O que é um imã e força magnética. Superímãs! Descrição do fenômeno do magnetismo, campo magnético, ímãs permanentes. Ímãs de neodímio. NdFeB. Especificações dos ímãs de neodímio Nd2Fe14B

Existem dois tipos principais de ímãs: permanentes e eletroímãs. É possível determinar o que é um ímã permanente com base em sua propriedade principal. O imã permanente recebe esse nome pelo fato de seu magnetismo estar sempre "ligado". Ele gera seu próprio campo magnético, ao contrário de um eletroímã, que é feito de fio enrolado em um núcleo de ferro e requer que a corrente flua para criar um campo magnético.

História do estudo das propriedades magnéticas

Séculos atrás, as pessoas descobriram que certos tipos de rochas características originais: atraído por objetos de ferro. A menção da magnetita é encontrada em antigas crônicas históricas: há mais de dois mil anos na Europa e muito antes no Leste Asiático. A princípio foi avaliado como um objeto curioso.

Mais tarde, a magnetita foi usada para navegação, descobrindo que ela tende a assumir uma determinada posição quando tem liberdade para girar. Pesquisa científica, realizado por P. Peregrine no século 13, mostrou que o aço pode adquirir essas características após o atrito com a magnetita.

Objetos magnetizados tinham dois pólos: "norte" e "sul", em relação ao campo magnético da Terra. Como Peregrine descobriu, não era possível isolar um dos pólos cortando um fragmento de magnetita em dois - cada fragmento separado tinha seu próprio par de pólos como resultado.

De acordo com as idéias de hoje, o campo magnético dos ímãs permanentes é a orientação resultante dos elétrons em uma única direção. Apenas alguns tipos de materiais interagem com campos magnéticos, um número muito menor deles é capaz de manter um campo magnético constante.

Propriedades dos ímãs permanentes

As principais propriedades dos ímãs permanentes e o campo que eles criam são:

• a existência de dois pólos;
• pólos opostos se atraem e pólos iguais se repelem (cargas positivas e negativas);
• a força magnética se propaga imperceptivelmente no espaço e passa pelos objetos (papel, madeira);
• há um aumento na intensidade de MF perto dos pólos.

Os ímãs permanentes suportam MT sem ajuda externa. Os materiais, dependendo das propriedades magnéticas, são divididos nos principais tipos:

• ferromagnetos - facilmente magnetizados;
• paramagnetos - magnetizados com grande dificuldade;
• diamagnetos - tendem a refletir o MF externo por magnetização na direção oposta.

Importante! Materiais magnéticos macios, como o aço, conduzem magnetismo quando ligados a um imã, mas isso para quando o imã é removido. Os ímãs permanentes são feitos de materiais magneticamente duros.

Como funciona um imã permanente

Seu trabalho está relacionado à estrutura atômica. Todos os ferromagnetos criam um campo magnético natural, embora fraco, graças aos elétrons que cercam os núcleos dos átomos. Esses grupos de átomos são capazes de se orientar em uma única direção e são chamados de domínios magnéticos. Cada domínio tem dois pólos: norte e sul. Quando um material ferromagnético não é magnetizado, suas regiões são orientadas em direções aleatórias e seus MFs se anulam.

Para criar ímãs permanentes, os ferromagnetos são aquecidos a temperaturas muito temperaturas altas ah e estão expostos a um forte MF externo. Isso leva ao fato de que os domínios magnéticos individuais dentro do material começam a se orientar na direção do MF externo até que todos os domínios se alinhem, atingindo o ponto de saturação magnética. O material é então resfriado e os domínios alinhados são travados na posição. Após a remoção do campo magnético externo, os materiais magneticamente duros irão reter maioria seus domínios, criando um imã permanente.

Características de um imã permanente

1. A força magnética é caracterizada pela indução magnética residual. Designado Ir. Esta é a força que resta após o desaparecimento do MT externo. Medido em testes (Tl) ou gauss (Gs);
2. Coercividade ou resistência à desmagnetização - Ns. Medido em A/m. Mostra qual deve ser a intensidade do MF externo para desmagnetizar o material;
3. Energia máxima - BHmax. Calculado pela multiplicação da força magnética residual Br e da coercividade Hc. Medido em MGSE (megagaussersted);
4. O coeficiente de temperatura da força magnética residual é Тс de Br. Caracteriza a dependência do Br com o valor da temperatura;
5. Tmax é o maior valor de temperatura em que os ímãs permanentes perdem suas propriedades com possibilidade de recuperação reversa;
6. Tcur é o valor de temperatura mais alto no qual o material magnético perde permanentemente suas propriedades. Este indicador é chamado de temperatura de Curie.

As características individuais de um ímã mudam com a temperatura. No Significados diferentes temperatura tipos diferentes materiais magnéticos funcionam de maneira diferente.

Importante! Todos os ímãs permanentes perdem uma porcentagem de magnetismo à medida que a temperatura aumenta, mas a uma taxa diferente dependendo do tipo.

Tipos de ímãs permanentes

Existem cinco tipos de ímãs permanentes no total, cada um deles feito de maneira diferente com base em materiais com propriedades diferentes:

• alnico;
• ferritas;
• terras raras SmCo baseadas em cobalto e samário;
• neodímio;
• polimérico.

alnico

Estes são ímãs permanentes compostos principalmente de uma combinação de alumínio, níquel e cobalto, mas também podem incluir cobre, ferro e titânio. Devido às propriedades dos ímãs de Alnico, eles podem operar em temperaturas mais altas, mantendo seu magnetismo, no entanto, eles desmagnetizam mais facilmente do que ferrite ou SmCo de terras raras. Eles foram os primeiros ímãs permanentes produzidos em massa, substituindo metais magnetizados e eletroímãs caros.

Aplicativo:

• motores elétricos;
• tratamento térmico;
• rolamentos;
• veículos aeroespaciais;
• equipamento militar;
• equipamentos de carga e descarga de alta temperatura;
• microfones.

Ferritas

Para a fabricação de ímãs de ferrite, também conhecidos como cerâmicos, são utilizados carbonato de estrôncio e óxido de ferro na proporção de 10/90. Ambos os materiais são abundantes e economicamente disponíveis.

Devido aos baixos custos de produção, resistência ao calor (até 250°C) e à corrosão, os ímãs de ferrite são um dos mais populares para uso diário. Eles têm maior coercividade interna do que o alnico, mas menos força magnética do que as contrapartes de neodímio.

Aplicativo:

• alto-falantes de som;
• Sistemas de segurança;
• grandes ímãs de placa para remover a contaminação de ferro das linhas de processo;
• motores e geradores elétricos;
• Instrumentos médicos;
• ímãs de elevação;
• ímãs de busca marítima;
• dispositivos baseados na operação de correntes parasitas;
• interruptores e relés;
• freios.

Ímãs de terras raras SmCo

Os ímãs de cobalto e samário operam em uma ampla faixa de temperatura, possuem coeficientes de temperatura altos e alta resistência à corrosão. Este tipo retém suas propriedades magnéticas mesmo em temperaturas abaixo do zero absoluto, tornando-o popular para uso em aplicações criogênicas.

Aplicativo:

• turbotécnica;
• acoplamentos de bombas;
• ambientes úmidos;
• dispositivos de alta temperatura;
• carros de corrida elétricos em miniatura;
• dispositivos eletrônicos para operação em condições críticas.

Ímãs de neodímio

Os imãs mais fortes existentes, constituídos por uma liga de neodímio, ferro e boro. Devido à sua enorme força, até os ímãs em miniatura são eficazes. Isso proporciona versatilidade de uso. Cada pessoa está constantemente ao lado de um dos ímãs de neodímio. Estão, por exemplo, num smartphone. A fabricação de motores elétricos, equipamentos médicos e eletrônicos de rádio depende de ímãs de neodímio para serviços pesados. Devido à sua super resistência, enorme força magnética e resistência à desmagnetização, amostras de até 1 mm podem ser produzidas.

Aplicativo:

• discos rígidos;
• dispositivos de reprodução de som - microfones, sensores acústicos, fones de ouvido, alto-falantes;
• próteses;
• bombas de acoplamento magnético;
• fechos de portas;
• motores e geradores;
• cadeados em joias;
• scanners de ressonância magnética;
• magnetoterapia;
• Sensores de ABS em carros;
• equipamento de elevação;
• separadores magnéticos;
• interruptores reed, etc.

Os ímãs flexíveis contêm partículas magnéticas dentro de um aglutinante de polímero. Eles são usados ​​para dispositivos exclusivos onde é impossível instalar análogos sólidos.

Aplicativo:

• publicidade gráfica – fixação rápida e remoção rápida em exposições e eventos;
• sinais Veículo, painéis escolares educativos, logotipos de empresas;
• brinquedos, quebra-cabeças e jogos;
• mascaramento de superfícies para pintura;
• calendários e marcadores magnéticos;
• vedação de janelas e portas.

A maioria dos ímãs permanentes são frágeis e não devem ser usados ​​como elementos estruturais. Eles são feitos em formas padrão: anéis, hastes, discos e individuais: trapézios, arcos, etc. Devido ao alto teor de ferro, os ímãs de neodímio são suscetíveis à corrosão, portanto são revestidos por cima com níquel, aço inoxidável, teflon, titânio, borracha e outros materiais.

Vídeo

Amplamente utilizado em engenharia elétrica, engenharia mecânica e muitas outras indústrias. Deve-se lembrar que as propriedades e características dos ímãs de neodímio dependem de vários fatores. Para sua eficácia aplicação práticaé importante considerar o tamanho, formato e potência dos produtos. Também deve ser previsto lados fracos, incluindo limites de temperatura operacional. Somente levando em consideração as características e classes dos ímãs de neodímio, é possível escolher as melhores opções de produtos em termos de preço e força magnética.

Como determinar a potência de um ímã de neodímio

A principal característica de um ímã é seu poder. Este parâmetro deve ser levado em consideração ao escolher os produtos certos para aplicações específicas. A maneira mais fácil de determinar a potência de um ímã de neodímio e sua adequação ao uso pretendido é prestar atenção aos seguintes parâmetros:

1) Força de adesão. Na descrição dos ímãs, o indicador de força de rasgo é indicado. De acordo com essa característica, é possível julgar a massa de objetos que podem ser retidos, bem como esforço necessário para desconectá-los. A potência dos ímãs de neodímio é geralmente indicada em quilogramas e às vezes em newtons.

2) Número da liga. As propriedades de um material à base de um composto de neodímio, ferro e boro dependem de inclusões adicionais. A partir de como se mostra a curva de desmagnetização dos imãs de neodímio ao utilizar uma determinada liga, ela recebe seu número específico. Por exemplo, N 38 ou ímãs de neodímio N 45 . O valor do número da liga é diretamente proporcional à força de extração. Assim, de acordo com este indicador, pode-se julgar o poder de um ímã de neodímio.

3) Indução. Se você planeja usar o material para resolver problemas técnicos complexos, levar em consideração a força de rasgo ou o número da liga não será suficiente. Além disso, a indução do ímã de neodímio deve ser conhecida. Em particular, este indicador é de importância fundamental ao escolher materiais para ativar sensores Hall ou reed reed. A indução magnética dos ímãs de neodímio determina a força e a direção do campo em um ponto específico localizado próximo ao ímã. Sua medição é em Gauss e Tesla (1 Tesla=10.000 Gauss).

Quais parâmetros determinam as propriedades dos ímãs de neodímio

1) Poder O ímã de neodímio é um indicador importante, mas não o único, pelo qual os especialistas escolhem os produtos mais adequados. Existem vários outros indicadores que afetam o desempenho do material em condições da vida real. Em particular, as seguintes características dos ímãs de neodímio são levadas em consideração:

2) Energia magnética, medido em kJ/m³, é um indicador da força de atração. Por conveniência, pode ser indicado em kgf (quilograma-força). Ao mesmo tempo, 1 kgf é aproximadamente igual a 10 kJ / m³.

3) Indução residualímãs de neodímio expressa a quantidade de magnetização do material, que é preservada na ausência de campos magnéticos externos.

4) Força coercitivaé uma expressão de um indicador da força do campo magnético, que garante a desmagnetização dos ímãs de neodímio. É importante considerar essa característica se você planeja usar o produto próximo a campos magnéticos ou eletromagnéticos fortes.

Como escolher corretamente um poderoso ímã de neodímio

Na maioria dos casos para uso doméstico poder suficiente dos ímãs mais simples e baratos. Mas em uma situação em que a força adesiva dos ímãs de neodímio vem em primeiro lugar, algumas características dos produtos e as condições de uso devem ser levadas em consideração:

1) Temperatura. As opções de liga padrão (N ) são projetadas para uso em temperaturas de até +80⁰C. Se esse valor for excedido, o ímã de neodímio perde suas características de atração. Para uso em altas temperaturas, escolha os ímãs M (até +100⁰C) ou H (até +120⁰C). Para operação em condições extremas produtos adequados marcados com EH (Extra High). Nesse caso, as características dos ímãs de neodímio são preservadas mesmo a +200⁰C.

2) Área de contato. Maior poder de adesão, tudo o mais constante, pode ser alcançado através do uso de superfícies mais planas e largas. Assim, a força de adesão de um ímã de neodímio depende da área de contato com a superfície alvo.

3) Material para interação. A melhor força de descascamento pode ser alcançada usando ferro puro, mas para ligas, a força de retenção será menor em proporção direta ao volume e qualidade das impurezas nelas.

4) Qualidade da superfície. Para ímãs de neodímio, as características da superfície de acoplamento são muito importantes. Entalhes e rugosidade levam a uma aderência reduzida.

5) Ângulo de contato. Acontece que, em condições operacionais difíceis, um ímã muito poderoso não consegue levantar um objeto obviamente mais leve que os valores permitidos. Tal resultado é uma consequência direta da impossibilidade de fixar qualitativamente as superfícies perpendiculares entre si e aproveitar ao máximo as características reais da força de adesão de um ímã de neodímio.

Um dos ramos mais importantes da física moderna é este e todas as definições associadas a eles. É essa interação que explica todos os fenômenos elétricos. A teoria da eletricidade abrange muitas outras áreas, inclusive a ótica, já que a luz é radiação eletromagnética. Neste artigo tentaremos explicar a essência da corrente elétrica e da força magnética em uma linguagem acessível e compreensível.

Magnetismo - a base das fundações

Na infância, os adultos nos mostraram vários truques de mágica usando ímãs. Essas figuras incríveis, que se atraem e podem atrair pequenos brinquedos, sempre agradaram aos olhos das crianças. O que são ímãs e como a força magnética age nas peças de ferro?

Explicando em linguagem científica, você terá que recorrer a uma das leis básicas da física. De acordo com a lei de Coulomb e a teoria da relatividade especial, uma certa força atua sobre a carga, que é diretamente proporcional à velocidade da própria carga (v). É essa interação que é chamada de força magnética.

Características físicas

Em geral, deve-se entender que surgem apenas quando as cargas se movem dentro do condutor ou na presença de correntes neles. Ao estudar ímãs e a própria definição de magnetismo, deve-se entender que eles estão intimamente relacionados ao fenômeno da corrente elétrica. Portanto, vamos entender a essência da corrente elétrica.

A força elétrica é a força que atua entre um elétron e um próton. Ela é numericamente muito mais valor força gravitacional. É gerado por uma carga elétrica, ou melhor, pelo seu movimento dentro do condutor. As cargas, por sua vez, são de dois tipos: positivas e negativas. Como você sabe, as partículas carregadas positivamente são atraídas pelas carregadas negativamente. No entanto, cargas de mesmo sinal tendem a se repelir.

Assim, quando essas mesmas cargas começam a se mover no condutor, surge uma corrente elétrica nele, que é explicada como a proporção da quantidade de carga que flui pelo condutor em 1 segundo. A força que atua em um condutor com corrente em um campo magnético é chamada de força Ampère e é calculada de acordo com a regra da "mão esquerda".

Dados empíricos

Você pode encontrar interação magnética em Vida cotidiana ao lidar com ímãs permanentes, indutores, relés ou motores elétricos. Cada um deles possui um campo magnético invisível a olho nu. Ele pode ser rastreado apenas por seu efeito, que tem sobre partículas em movimento e sobre corpos magnetizados.

A força que atua em um condutor condutor de corrente em um campo magnético foi estudada e descrita físico francês Ampère. Não apenas essa força tem o nome dele, mas também a magnitude da força atual. Na escola, as leis de Ampère são definidas como as regras da mão "esquerda" e "direita".

Características do campo magnético

Deve-se entender que um campo magnético sempre surge não apenas em torno de fontes de corrente elétrica, mas também em torno de ímãs. Ele geralmente é representado com linhas magnéticas de força. Graficamente, parece que uma folha de papel foi colocada sobre um ímã e limalha de ferro foi derramada por cima. Eles ficarão exatamente como na foto abaixo.

Em muitos livros populares de física, a força magnética é introduzida como resultado de observações experimentais. É considerada uma força fundamental separada da natureza. Tal ideia é errônea; de fato, a existência de uma força magnética decorre do princípio da relatividade. A sua ausência levaria à violação deste princípio.

Não há nada fundamental sobre a força magnética - é simplesmente uma consequência relativística da lei de Coulomb.

Aplicação de ímãs

Segundo a lenda, no século I dC, na ilha de Magnésia, os antigos gregos descobriram pedras incomuns que possuíam propriedades incríveis. Eles atraíam para si qualquer coisa feita de ferro ou aço. Os gregos começaram a tirá-los da ilha e estudar suas propriedades. E quando as pedras caíram nas mãos dos mágicos de rua, eles se tornaram ajudantes indispensáveis ​​em todas as suas apresentações. Usando o poder das pedras magnéticas, eles conseguiram criar todo um show fantástico que atraiu muitos espectadores.

Como as pedras se espalharam por todas as partes do mundo, lendas e vários mitos começaram a circular sobre elas. Certa vez, as pedras foram parar na China, onde receberam o nome da ilha em que foram encontradas. Os ímãs se tornaram objeto de estudo de todos os grandes cientistas da época. Foi notado que se você colocar uma ironstone magnética em uma bóia de madeira, fixá-la e depois girá-la, ela tentará retornar à sua posição original. Simplificando, a força magnética que atua sobre ele girará o minério de ferro de uma determinada maneira.

Usando isso, os cientistas criaram uma bússola. Numa forma redonda de madeira ou cortiça, foram desenhados dois pólos principais e instalada uma pequena agulha magnética. Este projeto foi baixado em uma pequena tigela cheia de água. Com o tempo, os modelos de bússola melhoraram e se tornaram mais precisos. Eles são usados ​​​​não apenas por marinheiros, mas também por turistas comuns que gostam de explorar áreas desérticas e montanhosas.

O cientista Hans Oersted dedicou quase toda a sua vida à eletricidade e aos ímãs. Um dia, durante uma palestra na universidade, ele mostrou a seus alunos a seguinte experiência. Ele passou uma corrente por um condutor de cobre comum, depois de um tempo o condutor esquentou e começou a dobrar. Este foi um fenômeno da propriedade térmica da corrente elétrica. Os alunos continuaram esses experimentos, e um deles notou que a corrente elétrica tem outro propriedade interessante. Quando uma corrente fluiu no condutor, a seta da bússola localizada nas proximidades começou a se desviar aos poucos. Estudando esse fenômeno com mais detalhes, o cientista descobriu a chamada força que age sobre um condutor em um campo magnético.

Correntes de ampères em ímãs

Os cientistas fizeram tentativas de encontrar uma carga magnética, mas isolaram pólo magnético Não pode ser achado. Isso se explica pelo fato de que, ao contrário das cargas elétricas, as magnéticas não existem. Afinal, caso contrário, seria possível separar uma unidade de carga simplesmente quebrando uma das pontas do imã. No entanto, um novo pólo oposto é formado na outra extremidade.

De fato, qualquer ímã é um solenóide, em cuja superfície circulam correntes intraatômicas, chamadas de correntes de Ampère. Acontece que o ímã pode ser considerado como uma haste de metal através da qual circula uma corrente contínua. É por esta razão que a introdução de um núcleo de ferro no solenóide aumenta significativamente o campo magnético.

Energia magnética ou EMF

Como qualquer fenômeno físico, um campo magnético tem energia que gasta para mover uma carga. Existe o conceito de EMF (força eletromotriz), é definida como o trabalho de mover uma carga unitária do ponto A 0 para o ponto A 1.

EMF é descrito pelas leis de Faraday, que são aplicadas em três situações físicas diferentes:

1. O circuito conduzido se move no campo magnético uniforme gerado. Neste caso, falamos de fem magnética.
2. O circuito está em repouso, mas a própria fonte do campo magnético está em movimento. Este é o fenômeno da fem elétrica.
3. E, finalmente, o circuito e a fonte do campo magnético são estacionários, mas a corrente que cria o campo magnético muda.

Numericamente, o EMF de acordo com a fórmula de Faraday é: EMF \u003d W / q.

Portanto, a força eletromotriz não é uma força no sentido literal, pois é medida em Joules por Coulomb ou em Volts. Acontece que representa a energia que é transmitida ao elétron de condução ao contornar o circuito. Cada vez, fazendo a próxima volta do referencial rotativo do gerador, o elétron adquire uma energia numericamente igual ao EMF. Essa energia adicional pode não apenas ser transferida durante colisões de átomos na cadeia externa, mas também liberada na forma de calor Joule.

Força de Lorentz e ímãs

A força que atua sobre a corrente em um campo magnético é determinada pela seguinte fórmula: q*|v|*|B|*sin a (o produto da carga do campo magnético, os módulos de velocidade da mesma partícula, o vetor de indução do campo e o seno do ângulo entre suas direções). A força que atua sobre uma carga unitária em movimento em um campo magnético é chamada de força de Lorentz. Um fato interessante é que a 3ª lei de Newton é inválida para esta força. Obedece apenas por isso que todas as tarefas de encontrar a força de Lorentz devem ser resolvidas com base nela. Vamos ver como você pode determinar a força do campo magnético.

Tarefas e exemplos de soluções

Para encontrar a força que surge em torno de um condutor com corrente, é necessário conhecer várias grandezas: a carga, sua velocidade e o valor da indução do campo magnético resultante. O seguinte problema ajudará você a entender como calcular a força de Lorentz.

Determine a força que atua sobre um próton que se move a uma velocidade de 10 mm / s em um campo magnético com uma indução de 0,2 C (o ângulo entre eles é de 90 o, pois a partícula carregada se move perpendicularmente às linhas de indução). A solução se resume a encontrar a carga. Olhando para a tabela de cargas, descobrimos que o próton tem uma carga de 1,6 * 10 -19 C. Em seguida, calculamos a força usando a fórmula: 1,6 * 10 -19 * 10 * 0,2 * 1 (seno ângulo certoé igual a 1) = 3,2 * 10 -19 Newtons.

Para entender como aumentar a força de um ímã, você precisa entender o processo de magnetização. Isso acontecerá se o ímã for colocado em um campo magnético externo com o lado oposto ao original. Um aumento na potência de um eletroímã ocorre quando o fornecimento de corrente aumenta ou as voltas do enrolamento se multiplicam.

Você pode aumentar a força do ímã usando um conjunto padrão equipamento necessário: cola, um conjunto de imãs (precisamos de imãs constantes), uma fonte de corrente e um fio isolado. Eles serão necessários para implementar os métodos de aumentar a força do ímã, apresentados a seguir.

Reforço com um íman mais forte

Este método consiste em usar um imã mais potente para fortalecer o original. Para implementação, é necessário colocar um imã em um campo magnético externo de outro, que tenha mais poder. Eletroímãs também são usados ​​para o mesmo propósito. Após segurar o imã no campo do outro, ocorrerá a amplificação, mas a especificidade está na imprevisibilidade dos resultados, pois tal procedimento funcionará individualmente para cada elemento.

Fortalecimento adicionando outros ímãs

Sabe-se que cada ímã tem dois pólos, e cada um atrai o sinal oposto de outros ímãs, e o correspondente não atrai, apenas repele. Como aumentar o poder de um ímã usando cola e ímãs adicionais. Aqui é suposto adicionar outros ímãs para aumentar a potência total. Afinal, quanto mais ímãs, correspondentemente, serão mais poder. A única coisa a considerar é a fixação de ímãs com os mesmos pólos. No processo, eles se repelirão, de acordo com as leis da física. Mas o desafio é permanecer juntos apesar dos desafios físicos. É melhor usar cola projetada para colar metais.

Método de amplificação usando o ponto de Curie

Na ciência existe o conceito do ponto Curie. O fortalecimento ou enfraquecimento do ímã pode ser feito aquecendo-o ou resfriando-o em relação a este ponto. Portanto, o aquecimento acima do ponto Curie ou o resfriamento forte (muito abaixo dele) levará à desmagnetização.

Deve-se notar que as propriedades de um ímã durante o aquecimento e resfriamento em relação ao ponto Curie têm uma propriedade de salto, ou seja, ao atingir a temperatura correta, você pode aumentar sua potência.

Método 1

Se surgir a pergunta, como tornar o ímã mais forte se sua força for ajustável choque elétrico, isso pode ser feito aumentando a corrente fornecida ao enrolamento. Aqui há um aumento proporcional na potência do eletroímã e no fornecimento de corrente. O principal é ⸺ alimentação gradual para evitar o esgotamento.

Método #2

Para implementar este método, é necessário aumentar o número de voltas, mas o comprimento deve permanecer inalterado. Ou seja, você pode fazer uma ou duas fileiras adicionais de arame para que o número total de voltas seja maior.

Esta seção discute maneiras de aumentar a força de um ímã em casa, para experimentos que você pode solicitar no site da MirMagnit.

Fortalecendo um imã convencional

Muitas questões surgem quando os ímãs comuns deixam de desempenhar suas funções diretas. Isso geralmente se deve ao fato de que os ímãs domésticos não são, na verdade, são peças de metal magnetizadas que perdem suas propriedades com o tempo. É impossível aumentar o poder de tais peças ou devolver suas propriedades que eram originalmente.

Deve-se notar que anexar ímãs a eles, mesmo os mais poderosos, não faz sentido, pois, quando são conectados por pólos inversos, o campo externo fica muito mais fraco ou mesmo neutralizado.

Isso pode ser verificado com uma cortina mosquiteira doméstica comum, que deve fechar no meio com ímãs. Se os ímãs iniciais mais fracos forem conectados aos ímãs iniciais fracos de cima, como resultado, a cortina geralmente perderá as propriedades da conexão com a ajuda da atração, porque os pólos opostos neutralizam os campos externos um do outro em cada lado.

Experimentos com ímãs de neodímio

Neomagnet é bastante popular, sua composição: neodímio, boro, ferro. Esse ímã tem alta potência e é resistente à desmagnetização.

Como fortalecer o neodímio? O neodímio é muito suscetível à corrosão, ou seja, enferruja rapidamente, por isso os ímãs de neodímio são revestidos com níquel para aumentar sua vida útil. Eles também se assemelham a cerâmica, são fáceis de quebrar ou rachar.

Mas não adianta tentar aumentar sua potência artificialmente, porque é um imã permanente, tem um certo nível de força para si. Portanto, se você precisa de um neodímio mais potente, é melhor comprá-lo, considerando a força certa novo.

Conclusão: o artigo aborda o tema de como aumentar a força de um imã, incluindo como aumentar a potência de um imã de neodímio. Acontece que existem várias maneiras de aumentar as propriedades de um ímã. Porque existe simplesmente um metal magnetizado, cuja força não pode ser aumentada.

Maioria maneiras simples: usando cola e outros ímãs (devem ser colados com pólos idênticos), bem como um mais potente, em cujo campo externo o ímã original deve estar localizado.

São considerados métodos para aumentar a força de um eletroímã, que consistem em enrolamento adicional com fios ou intensificação do fluxo de corrente. A única coisa a considerar é a força do fluxo de corrente para a segurança do dispositivo.

Os ímãs comuns e de neodímio não são capazes de sucumbir a um aumento de seu próprio poder.

Os ímãs são onipresentes em motores, dínamos, geladeiras, cartões de crédito e débito e vários dispositivos eletrônicos, como captadores de guitarra elétrica, alto-falantes estéreo e discos rígidos de computador. Os ímãs podem ser permanentes e consistir de materiais magnéticos naturais (ferro ou ligas), ou podem ser eletroímãs. Nos eletroímãs, um campo magnético é criado pela passagem de um campo elétrico através de uma bobina de fio enrolada em um núcleo de ferro. Existem vários fatores que afetam a força de um campo magnético, e essa força pode ser alterada de várias maneiras. Esses fatores e métodos são descritos neste artigo.

Passos

Determine os fatores que afetam a força do campo magnético

Considere as características do ímã. As propriedades de um ímã são descritas pelos seguintes parâmetros:

De que material é feito o imã permanente? Os ímãs permanentes são geralmente feitos dos seguintes materiais:

• Uma liga de neodímio, ferro e boro. Este material possui a maior indução magnética (12.800 gauss), a força coercitiva do campo magnético (12.300 oersteds) e a maior densidade de fluxo magnético (40). Ele também tem a menor temperatura operacional máxima e temperatura Curie (150 e 310 graus Celsius, respectivamente), com um coeficiente de temperatura de -0,12.
• Uma liga de samário com cobalto ocupa o segundo lugar em termos de força coercitiva do campo magnético, que é de 9.200 oersteds. Ele gera uma indução magnética de 10.500 gauss e uma densidade máxima de fluxo magnético de 26. Sua temperatura máxima de operação é muito maior que a do neodímio ferro boro a 300 graus Celsius e a temperatura Curie é de 750 graus Celsius. O coeficiente de temperatura desta glória é 0,04.
• Alnico é uma liga de alumínio, níquel e cobalto. Sua intensidade de campo magnético (12.500 gauss) é próxima à do ferro-boro de neodímio, mas tem uma coercividade de campo magnético muito menor (640 oersteds) e, portanto, uma densidade de fluxo magnético máximo inferior (5,5). Em comparação com a liga de samário-cobalto dado material tem uma temperatura operacional máxima mais alta (540 graus Celsius) e uma temperatura Curie (860 graus Celsius). Seu coeficiente de temperatura é 0,02.
• Os ímãs de cerâmica e ferrite têm forças de campo magnético muito mais baixas e densidade máxima fluxo magnético, são respectivamente 3.900 gauss e 3,5. No entanto, sua coercividade magnética é muito maior do que a de Alnico, em 3.200 oersteds. Sua temperatura máxima de operação é semelhante à da liga de samário-cobalto, enquanto a temperatura Curie é bem menor (460 graus Celsius). O coeficiente de temperatura desses materiais é -0,2, ou seja, com o aumento da temperatura, a força de seu campo magnético diminui muito mais rapidamente do que em outros materiais.

1. Conte o número de voltas da bobina eletromagnética. Quanto mais voltas por unidade de comprimento da bobina, maior a força do campo magnético. Os eletroímãs padrão são equipados com um núcleo bastante maciço feito de um dos materiais descritos acima, em torno do qual grandes bobinas estão localizadas. No entanto, um eletroímã simples é fácil de fazer: basta pegar um prego, enrolá-lo com um fio e conectar suas pontas a uma bateria de 1,5 volts.

   Verifique a intensidade da corrente que passa pela bobina do eletroímã. Use um multímetro para isso. Quanto maior a corrente, mais forte o campo magnético que ela cria.

   • Outra unidade para medir a força de um campo magnético no sistema métrico é o ampère-volta. Este valor determina quanto a força do campo magnético aumenta com o aumento da corrente e/ou número de voltas.

   Avalie o campo magnético com clipes de papel

   1. Faça um suporte de imã permanente em forma de barra. Para fazer isso, você pode usar um prendedor de roupa e um copo de papel ou plástico. Este método adequado para demonstrar o efeito de um campo magnético para alunos do ensino fundamental.

      • Use fita adesiva para prender uma das pontas longas do prendedor de roupa no fundo do copo.
      • Coloque o copo com o pregador preso de cabeça para baixo sobre a mesa.

   2. Dobre o clipe de papel para formar um gancho. Para fazer isso, você pode simplesmente dobrar a borda externa do clipe de papel. Você vai pendurar outros clipes de papel neste gancho.

      Para medir a força do campo magnético, adicione outros clipes de papel. Prenda um clipe de crochê em um dos pólos do ímã. Nesse caso, o local de crochê deve ficar solto. Pendure outros clipes de papel no gancho. Continue adicionando clipes de papel até que seu peso levante o gancho do ímã e todos os clipes caiam sobre a mesa.

      Observe o número de grampos que tiraram o gancho do imã. Depois de adicionar grampos suficientes e o grampo superior sair do ímã, conte cuidadosamente o número de grampos em que isso aconteceu e anote.

      Aplique fita isolante no polo inferior do ímã. Prenda três pequenas tiras de fita isolante no pólo magnético e pendure o clipe de crochê novamente.

      Adicione clipes de papel ao gancho até que saia do ímã novamente. Repita o procedimento anterior e pendure os clipes de papel no gancho até que eles finalmente saiam do imã novamente e caiam sobre a mesa.

      Anote quantos grampos foram necessários desta vez. Além do número de clipes de papel, anote também o número de tiras de fita isolante que você prendeu no pólo magnético.

      Repita o passo anterior várias vezes com todos os b O mais tiras de fita isolante. A cada vez, registre o número de grampos que se desprendem do ímã e o número de tiras de fita isolante. À medida que o número de tiras de rasgo do ímã aumenta, menos grampos serão necessários.

   Medir o campo magnético com um gaussímetro

   1. Determine a base ou tensão da fonte. Isso pode ser feito com um gaussímetro, também chamado de magnetômetro ou detector de EMF (força eletromotriz). Esse dispositivo manual, que permite medir a força e a direção do campo magnético. Um gaussímetro pode ser adquirido em uma loja de eletrônicos e é fácil de usar. Este método adequado para demonstrar o efeito de um campo magnético para alunos e alunos do ensino médio. Para começar, faça o seguinte:

      • Defina o valor máximo de tensão para 10 volts, CC (corrente contínua).
      • Observe a leitura no visor do instrumento quando estiver longe do ímã. Esta será a tensão base ou fonte V0.