Използване на магнити. Използването на постоянни магнити в електротехниката и енергетиката

Ще бъде полезно да дадем няколко определения и обяснения в самото начало на работата.

Ако на някое място върху движещи се тела действа сила със заряд, който не действа върху неподвижни или незаредени тела, тогава казват, че на това място има сила.магнитно поле една от по-общите формиелектромагнитно поле.

Има тела, способни да създават магнитно поле около себе си (и такова тяло също се влияе от силата на магнитното поле); казва се, че те са намагнетизирани и имат магнитен момент, който определя способността на тялото да създава магнитно поле . Такива тела се наричатмагнити.

Трябва да се отбележи, че различните материали реагират различно на външно магнитно поле.

Има материали, които отслабват действието на външното поле в себе сипарамагнитни материали и засилване на външното поле в себе сиДиамагнети.

Има материали с огромна способност (хиляди пъти) да усилват външното поле вътре в себе си - желязо, кобалт, никел, гадолиний, сплави и съединения на тези метали, те се наричатферомагнетици.

Има материали сред феромагнетиците, които, след като бъдат изложени на достатъчно силно външно магнитно поле, сами стават магнити товатвърди магнитни материали.

Има материали, които концентрират външно магнитно поле и докато е активно, се държат като магнити; но ако външното поле изчезне, те не стават магнити товамеки магнитни материали

ВЪВЕДЕНИЕ

Ние сме свикнали с магнита и го третираме малко снизходително като остарял атрибут на училищните уроци по физика, понякога дори не подозираме колко магнити има около нас. В нашите апартаменти има десетки магнити: в електрически самобръсначки, високоговорители, магнетофони, в часовници, в буркани с пирони, накрая. Самите ние също сме магнити: протичащите в нас биотокове пораждат странен модел от магнитни силови линии около нас. Земята, на която живеем, е гигантски син магнит. Слънцето е жълта плазмена топка, още по-грандиозен магнит. Галактиките и мъглявините, едва видими през телескопите, са магнити с неразбираеми размери. Термоядрен синтез, магнитодинамично генериране на електричество, ускоряване на заредени частици в синхротрони, повдигане на потънали кораби - всичко това са области, където са необходими огромни магнити с безпрецедентни размери. Проблемът за създаването на силни, свръхсилни, свръхсилни и още по-силни магнитни полета се превърна в един от основните в съвременната физика и техника.

Магнитът е познат на човека от незапомнени времена. Получихме споменавания

за магнитите и техните свойства в творбитеТалес от Милет (приблизително 600 г. пр. н. е.) и Платон (427347 г. пр. н. е.). Самата дума „магнит“ възниква поради факта, че естествените магнити са открити от гърците в Магнезия (Тесалия).

Естествените (или естествените) магнити се срещат в природата под формата на находища на магнитни руди. Най-големият известен естествен магнит се намира в университета в Тарту. Масата му е 13 кг и може да повдигне товар от 40 кг.

Изкуствените магнити са магнити, създадени от човека на базата на различниферомагнетици. Така наречените „прахообразни“ магнити (направени от желязо, кобалт и някои други добавки) могат да издържат товар над 5000 пъти собственото си тегло.

СЪС Има два различни вида изкуствени магнити:

Някои т.нарпостоянни магнити, направена от "магнитно твърд» материали. Техните магнитни свойства не са свързани с използването на външни източници или токове.

Друг тип включва така наречените електромагнити със сърцевинаот " мек магнитен» жлеза. Създаваните от тях магнитни полета се дължат главно на факта, че електрически ток преминава през намотаващия се проводник, обграждащ сърцевината.

През 1600 г. в Лондон е публикувана книгата на кралския лекар У. Гилбърт „За магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята“. Тази работа беше първият известен ни опит за изследване на магнитните явления от научна гледна точка. Тази работа съдържа наличната тогава информация за електричеството и магнетизма, както и резултатите от собствените експерименти на автора.

От всичко, с което човек се сблъсква, той преди всичко се стреми да извлече практическа полза. Магнитът също не избегна тази съдба.

В моята работа ще се опитам да проследя как магнитите се използват от хората не за война, а за мирни цели, включително използването на магнити в биологията, медицината и в ежедневието.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА МАГНИТИ.

КОМПАС, устройство за определяне на хоризонтални посоки върху терена. Използва се за определяне на посоката, в която се движи кораб, самолет или наземно превозно средство; посоката, в която се движи пешеходецът; упътвания към някакъв обект или забележителност. Компасите се делят на два основни класа: магнитни компаси от тип стрелка, които се използват от топографи и туристи, и немагнитни, като жирокомпас и радиокомпас.

До 11 век. се отнася до съобщението на китайците Шен Куа и Чу Ю за производството на компаси от естествени магнити и използването им в навигацията. Ако

Ако дълга игла, направена от естествен магнит, е балансирана върху ос, която й позволява да се върти свободно в хоризонтална равнина, тогава тя винаги е обърната с единия си край на север, а с другия на юг. Като маркирате края, сочещ на север, можете да използвате такъв компас, за да определите посоките.

Магнитните ефекти бяха концентрирани в краищата на такава игла и затова бяха наречени полюси (съответно север и юг).

Магнитите се използват главно в електротехниката, радиотехниката, уредостроенето, автоматизацията и телемеханиката. Тук феромагнитните материали се използват за производството на магнитни вериги, релета и др.

През 1820 г. G. Oersted (17771851) открива, че проводник с ток действа върху магнитна стрелка, завъртайки я. Само седмица по-късно Ампер показа, че два успоредни проводника с ток в една и съща посока се привличат един към друг. По-късно той предположи, че всички магнитни явления са причинени от токове, а магнитните свойства на постоянните магнити са свързани с токове, постоянно циркулиращи вътре в тези магнити. Това предположение напълно съответства на съвременните представи.

Електрически машини генератори и електродвигатели -ротационни машини, които преобразуват механична енергия в електрическа енергия (генератори) или електрическа енергия в механична енергия (двигатели). Работата на генераторите се основава на принципа на електромагнитната индукция: електродвижеща сила (ЕМС) се индуцира в проводник, движещ се в магнитно поле. Работата на електродвигателите се основава на факта, че върху проводник с ток, поставен в напречно магнитно поле, действа сила.

Магнитоелектрически устройства.Такива устройства използват силата на взаимодействие на магнитното поле с тока в завоите на намотката на движещата се част, стремейки се да завъртят последната

Индукционни електромери. Индукционният измервателен уред не е нищо повече от променливотоков електродвигател с ниска мощност с две намотки: намотка за ток и намотка за напрежение. Проводящ диск, поставен между намотките, се върти под въздействието на въртящ момент, пропорционален на консумираната мощност. Този въртящ момент се балансира от токове, индуцирани в диска от постоянен магнит, така че скоростта на въртене на диска е пропорционална на консумацията на енергия.

Електрически ръчен часовникзахранва се от миниатюрна батерия. Те изискват много по-малко части за работа от механичните часовници; Така веригата на типичен електрически преносим часовник включва два магнита, два индуктора и транзистор.

Ключалка - механично, електрическо или електронно устройство, което ограничава възможността за неразрешено използване на нещо. Ключалката може да бъде активирана от устройство (ключ), което е притежание на конкретно лице, информация (цифров или буквен код), въведена от това лице, или някаква индивидуална характеристика (например шарка на ретината) на това лице. Ключалката обикновено свързва временно два модула или две части заедно в едно устройство. Най-често ключалките са механични, но все повече се използват електромагнитни брави.

Магнитни брави. Някои модели цилиндрични брави използват магнитни елементи. Ключалката и ключът са оборудвани със съвпадащи кодови комплекти от постоянни магнити. Когато правилният ключ се постави в ключалката, той привлича и позиционира вътрешните магнитни елементи на ключалката, позволявайки на ключалката да се отвори.

Динамометър - механично или електрическо устройство за измерване на теглителната сила или въртящия момент на машина, машинен инструмент или двигател.

Спирачни динамометрипредлагат се в голямо разнообразие от дизайни; Те включват например спирачката Prony, хидравличните и електромагнитните спирачки.

Електромагнитен динамометърможе да се направи под формата на миниатюрно устройство, подходящо за измерване на характеристиките на малогабаритни двигатели.

Галванометър чувствителен уред за измерване на слаби токове. Галванометърът използва въртящия момент, произведен от взаимодействието на подковообразен постоянен магнит с малка намотка, носеща ток (слаб електромагнит), окачена в пролуката между полюсите на магнита. Въртящият момент и следователно отклонението на намотката са пропорционални на тока и общата магнитна индукция във въздушната междина, така че мащабът на устройството е почти линеен за малки отклонения на намотката. Устройствата, базирани на него, са най-често срещаният тип устройства.

Гамата на произвежданите уреди е широка и разнообразна: табла за постоянен и променлив ток (магнитоелектрически, магнитоелектрически с токоизправител и електромагнитни системи), комбинирани уреди, ампер-волтметри, за диагностика и настройка на електрообзавеждане на автомобили, измерване на температура на плоски повърхности. , уреди за оборудване на училищни кабинети, тестери и измервателни уреди на различни електрически параметри

Производство на абразиви - малки, твърди, остри частици, използвани в свободна или свързана форма за механична обработка (включително оформяне, груба обработка, шлайфане, полиране) на различни материали и продукти, направени от тях (от големи стоманени плочи до листове шперплат, оптични стъкла и компютърни чипове). Абразивите могат да бъдат естествени и изкуствени. Действието на абразивите се свежда до отстраняване на част от материала от обработваната повърхност.По време на производството на изкуствени абразиви феросилицийът, присъстващ в сместа, се утаява на дъното на пещта, но малки количества се вграждат в абразива и по-късно се отстраняват от магнит.

Магнитните свойства на материята се използват широко в науката и технологиите като средство за изследване на структурата на различни тела. Така са възникналинауки:

Магнетох и Мия (магнитохимия) - дял от физикохимията, който изучава връзката между магнитните и химичните свойства на веществата; Освен това магнитохимията изучава влиянието на магнитните полета върху химичните процеси. Магнитохимията се основава на съвременната физика на магнитните явления. Изучаването на връзката между магнитните и химичните свойства позволява да се изяснят характеристиките на химичната структура на веществото.

Магнитна дефектоскопия, метод за търсене на дефекти, базиран на изследване на изкривяванията на магнитното поле, възникващи при дефекти в продукти, изработени от феромагнитни материали.

. Микровълнова технология

Свръхвисокочестотен диапазон (UHF) - честотен диапазон на електромагнитното излъчване (100¸ 300 000 милиона херца), разположени в спектъра между ултрависоките телевизионни честоти и далечните инфрачервени честоти

Връзка. Микровълновите радиовълни се използват широко в комуникационните технологии. В допълнение към различни военни радиосистеми има многобройни търговски микровълнови комуникационни линии във всички страни по света. Тъй като такива радиовълни не следват кривината на земната повърхност, а се движат по права линия, тези комуникационни връзки обикновено се състоят от релейни станции, инсталирани на хълмове или радио кули на интервали от около 50 km.

Термична обработка на хранителни продукти.Микровълновото лъчение се използва за термична обработка на хранителни продукти у дома и в хранително-вкусовата промишленост. Генерираната от мощните вакуумни тръби енергия може да се концентрира в малък обем за високоефективна термична обработка на продуктите в т.нар. микровълнови или микровълнови печки, характеризиращи се с чистота, безшумност и компактност. Такива устройства се използват в самолетни кухни, железопътни вагони-ресторанти и вендинг машини, където се изисква бързо приготвяне и готвене на храна. Промишлеността произвежда и микровълнови фурни за битова употреба.

Бързият прогрес в областта на микровълновата технология до голяма степен се свързва с изобретяването на специални електровакуумни устройства - магнетрон и клистрон, способни да генерират големи количества микровълнова енергия. Генератор на базата на конвенционален вакуумен триод, използван при ниски честоти, се оказва много неефективен в микровълновия диапазон.

Магнетрон. В магнетрона, изобретен във Великобритания преди Втората световна война, тези недостатъци липсват, тъй като той се основава на напълно различен подход към генерирането на микровълново лъчение принципът на обемен резонатор

Магнетронът има няколко обемни резонатора, разположени симетрично около катода, разположен в центъра. Устройството се поставя между полюсите на силен магнит.

Лампа с пътуващи вълни (TWT).Друго електровакуумно устройство за генериране и усилване на електромагнитни вълни в микровълновия диапазон е лампа с пътуващи вълни. Състои се от тънка вакуумна тръба, поставена във фокусираща магнитна намотка.

Ускорител на частици, инсталация, в която с помощта на електрически и магнитни полета се получават насочени снопове от електрони, протони, йони и други заредени частици с енергия, значително превишаваща топлинната.

Съвременните ускорители използват многобройни и разнообразни видове технологии, вкл. мощни прецизни магнити.

В медицинската терапия и диагностикаускорителите играят важна практическа роля. Много болници по света сега имат на свое разположение малки линейни ускорители на електрони, които генерират интензивни рентгенови лъчи, използвани за лечение на тумори. В по-малка степен се използват циклотрони или синхротрони, генериращи протонни лъчи. Предимството на протоните пред рентгеновото лъчение при лечението на тумори е по-локализираното освобождаване на енергия. Следователно протонната терапия е особено ефективна при лечение на тумори на мозъка и очите, където увреждането на околната здрава тъкан трябва да бъде възможно най-малко.

Представители на различни науки вземат предвид магнитните полета в своите изследвания. Физик измерва магнитните полета на атомите и елементарните частици, астроном изучава ролята на космическите полета в процеса на образуване на нови звезди, геолог използва аномалии в магнитното поле на Земята, за да открие находища на магнитни руди, а наскоро биологията също участва активно в изследването и използването на магнити.

Биологична наукапървата половина XX векове уверено описват жизнените функции, без да вземат предвид съществуването на каквито и да било магнитни полета. Освен това някои биолози смятат за необходимо да подчертаят, че дори силното изкуствено магнитно поле няма ефект върху биологичните обекти.

Енциклопедиите не казват нищо за влиянието на магнитните полета върху биологичните процеси. Всяка година в научната литература по света се появяват отделни положителни съображения за един или друг биологичен ефект на магнитните полета. Тази слаба струйка обаче не можа да стопи айсберга на недоверието дори в самата постановка на проблема... И изведнъж струйката се превърна в бурен поток. Лавината от магнитобиологични публикации, сякаш падаща от някакъв връх, непрекъснато се увеличава от началото на 60-те години и заглушава скептични твърдения.

От Алхимиците XVI век и до ден днешен биологичният ефект на магнита многократно е намирал почитатели и критици. Многократно в течение на няколко века е имало скокове и спадове в интереса към лечебните ефекти на магнитите. С негова помощ се опитвали да лекуват (и не без успех) нервни заболявания, зъбобол, безсъние, болки в черния дроб и стомаха - стотици заболявания.

За медицински цели магнитите започнаха да се използват вероятно по-рано, отколкото за определяне на кардиналните посоки.

Като местно външно средство и като амулет магнитът се радва на голям успех сред китайците, индийците, египтяните и арабите. ГЪРЦИ, римляни и др. Философът Аристотел и историкът Плиний споменават неговите лечебни свойства в своите трудове.

През втората половина XX век са получили широко разпространение магнитните гривни, които имат благоприятен ефект при пациенти с нарушения на кръвното налягане (хипертония и хипотония).

В допълнение към постоянните магнити се използват и електромагнити. Използват се и за широк спектър от проблеми в науката, технологиите, електрониката, медицината (нервни заболявания, съдови заболявания на крайниците, сърдечно-съдови заболявания, рак).

Преди всичко учените са склонни да смятат, че магнитните полета повишават съпротивителните сили на организма.

Има електромагнитни измерватели на скоростта на кръвта, миниатюрни капсули, които с помощта на външни магнитни полета могат да се движат през кръвоносните съдове, за да ги разширят, да вземат проби в определени части на пътя или, обратно, да премахват локално различни лекарства от капсулите.

Широко се използва магнитен метод за отстраняване на метални частици от окото.

Повечето от нас са запознати с изследването на сърдечната функция с помощта на електрически сензори - електрокардиограма. Електрическите импулси, произведени от сърцето, създават магнитно поле на сърцето, коетомакс стойностите са 10-6 силата на магнитното поле на Земята. Стойността на магнитокардиографията е, че ви позволява да получите информация за електрически „тихите“ области на сърцето.

Трябва да се отбележи, че сега биолозите искат от физиците да дадат теория за първичния механизъм на биологичното действие на магнитното поле, а физиците в отговор изискват от биолозите повече доказани биологични факти. Очевидно е, че тясното сътрудничество между различни специалисти ще бъде успешно.

Важна връзка, обединяваща магнитобиологичните проблеми, е реакцията на нервната система към магнитни полета. Мозъкът е този, който пръв реагира на всякакви промени във външната среда. Именно изследването на неговите реакции ще бъде ключът към решаването на много проблеми в магнитобиологията.

Най-простият извод, който може да се направи от горното е, че няма област от приложната човешка дейност, където да не се използват магнити.

Препратки:

TSB, второ издание, Москва, 1957 г.
Холодов Ю.А. „Човекът в магнитната мрежа”, „Знание”, Москва, 1972 г.
Материали от интернет енциклопедия
Путилов К.А. „Курс по физика”, „Физматгиз”, Москва, 1964 г.

Ш Магнитни носители за съхранение: VHS касетите съдържат ролки с магнитна лента. Видео и аудио информацията е кодирана върху магнитно покритие върху лентата. Освен това в компютърните дискети и твърди дискове данните се записват върху тънко магнитно покритие. Носителите за съхранение обаче не са магнити в тесния смисъл, тъй като не привличат предмети. Магнитите в твърдите дискове се използват в задвижващи и позициониращи двигатели.
Ш Кредитни, дебитни и ATM карти: Всички тези карти имат магнитна лента от едната страна. Тази лента кодира информацията, необходима за свързване с финансова институция и връзка с техните сметки.
Ш Конвенционални телевизори и компютърни монитори: Телевизорите и компютърните монитори, съдържащи катодно-лъчева тръба, използват електромагнит, за да управляват лъч от електрони и да формират изображение на екрана. Плазмените панели и LCD мониторите използват различни технологии.
Ш Високоговорители и микрофони: Повечето високоговорители използват постоянен магнит и токова намотка за преобразуване на електрическата енергия (сигнала) в механична енергия (движението, което създава звук). Намотката е навита на намотка, прикрепена към дифузьор и през нея протича променлив ток, който взаимодейства с полето на постоянен магнит.
Ш Друг пример за използване на магнити в аудиотехниката е в слушалката на електрофон и в касетофони като икономична изтриваща глава.
Ш Магнитен сепаратор на тежки минерали
Ш Електрически двигатели и генератори: Някои електрически двигатели (както и високоговорители) разчитат на комбинация от електромагнит и постоянен магнит. Те преобразуват електрическата енергия в механична. Генераторът, от друга страна, преобразува механичната енергия в електрическа чрез преместване на проводник през магнитно поле.
Ш Трансформатори: Устройства за предаване на електрическа енергия между две намотки от проводник, които са електрически изолирани, но свързани магнитно.
Ш Магнитите се използват в поляризирани релета. Такива устройства запомнят състоянието си, когато захранването е изключено.
Ш Компаси: Компасът (или морският компас) е магнетизиран указател, който може да се върти свободно и е ориентиран в посоката на магнитно поле, най-често магнитното поле на Земята.
Sh Art: Винилови магнитни листове могат да бъдат прикрепени към картини, фотографии и други декоративни елементи, което им позволява да бъдат прикрепени към хладилници и други метални повърхности.
Ш Магнитите често се използват в играчки. M-TIC използва магнитни пръти, свързани с метални сфери
Ш Играчки: Като се има предвид способността им да устояват на гравитацията от близко разстояние, магнитите често се използват в детски играчки със забавни ефекти.
Ш Магнитите могат да се използват за изработка на бижута. Колиетата и гривните могат да имат магнитна закопчалка или могат да бъдат направени изцяло от серия от свързани магнити и черни мъниста.
Ш Магнитите могат да улавят магнитни предмети (железни пирони, скоби, щипки, кламери), които са или твърде малки, трудни за достигане, или твърде тънки, за да ги боравите с пръсти. Някои отвертки са специално магнетизирани за тази цел.
Ш Магнитите могат да се използват при обработката на скрап за отделяне на магнитни метали (желязо, стомана и никел) от немагнитни (алуминий, цветни сплави и др.). Същата идея може да се използва в така наречения „магнитен тест“, при който купето на автомобила се изследва с магнит, за да се идентифицират зони, ремонтирани с помощта на фибростъкло или пластмасова замазка.
Sh Maglev: Влак с магнитна левитация, задвижван и управляван от магнитни сили. Такъв влак, за разлика от традиционните влакове, не докосва повърхността на релсата по време на движение. Тъй като има празнина между влака и движещата се повърхност, триенето се елиминира и единствената спирачна сила е силата на аеродинамично съпротивление.
Ш Магнитите се използват в брави за мебелни врати.
Ш Ако магнитите се поставят в гъби, тогава тези гъби могат да се използват за измиване на тънки листове немагнитни материали от двете страни наведнъж, докато едната страна може да бъде труднодостъпна. Това може да бъде например стъклото на аквариум или балкон.
Ш Магнитите се използват за предаване на въртящ момент "през" стена, която може да бъде например запечатан контейнер на електродвигател. Така е създадена играчката на ГДР „Подводница“.
Ш Магнитите заедно с рид ключ се използват в специални сензори за положение. Например в сензорите за вратата на хладилника и алармите за сигурност.
Ш Магнитите заедно със сензор на Хол се използват за определяне на ъгловото положение или ъгловата скорост на вала.
Ш Магнитите се използват в искрови междини за ускоряване на гасенето на дъгата.
Ш Магнитите се използват за безразрушителен контрол по метода на магнитните частици (MPC)
Ш Магнитите се използват за отклоняване на лъчи от радиоактивно и йонизиращо лъчение, например при наблюдение в камери.
Ш Магнитите се използват при показване на инструменти с отклоняваща стрелка, например амперметър. Такива устройства са много чувствителни и линейни.
Ш Магнитите се използват в микровълнови вентили и циркулационни помпи.
Ш Магнитите се използват като част от отклоняваща система от електронно-лъчеви тръби за регулиране на траекторията на електронния лъч.
Ш Преди откриването на закона за запазване на енергията имаше много опити да се използват магнити за изграждане на „вечен двигател“. Хората бяха привлечени от привидно неизчерпаемата енергия на магнитното поле на постоянните магнити, които са известни от много отдавна. Но работещият модел никога не е бил построен.

Едно от най-удивителните природни явления е проявата на магнетизъм в някои материали. Постоянните магнити са известни от древни времена. Преди големите открития в областта на електричеството постоянните магнити са били активно използвани от лекари от различни нации в медицината. Хората са ги получили от недрата на земята под формата на парчета магнитна желязна руда. С течение на времето хората се научиха да създават изкуствени магнити, като поставяха продукти, направени от железни сплави, близо до естествени източници на магнитни полета.

Природата на магнетизма

Демонстрацията на свойствата на магнита да привлича метални предмети към себе си повдига въпроса сред хората: какво представляват постоянните магнити? Каква е природата на такова явление като появата на сцепление на метални предмети към магнетит?

Първото обяснение на природата на магнетизма е дадено в неговата хипотеза от великия учен Ампер. Във всяка материя протичат електрически токове с различна степен на сила. В противен случай те се наричат токове на Ампер. Електроните, въртящи се около собствената си ос, се въртят и около ядрото на атома. Благодарение на това възникват елементарни магнитни полета, които, взаимодействайки помежду си, образуват общото поле на материята.

В потенциалните магнетити, при липса на външно влияние, полетата на атомните елементи на решетката са произволно ориентирани. Външно магнитно поле “подрежда” микрополетата на материалната структура в строго определена посока. Потенциалите на противоположните краища на магнетита се отблъскват взаимно. Ако приближите еднаквите полюси на две ленти PM, тогава ръцете на човек ще почувстват съпротива при движение. Различните полюси ще се стремят един към друг.

Когато стомана или желязна сплав се постави във външно магнитно поле, вътрешните полета на метала са строго ориентирани в една посока. В резултат на това материалът придобива свойствата на постоянен магнит (PM).

Как да видим магнитно поле

За визуално усещане на структурата на магнитното поле е достатъчно да се проведе прост експеримент. За да направите това, вземете два магнита и малки метални стърготини.

важно!В ежедневието постоянните магнити се срещат в две форми: под формата на права лента и подкова.

След като покриете лентата PM с лист хартия, върху нея се изсипват железни стружки. Частиците моментално се подреждат по линиите на магнитното поле, което дава ясна представа за това явление.

Видове магнити

Постоянните магнити са разделени на 2 вида:

естествен;
изкуствени.

Естествено

В природата естественият постоянен магнит е вкаменелост под формата на фрагмент от желязна руда. Магнитната скала (магнетит) има свое име във всеки народ. Но във всяко име има такава концепция като „любов“, „привличане на метал“. Името Магнитогорск означава местоположението на града до планински находища на естествен магнетит. В продължение на много десетилетия тук се извършва активен добив на магнитна руда. Днес от Магнитната планина не е останало нищо. Това беше разработването и извличането на естествен магнетит.

Докато човечеството достигне необходимото ниво на научно-технически прогрес, естествените постоянни магнити служеха за различни забавления и трикове.

Изкуствени

Изкуствените ПМ се получават чрез индуциране на външно магнитно поле върху различни метали и техните сплави. Беше забелязано, че някои материали запазват полученото поле за дълго време - те се наричат твърди магнити. Материалите, които бързо губят свойствата на постоянните магнити, се наричат меки магнити.

В условията на фабрично производство се използват сложни метални сплави. Структурата на сплавта Magnico включва желязо, никел и кобалт. Alnico сплавта съдържа алуминий вместо желязо.

Продуктите, направени от тези сплави, взаимодействат с мощни електромагнитни полета. В резултат на това се получават доста мощни ПМ.

Приложение на постоянни магнити

PM е от немалко значение в различни области на човешката дейност. В зависимост от обхвата на приложение PM имат различни характеристики. Наскоро активно използвана основна магнитна сплавNdFeBсе състои от следните химични елементи:

"Nd" - ниодий,
"Fe" - желязо,
"B" - бор.

Области, където се използват постоянни магнити:

Екология;
галванопластика;
Лекарство;
транспорт;
Компютърни технологии;
Домакински уреди;
Електроинженерство.

Екология

Разработени са и работят различни системи за третиране на промишлени отпадъци. Магнитните системи пречистват течности по време на производството на амоняк, метанол и други вещества. Магнитните колектори „избират“ всички съдържащи желязо частици от потока.

Пръстенообразните PM са монтирани вътре в газопроводи, които освобождават газовите изпускателни газове от феромагнитни включвания.

Магнитните уловители на сепаратора активно селектират металосъдържащи отпадъци на конвейерни линии за преработка на промишлени отпадъци.

Галванопластика

Галванопластиката се основава на движението на заредени метални йони към противоположните полюси на електродите с постоянен ток. PM играят ролята на държачи на продукта в галваничния басейн. В индустриални инсталации с галванични процеси се монтират само магнити от NdFeB сплав.

Лекарство

Напоследък производителите на медицинско оборудване широко рекламират инструменти и устройства, базирани на постоянни магнити. Постоянно интензивно поле се осигурява от характеристиките на сплавта NdFeB.

Свойството на постоянните магнити се използва за нормализиране на кръвоносната система, гасене на възпалителни процеси, възстановяване на хрущялната тъкан и др.

транспорт

Транспортните системи в производството са оборудвани с PM инсталации. По време на конвейерното движение на суровините, магнитите премахват ненужните метални включвания от масива. Магнитите се използват за насочване на различни продукти в различни равнини.

Забележка!Постоянните магнити се използват за разделяне на материали, където присъствието на хора може да има вредно въздействие върху тяхното здраве.

Автомобилният транспорт е оборудван с маса инструменти, компоненти и устройства, където PM играят основна роля. Това са електронно запалване, автоматични прозорци, контрол на празен ход, бензинови и дизелови помпи, инструменти на предния панел и много други.

Компютърни технологии

Всички мобилни устройства и устройства в компютърната техника са оборудвани с магнитни елементи. Списъкът включва принтери, драйверни двигатели, задвижващи двигатели и други устройства.

Домакински уреди

Това са предимно държачи за дребни предмети от бита. Рафтове с магнитни държачи, закопчалки за пердета и пердета, държачи за комплект кухненски ножове и куп други домакински уреди.

Електроинженерство

Електротехниката, базирана на PM, засяга области като радиоустройства, генератори и електродвигатели.

Радиотехника

PM се използва за увеличаване на компактността на радиотехническите устройства и осигуряване на автономност на устройството.

Генератори

PM генераторите решават проблема с подвижните контакти - пръстени с четки. В традиционните индустриални устройства има остри проблеми, свързани със сложната поддръжка на оборудването, бързото износване на частите и значителната загуба на енергия във възбудителните вериги.

Единствената пречка за създаването на такива генератори е проблемът с монтирането на PM върху въртящ се ротор. Напоследък в надлъжните канали на ротора се поставят магнити, запълнени с нискотопим материал.

Електрически двигатели

В домакинските уреди и в някои индустриални съоръжения са широко разпространени синхронните електродвигатели с постоянни магнити - това са двигатели с постоянен ток.

Както в описаните по-горе генератори, PM е инсталиран на ротори, въртящи се вътре в статори с неподвижна намотка. Основното предимство на електродвигателя е липсата на краткотрайни проводящи контакти на роторния комутатор.

Двигателите от този тип са устройства с ниска мощност. Това обаче по никакъв начин не намалява полезността им в областта на електротехниката.

Допълнителна информация.Отличителна черта на устройството е наличието на сензор на Хол, който регулира скоростта на ротора.

Авторът се надява, че след като прочетете тази статия, читателят ще има ясна представа какво е постоянен магнит. Активното въвеждане на постоянни магнити в човешката дейност стимулира изобретяването и създаването на нови феромагнитни сплави с подобрени магнитни характеристики.

Видео

Ще бъде полезно да дадем няколко определения и обяснения в самото начало на работата.

Ако на някое място върху движещи се тела действа сила със заряд, който не действа върху неподвижни или незаредени тела, тогава казват, че на това място има сила. магнитно поле - една от по-общите форми електромагнитно поле .

Трябва да се отбележи, че различните материали реагират различно на външно магнитно поле.

Има материали, които отслабват действието на външното поле в себе си – парамагнетици и засилване на външното поле в себе си – диамагнитни материали.

Има материали с огромна способност (хиляди пъти) да усилват външното поле вътре в себе си - желязо, кобалт, никел, гадолиний, сплави и съединения на тези метали, те се наричат – феромагнетици.

Сред феромагнетиците има материали, които след като бъдат изложени на достатъчно силно външно магнитно поле, сами стават магнити - това са твърди магнитни материали.

Има материали, които концентрират външно магнитно поле и докато е активно, се държат като магнити; но ако външното поле изчезне те не стават магнити – това е меки магнитни материали

ВЪВЕДЕНИЕ

Ние сме свикнали с магнита и го третираме малко снизходително като остарял атрибут на училищните уроци по физика, понякога дори не подозираме колко магнити има около нас. В нашите апартаменти има десетки магнити: в електрически самобръсначки, високоговорители, магнетофони, в часовници, в буркани с пирони, накрая. Самите ние също сме магнити: протичащите в нас биотокове пораждат странен модел от магнитни силови линии около нас. Земята, на която живеем, е гигантски син магнит. Слънцето е жълта плазмена топка - още по-грандиозен магнит. Галактиките и мъглявините, едва видими през телескопите, са магнити с неразбираеми размери. Термоядрен синтез, магнитодинамично генериране на електричество, ускоряване на заредени частици в синхротрони, възстановяване на потънали кораби - всичко това са области, в които са необходими огромни магнити с безпрецедентни размери. Проблемът за създаването на силни, свръхсилни, свръхсилни и още по-силни магнитни полета се превърна в един от основните в съвременната физика и техника.

Магнитът е познат на човека от незапомнени времена. Получихме споменавания

за магнитите и техните свойства в трудовете на Талес от Милет (ок. 600 г. пр. н. е.) и Платон (427–347 г. пр. н. е.). Самата дума „магнит“ възниква поради факта, че естествените магнити са открити от гърците в Магнезия (Тесалия).

Изкуствените магнити са магнити, създадени от човека на базата на различни феромагнетици. Така наречените „прахообразни“ магнити (направени от желязо, кобалт и някои други добавки) могат да издържат товар над 5000 пъти собственото си тегло.

Има два различни вида изкуствени магнити:

Някои са т.нар постоянни магнити , направена от " магнитно твърд » материали. Техните магнитни свойства не са свързани с използването на външни източници или токове.

Друг тип включва така наречените електромагнити със сърцевина, направена от " мек магнитен " желязо. Създаваните от тях магнитни полета се дължат главно на факта, че електрически ток преминава през намотаващия се проводник, обграждащ сърцевината.

КОМПАС,устройство за определяне на хоризонтални посоки върху терена. Използва се за определяне на посоката, в която се движи кораб, самолет или наземно превозно средство; посоката, в която се движи пешеходецът; упътвания към някакъв обект или забележителност. Компасите се делят на два основни класа: магнитни компаси от тип стрелка, които се използват от топографи и туристи, и немагнитни, като жирокомпас и радиокомпас.

Ако дълга игла, направена от естествен магнит, е балансирана върху ос, която й позволява да се върти свободно в хоризонтална равнина, тя винаги е обърната с единия си край на север, а с другия на юг. Като маркирате края, сочещ на север, можете да използвате такъв компас, за да определите посоките.

През 1820 г. Г. Ерстед (1777–1851) открива, че проводник с ток действа върху магнитна стрелка, завъртайки я. Само седмица по-късно Ампер показа, че два успоредни проводника с ток в една и съща посока се привличат един към друг. По-късно той предположи, че всички магнитни явления са причинени от токове, а магнитните свойства на постоянните магнити са свързани с токове, постоянно циркулиращи вътре в тези магнити. Това предположение напълно съответства на съвременните представи.

Електрически машини генератори и електродвигатели -ротационни машини, които преобразуват механична енергия в електрическа енергия (генератори) или електрическа енергия в механична енергия (двигатели). Работата на генераторите се основава на принципа на електромагнитната индукция: електродвижеща сила (ЕМС) се индуцира в проводник, движещ се в магнитно поле. Работата на електродвигателите се основава на факта, че върху проводник с ток, поставен в напречно магнитно поле, действа сила.

Магнитоелектрически устройства.Такива устройства използват силата на взаимодействие на магнитното поле с тока в завоите на намотката на движещата се част, стремейки се да завъртят последната

Индукционни електромери. Индукционният измервателен уред не е нищо повече от променливотоков електродвигател с ниска мощност с две намотки - намотка за ток и намотка за напрежение. Проводящ диск, поставен между намотките, се върти под въздействието на въртящ момент, пропорционален на консумираната мощност. Този въртящ момент се балансира от токове, индуцирани в диска от постоянен магнит, така че скоростта на въртене на диска е пропорционална на консумацията на енергия.

Електрически ръчен часовникзахранва се от миниатюрна батерия. Те изискват много по-малко части за работа от механичните часовници; Така веригата на типичен електрически преносим часовник включва два магнита, два индуктора и транзистор.

Ключалка -механично, електрическо или електронно устройство, което ограничава възможността за неразрешено използване на нещо. Ключалката може да бъде активирана от устройство (ключ), което е притежание на конкретно лице, информация (цифров или буквен код), въведена от това лице, или някаква индивидуална характеристика (например шарка на ретината) на това лице. Ключалката обикновено свързва временно два модула или две части заедно в едно устройство. Най-често ключалките са механични, но все повече се използват електромагнитни брави.

Магнитни брави. Някои модели цилиндрични брави използват магнитни елементи. Ключалката и ключът са оборудвани със съвпадащи кодови комплекти от постоянни магнити. Когато правилният ключ се постави в ключалката, той привлича и позиционира вътрешните магнитни елементи на ключалката, позволявайки на ключалката да се отвори.

Динамометър -механично или електрическо устройство за измерване на теглителната сила или въртящия момент на машина, машинен инструмент или двигател.

Спирачни динамометрипредлагат се в голямо разнообразие от дизайни; Те включват например спирачката Prony, хидравличните и електромагнитните спирачки.

Електромагнитен динамометърможе да се направи под формата на миниатюрно устройство, подходящо за измерване на характеристиките на малогабаритни двигатели.

Галванометър– чувствителен уред за измерване на слаби токове. Галванометърът използва въртящия момент, произведен от взаимодействието на подковообразен постоянен магнит с малка намотка, носеща ток (слаб електромагнит), окачена в пролуката между полюсите на магнита. Въртящият момент и следователно отклонението на намотката са пропорционални на тока и общата магнитна индукция във въздушната междина, така че мащабът на устройството е почти линеен за малки отклонения на намотката. Устройствата, базирани на него, са най-често срещаният тип устройства.

производство абразиви -малки, твърди, остри частици, използвани в свободна или свързана форма за механична обработка (включително оформяне, груба обработка, шлайфане, полиране) на различни материали и продукти, направени от тях (от големи стоманени плочи до листове шперплат, оптични стъкла и компютърни чипове). Абразивите могат да бъдат естествени и изкуствени. Действието на абразивите се свежда до отстраняване на част от материала от обработваната повърхност. По време на производството на изкуствени абразиви феросилицийът, присъстващ в сместа, се утаява на дъното на пещта, но малки количества се вграждат в абразива и по-късно се отстраняват от магнит.

Магнитните свойства на материята се използват широко в науката и технологиите като средство за изследване на структурата на различни тела. Така са възникнали науки:

Магнитохимия(магнитохимия) - дял от физикохимията, който изучава връзката между магнитните и химичните свойства на веществата; Освен това магнитохимията изучава влиянието на магнитните полета върху химичните процеси. Магнитохимията се основава на съвременната физика на магнитните явления. Изучаването на връзката между магнитните и химичните свойства позволява да се изяснят характеристиките на химичната структура на веществото.

Магнитна дефектоскопия, метод за търсене на дефекти, базиран на изследване на изкривяванията на магнитното поле, възникващи при дефекти в продукти, изработени от феромагнитни материали.

. Микровълнова технология

Свръхвисокочестотен диапазон (UHF) - честотен диапазон на електромагнитно излъчване (100¸300 000 милиона херца), разположен в спектъра между ултрависоките телевизионни честоти и далечните инфрачервени честоти

Връзка.Микровълновите радиовълни се използват широко в комуникационните технологии. В допълнение към различни военни радиосистеми има многобройни търговски микровълнови комуникационни линии във всички страни по света. Тъй като такива радиовълни не следват кривината на земната повърхност, а се движат по права линия, тези комуникационни връзки обикновено се състоят от релейни станции, инсталирани на хълмове или радио кули на интервали от около 50 km.

Термична обработка на хранителни продукти.Микровълновото лъчение се използва за термична обработка на хранителни продукти у дома и в хранително-вкусовата промишленост. Генерираната от мощните вакуумни тръби енергия може да се концентрира в малък обем за високоефективна термична обработка на продуктите в т.нар. микровълнови или микровълнови печки, характеризиращи се с чистота, безшумност и компактност. Такива устройства се използват в самолетни кухни, железопътни вагони-ресторанти и вендинг машини, където се изисква бързо приготвяне и готвене на храна. Промишлеността произвежда и микровълнови фурни за битова употреба.

Бързият напредък в областта на микровълновата технология до голяма степен се свързва с изобретяването на специални вакуумни устройства - магнетрон и клистрон, способни да генерират големи количества микровълнова енергия. Генератор на базата на конвенционален вакуумен триод, използван при ниски честоти, се оказва много неефективен в микровълновия диапазон.

Магнетрон.Магнетронът, изобретен във Великобритания преди Втората световна война, няма тези недостатъци, тъй като се основава на напълно различен подход към генерирането на микровълново лъчение - принципа на кухинен резонатор

Лампа с пътуващи вълни (TWT).Друго електровакуумно устройство за генериране и усилване на електромагнитни вълни в микровълновия диапазон е лампа с пътуващи вълни. Състои се от тънка вакуумна тръба, поставена във фокусираща магнитна намотка.

Ускорител на частици, инсталация, в която с помощта на електрически и магнитни полета се получават насочени снопове от електрони, протони, йони и други заредени частици с енергия, значително превишаваща топлинната.

Биологична наукапървата половина на 20-ти век уверено описват жизнените функции, без да вземат предвид съществуването на каквито и да било магнитни полета. Освен това някои биолози смятат за необходимо да подчертаят, че дори силното изкуствено магнитно поле няма ефект върху биологичните обекти.

От алхимиците от 16-ти век до наши дни, биологичният ефект на магнита е намирал многократно почитатели и критици. Многократно в течение на няколко века е имало скокове и спадове в интереса към лечебните ефекти на магнитите. С негова помощ се опитвали да лекуват (и не без успех) нервни заболявания, зъбобол, безсъние, болки в черния дроб и стомаха - стотици заболявания.

През втората половина на 20 век навлизат магнитните гривни, които имат благоприятен ефект при пациенти с нарушения на кръвното налягане (хипертония и хипотония).

Широко се използва магнитен метод за отстраняване на метални частици от окото.

Повечето от нас са запознати с изследването на сърдечната функция с помощта на електрически сензори - електрокардиограма. Електрическите импулси, генерирани от сърцето, създават магнитно поле на сърцето, което в максимални стойности е 10 -6 от силата на магнитното поле на Земята. Стойността на магнитокардиографията е, че ви позволява да получите информация за електрически „тихите“ области на сърцето.

Препратки:

1) TSB, второ издание, Москва, 1957 г.

3) Материали от Интернет енциклопедията

4) Путилов К.А. „Курс по физика”, „Физматгиз”, Москва, 1964 г.

Първо трябва да разберете какво е магнит като цяло. Магнитът е естествен енергиен материал, който има неизчерпаемо енергийно поле и два полюса, наречени северен и южен. Въпреки че в наше време човечеството, разбира се, се е научило да създава това необичайно явление изкуствено.

Човекът се е научил да използва силата на двата полюса на магнита почти навсякъде. Съвременното общество използва всеки ден вентилатор - неговият двигател има специални магнитни четки, абсолютно всеки ден и до късно през нощта те гледат телевизия, работят на компютър и съдържа доста голям брой от тези елементи. Всеки в къщата си има часовник, окачен на стената, всякакви красиви малки играчки на вратата на хладилника, високоговорителите на цялото звуково оборудване работят изключително благодарение на този прекрасен магнит.

В промишлените предприятия работниците използват електрически двигатели и заваръчни машини. В строителството се използват магнитен кран и лента за отстраняване на желязо. Вграденото в него магнитно устройство спомага за пълното отделяне на стружки и котлен камък от готовия продукт. Тези магнитни ленти се използват и в хранително-вкусовата промишленост.

Магнитите се използват и в бижутата, включително гривни, верижки, всякакви висулки, пръстени, обеци и дори шноли за коса.

Трябва да разберем, че без този природен елемент нашето съществуване ще стане много по-трудно. Много предмети и устройства използват магнити - от детски играчки до доста сериозни неща. Не напразно електротехниката и физиката имат специален раздел – електричество и магнетизъм. Тези две науки са тясно свързани. Невъзможно е веднага да се изброят всички елементи, които съдържат този елемент.

В днешно време се появяват все повече и повече нови изобретения и много от тях съдържат магнити, особено ако са свързани с електротехниката. Дори световноизвестният колайдер работи изключително с помощта на електромагнити.

Магнитът намира широко приложение и за медицински цели – например за резонансно сканиране на човешки вътрешни органи, както и за хирургични цели. Използва се за всякакви магнитни колани, масажни столове и др. Лечебните свойства на магнитите не са измислени - например в Грузия на Черно море има уникален курорт Уреки, където пясъкът не е обикновен - жълт, а черен - магнетичен. Хората отиват там за лечение на много заболявания, особено детски - церебрална парализа, нервни разстройства и дори хипертония.

Магнитите се използват и в преработвателните предприятия. Например старите автомобили първо се пресоват и след това се товарят с магнитен товарач.

Има и така наречените неодимови магнити. Използват се в различни индустрии, където температурата не надвишава 80°C. Сега тези магнити се използват почти навсякъде.

Сега магнитите са навлезли в живота ни толкова плътно, че без тях животът ни ще стане много труден - приблизително на нивото на 18-19 век. Ако всички магнити изчезнат точно сега, ние незабавно ще загубим електричество - ще останат само такива източници като акумулатори и батерии. Наистина, в дизайна на всеки генератор на ток, най-важната част е магнитът. И не си мислете, че колата ви ще запали от акумулатора - стартерът също е електрически мотор, където най-важната част е магнитът. Да, можете да живеете без магнити, но ще трябва да живеете така, както са живели нашите предци преди 100 или повече години...