Отвори го главното мени
"Потковичен магнет" направен од алнико, железна легури. Магнет, направен во форма на потковица, има две магнетни полови линии блиску. Оваа форма создава силно магнетно поле меѓу половите, дозволувајќи му на магнетот  да ги собере тешките парчиња железо.
Магнетните полови линии на електромагнетниот соленоид , кои се слични со бар магнет како што е прикажано подолу со железни поднесоци.

Магнет е материјал или објект кој произведува магнетно поле. Ова магнетно поле е невидливо, но е одговорно за најважните дејствија на магнетот: сила која ги привекува феромагнетните материјали како што се железо, и  други видови магнет.

Постојан магнет е објект направен од материјал кој е магнетизиран и создава свои отпорни магнетно поле. Секојдневен пример се фрижидерските магнети, кои се користат за чување на белешки на вратата од фрижидерот. Материјали кои може да се магнетизираат, кои се, исто така,оние кои силно се привлекуваат од магнет, се нарекуваат феромагнетни материјали (или феромагнетици). Тоа вклучува железо, никел, кобалт, некои легури од ретки земни метали, и некои природни минерали како што е магнетитот.. Феромагнетиците се само оние материјали кои се привлечени кон магнетот доволно силно за да  бидат  вообичаени  се сметаат за магнетни, сите други супстанции, одговараат слабо на  магнетното поле.

Феромагнетните  материјали можат да бидат поделени на  "меки" материјали, како обложено железо, кое може да се магнетизира, но нема тенденција да остане мгнетизирано. И "тврди" материјали, кои не можат да се магнетизираат. Постојаните магнети се направени од "тврди" феромагнетички материјали како што се alnico и ferrite кои се предмет на посебна обработка во силно магнетно поле во текот на производството за да ја усогласат нивната внатрешна микрокристална структура, што ги прави многу тешко да се демагнетиираат. Да се демагнетизира на заситен магнет, одредено магнетно поле, мора да се примени, и овој стандард зависи од кооперативноста  на соодветниот материјал. "Тврдите" материјали имаат висока коперативност, додека "меките" материјали имаат ниска . Целокупната сила на магнетот се мери со својот магнетски момент или, пак, вкупниот магнетен флукс , кој го произведува. Локалната сила на магнетот во некој материјал се мери со неговата магнетизација.

 Електромагнетот е направен од серпентина на жица која делува како магнет кога електрична струја поминува низ него, но ќе престане да биде магнет кога тековната  запира. Често, серпентината е завиткана околу јадрото на "меките" феромагнетни материјали, како челик, кој во голема мера го подобрува магнетно поле произведено од страна на клиентите.

Содржина

Пронаоѓање и искористувањеУреди

Древните луѓе научиле за магнетизам од lodestones, кои се природно магнетизирани парчиња на железна руда. Зборот магнет бил усвоен воСредна Ангија од латинскиот збор magnetum "lodestone", на грчки μαγνῆτις [λίθος] (magnētis [lithos])[1] што значи "[камен] од Магнезија",[2]  дел од античка Грција каде lodestone бил пронајден. Lodestone,  беа првите магнетни компаси. Најраните познати преживеаните описи на магнети и нивни својства се од Грција, Индија и Кина од пред околу 2500 години. Својствата на lodestones и нивниот афинитет за железо биле напишани од страна на Плиниј Постар во неговата енциклопедија Naturalis Historia.[3]

Од 12 до 13-ти век од Н.Е., магнетни компаси се користеле  за  навигацијата во Кина, Европа, на Арабискиот Полуостров и на други места.[4]

ФизикаУреди

Магнетно полеУреди

 
Железните поднесоци кои се ориентирани во магнетно поле се произведени со бар магнет


  1. Неговата насока, која е ориентација на компас иглата.
  2. Неговата магнитуда (исто така се нарекува сила), која е пропорционална на тоа како  компасната игла се  ориентира по таа насока.

Во SI единиците, силата на магнетното Б поле е дадена во тесли[5]

Магнетен моментУреди

Магнетен  момент (исто така се нарекува магнетен дипл момент и обично се означува со μ) е вектор кој ги карактеризира магнетните целокупни  својства. За еден бар магнет, на насоката на магнетниот момент почнува од магнетниот  јужниот пол до северниот пол,[6] и магнитудата се однесува на тоа колку силни и колку се оддалечени  овие столбови . Во SI единици, магнетен момент е специфициран во однос на·m2 (ампер пати метри на квадрат).

Магнетот  произведува свое магнетно поле и одговара на магнетни полиња. Силата на магнетното поле се произведува во било која точка пропорционална на големината на својот магнетна момент. На пример, кога магнет ќе се стави во надворешно магнетно поле, произведено од различни извори, тоа е предмет на вртежен момент чија тенденција е  да се ориентира  магнетен момент паралелно на теренот.[7] износот на овој вртежен момент е пропорционален и на магнетен момент и надворешното поле. Магнетот исто така, може да биде предмет на присилно движење во една насока или некоја друга, според позиции и насоки на магнетот и на извор. Ако полето е единствено во просторот, магнетот е предмет на некаква нето сила, иако тоа е предмет на вртежен момент.[8]

Жица во облик на круг со област А и вршење на тековниот  е магнет, со магнетен момент на големина еднаква на ВС.

MaгнетизацијаУреди

Магнетизацијата  на магнетизираниот  материјал е локална вредност на неговиот магнетен момент по единица волумен, обично означена со M, со единици A/m.[9] е вектор поле, подобро отколку само еден вектор (како магнетниот момент), бидејќи различни области во магнетот може да се магнетизираат со различни насоки и слабости (на пример, поради домени, види подолу). Добар бар магнет може да има магнетен момент на големина 0.1 •м2 и волумен од 1 cm3или 1×10-6 m3, а со тоа и на средна магнетизирачка  големина е 100,000 A/m. Железото може да има магнетизација  од околу еден милион ампер по метар. Таквата голема вредност објаснува зошто железните магнети се толку ефикасни во производство на магнетни полиња.

Моделирање магнетиУреди

 
Поле на цилиндрични бар магнети се пресметува со Ампер модел

Два различни модели постојат за  магнети: магнетни полови и атомска струи.

Иако за многу цели,  погодно е да се мисли на магнет што имаат различни северен и јужен магнетен пол, концептот на половите не треба да се сфати буквално: тоа е само начин на кој што се однесуваат два различни краеви на магнет. Магнетот не разликува северна или јужна честичка на спротивставените страни. Ако еден бар магнет е поделен на два дела, во обид да се одделат северните и јужните столбови, резултатот ќе бидат два бар магнети, едни кои ги има и на северниот и јужниот пол. Сепак, една верзија на магнетен пол пристап се користи од страна на професионални магнетичари да дизајнираат постојани магнети.

Со овој пристап, на дивергенција на магнетизацијата ∇·М внатре во магнетот и површината на нормална компонента M·n се третираат како распределба на магнетниот монопол. Ова е математичка практичност и не значи дека таму се всушност монополите на магнетот. Ако магнетната пол дистрибуција е позната, тогаш полот модел го  дава H. Надвор од магнетот , полето Б е пропорционално на H, додека во внатрешноста на магнетизацијата мора да се додаде  H. Продолжување на овој метод со кој се овозможуваат  внатрешните  магнетни пријави се користат во теориите на феромагнетизмот.

Друг модел е Ampère моделот, каде што сите магнетизации се должат на ефектот на микроскопски, или атомски, кружни граница на струја, исто така, наречени Ampèrian струи, во текот на материјалот. За рамномерно да се магнетизира цилиндричниот бар магнет, на нето-ефектот од микроскопската граница струи е да се направи магнет што се однесува како да не е макроскопичен лист на електрична струја која тече низ површината, со локалниот проток кој има  насока нормална на цилиндар оската.[10] Микроскопските струи во атомите во внатрешноста на материјалот генерално се откажани од страна на струите во соседните атоми, па само на површината прават нето придонес; бришење надвор на надворешниот слој на магнет нема да го уништи нејзиното магнетно поле, но ќе остави нова површината на не откажани струи од кружни струи низ материјалот.[11] Правилото на десна рака ги кажува  насоките на актуелните текови.

ПоларностУреди

северниот пол на магнетот е дефиниран како пол, кој,  се насочува  кон земјиниот Северниот Магнетен Пол во Арктикот (магнетни и географските полови не се совпаѓаат, видете магнетни намалување). Спротивните полови (север и југ) се привлекуваат, на Северниот Магнетен Пол е, всушност, на јужниот пол на Земјата магнетно поле.[12][13][14][15] Како практично прашање, да им кажете на кој пол на магнет е на север, и која е јужна, тоа не е неопходно да се користи на Земјата магнетното поле на сите. На пример, еден начин би било да се спореди со некој електромагнет, чии полови можат да бидат идентификувани од страна на правилото на десна рака. Магнетните силови линии на магнет се сметаат од страна на конвенцијата произлезена од магнетскиот северниот пол и на јужниот пол.

Магнетни материјалиУреди

Терминот магнет е обично резервиран за објекти кои произведуваат свое постојано магнетно поле, дури и во отсуство на применето магнетно поле. Само одредени класи на материјали може да го стори тоа. Повеќето материјали, сепак, произведуваат магнетно поле како одговор на применетото магнетно поле – феномен познат како магнетизам. Постојат неколку типови на магнетизам, и сите материјали покажуваат барем еден од нив.

Вкупното магнетно однесување на материјалот може да варира на широко, во зависност од структурата на на материјалот, особено на неговите електрони конфигурација. Неколку облици на магнетно однесување се забележани во различни материјали, вклучувајќи:

  • Феромагнетиците и феромагнетните материјали се оние кои вообичаено се сметаат за магнетни; тие се привлечени кон магнет доволно силно, што таа привлечност може да се почувствува. Овие материјали се само оние кои може да задржат магнетизам и стануваат магнети; заеднички пример е традиционалните фрижидерски магнети. Феримагнетните материјали, кои вклучуваат ferrites и најстарите магнетни материјали magnetite и lodestone, се слични, но се послаби отколку што се феромагнетиците. Разликата помеѓу феро - и феримагнетни материјали е поврзана со нивните микроскопска структура, како што е објаснето во Магнетизам.
  • Парамагнетните супстанции, како што се платина, алуминиум, и кислород, се слабо привлечени. Ова дејство е илјадници пати послабо од онаа на феромагнетните материјали, така што само може да биде детектирано со користење на осетливи инструменти или користење на исклучително силни магнети. Магнетните ферофлуди, иако  се направени од мали феромагнетни честички во течност, понекогаш се сметаат за парамагнтици , бидејќи тие не може да се магнетизираат.
  • Дијамагнетиците се одбивни на двата пола. Во споредба со парамагнетните и феромагнетните супстанции, дијамагнетните супстанции, како што се јаглерод, бакар, вода и пластика, се уште послабо одбивни кон магнет. Пермеабилноста на дијамагнетните материјали е помала од пермиабилнота на вакуум. Сите супстанции кои не поседуваат еден од другите видови на магнетизам се дијамагнетици; ова ги вклучува повеќето супстанции. Иако сила на дијамагнетниот објект од обичен магнет е премногу слаба за да се почувствува, со користење на исклучително силни магнети, дијамагнетните објекти како што се парчиња на олово па дури и глувците[16] може тие да лебдат во средината на воздух. Суперспроводниците испуштаат силно магнетно поле околу себе и тие се силлни дијаагнетици.

Постојат разни други видови на магнетизам, како што сеспин-стакло,суперпарамагнетизам, супердиамагнетизам и метамагнетизам.

Заеднички намениУреди

 
Хард диск за снимање на податоци на тенок магнетен слој
 
Магнетен рачен сепаратор за цврсти минерали
  • Магнетни медиуми за снимање:ВХС лентите содржат ролна од магнетна лента. Информациите што го сочинуваат видеото и звукот се кодирани на магнетниот слој на лентата. Аудио касетите, исто така, се потпираат на магнетна лента. Слично на тоа, во компјутерите, флопи дисковите и хард дисковите ги запишуваат податоците на тенок магнетски слој. 
  • Кредитни, дебитни и автоматски картички: Сите овие картички имаат магнетна лента од една страна. Оваа лента ги кодира информациите за да контактира со финансиската институција на поединецот и да се поврзе со нивната сметка. 
  • Постарите типови на телевизори (со нерамни екрани) и постари големи компјутерски монитори: телевизиските и компјутерските екрани кои содржат катодна цевка користат електромагнет за насочување на електроните кон екранот. Плазма екраните користат различни технологии. 
  • Звучници и микрофони: Повеќето звучници користат постојан магнет и калем за струја за да ја претворат електричната енергија (сигналот) во механичка енергија (движење кое го создава звукот). Намотката е завиткана околу бобина прикачена на конусот на звучниците и го носи сигналот како промена на струјата која се поврзува со полето на постојаниот магнет. На гласниот калем се чувствува магнетна сила и како одговор на тоа, се движи конусот и создава притисок врз  околниот воздух, со што се генерира звук. Динамичките микрофони го користат истиот концепт, но обратно. Микрофон има дијафрагма или мембрана прикачена на калем од жица. Намотката се наоѓа во специјалниот облик на магнет. Кога звукот ја вибрира мембраната, и калеот вибрира. Како што калемот се движи низ магнетното поле, напонот се индуцира преку него. Овој напон предизвикува струја во жицата која е карактеристика на оригиналниот звук.
  • Електричните гитари користат магнети за да ги пренесат вибрациите од гитарските жици во електрична струја, која потоа може да се засили. Ова е различно од принципот за звучникот и динамичниот микрофон, бидејќи вибрациите се чувствуваат директно од страна на магнетот, а дијафрагмата не е во функција. Хамондскиот орган користи сличен принцип, со ротирачки тонели наместо жици. 
  • Електрични мотори и генератори: Некои електрични мотори се потпираат на комбинација на електромагнет и постојан магнет, и, исто како и звучниците, ја претвораат електричната енергија во механичка енергија. Генераторот е обратен: тој ја претвора механичката енергија во електрична енергија со поместување на проводник преку магнетно поле.
  • Медицина: болниците користат магнетна резонанца за да ги забележат проблемите во органите на пациентот без инвазивна хирургија. 
  • Хемија: Хемичарите користат нуклеарна магнетна резонанца за да ги карактеризираат синтетизираните соединенија. 
  • Шрафовите се користат во полето за обработка на метал за да се одржат предметите. Магнетите се користат и во други видови уреди за прицврстување, како што се магнетната основа, магнетната клешта и магнетот за ладилник. 
  • Компаси: компас (или морнарски компас) е магнетизиран покажувач кој е слободен да се усогласи со магнетното поле, најчесто магнетното поле на Земјата.
  • Уметност: Винил магнетни листови може да се прикачат на слики, фотографии и други украсни предмети, овозможувајќи им да бидат прикачени на фрижидери и други метални површини. Предмети и бои  можат да се применат директно на површината на магнет за да се создадат колажни уметнички дела. Магнетната уметност е пренослива, ефтина и лесна за создавање. Шарените метални магнетни плочки, ленти, врати, микробранови печки, машини за миење садови, автомобили, метални зраци и било која метална површина можат да бидат подлога за магнетна винил уметност. Да се биде релативно нов медиум за уметност, креативната употреба на овој материјал е само почеток. 
  • Научни проекти: Многу тематски прашања се базираат на магнети, вклучувајќи го и одбивањето на проводниците што носат струја, ефектот на температурата и моторите кои вклучуваат магнети.
  • [17]
 
Магнетите имаат многу намени во играчки. М-tic користи магнетни прачки поврзани со метални сфери за изградба
  • Играчки: Со оглед на нивната способност да се спротивстават на силата на гравитацијата во непосредна близина, магнети често се користат во детските играчки, како што се Магнетното тркало и Левитрон, за забавен ефект. 
  • Фрижидерските магнети се користат за украсување на кујни, како сувенир, или едноставно да се држи белешка или слика до вратата на ладилникот. 
  • Магнетите може да се користат за производство на накит. Ѓерданите и нараквиците може да имаат магнетно затворање, или може да бидат изградени целосно од поврзана серија на магнети и црни мониста.
  •  Магнетите можат да ги соберат магнетните предмети (железни шајки, спојници, приклучоци, хартиени клипови) кои се или премногу мали, премногу тешко да се стигнат или премногу тенки за да ги држат прстите. Некои одвртувачи се магнетизирани за оваа намена.
  • Магнетите може да се користат и во отпадни и спасувачки операции за одвојување на магнетни метали (железо, кобалт и никел) од немагнитски метали (алуминиум, легури на обоени метали итн.). Истата идеја може да се користи и во таканаречениот "тест за магнет", во кој авто-тело се проверува со магнет за да се откријат областите поправени со фиберглас или пластичен кит. 
  • Магнети се наоѓаат и во процесните индустрии, особено во производството на храна, со цел да се отстранат металните туѓи тела од материјалите што влегуваат во процесот (суровини) или да открие можна контаминација на крајот на процесот и пред пакувањето. Тие претставуваат важен слој на заштита за процесот на опрема и за крајниот потрошувач.
  • [18]

Медицински проблеми и безбедностУреди

Бидејќи човечките ткива имаат многу ниско ниво на подложност на статични магнетни полиња, постојат малку главни научни докази кои покажуваат здравствен ефект поврзан со изложеноста на статични полиња. Сепак, динамичките магнетни полиња може да бидат поинакво прашање; корелациите помеѓу електромагнетното зрачење и стапките на рак се претпоставуваа дека се поради демографски корелации (види Електромагнетно зрачење и здравје).

Ако ферромагнетското туѓо тело е присутно во човечкото ткиво, надворешното магнетно поле кое е во интеракција со него може да претставува сериозен безбедносен ризик.[19]

Постои поинаков тип на индиректен магнетен здравствен ризик кој вклучува пејсмејкери. Ако пејсмејкерот е вграден во градите на пациентот (обично со цел да се следи и да се регулира срцето), треба да се внимава да се оддалечи од магнетните полиња. Од оваа причина пациентот со инсталираниот уред не може да се тестира со употреба на уред за снимање со магнетна резонанца.

Децата понекогаш ги проголтаат малите магнети од играчки, а тоа може да биде опасно ако се проголтаат два или повеќе магнети, бидејќи магнетите можат да ги удираат или прободат внатрешните ткива; една ваква смрт е пријавена.[20]

Уреди за магнетни слики (на пример, МРИ) генерираат огромни магнетни полиња, и затоа просториите наменети за нивно чување ги исклучуваат обоените метали. Донесувањето предмети од црни метали (како што се канистри за кислород) во таква просторија создава тежок безбедносен ризик, бидејќи тие објекти може силно да се фрлат од интензивните магнетни полиња.

Магнетизирање на феромагнетиУреди

Ферромагнетните материјали може да се магнетизираат на следниве начини:

  • Греење на објектот над температурата на Кири, овозможувајќи му да се олади во магнетно поле и да се кова додека се лади. Ова е најефективниот метод и е сличен на индустриските процеси кои се користат за создавање на постојани магнети.
  • Ставањето на предметот во надворешно магнетно поле ќе резултира со тоа што објектот ќе задржи дел од магнетизмот при отстранувањето. Се покажало дека вибрациите го зголемуваат ефектот. Се покажало дека обоени материјали усогласени со магнетното поле на Земјата кои се предмет на вибрации (на пример, рамка на транспортер) добиваат значителен остаток на магнетизам. 
  • Удар: постоечкиот магнет се преместува од едниот крај на предметот до другиот во повеќе наврати во иста насока. 
  • Електрична струја: Примена на електрична струја преку калем може подреди сите домени во еден ред. Откако ќе се постават сите домени, зголемувањето на струјата нема да ја зголеми силата на магнетното поле.
  • [21]

Демагнезирање на феромагнетициУреди

Магнетизираните феромагнетни материјали можат да бидат демагнетизирани (или дигализирани) на следните начини:

  • Греење на магнет прибллижно до неговата Кириева температура; молекуларното движење ја уништува усогласувањето на магнетните домени. Ова секогаш ја отстранува целата магнетизација.
  • Поставување на магнет во наизменично магнетно поле со интензитет над коертивноста на материјалот, а тоа полека го исцртува магнет или полека го намалува магнетното поле до нула. Ова е принципот кој се користи во комерцијалните демагнетизери за демагнетизирање на алатки и бришење на кредитни картички и хард дискови и дегаузивни калеми кои се користат за демагнетизирање на CRTs.
  • Некоја демагнетизација или обратна магнетизација ќе се појави ако некој дел од магнет е подложен на обратно поле надкоертивноста на магнетниот материјал.
  • Демагнетизирањето прогресивно се јавува ако магнет е подложен на циклични полиња доволни за движење на магнетот подалеку од линеарен дел на вториот квадрант на кривата Б-Н на магнетниот материјал (крива на демагнетизација). 
  • Забивање или калење: механичкото нарушување има тенденција да ги рандомизира магнетните домени. Ова ќе остави мала преостаната магнетизација.

Видови на постојани магнетиУреди

 
феритни магнети

Магнетни метални елементиУреди

Многу материјали имаат несовршени електронски вртења, а поголемиот дел од овие материјали се парамагнетски. Кога вртежите комуницираат едни со други на таков начин што спините се спојуваат спонтано, материјалите се нарекуваат феромагнетни (она што често се нарекува магнетно). Поради начинот на кој нивната редовна кристална атомска структура ги поврзува нивните вртења, некои метали се ферромагнетни кога се наоѓаат во нивните природни состојби, како руди. Тие вклучуваат железна руда (магнетит или ловестон), кобалт и никел, како и гадолиниум и диспрозиум на ретки земни метали (кога се на многу ниска температура). Ваквите природни ферромагнети биле користени во првите експерименти со магнетизам. Технологијата оттогаш ја прошири достапноста на магнетни материјали за да вклучат разни производи направени од вештачки производи, сите базирани на природни магнетни елементи.

КомпозитиУреди

Керамички или феритни магнети се направени од синтетизиран композит од прав на железен оксид и бариум / стронциум карбонатна керамика. Со оглед на ниската цена на материјалите и методите на производство, евтини магнети (или не-магнетизирани феромагнетни јадра, за употреба во електронски компоненти, како што се преносни AM радио-антени) со различни форми се лесно и масовно произведени. Добиените магнети не се кородираат, но се кршливи и мора да се третираат како други керамики.

Магнитите Alnico се направени со кастинг или синтерување на комбинација од алуминиум, никел и кобалт со железо и мали количини на други елементи додадени за подобрување на својствата на магнетот. Синтеријата нуди супериорни механички карактеристики, додека кастингот обезбедува повисоки магнетни полиња и овозможува дизајнирање на сложените форми. Магнитите на Alnico се отпорни на корозија и имаат физички својства поквалитетни од феритни, но не толку пожелни како метал.[22]

Магнетите со вбризгување се составени од разни видови смола и магнетни правови, овозможувајќи делови од сложени форми да се произведуваат со вбризгување. Физичките и магнетните својства на производот зависат од суровините, но обично се пониски со магнетна јачина и личат на пластика во нивните физички својства.

Флексибилните магнети се составени од високо-коертивно феромагнетно соединение (обично железен оксид), мешано со пластично врзивно средство. Ова е екструдирано како лист и поминало низ линија на моќни цилиндрични постојани магнети. Овие магнети се поставени во магацин со наизменични магнетни столбови свртени нагоре (N, S, N, S ...) на ротирачкото вратило.  За генерирање на магнети не се користи електромагнетизам. Растојанието меѓу пол-пол е со големина од 5 мм, но варира со производителот. Овие магнети се помали со магнетна јачина, но можат да бидат многу флексибилни, во зависност од употребеното врзувачко средство.[23]

Ретки земјени магнетиУреди

 
Магнети во облик на оваид (по можност Хематин), едниот виси од другиот

Ретките земјени (лантаноидни) елементи имаат делумно окупирана електронска обвивка (која може да прими до 14 електрони). Спинот на овие електрони може да се усогласи, што резултира со многу силни магнетни полиња, и затоа овие елементи се користат во компактни високо-цврсти магнети, каде што нивната повисока цена не е загрижувачка. Најчестите типови на магнети со ретки земји се самариум-кобалт и неодимиум-железо-бор (NIB) магнети.

Магнети со еден молекул (СММ) и магнети со еден синџир (СКМ)Уреди

Во 1990-тите, беше откриено дека одредени молекули кои содржат парамагнетски метални јони се способни за складирање на магнетски момент на многу ниски температури. Овие се многу различни од конвенционалните магнети кои ги складираат информациите на ниво на магнетни домени и теоретски може да обезбедат далеку погуст простор за складирање од конвенционалните магнети. Во оваа насока, во тек е истражување на монослоите на SMM. Многу кратко, двете главни атрибути на SMM се:

  1. голема спин вредност на центарот на земјата (S), која се обезбедува со ферромагнетна или ферримагнетна спојка помеѓу парамагнетските метални центри
  2. негативна вредност на анизотропијата на разделување на нултата област (D)

Повеќето SMM содржат манган, но можат да се најдат и со ванадиум, железо, никел и кобалтни кластери. Неодамна, беше откриено дека некои синџирски системи, исто така, може да прикажат магнетизација која продолжува долго време на повисоки температури. Овие системи се нарекуваат магнети со еден ланец.

Нано-структурирани магнетиУреди

Некои нано-структурирани материјали покажуваат енергетски бранови, наречени магнони, кои се спојуваат во заедничка состојба на земјата во начинот накондензатот Бозе-Ајнштајн.[24]

Ретки земјени постојани магнетиУреди

Одделот за енергетика на САД идентификуваше потреба да најде замена за ретките метали во технологијата со постојан магнет и почна да ги финансира такви истражувања. Агенцијата за напредни истражувачки проекти-Енергија (ARPA-E) спонзорираше програма за алтернативи на ретки земјени алтернативи во критичните технологии (REACT) за развој на алтернативни материјали. Во 2011 година АРПА-Е додели 31,6 милиони долари за финансирање на проекти за замена на ретки планети.[25]

ТрошоциУреди

Сегашните најевтини постојани магнети, кои дозволуваат сили на поле, се флексибилни и керамички магнети, но тие се исто така меѓу најслабите видови. Феритни магнети се главно ниски буџетни магнети, бидејќи тие се направени од евтини суровини: железен оксид и Ba- или Sr-карбонат. Сепак, новиот магнет со ниска цена, Mn-Al легура,[26] е развиен и сега доминира во областа на магнети со ниски трошоци. Таа има повисока заситеност на магнетизација од феритни магнети. Исто така има поповолни температурни коефициенти, иако може да биде термички нестабилен. Магнетите од неодимиум-железо-бор (NIB) се меѓу најсилните. Тие чинат повеќе за еден килограм од повеќето други магнетни материјали, но, поради нивната интензивна област, се помали и поевтини во многу апликации.[27]

TемператураУреди

Сензитивноста на температурата варира, но кога еден магнет се загрева до температура позната како точка на Кири, го губи целиот свој магнетизам дури и по ладењето под таа температура. Меѓутоа, магнетите често може да се ремагнетизираат.

Дополнително, некои магнети се кршливи и може да се скршат на високи температури.

Максималната корисна температура е највисока за магнетите на Alnico од над 540 ° C, околу 300 ° C (572 ° F) за феритни и SmCo, околу 140 ° C (284 ° F) за NIB и пониски за флексибилна керамика , но точните броеви зависат од квалитетот на материјалот.

EлектромагнетициУреди

Електромагнет, во наједноставна форма, е жица која е свиткана во една или повеќе јамки, познати како соленоид. Кога електричната струја тече низ жицата, се генерира магнетно поле. Магнетното поле е концентрирано близу (а особено внатре во) калемот, а неговите полиња се многу слични на оние на магнет. Ориентацијата на овој ефективен магнет се одредува со правилото на десната рака. Магнетниот момент и магнетното поле на електромагнет се пропорционални на бројот на жиците, на пресекот на секоја јамка и на струјата што минува низ жицата.[28]

Ако калемот од жица е завиткан околу материјал без специјални магнетни својства (на пример, картон), тој ќе има тенденција да генерира многу слабо поле. Меѓутоа, ако е завиткано околу мек феромагнетски материјал, како што се железен лак, тогаш произведеното нето поле може да резултира со неколку стотици до илјадикратно зголемување на јачината на полето.

Употреба за електромагнети вклучуваат акцелератори на честички, електрични мотори, кранови за отпад и магнетна резонанца. Некои апликации вклучуваат конфигурации повеќе од едноставен магнетски дипол; на пример, квадруполни и сегтуполни магнети се користат за фокусирање на греди на честички.

Единици и пресметкиУреди

За повеќето инженерски апликации, најчесто се користат МКС (рационализирани) или SI (Système International). Два други множества единици, Gaussian и CGS-EMU, се исти за магнетните својства и најчесто се користат во физиката. Во сите единици е погодно да се применат два вида на магнетно поле, Б и Х, како и магнетизацијата М, дефинирана како магнетски момент по единица волумен.

  1. Магнетото индуцирано поле Б е дадено во SI единици на теслас (Т). Б е магнетното поле чие временско варирање произведува, со Фарадеев закон, циркулирање на електрични полиња (кои ги продаваат енергетските компании). Б, исто така, произведува отпорност на движење на наелектризирани честички (како во ТВ цевки). Тесла е еквивалентна на магнетниот тек (во мрежи) по единица површина (во квадратни метри), со што Б се дава на единицата на густина на флукс. Во CGS, единицата на Б е гаус (G). Една тесла е еднаква на 104 G.
  2. Магнетното поле Х е дадено во SI единици на ампер-кривини по метар (A-вртеж / m). Вклучувањата се појавуваат кога Х се произведува од жица која носи струја, нејзината вредност е пропорционална на бројот на вртежи на таа жица. Во CGS, единицата на Х е oersted (Oe). Еден A-вртеж / m е 4π × 10-3 Oe.
  3. Магнетизацијата М е дадена во SI единици на ампери по метар (A / m). Во CGS, единицата на M е Oersted (Oe). Еден A / m е еднаков на 10-3 emu / cm3. Еден добар постојан магнет може да има магнетизација колку што е милион ампери по метар.
  4. Во SI единиците има релација B = μ0 (H + M), каде што μ0 е пропустливост на просторот, што е еднакво на 4π × 10-7 T • m / A. Во CGS, тој е напишан како B = H + 4πM. (Пристапот на пол го дава μ0H во единиците на SI. A μ0M терминот во SI мора да го надополни овој μ0H за да го даде точниот поле во рамките на B, магнетот. Ќе се согласи со полето B пресметано со помош на ампирските струи).

Материјалите што не се постојани магнети обично го задоволуваат односот M = χH во SI, каде што χ е (безразлична) магнетна осетливост. Повеќето немамагнетни материјали имаат релативно мал χ (од редот на еден милион), но меките магнети можат да имаат χ по редослед од стотици или илјадници. За материјали кои ги задоволуваат M = χH, можеме да напишеме и B = μ0 (1 + χ) H = μ0μrH = μH, каде што μr = 1 + χ е релативна пропустливост (без димензии), а μ = μ0μr е магнетна пропустливост. И тврдите и меки магнети имаат посложени, зависни од историјата, однесување опишано од она што се нарекува хистерезис петелки, кои даваат или Б наспроти H или M наспроти H. Во CGS, M = χH, но χSI = 4πχCGS и μ = μr.

Внимание: делумно затоа што нема доволно римски и грчки симболи, не постои вообичаено договорен симбол за јачина на магнетниот пол и магнетски момент. Симболот m се употребува и за двете јачини на половите (единица A • m, каде што тука  исправеното m е за метар) и за магнетниот момент (единица А • м2). Симболот μ се користи во некои текстови за магнетна пропустливост и во други текстови за магнетски момент. Ќе користиме μ за магнетна пропустливост и m за магнетски момент. За полова сила, ние ќе користиме qm. За бар-магнет на напречниот пресек А со еднаква магнетизација M по оската, јачината на пол е дадена со qm = MA, така што M може да се смета како сила на половина од единица површина.

Полиња на магнетУреди

Далеку од магнет, магнетното поле креирано од тој магнет е скоро секогаш опишано (до добра апроксимација) со диполно поле карактеризирано со неговиот вкупен магнетски момент. Ова е точно без оглед на обликот на магнетот, се додека магнетниот момент не е нула. Една карактеристика на диполовото поле е дека силата на полето паѓа обратно со коцката на растојанието од центарот на магнет.

Поблиску до магнет, магнетното поле станува посложено и повеќе зависи од деталната форма и магнетизацијата на магнетот. Формално, полето може да се изрази како мултиполна експанзија: диполно поле, плус квадруполно поле, плус октуполно поле итн.

Во близина, многу различни полиња се можни. На пример, за долгиот, слаб бар-магнет со својот северен пол на едниот крај и јужниот пол, на другата страна, магнетното поле во близина на секој крај паѓа обратно со квадратот на растојанието од тој пол.

Пресметување на магнетната силаУреди

Влечна сила на еден магнетУреди

Силата на даден магнет понекогаш се дава во смисла на неговата сила на влечење - неговата способност да придвижи (притисне / повлече) други објекти. Силата на влечење што ја врши или електромагнет или постојан магнет на "воздушниот јаз" (односно, точката во просторот каде што завршува магнет) е дадена со Максвеловата равенка:[29]

 ,

каде

F е силата (SI единица: њутн
А е пресек на површината на столбот во квадратни метри
 B е магнетната индукција што ја врши магнет

Затоа, ако магнет дејствува вертикално, може да ја подигне масата m во килограми дадена со едноставна равенка:

 .

Сила помеѓу два магнетни столбаУреди

Класично, силата меѓу два магнетни столба е дадена со:[30]

 

каде

F е силата (SI единица: њутн
qm1 и qm2 се големината на магнетните столбови (единица SI: ампер-метар
μ е пропустливост на интервенирачкиот медиум (единица SI: мерач на тесла за ампер, Хенри за метар или Њутн на ампер на квадрат)
 r е одвојување (единица SI: метар).

Описот на полот е корисен за инженерите кои дизајнираат реални светски магнети, но вистинските магнети имаат повеќе комплексна дистрибуција од еден север и југ. Затоа, имплементацијата на идејата за пол не е едноставна. Во некои случаи, една од покомплексните формули дадени подолу ќе биде покорисна.

Силата меѓу две блиски магнетизирани површини AУреди

Механичката сила помеѓу две блиски магнетизирани површини може да се пресмета со следнава равенка. Равенката важи само за случаи во кои ефектот на решетката е занемарлив и обемот на воздушниот јаз е многу помал од оној на магнетизираниот материјал:[31][32]

 

каде

А е површината на секоја површина, во м2 
H е нивното магнетизирано поле, во A / m 
μ0 е пропустливоста на просторот, што е еднакво на 4π × 10-7 T • m / A 
Б е густината на флуксот, во Т.

Сила меѓу 2 прачкасти магнетиУреди

Силата помеѓу две идентични цилиндрични ленти за магнети поставени крај до крај на големо растојание Z>>R е приближно:,

 

каде

B0 е густината на магнетниот флукс многу блиску до секој пол, во T, 
А е површина на секој пол, во м2, 
L е должината на секој магнет, во m, 
R е радиус на секој магнет, во m, и 
z е одвојување помеѓу двата магнети, во m.
  ја поврзува густината на флуксот на полот со магнетизацијата на магнетот.

Имајте на ум дека сите овие формулации се базираат на моделот на Гилберт, кој може да се употреби на релативно големи далечини. Во други модели (на пример, модел на Ампер), се користи покомплицирана формулација која понекогаш не може да се реши аналитички. Во овие случаи, мора да се користат нумерички методи.

Силата меѓу два цилиндрични магнетиУреди

За два цилиндрични магнети со радиус R и должина L, со нивната магнетна дипола усогласена, силата може  асимптотично да се прикаже приближна на големи растојанија   кај,[33]

 

каде што М е магнетизацијата на магнетите и z е јазот меѓу магнетите. Мерењето на густината на магнетниот флукс многу блиску до магнет Б_ {0} е поврзано со М приближно со формулата

 

Ефективниот магнетски дипол може да биде напишан како

 

Каде што V е волуменот на магнетот. За цилиндар, ова е  .

Кога  , се добива точка на диполна аппроксимација,

 

што се совпаѓа со изразувањето на силата меѓу два магнетични диполи.

ПоврзаноУреди

БелешкиУреди

  1. Platonis Opera Грешка во шаблонот „Семарх“: Проверете ја вредноста |url=. Празно. , Meyer and Zeller, 1839, p. 989.
  2. The location of Magnesia is debated; it could be the region in mainland Greece or Magnesia ad Sipylum. See, for example, "Magnet". Language Hat blog. 28 May 2005. Архивирано од изворникот на 19 May 2012. конс. 22 March 2013. 
  3. Pliny the Elder, The Natural History, BOOK XXXIV. THE NATURAL HISTORY OF METALS., CHAP. 42.—THE METAL CALLED LIVE IRON Грешка во шаблонот „Семарх“: Проверете ја вредноста |url=. Празно. . Perseus.tufts.edu. Retrieved on 2011-05-17.
  4. Schmidl, Petra G.. Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass. „Journal of Arabic and Islamic Studies“ том  1: 81–132. http://www.lancs.ac.uk/jais/volume/docs/vol1/1_081-132schmidl2.pdf. 
  5. Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (3rd издание). Prentice Hall. стр. 255–8. ISBN 0-13-805326-X. OCLC 40251748. 
  6. Knight, Jones, & Field, "College Physics" (2007) p. 815.
  7. Cullity, B. D.; Graham, C. D. (2008). Introduction to Magnetic Materials (2 издание). Wiley-IEEE Press. стр. 103. ISBN 0-471-47741-9. https://books.google.com/?id=ixAe4qIGEmwC&pg=PA103. 
  8. Boyer, Timothy H.. The Force on a Magnetic Dipole. „American Journal of Physics“ том  56 (8): 688–692. doi:10.1119/1.15501. Bibcode1988AmJPh..56..688B. 
  9. "Units for Magnetic Properties" (PDF). Lake Shore Cryotronics, Inc. Архивирано од изворникот (PDF) на 2011-07-14. конс. 2012-11-05. 
  10. Allen, Zachariah (1852). Philosophy of the Mechanics of Nature, and the Source and Modes of Action of Natural Motive-Power. D. Appleton and Company. стр. 252. https://books.google.com/books?id=EpUIAAAAIAAJ&pg=PA252. 
  11. Saslow, Wayne M. (2002). Electricity, Magnetism, and Light (3rd издание). Academic Press. стр. 426. ISBN 978-0-12-619455-5. https://books.google.com/books?id=4liwlxqt9NIC&pg=PA426. 
  12. Serway, Raymond A.; Chris Vuille (2006). Essentials of college physics. USA: Cengage Learning. стр. 493. ISBN 0-495-10619-4. https://books.google.com/books?id=8n4NCyRgUMEC&pg=PA493. 
  13. Emiliani, Cesare (1992). Planet Earth: Cosmology, Geology, and the Evolution of Life and Environment. UK: Cambridge University Press. стр. 228. ISBN 0-521-40949-7. https://books.google.com/books?id=MfAGpVq8gpQC&pg=PA228. 
  14. Manners, Joy (2000). Static Fields and Potentials. USA: CRC Press. стр. 148. ISBN 0-7503-0718-8. https://books.google.com/books?id=vJyqbRPsXYQC&pg=PA148. 
  15. Nave, Carl R. (2010). "Bar Magnet". Hyperphysics. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. Архивирано од изворникот на 2011-04-08. конс. 2011-04-10. 
  16. Mice levitated in NASA lab Грешка во шаблонот „Семарх“: Проверете ја вредноста |url=. Празно. . Livescience.com (2009-09-09). Retrieved on 2011-10-08.
  17. "Snacks about magnetism". The Exploratorium Science Snacks. Exploratorium. Архивирано од изворникот на 7 April 2013. конс. 17 April 2013. 
  18. "Archived copy". Архивирано од изворникот на 2017-05-10. конс. 2016-12-05.  Source on magnets in process industries
  19. Schenck JF. Safety of strong, static magnetic fields. „J Magn Reson Imaging“ том  12 (1): 2–19. doi:10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V. PMID 10931560. 
  20. Oestreich AE. Worldwide survey of damage from swallowing multiple magnets. „Pediatr Radiol“ том  39 (2): 142–7. doi:10.1007/s00247-008-1059-7. PMID 19020871. 
  21. "Ferromagnetic Materials". Архивирано од изворникот на 27 June 2015. конс. 26 June 2015. 
  22. Brady, George Stuart; Henry R. Clauser; John A. Vaccari (2002). Materials Handbook: An Encyclopedia for Managers. McGraw-Hill Professional. стр. 577. ISBN 0-07-136076-X. https://books.google.com/books?id=vIhvSQLhhMEC&pg=PA577. 
  23. "Press release: Fridge magnet transformed". Riken. March 11, 2011. Архивирано од изворникот на August 7, 2017. 
  24. Della Torre, E.; Bennett, L.; Watson, R. (2005). "Extension of the Bloch T3/2 Law to Magnetic Nanostructures: Bose-Einstein Condensation". стр. 147210. Bibcode:2005PhRvL..94n7210D. doi:10.1103/PhysRevLett.94.147210. Архивирано од изворникот на December 7, 2005. конс. November 14, 2005. 
  25. "Research Funding for Rare Earth Free Permanent Magnets". ARPA-E. Архивирано од изворникот на 10 October 2013. конс. 23 April 2013. 
  26. current
  27. Frequently Asked Questions Грешка во шаблонот „Семарх“: Проверете ја вредноста |url=. Празно. . Magnet sales. Retrieved on 2011-10-08.
  28. Ruskell, Todd; Tipler, Paul A.; Mosca, Gene (2007). Physics for Scientists and Engineers (6 издание). Palgrave Macmillan. ISBN 1-4292-0410-9. 
  29. Cardarelli, François (2008). Materials Handbook: A Concise Desktop Reference (Second издание). Springer. стр. 493. ISBN 9781846286681. https://books.google.com/books?id=PvU-qbQJq7IC&pg=PA493. 
  30. "Basic Relationships". Geophysics.ou.edu. Архивирано од изворникот на 2010-07-09. конс. 2009-10-19. 
  31. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име tri-c.
  32. "The force produced by a magnetic field". Архивирано од изворникот на 2010-03-17. конс. 2010-03-09. 
  33. David Vokoun; Marco Beleggia; Ludek Heller; Petr Sittner. Magnetostatic interactions and forces between cylindrical permanent magnets. „Journal of Magnetism and Magnetic Materials“ том  321 (22): 3758–3763. doi:10.1016/j.jmmm.2009.07.030. Bibcode2009JMMM..321.3758V. 

РеференциУреди

Користен литератураУреди