Неодимовый магнит что это и для чего: Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный

В чем отличие неодимового магнита от других магнитов?

Свойства и применение неодимовых магнитов
Неодимовый редкоземельный магнит изготавливаются из сплава редкоземельных металлов (неодима, железа, бора). Неодимовые магниты обладают наибольшей магнитной способностью из всех существующих.

Как их изготавливают

Магниты из неодима обрели популярность несколько десятков лет назад. Разработки ведутся в крупных месторождениях в странах США, России, Украины, Казахстана и ряда других. Из Китая экспортируется 90% неодима.

Их изготавливают, следуя определенным стандартам. Порошок магнитного состава спекают в сплав, а затем намагничивают. Каждый сплав имеет свою силу сцепления. При обработке их покрывают никелем или цинком, а также эпоксидной смолой, чтобы предотвратить коррозию.

Свойства
Неодимовые магниты имеют следующие свойства:

1) Высокие магнитные параметры Br, Нсв, Hcм, ВН.
2) Отсутствие кобальта в сплаве, что дает им преимущество в ценовом плане.

3) Неодим иногда может быть заменен на другой редкоземельный металл.
4) Их можно можно выплавлять любой формы и размера.

Неодимы достаточно хрупкие и склонны к коррозии, поэтому их покрывают медью, цинком, хромом, никелем или эпоксидной смолой.

Применение неодимовых магнитов дома и на производстве

В быту магниты необходимо использовать крайне осторожно из-за мощного притяжения. При прикреплении к металлической поверхности, снять его будет проблематично. Также данные магниты используются в дизайне интерьеров.

Магниты, изготовленные из неодима, используются во многих промышленных отраслях. Это обусловлено мощной сцепляющей способностью, что позволяет применять их как в поисковых устройствах, так и в электродвигателях. Также они нашли применение в следующих отраслях:

1. Используются при промышленном изготовлении HDD.
2. Встроены в DVD в виде кубика.
3. Обеспечивают увеличение громкости в любых видах динамиков.

4. В нефтяной отрасли продукцию очищают от металлической стружки при помощи неодимов.
5. Встроены в металлоискатели, аппараты МРТ, магнитные держатели, генераторы.
6. Их часто используют на производстве игрушек.

Также в быту удобно иметь такой магнитик под рукой: можно крепить различные приспособления, ключи, бытовые приборы. Не говоря уже о том, что можно искать металлические предметы в труднодоступных местах.

Остановка счетчиков неодимовым магнитом

При установке магнита на счетчик необходимо убедиться, что поблизости нет никаких травмирующих предметов, способных притянуться к нему. Важно проложить между неодимом и счетчиком какую-либо прокладку, чтобы на последнем не оставалось следов. По ним сотрудники коммунальных служб легко вычисляют тех, кто экономит.

Как выбрать и проверить неодимовый магнит

Для бытового использования подходят недорогие и наименее мощные магниты из неодима. Выбирать их следует в зависимости от следующих параметров:

1. Температура. Неодимы с маркировкой N принимают температуру до +80⁰C. После прохождения данной границы притяжение теряет свою силу. Для высоких температур следует выбирать с маркировкой M (до +100⁰C) или H (до +120⁰C). В экстремальных условиях используют изделия EH, выдерживающие температуру до +200⁰C.
2. Площадь соприкосновения. Мощность сцепления зависит от площади соприкосновения рабочих поверхностей.
3. Материал для взаимодействия. Чем больше примесей содержится в материалах обеих поверхностей, тем меньше будет мощность сцепления. Наилучшее сцепление будет с чистым железом.
4. Качество поверхности. Выемчатая и шероховатая поверхность значительно уменьшает мощность сцепления.
5. Угол соприкосновения. Важно наиболее выгодно зафиксировать магнит, чтобы полностью использовать его сцепляющую способность.

В промышленных условиях данные характеристики проверяют при помощи специального оборудования. В домашних условиях таких возможностей нет, но существует проверка, позволяющая отличить неодимовый магнит от ферритового. Одним из самых простых способов будет установить магнит на лист металла. Неодимовый от металла будет отделить крайне сложно, в то время как ферритовый с легкостью снимется. Большие магниты присоединяют к гладким металлическим поверхностям. Разъединить две поверхности будет возможно только при сползании.

Внешние факторы, влияющие на магнитное поле

На магнитное поле неодима влияют некоторые внешние факторы. Они определяют эффективность работы, и показывают насколько магнит отвечает своим характеристикам. За это отвечают следующие параметры:

— расстояние. Расположение магнита на большом расстоянии будет приносить не тот эффект, который требуется. Эффективность работы будет зависеть даже от дополнительного слоя краски или шероховатости поверхности;
— температура. Чтобы температурные характеристики не угнетали полезного действия магнита, необходимо заранее подобрать изделие с нужной маркировкой;

— масса и форма магнита.

Виды неодимовых магнитов
Классы магнитов с различными маркировками (N40, 50M, 35H и т.д.) помогают определить по таблице магнитную энергию, которая показывает мощность сцепления, т.е. сколько силы нужно приложить, чтобы отсоединить его от рабочей поверхности.

Что такое неодимовый магнит?

Неодим является самым мощным постоянным магнитным материалом, известным ученым в настоящее время. А также очень доступным, что делает его пригодным для множества вариантов использования.

Редкоземельные магниты

Химический состав неодимового магнита: Nd2Fe14B, иначе говоря, два атома неодима, 14 атомов железа, и один атом бора. Поэтому иногда такие магниты называют «неодим-железо-бор». Это редкоземельные магниты, которые, в отличие от обычных ферритовых и керамических магнитов, содержат атомы из лантанидов или актинидов периодической таблицы. Магниты, изготовленные из неодима, являются самыми мощными редкоземельными магнитами. Их сила зачастую дается в Гауссах (МегаГаусс-Эрстед, магнитная энергия), и в зависимости от формы и класса может достигать 13 500 Гаусс и более, хотя обычно составляет 2000 Гаусс. Для сравнения, магниты холодильника выдают примерно 50 Гаусс.

Применение неодимовых магнитов

Неодимовые магниты сравнительно недороги, поэтому их используют достаточно часто и в промышленности, и в быту, а также любителями и исследователями. Например, каждый жесткий диск современного компьютера имеет небольшой неодимовый магнит в виде сегмента, который помогает направить иглу для считывания данных.

Неодимовые магниты вы также можете найти в дорогих акустических системах, в креплениях мебели, различной фурнитуре и т.д. Также магниты из неодима используют как сувенирные магниты. Единственным минусом неодимовых магнитов можно считать только то, что они теряют часть своей магнитной энергии при высоких эксплуатационных температурах. Это исключает использование неодимовых магнитов в электронике, где генерируется много тепловой энергии. Однако есть различные классы неодимовых магнитов, которые можно использовать при температурах до 200 градусов Цельсия.

Преимущества неодимовых магнитов

Главным же плюсом неодимовых магнитов является их сила: например, магнит размером с 5-ти рублевую монету (25 мм в диаметре и 5 мм в толщину) может выдержать вес почти 9 кг! Два соединенных между собой под неправильным углом магнита могут травмировать кожу до кровоподтеков. А магниты больших размеров (например, 50*30 мм) являются чрезвычайно опасными, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с ними. Но при соблюдении мер предосторожности, неодимовые магниты могут быть использованы в развлекательных и даже образовательных проектах.

Вторым, но не менне важным, достоинством неодимовых магнитов является срок их службы. И хоть технологии производства неодимовых магнитов всего 30 лет, но уже сейчас можно говорить, что неодимовые магниты теряют всего порядка 1% своей магнитной энергии в течение 100 лет! Для сравнения, обычные ферритовые магниты служат не более 10 лет, после чего становятся просто куском железа. 

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему ферритовые магниты чаще всего изготавливали в виде подковы, одна лапка которой выкрашена в красный, а вторая — в синий цвет? Ответ прост: производители пытались замкнуть линии магнитного поля ферритового магнита, чтобы увеличить срок их службы. Неодимовым магнитам это не требуется, поэтому можно изготовить практически любую форму, а также сделать их «мультиполярными», т.е. имеющими несколько полюсов на поверхности.

Магнитные явления

В нашем интернет магазине вы можете найти пленку для визуализации линий магнитного поля в физической среде. Аккуратно расположенные неодимовые магниты могут способствовать диамагнитной левитации — своеобразному явлению, которое может поднять небольшие предметы в воздух без контакта с ним. Если вы попытаетесь перетащить магнит по немагнитной поверхности (алюминий, медь), то вы почувствуете силу «магнитного нарушения» или попросту сопротивление вихревых токов, возникающих при движении магнита над немагнитной поверхностью. Попробуйте повторить эти опыты с нашими магнитами, и Вы не пожалеете!

Ведь не зря говорится, что магнетизм — самое красивое явление физики, с которым мы когда-либо сталкиваемся!

Читайте также:

Характеристики неодимовых магнитов

Что значит «класс» магнита?

Как рассчитать силу магнита?

Правила работы с магнитами

 

что это значит и из чего он сделан, как пользоваться

Неодимовый магнит является самым мощным и постоянным магнитом, в состав которого входит редкоземельный неодим, бор и железо. Какого полное определение магнита и основные преимущества, в чем заключается его сила и каков принцип действия? Об этом далее.

Что это такое

Неодимовым магнитом является магнитный элемент, который состоит из неодимового редкоземельного борного и железного материала. Обладает кристаллической структурой, тетрагональной формой и формулой Nd2Fe14B.

Неодимовый магнит как самый распространенный вид

Впервые был создан организацией General Motors в 1982 году. Является самым сильным постоянным магнитным элементом, величина мощности которого в несколько раз больше обычного. Оснащен большой магнитной индукцией в 12 400 гаусс.

Обратите внимание! Это хрупкий сплав, имеющий формулу NdFeB, а также жесткий никелированный защитный слой и соответствующий класс. Пользуется большой популярностью и выпускается в разной форме.

Полное определение материала

Преимущества

Самый распространенный неодимовый магнит — тот, который имеет сплав железного оксида, обладающий хорошей термостойкостью, высокой магнитной проницаемостью и низкой себестоимостью. Оснащен цветовой маркировкой, высокой коэрцитивной силой, мощным магнитным полем, удерживающим предметы на весу, компактным размером, малым весом, доступностью и широкой областью применения. Имеет большой срок службы.

Если обычный магнит работает на протяжении 10 лет и может размагничиваться, то неодимовый через 100 лет не утрачивает свои свойства. Еще одно преимущество заключается в форме. Подобное изделие обладает формой подковы. Она дает большой срок службы прибору. Что касается стоимости, это — дорогие изделия, однако стоимость оправдывается с помощью превосходных эксплуатационных качеств и безупречной надежности.

Долговечность работы как одно из преимуществ

Сила

Стоит указать, что сила, заключенная в неодимовых магнитах, еще одно их преимущество. Она высокая и найти конкурентную ей нереально. Это рекордный вид показателя, повышение которого невозможно. Сила образуется при изготовлении. Намагничивание происходит после формирование сплава. Благодаря существующим технологиям намагничивается сплав таким образом, что магнит имеет невероятно высокую мощность и этот показатель достигает рекорда.

Обратите внимание! Мощность — относительное обывательское понятие. Сила стабильная, но измеряется она при помощи приборов. При этом показания зависят от того, какая толщина у поверхности и чистота. Некоторое влияние способен оказывать угол отрыва.

Сила как одно из преимуществ

Срок службы

Срок работы оборудование, если будет надлежащее использование, равен 30 лет. Из-за неосторожного обращения, прибор может быть испорчен. Дело в отсутствии гибкости, а также в ломкости и потрескивании в момент большой нагрузки. Из-за падения, удара или снижения сцепных свойств снижается срок службы оборудования. По этой причине необходимо избежание падений с использованием соприкасающихся в движениях деталей.

Еще одним крайне важным моментом является безвозвратная потеря магнитных свойств из-за нагревания. Поэтому шлифовка с резкой или сверлением снижает цепную силу и может возгораться сплав. Если же хранение с эксплуатацией организовано правильно, то намагниченность сохраняется на протяжении 10 лет.

Продолжительный срок службы

Конструкция

Отвечая на вопрос, из чего сделан неодимовый магнит, можно указать, что это редкоземельный элемент, который содержит атом с лантанидом или актинидом. В классическом составе может еще находится присадка. Она используется, чтобы увеличить силу с выносливостью и стойкостью к большим температурам. Бор используется в малом количестве, железо — связующий элемент. Благодаря такому составу получается большая сцепная сила. При соединении нескольких ферритовых колец, можно руками разъединить их. Что же касается неодимовых магнитов, этого сделать нельзя.

Состав магнитного материала

Как намагничивают неодимовые магниты

Намагничивание неодимовых магнитов происходит путем взаимодействия ионового брома, железа и неодима мощного магнитного поля. Благодаря подобным действиям получается элемент, который имеет высокую коэрцитивную силу и высокую мощность сцепления. Также он обладает крайне продолжительным сроком службы в быту.

Намагничивание неодимовых материалов

Принцип работы

Работает неодимовый магнит очень просто. В случае соединения двух магнитных элементов и совпадения полюсов по направлению, магнитная сила двух полей будет усилена. В итоге получится общее сильное магнитное поле. При обратном расположении намагниченных элементов, получится угнетение магнитного поля.

Принцип работы

Как использовать

Неодимовый магнитный элемент самый сильный, превышающий аналоги, которые основаны на редкоземельном металле. Помимо этого, неодим способен значительно надолго сохранять намагниченную структуру. Использовать подобное оборудование можно в разных сферах. К примеру, его применяют при изготовлении накладных наушников с ветрогенераторами, мотор-колесами и скутерами.

Обратите внимание! Магниты активно используются в промышленной, бытовой, медицинской сфере. Также их применяют, чтобы проводить поисковые работы металлоискателем. Нередко их можно найти в сантехнике или сувенирах.

Из конкретных примеров можно назвать применение магнита при разработке медицинских приборов, магнитной обработки воды, создании масловых и технологичных фильтров, формировании исполнительных механизмов с высокочувствительными датчиками. Кроме того, они нужны, чтобы производилась одежда с чехлом и обувью, создавались рекламные, информационные и навигационные материалы.

Сфера применения материала

В целом, неодим — самый мощный постоянный магнитный материал, который обладает высокой стойкостью к размагничиванию, мощностью притяжения и металлическим внешним видом. Имеет большой срок службы, состоит из бора, железа и металла лантаноидной группы.

Применение неодимового магнита

Неодим представляет собой мишметалл (смешанный металл) из редкоземельного металла, который можно использовать для создания мощных магнитов. Неодимовые магниты являются самыми сильными из известных по своей массе, и даже небольшие магниты способны выдерживать вес, в тысячи раз превышающий их собственный. Хотя неодим является «редкоземельным» металлом, он широко доступен, что позволяет легко получить сырье для производства неодимовых магнитов. Из-за своей прочности неодимовые магниты используются в широком спектре приложений, включая ювелирные изделия, игрушки и компьютерное оборудование.

Что такое неодимовые магниты

Неодимовые магниты, также известные как магниты NIB, измеряются от N24 до N55 по шкале магнетизма, доходящей до N64, что является теоретическим измерением магнетизма. В зависимости от формы, состава и метода производства магниты NIB могут располагаться в любом месте этого диапазона и обеспечивать серьезную подъемную силу.

Чтобы построить нео, как их иногда еще называют, производители собирают редкоземельные металлы и просеивают их, чтобы найти пригодный для использования неодим, который они должны отделить от других минералов.Этот неодим измельчается в мелкий порошок, который затем можно снова запечатать в желаемую форму после объединения с железом и бором. Официальное химическое обозначение neo — Nd ₂ Fe ₁₄ B. Благодаря железу в neo, он имеет свойства, аналогичные другим ферромагнитным материалам, включая механическую хрупкость. Иногда это может создавать проблемы, потому что магнитная сила настолько велика, что, если neo слишком быстро соединяется с большим импульсом, он может расколоться или сломаться.

Neos также чувствительны к перепадам температур и могут треснуть или потерять свой магнетизм при более высоких температурах, обычно выше 176 градусов по Фаренгейту.Некоторые специализированные нео работают при более высоких температурах, но, как правило, выше этого уровня они не работают должным образом. При более низких температурах подойдет neos. Поскольку другие типы магнитов не теряют своего магнетизма при таких высоких температурах, neos часто не используют для приложений, которые будут подвергаться воздействию большого количества тепла.

Применения неодимовых магнитов

Поскольку неодимовые магниты настолько сильны, их применение универсально. Они производятся как для коммерческих, так и для промышленных нужд.Например, в таких простых вещах, как магнитные украшения, используется нео, чтобы удерживать серьгу на месте. В то же время неодимовые магниты отправляются в космос, чтобы собирать пыль с поверхности Марса. Динамические возможности неодимовых магнитов даже привели к их использованию в экспериментальных левитационных устройствах. В дополнение к этому, неодимовые магниты используются в таких областях, как сварочные зажимы, масляные фильтры, геокэшинг, монтажные инструменты, костюмы и многое другое.

Меры предосторожности для неодимовых магнитов

Пользователи неодимовых магнитов должны соблюдать осторожность при обращении с ними.Во-первых, при повседневном использовании магнитов важно следить за магнитами, которые могут быть обнаружены детьми. Если проглотить магнит, он может заблокировать дыхательные пути и пищеварительный тракт. Если проглотить более одного магнита, они могут соединиться и вызвать серьезные проблемы, такие как полное закрытие пищевода. Сам факт наличия магнита внутри тела также может привести к инфекции.

Кроме того, из-за чрезвычайно высокого магнетизма больших магнитов NIB, они могут буквально летать по комнате, если присутствуют ферромагнитные металлы.Любая часть тела, застрявшая на пути магнита, мчащегося к объекту, или объекта, мчащегося к магниту, подвергается серьезной опасности, если части действительно летают. Зажатия пальца между магнитом и столешницей может быть достаточно, чтобы сломать кость пальца. А если магнит соединится с чем-то, обладающим достаточным импульсом и силой, он может разбиться, выпустив опасную шрапнель, которая может пробить кожу и кости во многих направлениях. Важно знать, что находится в ваших карманах и какое оборудование используется при работе с этими магнитами.

Неодимовый магнит — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Кубики из никелированного неодимового магнита

Неодимовый магнит (также известный как магнит NdFeB , NIB или Neo ), наиболее широко используемый тип редкоземельного магнита ^[1] , представляет собой постоянный магнит, сделанный из сплава неодима. , железо и бор с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd ₂ Fe ₁₄ B. ^[2] Разработанные в 1982 году компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals, неодимовые магниты являются самым сильным типом постоянных магнитов, имеющихся в продаже. ^{[2] [3]} Они заменили другие типы магнитов во многих сферах применения в современной продукции, требующей сильных постоянных магнитов, таких как двигатели в аккумуляторных инструментах, жестких дисках и магнитных крепежах.

Описание

Тетрагональная кристаллическая структура Nd ₂ Fe ₁₄ B имеет исключительно высокую одноосную магнитокристаллическую анизотропию (HA ~ 7 тесла — напряженность магнитного поля H в А / м в зависимости от магнитного момента в А. · м ² ). ^[4] Это придает соединению потенциал высокой коэрцитивной силы (то есть сопротивление размагничиванию). Соединение также имеет высокую намагниченность насыщения ( Дж _с ~ 1,6 Тл или 16 кГс) и обычно составляет 1,3 тесла. Следовательно, поскольку максимальная плотность энергии пропорциональна Дж _с ² , эта магнитная фаза имеет потенциал для хранения большого количества магнитной энергии ( BH _max ~ 512 кДж / м ³ или 64 MG · Oe).Это значение магнитной энергии примерно в 18 раз больше, чем у «обычных» магнитов по объему. Это свойство значительно выше у сплавов NdFeB, чем у самариево-кобальтовых (SmCo) магнитов, которые были первым типом редкоземельных магнитов, которые были коммерциализированы. На практике магнитные свойства неодимовых магнитов зависят от состава сплава, микроструктуры и технологии изготовления.

История

В 1982 году General Motors (GM) и Sumitomo Special Metals открыли соединение Nd ₂ Fe ₁₄ B.Первоначально исследование было вызвано высокой стоимостью сырья для постоянных магнитов SmCo, которые были разработаны ранее. GM сосредоточилась на разработке нанокристаллических магнитов Nd ₂ Fe ₁₄ B, полученных формованием из расплава, а Sumitomo разработала спеченные магниты полной плотности на основе Nd ₂ Fe ₁₄ B.

GM коммерциализировала свои изобретения изотропного порошка Neo, связанных магнитов Neo и связанных производственных процессов, основав Magnequench в 1986 году (с тех пор Magnequench стала частью Neo Materials Technology, Inc., которая позже объединилась в Molycorp). Компания поставляла формованный из расплава порошок Nd ₂ Fe ₁₄ B производителям связанных магнитов.

Завод Sumitomo стал частью Hitachi Corporation, и в настоящее время производит и лицензирует другие компании для производства спеченных магнитов Nd ₂ Fe ₁₄ B. Hitachi имеет более 600 патентов на неодимовые магниты. ^[5]

Китайские производители стали доминирующей силой в производстве неодимовых магнитов, основываясь на их контроле над большей частью мировых источников редкоземельных рудников. ^[6]

Министерство энергетики США определило необходимость поиска заменителей редкоземельных металлов в технологии постоянных магнитов и начало финансирование таких исследований. Энергетическое агентство перспективных исследовательских проектов спонсировало программу «Альтернативы редкоземельных элементов в критических технологиях» (REACT) для разработки альтернативных материалов. В 2011 году ARPA-E выделило 31,6 миллиона долларов на финансирование проектов по замене редкоземельных элементов. ^[7]

Производство

Существует два основных метода производства неодимовых магнитов:

• Классическая порошковая металлургия или процесс спеченного магнита ^[8]
• Быстрое затвердевание или процесс прикрепления магнита

Спеченные неодимовые магниты получают путем плавления сырья в печи, заливки в форму и охлаждения для формирования слитков.Слитки измельчаются и размалываются; затем порошок спекается в плотные блоки. Затем блоки подвергаются термообработке, нарезке по форме, поверхностной обработке и намагничиванию.

В 2015 году японская корпорация Nitto Denko объявила о разработке нового метода спекания неодимового магнитного материала. В этом методе используется «органическая / неорганическая гибридная технология» для образования глиноподобной смеси, которой можно придать различные формы для спекания. Наиболее важно то, что можно контролировать неоднородную ориентацию магнитного поля в спеченном материале, чтобы локально концентрировать поле в, е.g., улучшить характеристики электродвигателей. Серийное производство запланировано на 2017 год. ^{[9] [10]}

По состоянию на 2012 год в Китае официально производилось 50 000 тонн неодимовых магнитов, а в 2013 году производилось 80 000 тонн в рамках наращивания «компания за компанией». ^[11] Китай производит более 95% редких магнитов. элементов земли и производит около 76% всех редкоземельных магнитов в мире. ^[5]

Склеенные неодимовые магниты получают путем прядения из расплава тонкой ленты сплава NdFeB.Лента содержит случайно ориентированные наноразмерные зерна Nd ₂ Fe ₁₄ B. Затем эту ленту измельчают в частицы, смешивают с полимером и формуют прессованием или литьем под давлением в скрепленные магниты. Связанные магниты обеспечивают меньшую интенсивность потока, чем спеченные магниты, но могут иметь сетчатую форму, сформированную в детали сложной формы, как это типично для массивов Хальбаха или дуг, трапеций и других форм и узлов (например, горшочных магнитов, разделительных решеток и т. ^{[12] [ не цитируется ]} Ежегодно производится около 5 500 тонн магнитов на связке Neo. ^{[ когда? ] [требуется ссылка ]} Кроме того, можно прессовать нанокристаллические частицы, полученные методом горячего прессования, в полностью плотные изотропные магниты, а затем выковывать или подвергать их обратной экструзии в высокоэнергетические анизотропные магниты.

Недвижимость

Неодимовые магниты (маленькие цилиндры) поднимают стальные сферы. Такие магниты могут легко поднимать вес, в тысячи раз превышающий их собственный. Феррожидкость может быть использована для раскрытия мощного поля неодимового магнита.

Марки

Неодимовые магниты классифицируются в соответствии с их максимальным энергетическим произведением, которое относится к выходному магнитному потоку на единицу объема.Более высокие значения указывают на более сильные магниты и варьируются от N35 до N52. Буквы, следующие за классом, указывают максимальные рабочие температуры (часто температура Кюри), которые варьируются от M (до 100 градусов Цельсия) до EH (200 градусов Цельсия). ^[13]

Сорта неодимовых магнитов: ^{[ требуется дальнейшее объяснение ] [14] [ ненадежный источник? ]}

• N35-N52
• Н33М-Н48М
• N30H-N45H
• Н30Ш-Н42Ш
• N30UH-N35UH
• N28EH-N35EH

Магнитные свойства

Некоторые важные свойства, используемые для сравнения постоянных магнитов:

остаточная намагниченность (B _r )

, который измеряет силу магнитного поля

коэрцитивность ( H _ci )

сопротивление материала размагничиванию

энергетический продукт ( BH _макс )

плотность магнитной энергии

Температура Кюри ( T _C )

температура, при которой материал теряет свой магнетизм

Неодимовые магниты имеют более высокую остаточную намагниченность, гораздо более высокую коэрцитивную силу и произведение энергии, но часто более низкую температуру Кюри, чем другие типы.Неодим легирован тербием и диспрозием, чтобы сохранить его магнитные свойства при высоких температурах. ^[15] В таблице ниже сравниваются магнитные характеристики неодимовых магнитов с другими типами постоянных магнитов.

Магнит	B r (Т)	H ci (кА / м)	BH макс (кДж / м 3 )	Т С (° С)	T C (° F)
Nd 2 Fe 14 B (спеченный)	1.0–1,4	750–2000	200–440	310–400	590–752
Nd 2 Fe 14 B (склеенный)	0,6–0,7	600–1200	60–100	310–400	590–752
SmCo 5 (спеченный)	0,8–1,1	600–2000	120–200	720	1328
Sm (Co, Fe, Cu, Zr) 7 (спеченный)	0.9–1,15	450–1300	150–240	800	1472
Alnico (спеченный)	0,6–1,4	275	10–88	700–860	1292–1580
Феррит Sr (спеченный)	0,2–0,78	100–300	10–40	450	842

Физико-механические свойства

Сравнение физических свойств спеченных неодимовых магнитов и магнитов Sm-Co ^[16]

Свойство	Неодим	Sm-Co
Остаточная сила (T)	1–1.3	0,82–1,16
Коэрцитивная сила (МА / м)	0,875–1,99	0,493–1,59
Относительная проницаемость	1,05	1,05
Температурный коэффициент намагничивания (% / K)	-0,12	-0,03
Температурный коэффициент коэрцитивной силы (% / K)	−0,55 ..– 0,65	-0,15 ..– 0,30
Температура Кюри (° C)	320	800
Плотность (г / см 3 )	7.3–7,5	8,2–8,4
КТР, направление намагничивания (1 / K)	5,2 × 10 −6	5,2 × 10 −6
КТР, нормальный к направлению намагничивания (1 / K)	−0,8 × 10 −6	11 × 10 −6
Прочность на изгиб (Н / мм 2 )	250	150
Прочность на сжатие (Н / мм 2 )	1100	800
Прочность на разрыв (Н / мм 2 )	75	35
Твердость по Виккерсу (HV)	550–650	500–650
Удельное электрическое сопротивление (Ом · см)	(110–170) × 10 −6	86 × 10 −6

Проблемы с коррозией

Эти неодимовые магниты сильно корродировали после 5 месяцев погодных условий.

Спеченный Nd ₂ Fe ₁₄ B склонен к коррозии, особенно вдоль границ зерен спеченного магнита.Этот тип коррозии может вызвать серьезное повреждение, в том числе превращение магнита в порошок из мелких магнитных частиц или растрескивание поверхностного слоя.

Эта уязвимость устраняется во многих коммерческих продуктах путем добавления защитного покрытия для предотвращения воздействия атмосферы. Никелирование или двухслойное медно-никелевое покрытие являются стандартными методами, хотя также используются покрытия из других металлов или полимерные и лаковые защитные покрытия. ^[17]

Опасности

Более высокие силы, проявляемые редкоземельными магнитами, создают опасности, которые могут не возникнуть с другими типами магнитов.Неодимовые магниты размером более нескольких кубических сантиметров достаточно сильны, чтобы причинять травмы частям тела, зажатым между двумя магнитами или магнитом и металлической поверхностью, даже вызывая переломы костей. ^[18]

Магниты, которым разрешено подойти слишком близко друг к другу, могут ударить друг друга с достаточной силой, чтобы расколоть и расколоть хрупкий материал, а летящие стружки могут вызвать различные травмы, особенно травмы глаз. Были даже случаи, когда маленькие дети, проглотившие несколько магнитов, зажимали участки пищеварительного тракта между двумя магнитами, что приводило к травмам или смерти. ^[19] Более сильные магнитные поля могут быть опасными для механических и электронных устройств, поскольку они могут стирать магнитные носители, такие как дискеты и кредитные карты, а также намагничивать часы и теневые маски мониторов типа ЭЛТ на большем расстоянии, чем другие типы. магнита.

Приложения

Существующие магниты

Большинство жестких дисков имеют сильные магниты. В этом фонарике с ручным приводом используется неодимовый магнит для выработки электроэнергии.

Неодимовые магниты пришли на смену альнико-ферритовым магнитам во многих бесчисленных применениях современной технологии, где требуются сильные постоянные магниты, поскольку их большая сила позволяет использовать меньшие и более легкие магниты для конкретного применения.Вот некоторые примеры: ^{[требуется ссылка ]}

Содержание неодима оценивается в 31% от веса магнита ^[5]

Новые заявки

Этот раздел требует расширения. (февраль 2016)

Сферы из неодимового магнита в форме куба

Кроме того, большая сила неодимовых магнитов вдохновила на новые применения в областях, где раньше магниты не использовались, например, магнитные застежки для ювелирных изделий, детские магнитные конструкторы (и другие игрушки с неодимовыми магнитами), а также как часть механизма закрытия в современном спорте парашютное снаряжение. ^[21] Они также являются основным металлом в ранее популярных магнитах для настольных игрушек, «Buckyballs», хотя некоторые розничные торговцы в США решили не продавать их из соображений безопасности детей. ^[22]

Сила и однородность магнитного поля на неодимовых магнитах также открыли новые области применения в медицине с введением сканеров открытой магнитно-резонансной томографии (МРТ), используемых для визуализации тела в радиологических отделениях в качестве альтернативы сверхпроводящим магнитам, в которых используется катушка из сверхпроводящий провод для создания магнитного поля. ^{[ необходима ссылка ]}

Неодимовые магниты используются в качестве хирургически устанавливаемой антирефлюксной системы, которая представляет собой полосу магнитов ^[23] , хирургически имплантированную вокруг нижнего сфинктера пищевода для лечения гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ). ^[24]

См. Также

Список литературы

1. ↑ «Что такое сильный магнит?». Блог о магнитных вопросах . Магнитные изделия Adams. 5 октября 2012 г. Проверено 12 октября 2012 г.
2. ↑ ^{2,0 2,1} Фраден, Джейкоб (2010). Справочник по современным датчикам: физика, конструкции и приложения, 4-е изд. . США: Спрингер. п. 73. ISBN 1441964657 .
3. ↑ «Что такое неодимовые магниты?». сайт WizardGEEK . Conjecture Corp.2011.Получено 12 октября 2012 г.
4. ↑ «Магнитная анизотропия». Автостопом по магнетизму. Проверено 2 марта 2014 г.
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} Чу, Стивен. Стратегия критических материалов Министерство энергетики США , декабрь 2011 г. Дата обращения: 23 декабря 2011 г.
6. ↑ Питер Робисон и Гопал Ратнам (29 сентября 2010 г.). «Пентагон теряет контроль над бомбами Китайской Металлической Монополии». Bloomberg News. Проверено 24 марта 2014 г.
7. ↑ «Финансирование исследований в области постоянных магнитов, не содержащих редкоземельные элементы». ARPA-E. Проверено 23 апреля 2013 г.
8. ↑ «Процесс производства спеченных неодимовых магнитов».Американская корпорация прикладных материалов.
9. ↑ «Первое в мире направление магнитного поля, управляющее неодимовым магнитом». Nitto Denko Corporation. 24 августа 2015 г. Получено 28 сентября 2015 г.
10. ↑ «Мощный магнит, который можно лепить как глина». Асахи Симбун. 28 августа 2015 г. Проверено 28 сентября 2015 г.
11. ↑ «Рынок постоянных магнитов — 2015» (PDF). Конференция по магнетизму 2013 . Конференция «Магнетизм 2013». 7 февраля 2013 г. Получено 28 ноября 2013 г.
12. ↑ «Введение в неодимовые магниты». Сайт NdFeB-Info . e-Magnets UK. Проверено 28 ноября 2013 г.
13. ↑ «Таблица марок магнитов». Таблица марок магнитов . Удивительные Магниты, ООО. Получено 4 декабря 2013 г.
14. ↑ «Марки неодимовых магнитов» (PDF). Эвербин Магнит. Проверено 6 декабря, 2015.
15. ↑ ^{15,0 15,1} Поскольку гибридные автомобили поглощают редкие металлы, возникает дефицит ткацких станков, Рейтер, 31 августа 2009 г.
16. ↑ Юха Пирхёнен, Тапани Йокинен, Валерия Грабовцова (2009). Проектирование вращающихся электрических машин . Джон Уайли и сыновья. п. 232. ISBN 0-470-69516-1 . CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
17. ↑ Drak, M .; Добжанский, Л.А. (2007). «Коррозия постоянных магнитов Nd-Fe-B» (PDF). Журнал достижений в области материаловедения и машиностроения . 20 (1–2).
18. ↑ Суэйн, Фрэнк (6 марта 2009 г.). «Как убрать палец с помощью двух супермагнитов». Блог Sciencepunk . ООО «Сид Медиа Групп». Проверено 28 июня 2009.
19. ↑ «Предупреждение CPSC: проглоченные магниты могут вызвать серьезные повреждения кишечника» (PDF). Комиссия США по безопасности потребительских товаров. Проверено 13 декабря 2012 г.
20. ↑ Константинидес, Стив (2011). «Новости редкоземельных материалов — май 2011 г.». Конференция SMMA Motor and Motion Association, 2011 г. . Арнольд Магнитик. Проверено 11 февраля 2013 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
21. ↑ «Руководство по параметрам». Объединенные парашютные технологии. Архивировано 17 июля 2011 года на Wayback Machine
.
22. ↑ О’Доннелл, Джейн (26 июля 2012 г.).«Федералы подали иск против Buckyballs, розничные торговцы запретили товар». США сегодня .
23. ↑ «Анализ безопасности и эффективности TAVAC: система управления рефлюксом LINX®».
24. ↑ «Система управления рефлюксом Linx: остановка рефлюкса в его источнике». Torax Medical Inc.

Дополнительная литература

• MMPA 0100-00, Стандартные спецификации для материалов с постоянными магнитами
• К.Х. Дж. Бушоу (1998) Материалы с постоянными магнитами и их применение , Trans Tech Publications Ltd., Швейцария, ISBN 0-87849-796-X
• Кэмпбелл, Питер (1994). Материалы с постоянными магнитами и их применение . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-24996-1 .
• Фурлани, Эдвард П. (2001). Постоянный магнит и электромеханические устройства: материалы, анализ и применение .Лондон: Academic Press. ISBN 0-12-269951-3 .
• Коричневый, D; Ма, Бао-Минь; Чен, Чжунминь (2002). «Разработки в области обработки и свойств постоянных магнитов типа NdFeB». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 248 (3): 432–440. Bibcode: 2002JMMM..248..432B. DOI: 10.1016 / S0304-8853 (02) 00334-7.
• Зависимость магнитных свойств и работоспособности редкоземельных и железоборидных магнитов от состава.

Внешние ссылки

Что такое магнит n52? Узнайте все о том, что это за магнит n52

В этой статье мы поговорим о магнитах n52. Если вас мало интересуют магниты, вы, вероятно, слышали о типе магнитов, называемых неодимовыми, в том числе о магнитах n52, которые мы и собираемся обсудить.

Что такое магнит n52? Магнит n52 — это наивысший из доступных в настоящее время неодимовых магнитов. Неодимовые магниты — наиболее часто используемый тип редкоземельных магнитов. Неодимовые магниты — это постоянный магнит, который изготовлен из сплава неодима, железа и бора.

Это был короткий и простой ответ на вопрос, что такое магнит n52. Если вам интересно узнать больше о магнитах n52, в чем разница между магнитами n35 и n52, какой вес может выдержать магнит n52, каков рейтинг N на магнитах, для чего используется магнит n52, и, наконец, что не менее важно, в чем разница между временным и постоянным магнитом.

Наслаждайтесь!

Что такое магнит n52?

Как упоминалось ранее, магнит n52 является самым сильным членом семейства редкоземельных магнитов и самым мощным постоянным магнитом, доступным в настоящее время в мире. Семейство редкоземельных элементов включает, как следует из названия, магниты, которые сделаны из различных редкоземельных элементов.

Неодимовые магниты также называют магнитами NdFeB или NIB. Причина названий в том, как они составлены. В основном они состоят из неодима, железа и бора.Неодимовые магниты, в том числе магнит n52, — довольно новое изобретение, которое совсем недавно стало доступным для повседневного использования. Например. этот магнит малой мощности доступен за 1,20 евро.

Рейтинг N на магнитах

Все неодимовые магниты, которым я присвоил оценку «N», после «35», «40», «42», «45», «48», «50» или «52». Число — это выражение, определяющее максимальный вес, при котором они могут быть намагничены. Число, помимо показателя силы магнитов, является выражением силы, измеренной в мегагауссах Эрстед.

Это просто означает, что у магнита n52 максимальное произведение энергии 52 мегагаусс эрстед, у магнита n50 максимальное произведение энергии 50 мегагаусс эрстед и так далее.

«52», как уже упоминалось, является наивысшим числом в рейтинге N, что также означает, что оно является самым сильным.

Использование неодимовых магнитов

Неодимовые магниты — относительно новое изобретение, но они уже заменили как алнико, так и ферритовые магниты во многих областях применения современной техники.В основном он используется в приложениях, где требуется сильный и постоянный магнит.

Неодим часто используется, поскольку его огромная прочность позволяет производителям использовать меньшие и более легкие магниты для множества различных применений. В частности, неодимовые магниты используются для:

• Головка приводов для жестких дисков
• Выключатели для электронных сигарет
• Замки
• Колонки и наушники
• Динамики на телефоны
• Электродвигатели
• Электрогенераторы для ветряных турбин

Впечатляющая сила неодимовых магнитов также привела к появлению некоторых новых применений, в которых магниты раньше не встречались.Например, как ювелирные застежки и магнитные конструкторы. Неодимовые магниты использовались как часть закрывающего механизма некоторого парашютного оборудования.

Какой вес может выдержать магнит n52?

Чтобы точно определить, сколько может унести магнит n52, вам понадобится магнитный калькулятор. Чтобы определить, сколько магнит может унести, требуется некоторая информация о размере магнита.

Есть разные способы определения силы магнита, но все зависит от того, как вы определяете силу.Наиболее распространенные измерения — это сила натяжения и напряженность магнитного поля.

Сила тяги — это измерение, которое определяет, сколько энергии вам нужно использовать, чтобы удалить магнит с объекта. Например, поверхность из стали. Обычно вы измеряете этот тип силы в фунтах, килограммах или ньютонах.

Напряженность магнитного поля определяет напряженность поля магнитов и направление к точке рядом с магнитом. Напряженность магнитного поля измеряется в Гауссах или Теслах и зависит от размера, формы и, конечно, марки магнита.

Как работают магниты

Теперь, когда мы рассмотрели, что такое магнит n52, для чего его можно использовать и как определить силу магнита, давайте вернемся на шаг назад и обсудим, как вообще работают магниты.

Лучший способ ответить на этот вопрос — провести небольшой эксперимент. Попробуйте взять магнит и несколько игл (из тех, что вы используете для шитья) и прижмите иглы к магниту. Чем сильнее магнит, тем лучше будет эксперимент.

Теперь, когда вы удалите иглы, вы фактически создадите магнит в виде каждой крошечной иглы.Например, если прикоснуться к иглам отверткой, иглы прилипнут к ней.

Иглы сделаны из стали, а сталь состоит из миллиардов атомов, каждый из которых имеет крошечный магнит внутри. Атомы, из которых сделана сталь, будут склеиваться в домены, что является своего рода группой.

Все атомы в домене будут указывать в одном направлении, заставляя группу атомов вести себя как очень маленький магнит, вроде того, что используется для игрушек. Вот почему стрелка компаса всегда будет указывать на север, потому что она автоматически выровняется с магнитным полем земли.

Когда игла изготавливается из куска стали, домены обычно спутываются и указывают в разных направлениях, что нейтрализует магнитный эффект. Но когда вы поднесете его близко к магниту, домены снова будут указывать в том же направлении, что приведет к возвращению магнитного эффекта.

Причина этого в том, что магниты притягивают магниты, заставляя их указывать в одну сторону, что создает другой магнит. Таким образом, можно сказать, что магниты создают другие магниты, потому что они заставляют домены в стали указывать таким же образом.

6 полезных фактов о магнитах

Поскольку вы все еще с нами, я думаю, вы, как и мы, интересуетесь магнетизмом и магнитами. Поэтому мы собрали 6 интересных фактов о магнитах, которые, как мы полагаем, оценят каждый энтузиаст. Вот они:

1. Магнит имеет два конца, называемых полюсами, один из которых называется северным полюсом, а другой, как вы уже могли догадаться, южным полюсом.
2. Два разных полюса притягиваются друг к другу, но два одинаковых полюса будут отвергать друг друга.Вы могли бы обнаружить это, если бы когда-нибудь играли с магнитами. Одна из сторон притягивает друг друга и с трудом разрывается, в то время как другие стороны почти невозможно собрать вместе.
3. Магнит создает невидимое магнитное поле.
4. Северный полюс магнита всегда будет указывать на северный полюс (северный полюс земли), а южный полюс всегда будет указывать на южный полюс. Вот почему на компасе есть стрелка, поэтому вы всегда можете знать, в каком направлении находится север.Причина этого в том, что наши земляные работы похожи на один гигантский магнит, потому что они содержат в себе очень большое количество магнитных материалов.
5. Вы всегда можете получить больше магнитов, если у вас есть один магнит. Например, если разрезать магнит пополам, он превратится в два магнита. Если разрезать его пополам, магнит создаст еще один южный и северный полюс, и получится два магнита.
6. Магнит может создавать магнит в немагнитных материалах. Все, что вам нужно сделать, это просто подержать его возле магнита.Существующий магнит заставит атомы внутри материала указывать на него, делая его магнитом. Необычно, а?

Разница между постоянными и временными магнитами

Неодимовый магнит, в том числе магнит n52, называется постоянным магнитом. Но есть также другие типы магнитов, называемые временными магнитами. Разница между двумя типами магнитов заключается в их атомной структуре.

Атомы постоянных магнитов выровнены все время, а атомы временного магнита выровнены только тогда, когда он подвергается воздействию сильного магнитного поля.Если вы перегреете временный магнит, его атомная структура изменится, превратив его в постоянный магнит.

Это объяснение может не иметь для вас особого смысла, поэтому давайте попробуем представить его в более понятной перспективе.

Постоянный магнит — наиболее распространенный тип магнита для повседневного использования. Например, магниты, которые вы знаете от холодильника, магнитов на холодильник или игрушек, являются постоянными магнитами. Обычно постоянные магниты все время прилипают к металлам.

Временный магнит похож на те, что вы, возможно, видели на свалке или в кино.Вы знаете, кто подбирает машины и разбивает их. Этот тип магнита можно включать и выключать, при этом магнетизм применяется только тогда, когда вы этого хотите. Это очень полезно на свалке.

Новый магнит без недостатков обычных самариевых и неодимовых магнитов

Схема кристаллической структуры SmCoNiFe3. Предоставлено: Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса.

Исследователи Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса разработали новый, более эффективный постоянный магнит, который устраняет недостатки обычных самариевых и неодимовых магнитов.

Предлагаемый магнит основан на хорошо известном магните из самария и кобальта (структура типа SmCo ₅ , CaCu ₅ ), но идет еще дальше и заменяет большую часть кобальта железом и никелем.

Более современные неодимовые магниты имеют преимущество перед SmCo ₅ из-за большей максимальной энергии. Но новый магнит устраняет большинство недостатков SmCo ₅ , сохраняя при этом его превосходную высокотемпературную эффективность по сравнению с неодимовыми магнитами.

К сожалению, замена всех атомов кобальта на железо, имеющее больший магнитный момент, который помогает увеличить максимальное энергетическое произведение, делает обычную гексагональную фазу термодинамически нестабильной. Однако эта фаза имеет решающее значение для свойств материалов, и ее необходимо сохранить для практического магнита. Исследователи лаборатории смогли обойти эту проблему и стабилизировать гексагональную фазу, добавив небольшое количество никеля.

Используя расчеты электронной структуры из первых принципов, ученые из Лоуренса Ливермора Пер Содерлинд, Александр Ланда, Даниэль Аберг, Маркус Дейн и Патрис Турки обнаружили, что их новый магнит (SmCoNiFe ₃ ) имеет очень многообещающие магнитные свойства и может заменить SmCo ₅ или неодимовые магниты в различных приложениях.

Новый эффективный постоянный магнит заменяет большую часть кобальта в SmCo ₅ железом и легирует его небольшим количеством никеля. «Это очень своевременное открытие, потому что цены на кобальт выросли и почти удвоились в этом году из-за ожидаемого спроса на литий-ионно-кобальтовые батареи», — сказал Содерлинд. «С другой стороны, железа в изобилии, и оно очень недорогое».

Исследователи также подали предварительный патент на основе этого исследования.

Ученые из Уппсальского университета и Лаборатории Эймса также внесли свой вклад в исследование, опубликованное в сентябре.14 выпуск журнала Physical Review B .

---

Toshiba разрабатывает самариево-кобальтовый магнит, не содержащий диспрозия, взамен термостойкого неодимового магнита

---

Дополнительная информация: P. Söderlind et al.Прогнозирование нового эффективного постоянного магнита SmCoNiFe3, Physical Review B (2017). DOI: 10.1103 / PhysRevB.96.100404 Предоставлено Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора

Ссылка : Новый магнит без недостатков обычных самариевых и неодимовых магнитов (2017, 10 октября) получено 14 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2017-10-магнит-дефицит-обычный-самарий-неодим.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Что такое магнетизм? | Магнитные поля и магнитная сила

Магнетизм — это один из аспектов комбинированной электромагнитной силы.Это относится к физическим явлениям, возникающим из-за силы, вызванной магнитами, объектами, которые создают поля, которые притягивают или отталкивают другие объекты.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, магнитное поле воздействует на частицы в поле за счет силы Лоренца. Движение электрически заряженных частиц порождает магнетизм. Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и силы магнитного поля.

Все материалы обладают магнетизмом, некоторые сильнее других. Постоянные магниты, сделанные из таких материалов, как железо, испытывают сильнейшее воздействие, известное как ферромагнетизм. За редким исключением, это единственная форма магнетизма, достаточно сильная, чтобы ее могли почувствовать люди.

Противоположности притягиваются

Магнитные поля создаются вращающимися электрическими зарядами, согласно HyperPhysics. Все электроны обладают свойством углового момента или спина. Большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой — «спин вниз», в соответствии с принципом исключения Паули, который гласит, что два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии одновременно.В этом случае их магнитные поля направлены в противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, спин которых может создавать направленное магнитное поле. Направление их вращения определяет направление магнитного поля, согласно Ресурсному центру неразрушающего контроля (NDT). Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены со своими спинами в одном направлении, они объединяются, чтобы создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было почувствовать в макроскопическом масштабе.

Источники магнитного поля диполярные, с северным и южным магнитными полюсами. По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а аналогичные полюса (северный и северный или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.

Земля сама по себе является гигантским магнитом. Согласно HyperPhysics, планета получает свое магнитное поле от циркулирующих электрических токов внутри расплавленного металлического ядра.Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена, так что он может свободно вращаться внутри корпуса, выравниваясь с магнитным полем планеты. Парадоксально, но то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.

Ферромагнетизм

Если выравнивание неспаренных электронов сохраняется без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, образуется постоянный магнит.Постоянные магниты — результат ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдался в форме естественной железной руды, называемой магнетитом, Fe ₃ O ₄ . Кусочки магнетита можно найти разбросанными на поверхности земли или вблизи нее, и иногда они намагничиваются. Эти встречающиеся в природе магниты называются магнитными камнями. «Мы до сих пор не уверены в их происхождении, но большинство ученых считают, что магнитный камень — это магнетит, в который попала молния», — говорится в сообщении Университета Аризоны.

Вскоре люди узнали, что можно намагнитить железную иглу, поглаживая ее магнитным камнем, в результате чего большинство неспаренных электронов в игле выстраиваются в одном направлении. По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивался в направлении север-юг. Таким образом, магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем ​​и ночью, когда звезды были скрыты облаками.

Было обнаружено, что другие металлы, помимо железа, обладают ферромагнитными свойствами.К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для создания сверхпрочных постоянных магнитов.

Другие формы магнетизма

Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать за исключением чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах. Диамагнетизм был впервые открыт в 1778 году Антоном Бругнамсом, который использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо.По словам Джеральда Кюстлера, широко опубликованного независимого немецкого исследователя и изобретателя, в своей статье «Диамагнитная левитация — исторические вехи», опубликованной в Румынском журнале технических наук, Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетовый висмут проявлял конкретное явление в исследовании; потому что, когда я положил его кусок на круглый лист бумаги, плавающий на воде, он оттолкнулся обоими полюсами магнита ».

Было установлено, что висмут обладает самым сильным диамагнетизмом из всех элементов, но, как обнаружил Майкл Фарадей в 1845 году, это свойство всей материи отталкиваться магнитным полем.

Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов, создающих крошечные токовые петли, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда к материалу прикладывается внешнее магнитное поле, эти токовые петли имеют тенденцию выравниваться таким образом, чтобы противостоять приложенному полю. Это приводит к тому, что все материалы отталкиваются постоянным магнитом; однако результирующая сила обычно слишком мала, чтобы быть заметной. Однако есть некоторые заметные исключения.

Пиролитический углерод, вещество, похожее на графит, проявляет даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может подниматься над сверхсильным редкоземельным магнитом.Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют даже более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры, поэтому над ними можно левитировать редкоземельные магниты. (Теоретически из-за их взаимного отталкивания один может левитировать над другим.)

Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным при помещении в магнитное поле и возвращается в немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. При приложении магнитного поля некоторые из неспаренных электронных спинов выравниваются с полем и преодолевают противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом.Однако, по словам Дэниела Марша, профессора физики Южного государственного университета Миссури, эффект заметен только при очень низких температурах.

Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул выстраиваются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, в котором участвуют как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за многих общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, он все же имеет свою уникальность.

Электромагнетизм

Когда провод перемещается в магнитном поле, поле индуцирует в проводе ток. И наоборот, магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Это соответствует закону индукции Фарадея, который лежит в основе электромагнитов, электродвигателей и генераторов. Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое вращается вокруг провода по спирали. Когда этот провод превращается в петлю, поле приобретает форму пончика или тора.Согласно Справочнику по магнитной записи (Springer, 1998) Marvin Cameras, это магнитное поле можно значительно усилить, поместив ферромагнитный металлический сердечник внутри катушки.

В некоторых приложениях постоянный ток используется для создания постоянного поля в одном направлении, которое можно включать и выключать вместе с током. Это поле может затем отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. Это основа для телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морзе, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности.Импульсы посылались опытными операторами, которые быстро включали и выключали ток с помощью подпружиненного переключателя с мгновенным контактом или ключа. Другой оператор на принимающей стороне затем переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.

Катушка вокруг магнита также может двигаться по шаблону с изменяющейся частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу с волнами переменного давления.Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитопровода, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам. Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные магниты из редкоземельных элементов сейчас используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сообщил Марш Live Science.

Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку входить и выходить по магнитному сердечнику по той же схеме.Затем катушка прикрепляется к подвижному диффузору динамика, чтобы он мог воспроизводить звуковые волны в воздухе. Первым практическим применением микрофона и динамика был телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была усовершенствована и усовершенствована, она все еще является основой для записи и воспроизведения звука.

Применения электромагнитов почти бесчисленны. Закон индукции Фарадея составляет основу многих аспектов нашего современного общества, включая не только электродвигатели и генераторы, но и электромагниты всех размеров.Тот же принцип, который используется гигантским краном для подъема старых автомобилей на свалку металлолома, также используется для выравнивания микроскопических магнитных частиц на жестком диске компьютера для хранения двоичных данных, и каждый день разрабатываются новые приложения.

Штатный писатель Таня Льюис внесла свой вклад в этот отчет.

Дополнительные ресурсы

Неодимовый магнит | Hackaday

[Тим Намми] использовал свой дешевый китайский настольный мини-токарный станок, чтобы сделать не ужасный держатель флажка для почтового ящика (видео на YouTube, вставлено ниже).Тим публикует на своем канале видеоролики о проектах для гаражных хобби, многие из которых создаются на его мини-токарном станке, часто на основе предложений его последователей. Одно из таких предложений заключалось в том, чтобы что-то сделать с его ужасным флагом в почтовом ящике — мы предполагаем, что он получает много старых писем от фанатов.

Он начинает с того, что планирует построить алюминиевый стержень диаметром 1 дюйма, подшипник 688, три неодимовых магнита и несколько винтов. В остальном это проект «думай и планируй по ходу дела», но, по сути, новый держатель состоит из трех частей.Внутренняя часть входит в почтовый ящик и удерживает сборку в почтовом ящике. Средняя часть удерживает два магнита, которые действуют как упоры или ограничители для поднятого и опущенного положений флажков. Последняя, ​​внешняя деталь удерживает сам флаг и подшипник, который позволяет ему свободно вращаться.

В эту деталь также встроен третий магнит для работы с двумя другими магнитами в пределах. Использование магнитов — это круто, но уловитель с двумя фиксаторами сработал бы так же хорошо.Это отличный простой проект для тех, кто хочет хорошо разбираться в токарных работах. [Тим] также разместил ссылки на все инструменты и оборудование, показанные в видео, так что проверьте это, если что-нибудь вам понравится.

Но ветераны мастерских почти наверняка будут съеживаться в нескольких местах на видео. Главное, что бросилось в глаза, — это, очевидно, сам токарный станок с шаткостью. Это может быть связано с более тяжелым верстаком, правильным выравниванием, фундаментными болтами или антивибрационными опорами. И, судя по всему, задняя бабка тоже не очень устойчивая.Хотя токарный станок имеет регулируемую скорость, частота вращения патрона установлена ​​слишком высокой для алюминия, а отсутствие смазочно-охлаждающей жидкости делает это еще более неприятным. Было бы разумно использовать масло или даже смазочно-охлаждающую жидкость при нарезании резьбы.

Мы не уверены, является ли это шатким фундаментом или плохим контролем подачи, но ступенчатый вырез для установки подшипника намного больше и требует большого количества удерживающего состава, чтобы приклеить подшипник на место. Но конечный результат работает довольно хорошо, включая магнитные защелки — комплексное решение простой проблемы.

Мы уверены, что наши проницательные читатели, вероятно, обнаружат еще несколько проблем в методах [Тима], поэтому расскажите об этом в комментариях ниже, но, пожалуйста, не забудьте обуздать шутку и оставить положительный отзыв.

Читать далее «Флажок чрезмерно запроектированного почтового ящика, обработанный с использованием недостаточно спроектированного мини-токарного станка» →

.