теряют свои свойства, причиной чему нередко бывают сильное нагревание или механические деформации.
Области применения
Ферритовые магниты широко применяются для защиты электронных приборов от электрических помех, приводящих к искажению передаваемых по кабельным линиям сигналов. Благодаря своим защитным свойствам эти изделия востребованы при изготовлении таких электронных приборов, как:
Навигаторы различного типа.
Мониторы всех видов.
Принтеры и т. п.
Применяются в самых различных устройствах, функционирование которых основано на получении сигналов высокого качества (чистоты).
Помимо этого ферритовые востребованы в автомобилестроении и во многих сферах промышленного производства. Они используются в самых различных видах бытовой техники (в электроприборах, в частности), а также в мобильных генераторах и в акустических системах. При производстве автомобильной техники такие магниты устанавливаются в системах охлаждения машин, а также в стеклоподъемниках и вентиляторах.
Ферритовый магнит
– важнейший компонент электроакустических динамиков. Переменный ток, протекающий через их обмотку, создает э/м волны, взаимодействующие с постоянным магнитным полем. В соответствие с законами Ампера и Фарадея это приводит к появлению градиента силы, воздействующего на диффузор динамика.
Dinamik
Герметичные контакты типа «геркон» – еще одна область применения постоянных магнитов. Они изготавливаются в виде миниатюрной стеклянной колбочки с тонкими металлическими выводами по бокам. Внутри трубки ее ферромагнитные концы располагаются с зазором, позволяющим образовать контакт под действием магнитного поля, которое появляется за счет приближения к трубке постоянного магнита.
Magnity 3
Эти магнитные изделия изготавливаются на основе сплава алюминия, никеля и кобальта и отличаются следующими привлекательными свойствами:
Высокая температурная устойчивость в широком диапазоне значений.
Стабильность магнитных свойств, которые сохраняются при температурах до +550°C.
Коэрцитивная сила таких магнитов сравнительно невелика.
Под воздействием небольшого магнитного поля они быстро теряют свои начальные свойства. Особености магнитов альнико – причина того, что в основном их используют при проведении уникальных научных исследований.
Неодимовые магниты
Magnity 4
Эти изделия изготавливаются на основе сплава 3-х элементов:
Неодим (Nd), составляющий 33% общего объема.
Железо (Fe) – 65%.
Элемент бор (B) – 2%.
Полная химическая формула таких магнитных изделий – Nd2Fe14B.
Неодим Nd относится к группе лантаноидов и редкоземельных элементов, содержащихся в земной коре в небольших количествах (в чистом виде он не встречается совсем).
Сила сцепления
Факторы, учитываемые при оценке силы сцепления неодимовых магнитов это:
Расстояние между изделием и предметом, на котором испытывается притяжение.
Материал, из которого изготовлен притягиваемый предмет.
Качество его поверхности.
При отсутствии непосредственного контакта величина сцепления резко снижается при удалении их один от другого. Даже незначительное увеличение зазора между предметом и неодимовым магнитом при определенных обстоятельствах снижает силу притяжения почти вдвое. К ее уменьшению приводит и наличие на притягиваемом образце тонкого слоя краски или грязи.
При оценке «магнитной энергии» изделий из неодима, большое значение придается материалу притягиваемой детали. Указываемая в технических характеристиках сила притяжения достигается при условии, если она изготовлена исключительно из чистого железа (Fe).
При изучении особенностей поверхностной структуры объекта притяжения учитываются следующие факторы:
Абсолютно гладкая поверхность повышает силу сцепления.
При наличии на ней шероховатостей притягивание магнитом ослабевает.
Оно зависит от направления усилия отрыва и толщины предмета.
Максимальное сцепление достигается, когда усилие отрыва направлено строго вертикально к контактной поверхности (под углом 90 градусов к ней).
С увеличением толщины объекта притяжения возрастает и притягивающая сила магнита из неодима. При незначительных значениях этого показателя момент магнитного насыщения наступает слишком быстро, в результате чего часть энергии поля тратится бесполезно.
Самариевые и их применение
Характеризуются такими привлекательными свойствами, как высокая устойчивость к коррозии (окислению) и возможность эксплуатации при температурах до +350°C. По стоимости такие магниты дороже своих аналогов, что связано с наличием в их составе дефицитного кобальта. Несмотря на это, именно они используются в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется иметь магнитные заготовки минимального веса и размера.
Magnity 5
Подобные требования предъявляются к магнитам, используемым в космических аппаратах, а также в авиационной и компьютерной технике. Кроме того, этот критерий учитывается при их установке в следующие устройства:
Миниатюрные электродвигатели.
Магнитные муфты.
Наручные часы.
Мобильные телефоны, наушники и т. п.