Постоянные магниты физика: Магнитное поле – FIZI4KA – Постоянные магниты.Все о магнитах :: Класс!ная физика

Постоянные магниты.Все о магнитах :: Класс!ная физика

ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ

Постоянные  магниты  – это  тела,  длительное  время  сохраняющие  намагниченность.
Основное свойство магнтов: притягивать тела  из  железа  или  его  сплавов (напр. стали).

Постоянный  магнит  всегда  имеет  2  магнитных полюса:  северный  (   N  )  и  южный  (  S  ).
Наиболее  сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов.

Постоянные магниты изготавливают обычно из з  железа,  стали,  чугуна  и  других  сплавов  железа (сильные магниты),
а   также  из  никеля,  кобальта  ( слабые  магниты ).
М агниты  бывают  естественные  (  природные)  из  железной  руды магнитного железняка  
и  искусственные,  полученные  намагничиванием  железа при  внесении  его в  магнитное  поле.

          Взаимодействие магнитов :

одноименные  полюса  отталкиваются,
а  разноименные  полюса  притягиваются.
Взаимодействие  магнитов  объясняется   тем,  что  любой  магнит  имеет  магнитное  поле,
и  эти  магнитные  поля  взаимодействуют  между  собой.

Магнитное поле постоянных магнитов.


В чем причины намагничивания железа?
Согласно   гипотезе  французского ученого  Ампера  внутри  вещества  существуют  элементарные электрические  токи  (  токи  Ампера ),  которые  образуются  вследствие  движения  электронов  вокруг  ядер  атомов  и  вокруг  собственной  оси.  При  движении  электронов  возникает  элементарные магнитные  поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.
     

Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов?
П редставление  о  виде  магнитного  поля    можно  получить  с  помощью  железных  опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.

Для постоянного полосового магнита :


Для постоянного дугообразного магнита.

ОТВЕТЬ !

 Если к  вертушке, сделанной из железных спиц, поднести  магнит,
а  рядом под вертушкой поставить  горелку, то что будет происходить?

Устали? — Отдыхаем!

Постоянные магниты — урок. Физика, 8 класс.

Катушка с током, имеющая железный сердечник внутри (рис. \(1\)), обладает магнитными свойствами до тех пор, пока по ней течёт ток.

 

slide_28.png

Рис. \(1\)

 

Если в катушку с током вставить стержень из закалённой стали, то в отличие от железного стержня он не размагничивается после выключения тока, а длительное время сохраняет намагниченность.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

 

Французский учёный Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ.

Во времена Ампера о строении атома ещё ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов оставалась неизвестной.

Теперь мы знаем, что в каждом атоме имеются отрицательно заряженные частицы — электроны (рис. \(2\)), которые, двигаясь по орбитам вокруг ядра атома, создают внутриатомные электрические токи.

 

Рис. \(2\)

 

Обрати внимание!

При движении электронов возникает магнитное поле, которое и вызывает намагниченность железа и стали.

 

На рисунке \(3\) изображён дугообразный, а на рисунке \(4\) — полосовой магниты, изготовленные из стали.

 

odnoplyusnyj-magnit.png

Рис. \(3\)

 

Bar_magnet.png

Рис. \(4\)

 

Поднося магнит к предметам, изготовленным из различных материалов, можно установить, что магнитом притягиваются очень немногие из них. Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, значительно слабее — никель и кобальт.

 

В природе встречаются естественные магниты (рис. \(5\)) — железная руда (так называемый магнитный железняк). Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, в Карелии, Курской области и во многих других местах.

 

Magnetite.png

Рис. \(5\)

 

Железо, сталь, никель, кобальт и некоторые другие сплавы в присутствии магнитного железняка приобретают магнитные свойства.

Постоянные магниты

     Тела, которые постоянно притягивают к себе железо, никель, кобальт и т.д., называются постоянными магнитами. Железная руда, которая называется магнитным железняком, обладает свойствами притягивать к себе

железные предметы. Кусок такой руды является естественным постоянным магнитом. Железо, никель, кобальт, сталь, хром и некоторые сплавы в присутствии этой руды приобретут магнитные свойства. Постоянный магнит можно получить путем введения стального стержня внутрь катушки, по которой протекает ток. Но все перечислении тела, за исключением стали и специальных сплавов, теряют магнитные свойства при удалении тела, их намагнитило. А в стали за счет перемагничивания доменов в направлении внешнего магнитного поля оси вращения электронов становятся параллельны друг другу. Взаимодействие между доменами может храниться долго и после удаления стального сердечника из катушки. Такое сердечника будет постоянным магнитом и образует вокруг себя сильное магнитное поле. Поэтому сталь, особая вольфрамовая, хромовая и кобальтовая, является материалом для изготовления искусственных магнитов. Магнитные свойства магнита могут быть определены по весу всех железных предметов, которые он удерживает после притяжения. Магнит обладает наибольшей силой притяжения на концах, которые называются полюсами магнита. По мере приближения к середине средней части магнита эта сила уменьшается и среди равна нулю, так называемая нейтральная линия.

 

     Если подвесить магнит на нитке, то он устанавливается так, что один конец его будет обращен на север (этот конец называют северным магнитным полюсом), а другой — на юг (этот конец называют южным магнитным полюсом). Для удобства используют стрелку свободно вращается вокруг вертикальной оси (например, в компасе). Опытно установлено, что одноименные полюса магнитов взаимно отталкиваются, а разноименные — взаимно притягиваются. Стрелка компаса повсеместно принимает определенное направление (примерно вдоль географического меридиана), поэтому, Земля является сверхбольшим магнитом. Ее южный магнитный полюс находится вблизи северного географического полюса, а северный магнитный полюс — у южного географического полюса. Поэтому, стрелка компаса все время устанавливается своим северным полюсом на географический север и наоборот.

 

      Постоянные магниты используются для создания магнитного поля в устройствах автоматики, телемеханики, связи, измерительной техники и т.д.. Изготавливают их из магнито — твердых ферромагнитных материалов, обладающих высокой остаточной индукцией и большой коэрцитивной силой. Его свойства характеризуются участком петли гистерезиса при та, которую называют кривой размагничивания гистерезиса цикла. Качество материала для изготовления магнитов определяется произведением остаточной индукции (ВЗ) и коэрцитивной силы (НК). Чем больше это произведение, тем лучше материал для изготовления магнитов. Получают кривую размагничивания при размагничивания предварительно намагниченного до состояния насыщения замкнутого магнитопровода из ферромагнитного материала, но обычно у постоянного магнита не заперт. Оно состоит из магнита, присоединенной к его концам арматуры с магнито — мягкой стали, и воздушных зазоров вызывают уменьшение остаточной индукции при сравнении с той, которую получили бы при замкнутом магнитном кругу. Введение воздушного зазора в магнитное круг эквивалентно размагничены действия некоторого воображаемого тока, направленного обратно тока в обмотке при намагничивании без зазора. То есть, воздушный зазор вызывает размагничены действие.


Постоянный магнит — это… Что такое Постоянный магнит?

Ферритовые магниты

Постоянный магнит — изделие различной формы из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Свойства магнита

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция

Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство Bd = Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае Bd < Br, величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Для производства постоянных магнитов обычно используются следующие материалы:[1]

  • Бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты

Имеют состав Ba/SrO·6 Fe2O3 и характеризуются высокой устойчивостью к размагничиванию в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Несмотря на низкие по сравнению с другими классами магнитные параметры и высокую хрупкость, благодаря низкой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности.

  • Магниты NdFeB (неодим-железо-бор)

Редкоземельные магниты, изготавливаемые прессованием или литьем из интерметаллида Nd2Fe14B. Преимуществами этого класса магнитов являются высокие магнитные свойства (Br, Hc и (BH)max), а также невысокая стоимость. В связи со слабой коррозионной устойчивостью обычно покрываются медью, никелем или цинком.

  • Редкоземельные магниты SmCo (Самарий-Кобальт)

Изготавливаются методом порошковой металлургии из композиционного сплава SmCo5/Sm2Co17 и характеризуются высокими магнитными свойствами, отличной коррозионной устойчивостью и хорошей стабильностью параметров при температурах до 350 °C, что обеспечивает им преимущества на высоких температурах перед магнитами NdFeB

  • Магниты ALNICO (российское название ЮНДК)

Изготавливаются основе сплава Al-Ni-Co-Fe. К их преимуществам можно отнести высокую температурную стабильность в интервале температур до 550 °C, высокую временну́ю стабильность параметров в сочетании с большой величиной коэрцитивной силы, хорошую коррозионную устойчивость. Важным фактором в пользу их выбора может являться значительно меньшая стоимость по сравнению с магнитами из Sm-Co.

  • Полимерные постоянные магниты (магнитопласты)

Изготавливаются из смеси магнитного порошка и связующей полимерной компоненты (например резины). Достоинством магнитопластов является возможность получения сложных форм изделий с высокой точностью размеров, а также высокая коррозионная устойчивость в сочетании с большой величиной удельного сопротивления и малым весом.

Наиболее широко распространены ферритовые магниты[источник не указан 421 день].

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков, а также ведущей части двигателей авиамоделей.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Также в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются положительные и отрицательные полюса.

Примечания

Литература

  • Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 7 «Физика сплошных сред». М., Мир, 1966
  • «ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ СПРАВОЧНИК» под ред. Ю. М. Пятина, М., Энергия, 1980
  • Куневич А. В., Подольский А. В. Сидоров И. Н. «Ферриты: Энциклопедический справочник. Магниты и магнитные системы. Том 1» издательство Лик, 2004 г.

Ссылки

См. также

Ферромагнетики (постоянные магниты) (№2) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Магнетизм

Вещество в магнитном поле: а — магнитный беспорядок — в отсутствие поля магнитные моменты атомов расположены хаотично; б — магнитный порядок — при наложении поля появляется пре имущественная ориентация магнитных моментов атомов

Диа— и парамагнетики намаг­ничиваются во внешнем поле, но, как только поле исчезает, пропадает и их намагниченность. Однако существуют по­стоянные магниты — твердые тела, создающие магнитное поле и способные притягивать железные предметы.

Посто­янные магниты — это так называемые ферромагнетики. К ним относятся в чистом виде железо, кобальт и никель. Природа ферромагнетизма была выяснена лишь после соз­дания квантовой механики. Ферромагнетики (например, же­лезо) при внесении в магнитное поле намагничиваются (при­обретают магнитный момент), как и парамагнетики, по полю (магнитный момент — вдоль вектора индукции), но приобре­таемый ими магнитный момент много больше, чем у парамаг­нетиков. Соответственно много больше и сила, действующая на ферромагнетик. Но главная особенность ферромагнети­ков — это наличие остаточной намаг­ниченности. Ферромагнетик остается намагниченным и после исчезнове­ния внешнего поля. Так получаются постоянные магниты.

Наличие остаточной намагничен­ности означает, что элементарные атомные магниты остаются парал­лельными и удерживаются силами, противодействующими хаотизирующему тепловому движению ато­мов. При высокой температуре, од­нако, упорядоченность магнитных моментов атомов разрушается и намагниченность ферромагнетика пропадает. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Магнитное поле создается движущимися заряженны­ми частицами (токами). Но хорошо известно, что су­ществуют постоянные маг­ниты (попросту куски железа), создающие маг­нитное поле. Означает ли это, что в куске железа не­определенно долго текут токи? Нет, если понимать под током движение сво­бодных заряженных час­тиц в теле. Такой ток сопровождается выделе­нием теплоты и требует наличия сторонних сил. Да, если понимать под то­ком движение заряженных частиц вообще. Движущи­еся заряженные частицы имеются в любом теле. Ключевое понятие, необ­ходимое для выяснения сути дела, — магнитный момент.

На этой странице материал по темам:
  • Постоянные магниты краткий доклад

  • Конспект постоянные магниты кратко

Тест по физике Постоянные магниты и их магнитное поле 8 класс

Тест по физике Постоянные магниты и их магнитное поле для учащихся 8 класса с ответами. Тест включает в себя 11 заданий с выбором ответа.

1. Постоянный магнит — это

1) сильно намагниченное тело
2) тело из закаленной стали или специального сплава, кото­рое хорошо намагничивается
3) намагниченное тело, которое притягивает к себе железные предметы
4) тело, сохраняющее свою намагниченность длительное время

2. Какую гипотезу о происхождении магнитных свойств веществ предложил Андре Ампер?

1) Он не предлагал такой гипотезы
2) Эти свойства возникают из-за беспорядочного движения молекул в веществе
3) Наличие магнитных свойств обусловлено существованием электрических токов внутри молекул вещества
4) Магнитными свойствами обладают вещества, имеющие электрические заряды

3. С движением каких частиц в атоме связано появление магнит­ных свойств?

1) Ядер атомов
2) Протонов в ядре атома
3) Нейтронов в ядре атома
4) Электронов

4. Какой формы бывают обычно постоянные магниты?

1) Шарообразной
2) Дугообразной
3) Цилиндрической
4) Полосовой

5. Какие места постоянного магнита оказывают наибольшее маг­нитное действие? Как их называют?

1) Их концы; южный и северный полюсы
2) Находящиеся в середине магнита; полюсы
3) Все места оказывают одинаковое действие
4) Среди ответов нет правильного

6. Какое из названных здесь веществ хорошо притягивается к магниту?

1) Полиэтилен
2) Чугун
3) Древесина
4) Медь

7. Какое из ниженазванных веществ не притягивается к магниту?

1) Сталь
2) Магнитный сплав
3) Кобальт
4) Резина

8. Как взаимодействуют разноименные полюсы магнитов?

1) Отталкиваются друг от друга
2) Не реагируют на присутствие друг друга
3) Притягиваются друг к другу
4) Притягиваются друг к другу только при очень малом рас­стоянии между ними

9. Как взаимодействуют одноименные полюсы магнитов?

1) Отталкиваются друг от друга
2) Не реагируют на присутствие друг друга
3) Притягиваются друг к другу
4) Притягиваются друг к другу только при очень большом расстоянии между ними

10. Какая из приведенных на рисунке картин магнитных линий магнитного поля соответствует случаю взаимодействия одно­именных полюсов магнитов?

Тест по физике Постоянные магниты и их магнитное поле 10 задание

1) №1
2) №2
3) №3

11. На рисунке представлены картины магнитных полей между полюсами магнитов. На какой из них слева находится север­ный полюс?

Тест по физике Постоянные магниты и их магнитное поле 11 задание

1) №1
2) №2
3) №3

Ответы на тест по физике Постоянные магниты и их магнитное поле
1-4
2-3
3-4
4-24
5-1
6-2
7-4
8-3
9-1
10-3
11-3

Постоянный магнит — это… Что такое Постоянный магнит?

Ферритовые магниты

Постоянный магнит — изделие различной формы из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Свойства магнита

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство Bd = Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае Bd < Br, величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Для производства постоянных магнитов обычно используются следующие материалы:[1]

  • Бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты

Имеют состав Ba/SrO·6 Fe2O3 и характеризуются высокой устойчивостью к размагничиванию в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Несмотря на низкие по сравнению с другими классами магнитные параметры и высокую хрупкость, благодаря низкой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности.

  • Магниты NdFeB (неодим-железо-бор)

Редкоземельные магниты, изготавливаемые прессованием или литьем из интерметаллида Nd2Fe14B. Преимуществами этого класса магнитов являются высокие магнитные свойства (Br, Hc и (BH)max), а также невысокая стоимость. В связи со слабой коррозионной устойчивостью обычно покрываются медью, никелем или цинком.

  • Редкоземельные магниты SmCo (Самарий-Кобальт)

Изготавливаются методом порошковой металлургии из композиционного сплава SmCo5/Sm2Co17 и характеризуются высокими магнитными свойствами, отличной коррозионной устойчивостью и хорошей стабильностью параметров при температурах до 350 °C, что обеспечивает им преимущества на высоких температурах перед магнитами NdFeB

  • Магниты ALNICO (российское название ЮНДК)

Изготавливаются основе сплава Al-Ni-Co-Fe. К их преимуществам можно отнести высокую температурную стабильность в интервале температур до 550 °C, высокую временну́ю стабильность параметров в сочетании с большой величиной коэрцитивной силы, хорошую коррозионную устойчивость. Важным фактором в пользу их выбора может являться значительно меньшая стоимость по сравнению с магнитами из Sm-Co.

  • Полимерные постоянные магниты (магнитопласты)

Изготавливаются из смеси магнитного порошка и связующей полимерной компоненты (например резины). Достоинством магнитопластов является возможность получения сложных форм изделий с высокой точностью размеров, а также высокая коррозионная устойчивость в сочетании с большой величиной удельного сопротивления и малым весом.

Наиболее широко распространены ферритовые магниты[источник не указан 421 день].

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков, а также ведущей части двигателей авиамоделей.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Также в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются положительные и отрицательные полюса.

Примечания

Литература

  • Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 7 «Физика сплошных сред». М., Мир, 1966
  • «ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ СПРАВОЧНИК» под ред. Ю. М. Пятина, М., Энергия, 1980
  • Куневич А. В., Подольский А. В. Сидоров И. Н. «Ферриты: Энциклопедический справочник. Магниты и магнитные системы. Том 1» издательство Лик, 2004 г.

Ссылки

См. также

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *