Что такое магнит и магнитная сила. Супермагниты! Описание явления магнетизм, магнитное поле, постоянные магниты. Неодимовые магниты. NdFeB. Неодимовые магниты Nd2Fe14B характеристики

Существует два основных типа магнитов: постоянные и электромагниты. Определить, что же такое постоянный магнит, можно на основании главного его свойства. Постоянный магнит получил свое название за то, что его магнетизм всегда «включен». Он генерирует собственное магнитное поле, в отличие от электромагнита, сделанного из проволоки, обернутой вокруг железного сердечника, и требующего протекания тока для создания магнитного поля.

История изучения магнитных свойств

Столетия назад люди открыли, что некоторые типы горных пород обладают оригинальными особенностями: притягиваются к железным предметам. Упоминание о магнетите встречается в древних исторических летописях: больше двух тысячелетий назад в европейских и намного ранее в восточноазиатских. Сначала он оценивался как любопытный предмет.

Позже магнетит стали использовать для навигации, обнаружив, что он стремится занять определенное положение, когда ему предоставлена свобода вращения. Научное исследование, проведенное П. Перегрином в 13-м веке, показало, что сталь может приобрести эти особенности после потирания магнетитом.

У намагниченных предметов было два полюса: «северный» и «южный», относительно магнитного поля Земли. Как обнаружил Перегрин, изоляция одного из полюсов не представлялась возможной, если разрезать осколок магнетита надвое, – каждый отдельный фрагмент имел в результате собственную пару полюсов.

В соответствии с сегодняшними представлениями магнитное поле постоянных магнитов – это результирующая ориентация электронов в едином направлении. Только некоторые разновидности материалов взаимодействуют с магнитными полями, значительно меньшее их количество способно сохранять постоянное МП.

Свойства постоянных магнитов

Основными свойствами постоянных магнитов и создаваемого ими поля являются:

• существование двух полюсов;
• противоположные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются (как положительные и отрицательные заряды);
• магнитная сила незаметно распространяется в пространстве и проходит через объекты (бумага, дерево);
• наблюдается усиление интенсивности МП вблизи полюсов.

Постоянные магниты поддерживают МП без внешней помощи. Материалы в зависимости от магнитных свойств делятся на основные виды:

• ферромагнетики – легко намагничивающиеся;
• парамагнетики – намагничиваются с большим трудом;
• диамагнетики – склонны отражать внешнее МП путем намагничивания в противоположном направлении.

Важно! Магнито-мягкие материалы, такие как сталь, проводят магнетизм при прикреплении к магниту, но это прекращается при его удалении. Постоянные магниты изготавливаются из магнито-твердых материалов.

Как работает постоянный магнит

Его работа связана с атомной структурой. Все ферромагнетики создают естественное, хотя и слабое, МП, благодаря электронам, окружающим ядра атомов. Эти группы атомов способны ориентироваться в едином направлении и называются магнитными доменами. Каждый домен обладает двумя полюсами: северным и южным. Когда ферромагнитный материал не намагничен, его области ориентированы в случайных направлениях, а их МП компенсируют друг друга.

Чтобы создать постоянные магниты, ферромагнетики нагреваются при очень высоких температурах и подвергаются воздействию сильного внешнего МП. Это приводит к тому, что отдельные магнитные домены внутри материала начинают ориентироваться по направлению внешнего МП до тех пор, пока все домены не выровняются, достигнув точки магнитного насыщения. Затем материал охлаждают, и выровненные домены блокируются в нужном положении. После удаления внешнего МП магнито-твердые материалы будут удерживать большую часть своих доменов, создавая постоянный магнит.

Характеристики постоянного магнита

1. Магнитную силу характеризует остаточная магнитная индукция. Обозначается Br. Это та сила, которая остается после исчезновения внешнего МП. Измеряется в тестах (Тл) или гауссах (Гс);
2. Коэрцитивность или сопротивление размагничиванию – Нс. Измеряется в А/м. Показывает, какова должна быть напряженность внешнего МП для того, чтобы размагнитить материал;
3. Максимальная энергия – BHmax. Рассчитывается путем умножения остаточной магнитной силы Br и коэрцитивности Нс. Измеряется в МГсЭ (мегагауссэрстед);
4. Коэффициент температуры остаточной магнитной силы – Тс of Br. Характеризует зависимость Br от температурного значения;
5. Tmax – наивысшее значение температуры, при достижении которого постоянные магниты утрачивают свойства с возможностью обратного восстановления;
6. Tcur – наивысшее значение температуры, когда магнитный материал безвозвратно утрачивает свойства. Этот показатель называется температурой Кюри.

Индивидуальные характеристики магнита изменяются в зависимости от температуры. При разных значениях температуры разные типы магнитных материалов работают по-разному.

Важно! Все постоянные магниты теряют процент магнетизма при подъеме температуры, но с разной скоростью, зависящей от их типа.

Типы постоянных магнитов

Всего существует пять типов постоянных магнитов, каждый из которых изготовляется по-разному на основе материалов с отличающимися свойствами:

• альнико;
• ферриты;
• редкоземельные SmCo на основе кобальта и самария;
• неодимовые;
• полимерные.

Альнико

Это постоянные магниты, состоящие в основном из комбинации алюминия, никеля и кобальта, но могут также включать медь, железо и титан. Благодаря свойствам магнитов альнико, они могут работать при самых высоких температурах, сохраняя свой магнетизм, однако они легче размагничиваются, чем ферритовые или редкоземельные SmCo. Они были первыми серийными постоянными магнитами, заменяющими намагниченные металлы и дорогие электромагниты.

Применение:

• электродвигатели;
• термическая обработка;
• подшипники;
• аэрокосмические аппараты;
• военная техника;
• высокотемпературное погрузо-разгрузочное оборудование;
• микрофоны.

Ферриты

Для изготовления ферритовых магнитов, известных еще как керамические, применяются карбонат стронция и оксид железа, в соотношении 10/90. Оба материала в изобилии и экономически доступны.

Из-за низких издержек производства, устойчивости к нагреву (до 250°C) и коррозии ферритовые магниты – одни из самых популярных для повседневного применения. Они имеют большую внутреннюю коэрцитивность, чем альнико, но меньшую магнитную силу, чем неодимовые аналоги.

Применение:

• звуковые колонки;
• охранные системы;
• большие пластинчатые магниты для удаления загрязнения железом технологических линий;
• электродвигатели и генераторы;
• медицинские инструменты;
• подъемные магниты;
• морские поисковые магниты;
• устройства, основанные на работе вихревых токов;
• выключатели и реле;
• тормоза.

Редкоземельные магниты SmCo

Магниты из кобальта и самария работают в широком температурном диапазоне, имеют высокие температурные коэффициенты и высокую коррозионную стойкость. Этот вид сохраняет магнитные свойства даже при температурах ниже абсолютного нуля, что делает их популярными для использования в криогенных установках.

Применение:

• турботехника;
• насосные муфты;
• влажные среды;
• высокотемпературные устройства;
• миниатюрные гоночные автомобили с электроприводом;
• радиоэлектронные устройства для работы в критических условиях.

Неодимовые магниты

Сильнейшие существующие магниты, состоящие из сплава неодима, железа и бора. Благодаря их огромной силе, даже миниатюрные магниты эффективны. Это обеспечивает универсальность использования. Каждый человек постоянно находится рядом с одним из неодимовых магнитов. Они есть, например, в смартфоне. Изготовление электродвигателей, медтехника, радиоэлектроника опираются на сверхпрочные неодимовые магниты. Из-за их сверхпрочности, огромной магнитной силы и стойкости к размагничиванию возможно изготовление образцов до 1 мм.

Применение:

• жесткие диски;
• звуковоспроизводящие устройства – микрофоны, акустические датчики, наушники, громкоговорители;
• протезы;
• насосы с магнитной связью;
• дверные доводчики;
• двигатели и генераторы;
• замки на ювелирных изделиях;
• сканеры МРТ;
• магнитотерапия;
• датчики ABS в автомобилях;
• подъемное оборудование;
• магнитные сепараторы;
• герконовые переключатели и т. д.

Гибкие магниты содержат магнитные частицы, находящиеся внутри полимерного связующего. Используются для уникальных устройств, где невозможна установка твердых аналогов.

Применение:

• дисплейная реклама – быстрая фиксация и быстрое удаление на выставках и мероприятиях;
• знаки транспортных средств, учебные школьные панели, логотипы компаний;
• игрушки, головоломки и игры;
• маскирование поверхностей для окраски;
• календари и магнитные закладки;
• оконные и дверные уплотнения.

Большинство постоянных магнитов являются хрупкими и не должны использоваться в качестве структурных элементов. Они изготавливаются в стандартных формах: кольца, стержни, диски, и индивидуальных: трапеции, дуги и др. Неодимовые магниты из-за высокого содержания железа подвержены коррозии, поэтому покрываются сверху никелем, нержавеющей сталью, тефлоном, титаном, каучуком и другими материалами.

Видео

Широко используются в электротехнике, машиностроении и многих других отраслях. Следует помнить, что свойства и характеристики неодимовых магнитов зависят от целого ряда факторов. Для их эффективного практического применения важно учитывать размер, форму и мощность изделий. Также следует предусмотреть и их слабые стороны, включая эксплуатационные ограничения по температуре. Только учитывая характеристики и классы неодимовых магнитов, удается подобрать оптимальные по цене и магнитной силе варианты изделий.

Как определить мощность неодимового магнита

Ключевая характеристика для магнита - его мощность. Этот параметр следует учитывать при выборе подходящих изделий для решения конкретных прикладных задач. Самый простой способ, как определить мощность неодимового магнита и его соответствие планируемому использованию – обратить внимание на такие параметры:

1) Сила сцепления. В описании магнитов указывают показатель усилия отрыва. По этой характеристике удается судить о массе объектов, которые могут удерживаться, а также о необходимом усилии для их отсоединения. Мощность неодимовых магнитов обычно указывают в килограммах и иногда в ньютонах.

2) Номер сплава. Свойства материала на основе соединения неодима, железа и бора зависят от дополнительных включений. На основе того, как показывает себя кривая размагничивания неодимовых магнитов при использовании определенного сплава, он получает свой конкретный номер. Например, N 38 или неодимовые магниты N 45 . Величина номера сплава напрямую пропорциональна усилию отрыва. Таким образом, по этому показателю можно судить про мощность неодимового магнита.

3) Индукция. Если планируется использование материала для решения сложных технических задач, то учета усилия отрыва или номера сплава будет недостаточно. Дополнительно должна быть известна индукция неодимового магнита. В частности, этот показатель имеет ключевое значение при выборе материалов для активации холловских датчиков или герконовых реле. Магнитная индукция неодимовых магнитов определяет силу и направленность поля в конкретной точке, находящейся возле магнита. Ее измерение выполняется в Гаусс и Тесла (1 Тесла=10 000 Гаусс).

Какие параметры определяют свойства неодимовых магнитов

1) Мощность неодимового магнита представляет собой важный, но не единственный показатель, по которому специалисты выбирают наиболее подходящие изделия. Существует еще целый ряд показателей, влияющий на то, как материал показывает себя в условиях реальной эксплуатации. В частности, учитываются такие характеристики неодимовых магнитов:

2) Магнитная энергия, измеряемая в кДж/м³, представляет собой показатель силы притяжения. Для удобства его могут указывать в кгс (килограмм-сила). При этом 1 кгс приблизительно равен 10 кДж/м³.

3) Остаточная индукция неодимовых магнитов выражает величину намагниченности материала, сохраняющуюся при отсутствии воздействия внешних магнитных полей.

4) Коэрцитивная сила является выражением показателя напряженности магнитного поля, которая обеспечивает размагничивание неодимовых магнитов. Эту характеристику важно учитывать, если планируется использовать изделие в непосредственной близости с сильными магнитными или электромагнитными полями.

Как грамотно выбрать мощный неодимовый магнит

В большинстве случаев для бытового использования хватает мощности самых простых и недорогих магнитов. Но в ситуации, когда на первое место выходит сила сцепления неодимовых магнитов следует учитывать определенные характеристики изделий и условия их использования:

1) Температура. Стандартные варианты сплава (N ) рассчитаны на применение при температуре до +80⁰C . При превышении этого значения неодимовый магнит характеристики притяжения теряет. Для использования в условиях высоких температур выбирают магниты M (до +100⁰C ) или H (до +120⁰C ). Для эксплуатации в экстремальных условиях подходят изделия с маркировкой EH (Extra High ). В этом случае характеристики неодимовых магнитов сохраняются даже при +200⁰C .

2) Площадь соприкосновения. Более высокой мощности сцепления при прочих равных параметрах изделий удается добиться за счет использования более плоских и широких поверхностей. Таким образом, сила сцепления неодимового магнита зависит от площади соприкосновения с целевой поверхностью.

3) Материал для взаимодействия. Лучших показателей усилия отрыва удается добиться при использовании чистого железа, но для сплавов сила удержания будет ниже прямо пропорционально объему и качеству примесей в них.

4) Качество поверхности. Для неодимовых магнитов характеристики соприкасающейся поверхности очень важны. Выемки и шероховатости приводят к уменьшению сцепления.

5) Угол соприкосновения. Бывает, что в сложных эксплуатационных условиях очень мощный магнит не может поднять объект, который заведомо легче допустимых значений. Такой результат является прямым следствием невозможности качественно зафиксировать поверхности перпендикулярно друг к другу и на полную использовать реальные характеристики силы сцепления неодимового магнита.

Один из самых важных разделов современной физики - это и все связанные с ними определения. Именно этим взаимодействием объясняются все электрические явления. Теория электричества охватывает многие другие разделы, включая и оптику, поскольку свет представляет собой электромагнитное излучение. В этой статье мы попытаемся объяснить суть электрического тока и силы магнитной на доступном, понятном языке.

Магнитизм - основа основ

В детстве взрослые показывали нам различные фокусы с использованием магнитов. Эти удивительные фигурки, которые притягиваются к друг другу и могут притягивать к себе мелкие игрушки, всегда радовали детский глаз. Что же такое магниты и каким образом магнитная сила действует на железные детали?

Объясняя научным языком, придется обратиться к одному из основных законов физики. Согласно закону Кулона и специальной теории относительности, на заряд действует определенная сила, которая прямо пропорционально зависит от скорости самого заряда (v). Именно это взаимодействие и называется силой магнитной.

Физические особенности

Вообще следует понимать, что любые возникают только при движении зарядов внутри проводника или при наличии в них токов. При изучении магнитов и самого определения магнитизма следует понимать, что они тесно взаимосвязаны с явлением электрического тока. Поэтому давайте разберемся в сути электрического тока.

Электрическая сила - это та сила, которая действует между электроном и протоном. Она численно намного больше значения гравитационной силы. Она порождается электрическим зарядом, а точнее, ее движением внутри проводника. Заряды же, в свою очередь, бывают двух видов: положительные и отрицательные. Как известно, положительно заряженные частицы притягиваются к отрицательно заряженным. Однако одинаковые по знаку заряды имеют свойство отталкиваться.

Так вот, когда в проводнике начинают двигаться эти самые заряды, в нем возникает электрический ток, который объясняется как отношение количества заряда, протекающего через проводник в 1 секунду. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера и находится по правилу "левой руки".

Эмпирические данные

Столкнуться с магнитным взаимодействием можно в повседневной жизни, когда имеешь дело с постоянными магнитами, катушками индуктивности, реле или электрическими моторами. У каждого из них присутствует магнитное поле, которое невидимо для глаз. Проследить за ним можно только по его действию, которое оно оказывает на движущиеся частицы и на намагниченные тела.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, была изучена и описана французским физиком Ампером. В честь него названа не только эта сила, но еще и величина силы тока. В школе законы Ампера определяются как правила "левой" и "правой" руки.

Характеристики магнитного поля

Следует понимать, что магнитное поле всегда возникает не только вокруг источников электрического тока, но и вокруг магнитов. Его обычно изображают с помощью магнитных силовых линий. Графически это выглядит, как если бы на магнит положили лист бумаги, а сверху насыпали опилок железа. Они примут точно такой же вид, как на картинке снизу.

Во многих популярных книгах по физике сила магнитная вводится как результат экспериментальных наблюдений. Она считается отдельной фундаментальной силой природы. Такое представление ошибочно, на самом деле существование магнитной силы следует из принципа относительности. Ее отсутствие привело бы к нарушению этого принципа.

В магнитной силе нет ничего фундаментального - она представляет собой просто релятивисткое следствие закона Кулона.

Применение магнитов

Если верить легенде, в первом веке нашей эры на острове Магнесия древними греками были обнаружены необычные камни, которые обладали удивительными свойствами. Они притягивали к себе любые вещи, сделанные из железа или стали. Греки стали вывозить их с острова и изучать их свойства. А когда камни попали в руки уличных фокусников, то они стали незаменимыми помощниками во всех их выступлениях. Используя силы магнитных камешков, им удавалось создавать целое фантастическое шоу, которое привлекало множество зрителей.

По мере того как камни распространялись по всем частям света, о них стали ходить легенды и различные мифы. Однажды камни оказались в Китае, где их назвали в честь острова, на котором они были найдены. Магниты стали предметом изучения всех великих ученых того времени. Было замечено, что если положить магнитный железняк на деревянный поплавок, зафиксировать, а затем повернуть его, то он попытается вернуться в исходное положение. Проще говоря, магнитная сила, действующая на него, будет поворачивать железняк определенным образом.

Используя это ученые придумали компас. На круглую форму, изготовленную из дерева или пробки, были начерчены два основных полюса и установлена маленькая магнитная стрелка. Эту конструкцию опускали в небольшую посуду, наполненную водой. С течением времени модели компаса усовершенствовались и становились более точными. Ими пользуются не только мореплаватели, но и обычные туристы, которые любят изучать пустынные и горные местности.

Ученый Ханс Эрстед практически всю свою жизнь посвятил электричеству и магнитам. Однажды во время лекции в университете он показал своим студентам следущий опыт. Через обычный медный проводник он пропустил ток, через некоторое время проводник нагрелся и начал гнуться. Это было явлением теплового свойства электрического тока. Студенты продолжили эти опыты, и один из них заметил, что электрический ток обладает еще одним интересным свойством. Когда в проводнике протекал ток, стрелка находящегося рядом компаса начинала понемногу отклоняться. Изучая это явление более подробно, ученый обнаружил так называемую силу, действующую на проводник в магнитном поле.

Токи Ампера в магнитах

Учеными были предприняты попытки найти магнитный заряд, однако изолированный магнитный полюс не удалось обнаружить. Объясняется это тем, что, в отличие от электрических, магнитных зарядов не существует. Ведь иначе можно было бы отделить единичный заряд, просто отломав один из концов магнита. Однако при этом на другом конце образуется новый противоположный полюс.

В действительности любой магнит представляет собой соленоид, по поверхности которого циркулируют внутриатомные токи, они называются токами Ампера. Получается, что магнит можно рассматривать как металлический стержень, по которому циркулирует постоянный ток. Именно по этой причине введение в соленоид железного сердечника значительно увеличивает магнитное поле.

Энергия магнита или ЭДС

Как и любое физическое явление, магнитное поле обладает энергией, которую затрачивает на перемещение заряда. Существует понятие ЭДС (электродвижущая сила), она определяется как работа по перемещению единичного заряда из точки А 0 в точку А 1 .

Описывается ЭДС законами Фарадея, которые применяются в трех различных физических ситуациях:

1. Проводимый контур движется в создаваемом однородном магнитном поле. В этом случае говорят о магнитной ЭДС.
2. Контур покоится, но движется сам источник магнитного поля. Это уже явление электрического ЭДС.
3. И, наконец, контур и источник магнитного поля неподвижны, но меняется ток, который создает магнитное поле.

Численно ЭДС по формуле Фарадея равно: ЭДС = W/q.

Следовательно, электродвижущая сила не является силой в буквальном смысле, так как она измеряется в Джоулях на Кулон или в Вольтах. Получается, что она представляет собой энергию, которая сообщается электрону проводимости при обходе цепи. Каждый раз, совершая очередной обход вращающейся рамки генератора, электрон приобретает энергию, численно равную ЭДС. Эта дополнительная энергия может не только передаваться при столкновениях атомов внешней цепи, но и выделяться в виде Джоулева тепла.

Сила Лоренца и магниты

Сила, действующая на ток в магнитном поле, определяется по следующей формуле: q*|v|*|B|*sin a (произведение заряда магнитного поля, модули скорости этой же частицы, вектора индукции поля и синуса угла между их направлениями). Силу, которая действует на движущийся единичный заряд в магнитном поле, принято называть силой Лоренца. Интересен тот факт, что для этой силы недействителен 3-й закон Ньютона. Она подчиняется лишь именно поэтому все задачи по нахождению силы Лоренца следует решать, исходя из него. Давайте разберемся, как можно определить силу магнитного поля.

Задачи и примеры решений

Для нахождения силы, которая возникает вокруг проводника с током, необходимо знать несколько величин: заряд, его скорость и значение индукции возникающего магнитного поля. Следующая задача поможет понять, как вычислять силу Лоренца.

Определить силу, действующую на протон, который движется со скоростью 10 мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Кл (угол между ними 90 о, так как заряженная частица движется перпендикулярно линиям индукции). Решение сводится к нахождению заряда. Заглянув в таблицу заядов, мы обнаружим, что протон обладает зарядом в 1,6*10 -19 Кл. Далее вычисляем силу по формуле: 1,6*10 -19 * 10 * 0,2 * 1 (синус прямого угла равен 1) = 3,2*10 -19 Ньютонов.

Чтобы понять, как увеличить силу магнита, нужно разобраться в процессе намагничивания. Это произойдет, если магнит расположить во внешнем магнитном поле противоположной стороной к исходной. Увеличение же мощности электромагнита происходит тогда, когда увеличивается подача тока или умножаются витки обмотки.

Увеличить силу магнита можно с помощью стандартного набора необходимого оборудования: клея, набора магнитов (нужны именно постоянные), источника тока и изолированного провода. Они понадобятся для осуществления тех способов увеличения силы магнита, которые представлены ниже.

Усиление с помощью более мощного магнита

Этот способ заключается в использовании более мощного магнита для усиления исходного. Для осуществления надо поместить один магнит во внешнее магнитное поле другого, обладающего большей мощностью. Также с этой же целью применяют электромагниты. После удержания магнита в поле другого, произойдет усиление, но специфика заключается в непредсказуемости результатов, поскольку для каждого элемента такая процедура будет работать индивидуально.

Усиление с помощью добавления других магнитов

Известно, что каждый магнит имеет два полюса, причем каждый притягивает противоположный знак других магнитов, а соответствующий – не притягивает, лишь отталкивает. Как увеличить мощность магнита, используя клей и дополнительные магниты. Здесь предполагается добавление других магнитов с целью увеличения итоговой мощности. Ведь, чем больше магнитов, тем, соответственно, будет больше сила. Единственное, что нужно учесть, - это присоединение магнитов одноименными полюсами. В процессе они будут отталкиваться, согласно законам физики. Но задача состоит в склеивании, несмотря на сложности в физическом плане. Лучше использовать клей, который предназначен для склеивания металлов.

Метод усиления с использованием точки Кюри

В науке есть понятие точки Кюри. Усиление или ослабление магнита можно произвести, нагревая или охлаждая его относительно самой этой точки. Так, нагревание выше точки Кюри или сильное охлаждение (гораздо ниже нее) приведет к размагничиванию.

Надо заметить, что свойства магнита при нагревании и охлаждении относительно точки Кюри имеют скачкообразное свойство, то есть, добившись правильной температуры можно усилить его мощность.

Метод №1

Если возник вопрос, как сделать магнит сильнее, если его сила регулируется электрическим током, то сделать это можно с помощью увеличения тока, который подается на обмотку. Здесь идет пропорциональное увеличение мощности электромагнита и подачи тока. Главное, ⸺ постепенная подача, чтобы не допустить перегорания.

Метод №2

Для осуществления этого метода надо увеличить количество витков, но длина должна оставаться неизменной. То есть, можно сделать один-два дополнительных ряда провода, чтобы общее количество витков стало больше.

В этом разделе рассмотрены способы, как увеличить силу магнита в домашних условиях, для экспериментов можно заказать на сайте МирМагнитов .

Усиление обычного магнита

Множество вопросов возникает, когда обычные магниты перестают выполнять свои прямые функции. Это часто происходит из-за того, что бытовые магниты таковыми не являются, ведь, по сути, они намагниченные металлические части, которые теряют свойства с течением времени. Усилить мощность таких деталей или вернуть им свойства, которые были изначально, невозможно.

Надо заметить, что прикреплять к ним магниты, даже более мощные, не имеет смысла, поскольку, при их соединении обратными полюсами, внешнее поле становится гораздо слабее или вообще нейтрализуется.

Это можно проверить с помощью обычной бытовой занавески-москитки, которая должна закрываться посередине при помощи магнитов. Если на слабые исходные магниты сверху прикрепить более мощные, то в результате штора вообще потеряет свойства соединения с помощью притяжения, потому что противоположные полюса нейтрализуют внешние поля друг друга на каждой из сторон.

Эксперименты с неодимовыми магнитами

Неомагнит довольно популярен, его состав: неодим, бор, железо. Такой магнит обладает высокой мощностью и отличается стойкостью к размагничиванию.

Как усилить неодим? Неодим очень подвержен коррозии, то есть быстро ржавеет, поэтому неодимовые магниты покрывают никелем, чтобы повысить срок службы. Также они напоминают керамику, их легко разбить или расколоть.

Но пытаться увеличивать его мощность искусственным способом нет смысла, потому что это постоянный магнит, он имеет определенный для себя уровень силы. Поэтому, если вам необходимо иметь более мощный неодим, лучше приобрести его, учитывая нужную силу нового.

Заключение: в статье рассмотрена тема, как увеличить силу магнита, в том числе, как увеличить мощность неодимового магнита. Получается, что существует несколько способов увеличить свойства магнита. Потому что бывает просто намагниченный металл, увеличить силу которого невозможно.

Наиболее простые способы: с помощью клея и других магнитиков (они должны быть приклеены идентичными полюсами), а также – более мощного, во внешнем поле которого должен находится исходный магнит.

Рассмотрены способы увеличения силы электромагнита, которые заключаются в дополнительной обмотке проводами или усилении поступления тока. Единственное, что нужно учитывать - это силу поступления тока в целях безопасности и сохранности аппарата.

Обычные и неодимовые магниты не способны поддаваться на увеличение собственной мощности.

Магниты повсеместно используются в двигателях, динамо-машинах, холодильниках, кредитных и дебетовых карточках, различных электронных устройствах, например в звукоснимателях на электрогитарах, стереодинамиках, жестких дисках компьютеров. Магниты могут быть постоянными и состоять из естественных магнитных материалов (железа или сплавов), либо представлять собой электромагниты. В электромагнитах магнитное поле создается за счет пропускания электрического поля через проволочную катушку, обвитую вокруг железного сердечника. Существует несколько факторов, которые влияют на силу магнитного поля, и эту силу можно изменить несколькими способами. Эти факторы и способы описаны в данной статье.

Шаги

Определите факторы, которые влияют на силу магнитного поля

Рассмотрим характеристики магнита. Свойства магнита описываются следующими параметрами:

Учтите, из какого материала изготовлен постоянный магнит. Постоянные магниты обычно делают из следующих материалов:

• Сплав неодима, железа и бора. Данный материал обладает самой высокой магнитной индукцией (12.800 гауссов), коэрцитивной силой магнитного поля (12.300 эрстедов) и максимальной плотностью магнитного потока (40). Также он характеризуется самыми низкими максимальной рабочей температурой и температурой Кюри (150 и 310 градусов Цельсия соответственно), его температурный коэффициент составляет -0,12.
• Сплав самария с кобальтом занимает второе место по величине коэрцитивной силы магнитного поля, которая составляет 9.200 эрстедов. Он создает магнитную индукцию силой 10.500 гауссов и максимальную плотность магнитного потока 26. Его максимальная рабочая температура намного выше, чем у сплава неодима, железа и бора, и составляет 300 градусов Цельсия, а температура Кюри равна 750 градусов Цельсия. Температурный коэффициент данного слава составляет 0,04.
• Альнико представляет собой сплав алюминия, никеля и кобальта. Его индукция магнитного поля (12.500 гауссов) близка к этой же характеристике сплава неодима, железа и бора, однако он имеет намного меньшую коэрцитивную силу магнитного поля (640 эрстедов) и, следовательно, более низкую максимальную плотность магнитного потока (5,5). По сравнению со сплавом самария и кобальта данный материал имеет более высокую максимальную рабочую температуру (540 градусов Цельсия) и температуру Кюри (860 градусов Цельсия). Его температурный коэффициент составляет 0,02.
• Магниты из керамики и феррита имеют намного меньшие значения индукции магнитного поля и максимальной плотности магнитного потока, они составляют соответственно 3.900 гауссов и 3,5. Однако их коэрцитивная сила магнитного поля намного выше, чем у альнико, и составляет 3.200 эрстедов. Их максимальная рабочая температура аналогична сплаву самария с кобальтом, в то время как температура Кюри значительно ниже (460 градусов Цельсия). Температурный коэффициент данных материалов составляет -0,2, то есть с ростом температуры сила их магнитного поля уменьшается намного быстрее, чем у других материалов.

1. Посчитайте количество витков электромагнитной катушки. Чем больше витков приходится на единицу длины катушки, тем выше сила магнитного поля. Стандартные электромагниты снабжены довольно массивным сердечником из одного из описанных выше материалов, вокруг которого расположены крупные витки. Тем не менее, простой электромагнит легко сделать самому: достаточно взять гвоздь, обмотать его проволокой и подсоединить ее концы к батарейке с напряжением 1,5 вольта.

   Проверьте силу тока, который проходит через обмотку электромагнита. Используйте для этого мультиметр . Чем выше ток, тем сильнее создаваемое им магнитное поле.

   • Еще одной единицей измерения силы магнитного поля в метрической системе служит ампер-виток. Эта величина определяет, насколько увеличивается сила магнитного поля при росте тока и/или числа витков.

   Оцените магнитное поле с помощью скрепок

   1. Сделайте держатель для постоянного магнита в виде бруска. Для этого можно использовать одежную прищепку и бумажный или пластиковый стакан. Данный способ хорошо подходит для демонстрации действия магнитного поля школьникам младших классов.

      • С помощью скотча прикрепите один из длинных концов прищепки к дну стакана.
      • Поставьте стакан с прикрепленной к нему прищепкой на стол вверх дном.

   2. Разогните скрепку так, чтобы получился крючок. Для этого можно просто отогнуть внешний край скрепки. На этот крючок вы подвесите другие скрепки.

      Чтобы измерить силу магнитного поля, добавьте другие скрепки. Приложите изогнутую крючком скрепку к одному из полюсов магнита. При этом изогнутое крючком место должно свободно свисать вниз. Подвесьте к крючку другие скрепки. Продолжайте добавлять скрепки, пока под их весом крючок не оторвется от магнита и все скрепки упадут на стол.

      Отметьте количество скрепок, при котором крючок оторвался от магнита. После того как вы добавите достаточно скрепок и верхняя скрепка оторвется от магнита, аккуратно подсчитайте число скрепок, при котором это произошло, и запишите его.

      Наклейте на нижний полюс магнита изоляционную ленту. Прикрепите к полюсу магнита три небольших полоски изоляционной ленты и снова подвесьте изогнутую крючком скрепку.

      Добавляйте скрепки к крючку, пока он вновь не оторвется от магнита. Повторите предыдущую процедуру и подвесьте к крючку скрепки, так чтобы в конце концов они вновь оторвались от магнита и упали на стол.

      Запишите, сколько скрепок потребовалось на этот раз. Кроме числа скрепок запишите также количество полосок изоляционной ленты, которые вы наклеили на полюс магнита.

      Повторите предыдущий шаг несколько раз со все бо льшим количеством полосок изоляционной ленты. Каждый раз записывайте число скрепок, при котором они отрываются от магнита, и количество полосок изоляционной ленты. По мере увеличения числа полосок для отрыва от магнита будет требоваться все меньше скрепок.

   Измерьте магнитное поле гауссметром

   1. Определите базовое, или исходное напряжение. Это можно сделать с помощью гауссметра, который называют также магнитометром или детектором ЭДС (электродвижущей силы). Это ручной прибор, который позволяет измерить силу и направление магнитного поля. Гауссметр можно приобрести в магазине электроники, он прост в использовании. Данный метод подходит для демонстрации действия магнитного поля школьникам старших классов и студентам. Для начала проделайте следующее:

      • Выставьте максимальное значение напряжения 10 вольт, DC (постоянный ток).
      • Отметьте показания на дисплее прибора, когда он находится в стороне от магнита. Это будет базовое, или исходное напряжение V0.