Es gibt zwei Haupttypen von Magneten: Permanent- und Elektromagnete. Es ist möglich, anhand seiner Haupteigenschaft zu bestimmen, was ein Permanentmagnet ist. Der Permanentmagnet hat seinen Namen von der Tatsache, dass sein Magnetismus immer "an" ist. Anders als ein Elektromagnet, der aus Draht besteht, der um einen Eisenkern gewickelt ist, erzeugt er sein eigenes Magnetfeld und benötigt Strom, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Geschichte der Untersuchung magnetischer Eigenschaften

Vor Jahrhunderten entdeckten die Menschen, dass einige Gesteinsarten originelle Eigenschaften haben: Sie werden von eisernen Gegenständen angezogen. Die Erwähnung von Magnetit findet sich in alten historischen Chroniken: vor mehr als zweitausend Jahren in Europa und viel früher in Ostasien. Zunächst wurde es als kurioses Objekt eingeschätzt.

Später wurde Magnetit zur Navigation verwendet, wobei festgestellt wurde, dass es dazu neigt, eine bestimmte Position einzunehmen, wenn ihm die Freiheit gegeben wird, sich zu drehen. Eine wissenschaftliche Studie von P. Peregrine im 13. Jahrhundert zeigte, dass Stahl diese Eigenschaften annehmen konnte, nachdem er mit Magnetit gerieben wurde.

Magnetisierte Objekte hatten zwei Pole: "Nord" und "Süd", relativ zum Magnetfeld der Erde. Wie Peregrine entdeckte, war es nicht möglich, einen der Pole zu isolieren, indem man ein Magnetitfragment in zwei Teile zerschnitt – jedes einzelne Fragment hatte infolgedessen sein eigenes Polpaar.

Das Magnetfeld von Permanentmagneten ist nach heutiger Vorstellung die resultierende Ausrichtung von Elektronen in eine Richtung. Nur einige Arten von Materialien interagieren mit Magnetfeldern, eine viel kleinere Anzahl von ihnen ist in der Lage, ein konstantes Magnetfeld aufrechtzuerhalten.

Eigenschaften von Permanentmagneten

Die Haupteigenschaften von Permanentmagneten und dem von ihnen erzeugten Feld sind:

• die Existenz von zwei Polen;
• Gegenpole ziehen sich an und gleiche Pole stoßen sich ab (wie positive und negative Ladungen);
• magnetische Kraft breitet sich unmerklich im Raum aus und durchdringt Gegenstände (Papier, Holz);
• es gibt eine Zunahme der MF-Intensität in der Nähe der Pole.

Permanentmagnete unterstützen MT ohne fremde Hilfe. Materialien in Abhängigkeit von den magnetischen Eigenschaften werden in die Haupttypen unterteilt:

• Ferromagnete - leicht magnetisierbar;
• Paramagnete - mit großer Schwierigkeit magnetisiert;
• Diamagnete - neigen dazu, die externe MF durch Magnetisierung in die entgegengesetzte Richtung zu reflektieren.

Wichtig! Weichmagnetische Materialien wie Stahl leiten Magnetismus, wenn sie an einem Magneten befestigt sind, aber dieser hört auf, wenn er entfernt wird. Permanentmagnete werden aus hartmagnetischen Materialien hergestellt.

Wie ein Dauermagnet funktioniert

Seine Arbeit bezieht sich auf die atomare Struktur. Alle Ferromagnete erzeugen dank der Elektronen, die die Atomkerne umgeben, ein natürliches, wenn auch schwaches Magnetfeld. Diese Atomgruppen können sich in einer einzigen Richtung orientieren und werden magnetische Domänen genannt. Jede Domäne hat zwei Pole: Nord und Süd. Wenn ein ferromagnetisches Material nicht magnetisiert ist, sind seine Bereiche in zufällige Richtungen orientiert und ihre MFs heben sich gegenseitig auf.

Um Permanentmagnete herzustellen, werden Ferromagnete auf sehr hohe Temperaturen erhitzt und einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt. Dies führt dazu, dass einzelne magnetische Domänen innerhalb des Materials beginnen, sich in Richtung des äußeren Magnetfelds zu orientieren, bis sich alle Domänen ausrichten und den magnetischen Sättigungspunkt erreichen. Das Material wird dann gekühlt und die ausgerichteten Domänen werden in Position gehalten. Nach dem Entfernen der externen MF behalten hartmagnetische Materialien die meisten ihrer Domänen bei, wodurch ein Permanentmagnet entsteht.

Eigenschaften eines Dauermagneten

1. Die Magnetkraft ist durch magnetische Restinduktion gekennzeichnet. Ausgewiesener Br. Dies ist die Kraft, die nach dem Verschwinden des externen MT übrig bleibt. Gemessen in Tests (Tl) oder Gauss (Gs);
2. Koerzitivkraft oder Entmagnetisierungswiderstand - Ns. Gemessen in A/m. Zeigt an, wie stark die externe MF sein sollte, um das Material zu entmagnetisieren;
3. Maximale Energie - BHmax. Berechnet durch Multiplikation der Restmagnetkraft Br und der Koerzitivfeldstärke Hc. Gemessen in MGSE (Megagausserted);
4. Der Temperaturkoeffizient der Restmagnetkraft ist Тс von Br. Charakterisiert die Abhängigkeit von Br vom Temperaturwert;
5. Tmax ist der höchste Temperaturwert, bei dem Permanentmagnete ihre Eigenschaften mit der Möglichkeit der Rückwärtserholung verlieren;
6. Tcur ist der höchste Temperaturwert, bei dem das Magnetmaterial seine Eigenschaften dauerhaft verliert. Dieser Indikator wird als Curie-Temperatur bezeichnet.

Die individuellen Eigenschaften eines Magneten ändern sich mit der Temperatur. Bei unterschiedlichen Temperaturen funktionieren verschiedene Arten von magnetischen Materialien unterschiedlich.

Wichtig! Alle Permanentmagnete verlieren mit steigender Temperatur prozentual an Magnetismus, jedoch je nach Typ unterschiedlich schnell.

Arten von Permanentmagneten

Es gibt insgesamt fünf Arten von Permanentmagneten, die jeweils auf der Grundlage von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften unterschiedlich hergestellt werden:

• Alniko;
• Ferrite;
• Seltene Erden SmCo auf Basis von Kobalt und Samarium;
• Neodym;
• Polymer.

Alnico

Dies sind Permanentmagnete, die hauptsächlich aus einer Kombination von Aluminium, Nickel und Kobalt bestehen, aber auch Kupfer, Eisen und Titan enthalten können. Aufgrund der Eigenschaften von Alnico-Magneten können sie bei höchsten Temperaturen betrieben werden, während sie ihren Magnetismus beibehalten, sie entmagnetisieren sich jedoch leichter als Ferrit oder Seltenerd-SmCo. Sie waren die ersten massenproduzierten Permanentmagnete und ersetzten magnetisierte Metalle und teure Elektromagnete.

Anwendung:

• Elektromotoren;
• Wärmebehandlung;
• Lager;
• Luft- und Raumfahrtfahrzeuge;
• militärische Ausrüstung;
• Hochtemperatur-Lade- und Entladegeräte;
• Mikrofone.

Ferrite

Zur Herstellung von Ferritmagneten, auch Keramik genannt, werden Strontiumcarbonat und Eisenoxid im Verhältnis 10/90 verwendet. Beide Materialien sind reichlich vorhanden und wirtschaftlich verfügbar.

Aufgrund der niedrigen Produktionskosten, der Hitzebeständigkeit (bis 250 °C) und der Korrosion gehören Ferritmagnete zu den beliebtesten für den täglichen Gebrauch. Sie haben eine größere innere Koerzitivkraft als Alnico, aber weniger magnetische Kraft als Neodym-Pendants.

Anwendung:

• Lautsprecher;
• Sicherheitssysteme;
• große Plattenmagnete zum Entfernen von Eisenverunreinigungen aus Prozessleitungen;
• Elektromotoren und Generatoren;
• medizinische Instrumente;
• Hebemagnete;
• Suchmagnete für die Seefahrt;
• Geräte auf der Basis von Wirbelströmen;
• Schalter und Relais;
• Bremsen.

SmCo-Magnete aus seltenen Erden

Kobalt- und Samariummagnete arbeiten über einen weiten Temperaturbereich, haben hohe Temperaturkoeffizienten und eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Dieser Typ behält seine magnetischen Eigenschaften auch bei Temperaturen unter dem absoluten Nullpunkt, was ihn für den Einsatz in kryogenen Anwendungen beliebt macht.

Anwendung:

• Turbotechnik;
• Pumpenkupplungen;
• nasse Umgebungen;
• Hochtemperaturgeräte;
• elektrische Mini-Rennwagen;
• elektronische Geräte für den Betrieb unter kritischen Bedingungen.

Neodym-Magneten

Die stärksten existierenden Magnete, bestehend aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor. Aufgrund ihrer enormen Kraft entfalten selbst Miniaturmagnete ihre Wirkung. Dies bietet eine vielseitige Verwendung. Jede Person befindet sich ständig neben einem der Neodym-Magnete. Sie befinden sich beispielsweise in einem Smartphone. Die Herstellung von Elektromotoren, medizinischen Geräten und Funkelektronik ist auf Hochleistungs-Neodym-Magnete angewiesen. Aufgrund ihrer Superstärke, enormen Magnetkraft und Widerstandsfähigkeit gegen Entmagnetisierung können Proben bis zu 1 mm hergestellt werden.

Anwendung:

• Festplatten;
• Tonwiedergabegeräte - Mikrofone, akustische Sensoren, Kopfhörer, Lautsprecher;
• Prothesen;
• Pumpen mit Magnetkupplung;
• Türschließer;
• Motoren und Generatoren;
• Schlösser an Schmuck;
• MRI-Scanner;
• Magnetfeldtherapie;
• ABS-Sensoren in Autos;
• Hebezeuge;
• Magnetabscheider;
• Reedschalter usw.

Flexible Magnete enthalten magnetische Partikel in einem Polymerbindemittel. Sie werden für einzigartige Geräte verwendet, bei denen es unmöglich ist, feste Analoga zu installieren.

Anwendung:

• Display-Werbung - schnelle Befestigung und schnelle Entfernung bei Messen und Veranstaltungen;
• Fahrzeugschilder, Schultafeln, Firmenlogos;
• Spielzeug, Puzzles und Spiele;
• Abdecken von Oberflächen zum Anstreichen;
• Kalender und magnetische Lesezeichen;
• Fenster- und Türdichtungen.

Die meisten Permanentmagnete sind spröde und sollten nicht als Konstruktionselemente verwendet werden. Sie werden in Standardformen hergestellt: Ringe, Stäbe, Scheiben und individuell: Trapeze, Bögen usw. Aufgrund des hohen Eisengehalts sind Neodym-Magnete korrosionsanfällig, daher werden sie oben mit Nickel, Edelstahl, Teflon beschichtet, Titan, Gummi und andere Materialien.

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a) Allgemeine Informationen. Zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes in einer Reihe von elektrischen Geräten werden Permanentmagnete verwendet, die aus hartmagnetischen Materialien mit einer breiten Hystereseschleife bestehen (Abb. 5.6).

Die Arbeit eines Permanentmagneten tritt im Bereich aus H=0 Vor H \u003d - Hs. Dieser Teil der Schleife wird Entmagnetisierungskurve genannt.

Betrachten Sie die grundlegenden Beziehungen in einem Permanentmagneten, der die Form eines Toroids mit einem kleinen Spalt hat b(Abb.5.6). Aufgrund der Form eines Toroids und eines kleinen Spalts können Streuflüsse in einem solchen Magneten vernachlässigt werden. Wenn der Spalt klein ist, kann das Magnetfeld darin als gleichmäßig angesehen werden.

Abb.5.6. Dauermagnet-Entmagnetisierungskurve

Wird das Knicken vernachlässigt, dann die Induktion im Spalt BEIM & und im Magneten BEIM sind gleich.

Basierend auf dem gesamten aktuellen Gesetz in Closed-Loop-Integration 1231 Reis. wir bekommen:

Abb.5.7. Permanentmagnet in Form eines Ringkerns

Somit ist die Feldstärke im Spalt der Feldstärke im Magnetkörper entgegengerichtet. Für einen Gleichstrom-Elektromagneten mit einer ähnlichen Form des Magnetkreises können Sie ohne Berücksichtigung der Sättigung schreiben:.

Im Vergleich sieht man, dass bei einem Permanentmagneten n. c, das im Arbeitsspalt eine Strömung erzeugt, ist das Produkt aus der Spannung im Magnetkörper und seiner Länge mit umgekehrtem Vorzeichen - Hl.

Ausnutzen der Tatsache, dass

, (5.29)

, (5.30)

wo S- der Bereich der Stange; - Leitfähigkeit des Luftspalts.

Die Gleichung ist die Gleichung einer Geraden, die im zweiten Quadranten unter einem Winkel a zur Achse durch den Ursprung verläuft H. Angesichts der Induktionsskala Zinn und Spannung n Winkel a ist durch die Gleichheit definiert

Da Induktion und Stärke des Magnetfeldes im Körper eines Permanentmagneten durch eine Entmagnetisierungskurve verbunden sind, ist der Schnittpunkt dieser Geraden mit der Entmagnetisierungskurve (Punkt SONDERN in Abb.5.6) und bestimmt den Zustand des Kerns bei einem gegebenen Spalt.

Bei geschlossenem Kreislauf u

Mit Wachstum b Leitfähigkeit des Arbeitsspaltes u tga abnehmen, nimmt die Induktion im Arbeitsspalt ab und die Feldstärke im Inneren des Magneten steigt an.

Eine der wichtigen Eigenschaften eines Permanentmagneten ist die Energie des Magnetfeldes im Arbeitsspalt Wt. Wenn man bedenkt, dass das Feld in der Lücke gleichförmig ist,

Ersatzwert H wir bekommen:

, (5.35)

wobei V M das Volumen des Magnetkörpers ist.

Somit ist die Energie im Arbeitsspalt gleich der Energie im Inneren des Magneten.

Produktabhängigkeit B(-H) in der Induktionsfunktion ist in Abb.5.6 dargestellt. Offensichtlich für Punkt C, wo B(-H) ihren Maximalwert erreicht, erreicht auch die Energie im Luftspalt ihren Maximalwert, und aus Sicht der Verwendung eines Permanentmagneten ist dieser Punkt optimal. Es kann gezeigt werden, dass der Punkt C, der dem Maximum des Produkts entspricht, der Schnittpunkt mit der Entmagnetisierungskurve des Strahls ist OK, durch einen Punkt mit Koordinaten und .

Betrachten wir den Einfluss der Lücke genauer b um die Induktionsmenge BEIM(Abb.5.6). Wenn die Magnetisierung des Magneten mit Spalt durchgeführt wurde b, dann wird nach dem Entfernen des äußeren Feldes im Körper des Magneten eine dem Punkt entsprechende Induktion hergestellt SONDERN. Die Lage dieses Punktes wird durch den Spalt b bestimmt.

Verringern Sie den Abstand auf den Wert , dann

. (5.36)

Mit abnehmendem Spalt nimmt die Induktion im Magnetkörper zu, der Vorgang der Induktionsänderung folgt jedoch nicht der Entmagnetisierungskurve, sondern dem Ast einer eigenen Hystereseschleife AMD. Induktion BEIM 1 wird durch den Schnittpunkt dieses Astes mit einem schräg zur Achse gezeichneten Strahl bestimmt - H(Punkt D).

Wenn wir die Lücke wieder auf den Wert erhöhen b, dann fällt die Induktion auf den Wert ab BEIM, und Abhängigkeit B (H) wird von der Filiale festgelegt DNS private Hystereseschleife. Normalerweise partielle Hystereseschleife AMDNA schmal genug und durch eine Gerade ersetzt ANZEIGE, die als Rückleitung bezeichnet wird. Die Neigung zur horizontalen Achse (+ H) dieser Linie wird als Renditekoeffizient bezeichnet:

. (5.37)

Die Entmagnetisierungskennlinie eines Materials wird meist nicht vollständig angegeben, sondern es werden nur die Sättigungsinduktionswerte angegeben. Bs, Restinduktion In g, Koerzitivkraft N s. Um einen Magneten zu berechnen, ist es notwendig, die gesamte Entmagnetisierungskurve zu kennen, die für die meisten hartmagnetischen Materialien durch die Formel gut angenähert ist

Die durch (5.30) gegebene Entmagnetisierungskurve lässt sich bei Kenntnis leicht grafisch darstellen Bs, Br.

b) Bestimmung der Strömung im Arbeitsspalt bei gegebenem Magnetkreis. In einem realen System mit Permanentmagnet unterscheidet sich die Strömung im Arbeitsspalt von der Strömung im Neutralteil (in der Mitte des Magneten) durch Streu- und Knickströmungen (Abb.).

Der Durchfluss im neutralen Abschnitt ist gleich:

, (5.39)

wo ist die Strömung im neutralen Abschnitt;

Wölbung an den Polen;

Flussstreuung;

Arbeitsablauf.

Der Streukoeffizient o wird durch die Gleichheit bestimmt

Wenn wir das akzeptieren, fließt es erzeugt durch die gleiche magnetische Potentialdifferenz, dann

. (5.41)

Wir finden die Induktion im neutralen Abschnitt, indem wir definieren:

,

und unter Verwendung der Entmagnetisierungskurve Abb.5.6. Die Induktion im Arbeitsspalt ist gleich:

da die Strömung im Arbeitsspalt um ein Vielfaches kleiner ist als die Strömung im neutralen Teil.

Sehr oft erfolgt die Magnetisierung des Systems im nicht zusammengebauten Zustand, wenn die Leitfähigkeit des Arbeitsspalts aufgrund des Fehlens von Teilen aus ferromagnetischem Material verringert ist. In diesem Fall erfolgt die Berechnung über eine direkte Rendite. Wenn die Streuflüsse erheblich sind, wird empfohlen, die Berechnung abschnittsweise durchzuführen, ebenso wie im Fall eines Elektromagneten.

Streuflüsse spielen bei Permanentmagneten eine viel größere Rolle als bei Elektromagneten. Tatsache ist, dass die magnetische Permeabilität von hartmagnetischen Materialien viel geringer ist als die von weichmagnetischen Materialien, aus denen Systeme für Elektromagnete hergestellt werden. Streuflüsse bewirken einen deutlichen Abfall des magnetischen Potentials entlang des Permanentmagneten und verringern n. c und damit die Strömung im Arbeitsspalt.

Der Verlustkoeffizient der fertigen Systeme variiert über einen ziemlich weiten Bereich. Die Berechnung des Streukoeffizienten und der Streuflüsse ist mit großen Schwierigkeiten verbunden. Daher wird empfohlen, bei der Entwicklung eines neuen Designs den Wert des Streukoeffizienten an einem speziellen Modell zu bestimmen, bei dem der Permanentmagnet durch einen Elektromagneten ersetzt wird. Die Magnetisierungswicklung wird so gewählt, dass sie den notwendigen Fluss im Arbeitsspalt erhält.

Abb.5.8. Magnetkreis mit Permanentmagnet und Streu- und Knickflüssen

c) Bestimmung der Abmessungen des Magneten entsprechend der erforderlichen Induktion im Arbeitsspalt. Diese Aufgabe ist noch schwieriger als die Bestimmung des Durchflusses mit bekannten Dimensionen. Bei der Wahl der Abmessungen eines Magnetkreises strebt man üblicherweise danach, sicherzustellen, dass die Induktion Bei 0 und Spannung H 0 im neutralen Teil entsprach dem Maximalwert des Produkts N 0 V 0 . In diesem Fall ist das Volumen des Magneten minimal. Für die Materialauswahl werden folgende Empfehlungen gegeben. Wenn es erforderlich ist, bei großen Lücken einen großen Induktionswert zu erzielen, ist Magnico das am besten geeignete Material. Wenn es notwendig ist, kleine Induktionen mit großem Abstand zu erstellen, kann Alnisi empfohlen werden. Bei kleinen Arbeitsspalten und großem Induktionswert empfiehlt sich der Einsatz eines Alni.

Der Querschnitt des Magneten wird aus den folgenden Überlegungen ausgewählt. Die Induktion im neutralen Abschnitt wird gleich gewählt Bei 0 . Dann die Strömung im neutralen Bereich

,

wo ist der Querschnitt des Magneten

.
Induktionswerte im Arbeitsspalt Im r und die Fläche des Pols sind gegebene Werte. Am schwierigsten ist es, den Wert des Koeffizienten zu bestimmen Streuung. Sein Wert hängt von der Konstruktion und der Induktion im Kern ab. Wenn der Querschnitt des Magneten groß ausgefallen ist, werden mehrere parallel geschaltete Magnete verwendet. Die Länge des Magneten ergibt sich aus der Bedingung zur Erzeugung des notwendigen NS. im Arbeitsspalt bei Spannung im Magnetkörper H0:

wo b p - der Wert des Arbeitsspalts.

Nach der Auswahl der Hauptabmessungen und der Konstruktion des Magneten wird eine Überprüfungsrechnung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt.

d) Stabilisierung der Eigenschaften des Magneten. Während des Betriebs des Magneten wird eine Abnahme des Durchflusses im Arbeitsspalt des Systems beobachtet - die Alterung des Magneten. Es gibt strukturelle, mechanische und magnetische Alterung.

Die strukturelle Alterung tritt dadurch auf, dass nach dem Aushärten des Materials innere Spannungen darin entstehen, das Material eine inhomogene Struktur annimmt. Während des Arbeitsprozesses wird das Material homogener, innere Spannungen verschwinden. In diesem Fall die Restinduktion In t und Zwangskraft Ns Abnahme. Um der strukturellen Alterung entgegenzuwirken, wird das Material einer Wärmebehandlung in Form von Anlassen unterzogen. In diesem Fall verschwinden Eigenspannungen im Material. Seine Eigenschaften werden stabiler. Aluminium-Nickel-Legierungen (Alni etc.) benötigen keine Gefügestabilisierung.

Mechanische Alterung tritt bei Schock und Vibration des Magneten auf. Um den Magneten unempfindlich gegen mechanische Einflüsse zu machen, wird er einer künstlichen Alterung unterzogen. Die Magnetproben werden solchen Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt, wie sie im Betrieb vor dem Einbau in die Vorrichtung auftreten.

Magnetische Alterung ist eine Veränderung der Eigenschaften eines Materials unter dem Einfluss äußerer Magnetfelder. Ein positives äußeres Feld erhöht die Induktion entlang der Rückleitung, ein negatives verringert sie entlang der Entmagnetisierungskurve. Um den Magneten stabiler zu machen, wird er einem Entmagnetisierungsfeld ausgesetzt, wonach der Magnet auf einer Rückleitung arbeitet. Durch die geringere Steilheit der Rückleitung wird der Einfluss externer Felder reduziert. Bei der Berechnung von Magnetsystemen mit Permanentmagneten muss berücksichtigt werden, dass der magnetische Fluss im Stabilisierungsprozess um 10-15% abnimmt.

Magnetflussschaltsysteme basieren auf Magnetflussumschaltung relativ zu abnehmbaren Spulen.
Die Essenz der im Internet betrachteten CE-Geräte besteht darin, dass es einen Magneten gibt, für den wir einmal bezahlen, und es gibt ein Magnetfeld des Magneten, für das niemand Geld bezahlt.
Die Frage ist, dass es notwendig ist, in Transformatoren mit schaltenden Magnetflüssen solche Bedingungen zu schaffen, unter denen das Magnetfeld kontrollierbar wird und wir es lenken. unterbrechen. so umleiten. damit die Schaltenergie minimal oder kostenlos ist

Um Optionen für diese Systeme in Betracht zu ziehen, beschloss ich, neue Ideen zu studieren und meine Gedanken einzubringen.

Zunächst wollte ich mir ansehen, welche magnetischen Eigenschaften ein ferromagnetisches Material hat usw. Magnetische Materialien haben eine Koerzitivkraft.

Dementsprechend wird die aus dem Zyklus oder aus dem Zyklus erhaltene Koerzitivkraft betrachtet. sind jeweils bezeichnet

Die Koerzitivkraft ist immer größer. Diese Tatsache erklärt sich dadurch, dass in der rechten Halbebene des Hysteresediagramms der Wert größer ist als um den Wert:

In der linken Halbebene ist sie dagegen um den Wert kleiner als . Dementsprechend befinden sich die Kurven im ersten Fall über den Kurven und im zweiten Fall darunter. Dadurch wird der Hysteresezyklus schmaler als der Zyklus.

Zwangskraft

Koerzitivkraft - (von lat. coercitio - halten), der Wert der magnetischen Feldstärke, die zur vollständigen Entmagnetisierung eines ferro- oder ferrimagnetischen Stoffes erforderlich ist. Sie wird in Ampere/Meter (im SI-System) gemessen. Je nach Größe der Koerzitivkraft werden folgende magnetische Materialien unterschieden

Weichmagnetische Materialien sind Materialien mit geringer Koerzitivkraft, die in relativ schwachen Magnetfeldern von etwa 8–800 A/m bis zur Sättigung magnetisiert und wieder magnetisiert werden. Nach Ummagnetisierung weisen sie äußerlich keine magnetischen Eigenschaften auf, da sie aus willkürlich orientierten Bereichen bestehen, die bis zur Sättigung magnetisiert sind. Ein Beispiel wären verschiedene Stähle. Je größer die Koerzitivkraft eines Magneten ist, desto widerstandsfähiger ist er gegen entmagnetisierende Faktoren. Hartmagnetische Materialien sind Materialien mit hoher Koerzitivkraft, die in relativ starken Magnetfeldern mit einer Stärke von Tausenden und Zehntausenden von a/m bis zur Sättigung magnetisiert und ummagnetisiert werden. Nach der Magnetisierung bleiben hartmagnetische Materialien aufgrund hoher Koerzitivkraft und magnetischer Induktion Permanentmagnete. Beispiele sind die Seltenerdmagnete NdFeB und SmCo, Barium- und Strontium-Hartmagnetferrite.

Mit zunehmender Masse des Teilchens nimmt der Krümmungsradius der Flugbahn zu und gemäß dem ersten Newtonschen Gesetz nimmt seine Trägheit zu.

Mit zunehmender magnetischer Induktion nimmt der Krümmungsradius der Flugbahn ab, d.h. die Zentripetalbeschleunigung des Teilchens nimmt zu. Folglich wird bei Einwirkung derselben Kraft die Geschwindigkeitsänderung des Teilchens geringer und der Krümmungsradius der Flugbahn größer.

Mit zunehmender Ladung des Teilchens steigt die Lorentzkraft (magnetische Komponente) und damit auch die Zentripetalbeschleunigung.

Wenn sich die Geschwindigkeit des Teilchens ändert, ändert sich der Krümmungsradius seiner Flugbahn, die Zentripetalbeschleunigung ändert sich, was sich aus den Gesetzen der Mechanik ergibt.

Fliegt ein Teilchen durch Induktion in ein homogenes Magnetfeld BEIM in einem anderen Winkel als 90°, dann ändert sich die horizontale Komponente der Geschwindigkeit nicht, und die vertikale Komponente erhält unter der Wirkung der Lorentzkraft eine Zentripetalbeschleunigung, und das Teilchen beschreibt einen Kreis in einer Ebene senkrecht zum Magnetvektor Induktion und Geschwindigkeit. Durch die gleichzeitige Bewegung entlang der Richtung des Induktionsvektors beschreibt das Teilchen eine Schraubenlinie und kehrt in regelmäßigen Abständen in die ursprüngliche Horizontale zurück, d.h. überqueren Sie es in gleichen Abständen.

Die retardierende Wechselwirkung magnetischer Felder wird durch Foucault-Ströme verursacht

Sobald der Stromkreis im Induktor geschlossen ist, beginnen zwei entgegengesetzt gerichtete Strömungen um den Leiter herum zu wirken: Nach dem Lenzschen Gesetz beginnen die positiven Ladungen des Elektrogases (Äther) ihre helikale Bewegung und setzen die Atome in Bewegung, wonach die elektrische Verbindung ist hergestellt. Von hier aus ist es einfach, die Existenz der magnetischen Wirkung und Gegenwirkung zu erklären.

Damit erkläre ich die Hemmung des anregenden Magnetfeldes und seine Gegenwirkung im geschlossenen Stromkreis, die Bremswirkung im elektrischen Generator (mechanisches Bremsen bzw. Widerstand des Rotors des elektrischen Generators gegen die mechanisch aufgebrachte Kraft und den Widerstand (Bremsen) von der Foucault-Strom zu einem fallenden Neodym-Magneten, der in ein Kupferrohr fällt.

Ein wenig über Magnetmotoren

Auch hier wird das Prinzip des Schaltens magnetischer Flüsse angewendet.
Aber es ist einfacher, zu den Zeichnungen zu gehen.

Wie soll dieses System funktionieren?

Die mittlere Spule ist abnehmbar und arbeitet mit einer relativ breiten Impulslänge, die durch den Durchgang magnetischer Flüsse von den im Diagramm gezeigten Magneten erzeugt wird.
Die Pulslänge wird durch die Induktivität der Spule und den Lastwiderstand bestimmt.
Sobald die Zeit abgelaufen ist und der Kern magnetisiert wird, ist es notwendig, den Kern selbst zu unterbrechen, zu entmagnetisieren oder neu zu magnetisieren. mit der Last weiterarbeiten.

Was ist ein Dauermagnet? Ein Permanentmagnet ist ein Körper, der die Magnetisierung für lange Zeit aufrechterhalten kann. Als Ergebnis zahlreicher Studien und zahlreicher Experimente können wir sagen, dass nur drei Substanzen auf der Erde Permanentmagnete sein können (Abb. 1).

Reis. 1. Permanentmagnete. ()

Nur diese drei Stoffe und ihre Legierungen können Dauermagnete sein, nur sie können magnetisiert werden und diesen Zustand lange aufrechterhalten.

Permanentmagnete werden schon sehr lange verwendet, und das sind vor allem räumliche Orientierungshilfen - der erste Kompass wurde in China erfunden, um in der Wüste zu navigieren. Heute streitet niemand mehr über Magnetnadeln, Permanentmagnete, sie werden überall in Telefonen und Funksendern und einfach in verschiedenen Elektroprodukten verwendet. Sie können unterschiedlich sein: Es gibt Stabmagnete (Abb. 2)

Reis. 2. Stabmagnet ()

Und es gibt Magnete, die als Bogen oder Hufeisen bezeichnet werden (Abb. 3).

Reis. 3. Bogenmagnet ()

Die Untersuchung von Permanentmagneten ist ausschließlich mit ihrer Wechselwirkung verbunden. Das Magnetfeld kann durch elektrischen Strom und einen Permanentmagneten erzeugt werden, also wurde zuerst mit Magnetnadeln geforscht. Wenn Sie den Magneten zum Pfeil bringen, sehen wir die Wechselwirkung - dieselben Pole stoßen sich ab und die entgegengesetzten ziehen sich an. Diese Wechselwirkung wird bei allen Magneten beobachtet.

Platzieren wir kleine magnetische Pfeile entlang des Stabmagneten (Abb. 4), der Südpol interagiert mit dem Norden und der Norden zieht den Süden an. Die Magnetnadeln werden entlang der Magnetfeldlinie platziert. Es ist allgemein anerkannt, dass die magnetischen Linien außerhalb des Permanentmagneten vom Nordpol nach Süden und innerhalb des Magneten vom Südpol nach Norden gerichtet sind. Die magnetischen Linien sind also genauso geschlossen wie der elektrische Strom, sie sind konzentrische Kreise, sie sind im Inneren des Magneten selbst geschlossen. Es stellt sich heraus, dass das Magnetfeld außerhalb des Magneten von Nord nach Süd und innerhalb des Magneten von Süd nach Nord gerichtet ist.

Reis. 4. Magnetfeldlinien eines Stabmagneten ()

Um die Form des Magnetfelds eines Stabmagneten, die Form des Magnetfelds eines bogenförmigen Magneten zu beobachten, werden wir die folgenden Geräte oder Details verwenden. Nehmen Sie eine transparente Platte, Eisenspäne und führen Sie ein Experiment durch. Lassen Sie uns Eisenspäne auf die Platte streuen, die sich auf dem Stabmagneten befindet (Abb. 5):

Reis. 5. Die Form des Magnetfeldes des Stabmagneten ()

Wir sehen, dass die Linien des Magnetfelds aus dem Nordpol kommen und in den Südpol eintreten, anhand der Dichte der Linien kann man die Pole des Magneten beurteilen, wo die Linien dicker sind - dort sind die Pole des Magneten ( Abb. 6).

Reis. 6. Die Form des Magnetfelds des bogenförmigen Magneten ()

Wir werden ein ähnliches Experiment mit einem bogenförmigen Magneten durchführen. Wir sehen, dass die Magnetlinien überall auf dem Magneten am Nordpol beginnen und am Südpol enden.

Wir wissen bereits, dass das Magnetfeld nur um Magnete und elektrische Ströme herum gebildet wird. Wie können wir das Magnetfeld der Erde bestimmen? Jeder Pfeil, jeder Kompass im Erdmagnetfeld ist streng orientiert. Da die Magnetnadel streng im Raum ausgerichtet ist, wird sie daher von einem Magnetfeld beeinflusst, und dies ist das Magnetfeld der Erde. Daraus kann geschlossen werden, dass unsere Erde ein großer Magnet ist (Abb. 7) und dementsprechend erzeugt dieser Magnet ein ziemlich starkes Magnetfeld im Weltraum. Wenn wir auf eine magnetische Kompassnadel schauen, wissen wir, dass der rote Pfeil nach Süden und der blaue nach Norden zeigt. Wie befinden sich die Magnetpole der Erde? Dabei ist zu beachten, dass sich der magnetische Südpol am geografischen Nordpol der Erde und der magnetische Nordpol der Erde am geografischen Südpol befindet. Wenn wir die Erde als einen Körper im Weltraum betrachten, dann können wir sagen, dass wir, wenn wir entlang des Kompasses nach Norden gehen, zum magnetischen Südpol kommen, und wenn wir nach Süden gehen, zum magnetischen Nordpol. Am Äquator befindet sich die Kompassnadel relativ zur Erdoberfläche fast horizontal, und je näher wir an den Polen sind, desto vertikaler wird der Pfeil sein. Das Magnetfeld der Erde konnte sich ändern, es gab Zeiten, in denen sich die Pole relativ zueinander änderten, dh der Süden war, wo der Norden war, und umgekehrt. Wissenschaftlern zufolge war dies ein Vorbote großer Katastrophen auf der Erde. Dies wurde in den letzten mehreren zehn Jahrtausenden nicht beobachtet.

Reis. 7. Magnetfeld der Erde ()

Die magnetischen und geografischen Pole stimmen nicht überein. Auch im Inneren der Erde selbst gibt es ein Magnetfeld, das wie bei einem Permanentmagneten vom magnetischen Südpol nach Norden gerichtet ist.

Woher kommt das Magnetfeld in Permanentmagneten? Die Antwort auf diese Frage gab der französische Wissenschaftler Andre-Marie Ampère. Er drückte die Idee aus, dass das Magnetfeld von Permanentmagneten durch elementare, einfache Ströme erklärt wird, die innerhalb von Permanentmagneten fließen. Diese einfachsten Elementarströme verstärken sich in gewisser Weise gegenseitig und erzeugen ein Magnetfeld. Ein negativ geladenes Teilchen - ein Elektron - bewegt sich um den Kern eines Atoms, diese Bewegung kann als gerichtet betrachtet werden, und dementsprechend wird um eine solche sich bewegende Ladung ein Magnetfeld erzeugt. In jedem Körper ist die Anzahl der Atome und Elektronen einfach riesig, alle diese Elementarströme nehmen eine geordnete Richtung und wir erhalten ein ziemlich signifikantes Magnetfeld. Dasselbe können wir über die Erde sagen, das heißt, das Magnetfeld der Erde ist dem Magnetfeld eines Permanentmagneten sehr ähnlich. Und ein Permanentmagnet ist ein ziemlich helles Merkmal jeder Manifestation eines Magnetfelds.

Neben der Existenz von Magnetstürmen gibt es auch magnetische Anomalien. Sie hängen mit dem Magnetfeld der Sonne zusammen. Wenn auf der Sonne ausreichend starke Explosionen oder Auswürfe auftreten, treten sie nicht ohne die Hilfe der Manifestation des Magnetfelds der Sonne auf. Dieses Echo erreicht die Erde und beeinflusst ihr Magnetfeld, wodurch wir magnetische Stürme beobachten. Magnetische Anomalien sind mit Eisenerzvorkommen in der Erde verbunden, riesige Vorkommen werden lange Zeit durch das Erdmagnetfeld magnetisiert, und alle Körper in der Umgebung werden ein Magnetfeld von dieser Anomalie erfahren, die Kompassnadeln zeigen die falsche Richtung.

In der nächsten Lektion werden wir andere Phänomene betrachten, die mit magnetischen Wirkungen verbunden sind.

Referenzliste

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Physik 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryschkin A.V. Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physik 8. - M.: Aufklärung.

1. Klasse-fizika.narod.ru ().
2. Klasse-fizika.narod.ru ().
3. Files.school-collection.edu.ru ().

Hausaufgaben

1. Welches Ende der Kompassnadel wird vom Nordpol der Erde angezogen?
2. An welchem ​​Ort der Erde können Sie der Magnetnadel nicht trauen?
3. Was zeigt die Liniendichte eines Magneten an?