Berkat munculnya paduan berbasis Nd -Fe -B (neodymium, besi dan boron), penggunaan magnet dalam industri telah berkembang secara signifikan. Di antara keunggulan utama magnet tanah jarang ini dibandingkan SmCo dan Fe-P yang digunakan sebelumnya, yang perlu diperhatikan adalah harganya yang terjangkau. Menggabungkan daya rekat yang tinggi dengan dimensi yang ringkas dan masa pakai yang lama, produk-produk tersebut telah menjadi permintaan di berbagai bidang kegiatan ekonomi.
Penggunaan magnet neodymium di berbagai industri
Keterbatasan dalam penggunaan magnet tanah jarang berbasis neodymium dikaitkan dengan kelemahannya terhadap panas berlebih. Suhu operasi atas untuk produk standar adalah +80⁰C, dan untuk paduan tahan panas yang dimodifikasi - +200⁰C. Mengingat fitur ini, penggunaan magnet neodymium dalam industri mencakup bidang-bidang berikut:
Sejak ditemukan pada awal 80-an Magnet neodymium, penerapannya telah menyebar ke hampir semua bidang industri - mulai dari pakaian dan makanan hingga peralatan mesin dan ruang angkasa. Saat ini, praktis tidak ada industri di mana perangkat semacam itu digunakan. Selain itu, dalam banyak kasus, mereka secara praktis menggantikan ferimagnet tradisional, yang secara signifikan lebih rendah dalam karakteristiknya.
Apa alasan popularitas produk neodymium?
Singkatnya, mari kita bicara tentang apa itu magnet neodymium dan di mana ia digunakan.
Sifat magnetik neodymium ditemukan relatif baru-baru ini, dan produk pertama darinya hanya muncul pada tahun 1982. Meskipun demikian, dia segera mulai mendapatkan popularitas. Alasannya adalah karakteristik paduan yang menakjubkan, mampu menarik benda besi ratusan kali beratnya sendiri dan puluhan kali lebih kuat dari perangkat feromagnetik. Karena itu, teknik di mana magnet neodymium digunakan telah menjadi lebih kecil ukurannya, tetapi pada saat yang sama jauh lebih efisien.
Komposisi paduan, selain neodymium, mengandung besi dan boron. Untuk mendapatkan produk yang diinginkan, zat-zat ini dalam bentuk bubuk tidak dicairkan, tetapi disinter, yang mengarah pada satu kelemahan signifikan - kerapuhan. Lapisan paduan tembaga-nikel membantu menghilangkan keripik dan korosi, sehingga produk siap digunakan sepenuhnya.
Magnet neodymium - aplikasi dalam kehidupan sehari-hari
Saat ini, siapa pun dapat membeli batang, cakram, atau cincin neodymium dan menggunakannya di rumah tangga. Tergantung pada tugasnya, Anda dapat memilih ukuran, berat, dan bentuk produk yang diinginkan, sesuai dengan dompet Anda. Di bawah ini kami memberikan beberapa opsi untuk menggunakan perangkat magnetik, meskipun pada kenyataannya ruang lingkup penggunaannya hampir tidak terbatas dan hanya dibatasi oleh imajinasi pemiliknya.
Jadi, di mana magnet neodymium digunakan dalam kehidupan sehari-hari?
Cari dan koleksi benda logam
Sekarang Anda tidak akan kesulitan menemukan barang-barang besi yang terguling di bawah furnitur atau jatuh ke dalam sumur. Kencangkan saja, misalnya, disk magnetik ke ujung tongkat atau ikat ke kabel dan jalankan perangkat sederhana di atas tempat di mana benda itu mungkin jatuh. Secara harfiah dalam beberapa menit, yang hilang akan berada di tangan Anda dengan selamat.
Penggunaan magnet neodymium juga akan membantu mengumpulkan serpihan logam atau sekrup self-tapping yang hancur. Untuk kenyamanan, bungkus item neodymium dengan kain, kaus kaki, atau kantong plastik. Ini akan membantu, di satu sisi, untuk melindungi permukaan kerja dari menempelnya serpihan besi, dan di sisi lain, untuk menghilangkan semua yang menempel sekaligus dan tidak memisahkan setiap sekrup secara terpisah.
pemegang
Berbicara tentang area di mana magnet neodymium digunakan dalam kehidupan sehari-hari, kami akan menyebutkan berbeda jenis klem. Dengan bantuan mereka, Anda dapat menggantung benda-benda yang mengandung besi pada permukaan vertikal: peralatan dapur atau pipa ledeng, berkebun dan alat lainnya. Cukup pasang strip neodymium pada dudukan dalam urutan tertentu dan, jika perlu, pasangkan padanya, misalnya, pisau atau obeng.
Penggunaan magnet neodymium dalam kehidupan sehari-hari juga dimungkinkan untuk menggantung benda-benda non-besi: lukisan, cermin, rak, kelambu, dll. Untuk melakukan ini, pasang pelat magnet pada benda-benda, dan di permukaan tempat Anda berencana memasangnya, selembar besi kecil.
Seperti yang telah kami katakan, paduan neodymium cukup rapuh, sehingga tidak diinginkan untuk merusak integritasnya dengan mengebor atau memotong, yang secara signifikan akan mempengaruhi sifat-sifat logam. Lebih baik memilih magnet neodymium sebagai suspensi, yang penggunaannya tidak memerlukan pemrosesan tambahan. Untungnya, toko online menawarkan produk dengan berbagai konfigurasi dengan lubang dengan diameter yang diinginkan, dengan berbagai pengencang dan gunting. Oleh karena itu, Anda dapat dengan mudah memilih perangkat dengan konfigurasi yang diinginkan. Dengan kesuksesan yang sama, Anda dapat menggunakan elemen magnet sebagai kait di pintu, untuk memasang lencana atau untuk membuat magnet kulkas Anda sendiri. Ini jauh dari daftar lengkap daerah di mana magnet neodymium digunakan.
klem
Jika Anda perlu merekatkan dua permukaan, dan karena kerumitan bentuknya, tidak mungkin menggunakan wakil, masalahnya akan terpecahkan lagi bagian magnetik. Cukup tempatkan benda-benda yang akan direkatkan di antara mereka, yang, karena gaya tarik neodymium, akan saling menempel erat.
Dengan menggunakan klip semacam ini, Anda dapat dengan mudah membersihkan atau mencuci permukaan yang tampaknya sama sekali tidak dapat diakses. Di mana magnet neodymium digunakan secara khusus? Untuk mencuci permukaan luar kaca balkon, membersihkan akuarium dan wadah kaca lainnya yang sulit dijangkau. Tempatkan batang magnet di dalam waslap, yang dipasang dengan di luar balkon, memegangnya dengan magnet lain dari dalam. Dengan cara ini, Anda dapat mengarahkan waslap luar ke mana pun Anda inginkan dan membersihkan kaca dengan sempurna.
Mobil
Anda dapat menghilangkan keripik dan puing-puing logam lainnya dalam oli mesin dengan menggunakan magnet neodymium, ada video tentang ini di internet. Perbaiki perangkat magnetik pada sumbat pembuangan bak mesin, neodymium akan menarik mikropartikel besi, dan mereka tidak akan masuk ke mekanisme kerja mobil.
Dengan pelat neodymium kecil, Anda juga dapat memperbaiki benda apa pun di badan mobil, dan dengan bantuan cakram atau batang magnet besar, Anda bahkan dapat meratakan penyok kecil.
Magnet neodymium - aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Momen yang belum dijelajahi
Banyak ilmuwan percaya bahwa gelombang elektromagnetik memiliki efek menguntungkan pada organisme hidup. Dalam hal ini, banyak perangkat telah muncul yang diyakini dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman dan menyembuhkan tubuh. Banyak tukang kebun menempelkan batang magnet di sebelah tanaman yang ditanam, dan penjaga ternak menempatkan barang-barang di kandang hewan peliharaan. Selain itu, berbagai gelang magnet, finishing neodymium pakaian, pemurnian air dan banyak lagi sekarang populer.
Tentu saja, dalam artikel kami telah menyentuh hanya sebagian kecil dari area di mana magnet neodymium telah menemukan aplikasi, Anda dapat menemukan video dan artikel dengan cara lain untuk menggunakan produk ini di internet.
Dalam teknik elektro, feromagnet memainkan peran penting. Bahan ferimagnetik mungkin memiliki persyaratan yang berbeda tergantung pada tujuannya.
magnet permanen
Bahan magnetik khusus dengan sifat yang diinginkan telah dibuat. Jadi, untuk mendapatkan magnet permanen, perlu untuk menemukan feromagnet yang loop histeresisnya selebar mungkin. Apa artinya, pada medan magnet luar nol (setelah dimatikan), magnetisasi sisa sebesar mungkin. Kekuatan koersif dari magnet semacam itu juga besar. Untuk zat seperti itu, batas domain harus tetap tidak berubah. Materi seperti itu telah dibuat. Namanya $AlNiCo V$ adalah paduan, ia memiliki komposisi: $51\% Fe, 8\%Al, 14\%Ni, 24\% Co, 3\% Cu$. Gerakan dinding domain dalam paduan ini sangat sulit. Selama proses pemadatan, AlNiCo V membentuk "fase kedua", yang memiliki komposisi granular. Substansi didinginkan dalam medan magnet eksternal, sementara butiran tumbuh dalam orientasi yang diinginkan. Antara lain, bahan tersebut masih mengalami pemrosesan mekanis sedemikian rupa sehingga kristal-kristalnya berbaris dalam bentuk butiran bujur sangkar ke arah garis-garis magnetisasi yang dominan. Lingkaran histeresis untuk feromagnet ini 500 kali lebih lebar dari pada besi lunak. $AlNiCo$ adalah magnet termostabil dengan ketahanan korosi dan radiasi yang tinggi. Magnetisasi residual adalah $B_r\sim 1.1-1.5\ T,$ gaya koersif adalah $H_k=0.5-1.9\ kOe$ (kilo oersted). Suhu pengoperasian maksimum hingga $450^oС$. Sekarang upaya sedang dilakukan untuk membuat paduan berstrukturnano. Digunakan dalam sistem akustik, mikrofon studio, pickup, motor listrik, relay, sensor.
Magnet tanah jarang yang disinter berdasarkan SmCo. Mereka tidak memerlukan lapisan pelindung, memiliki suhu operasi yang tinggi dan gaya koersif yang tinggi, yaitu, tahan terhadap demagnetisasi. Tapi cukup rapuh dan sangat mahal. Magnetisasi remanen $B_r\sim 0.8-\ 1.1 T, $ gaya koersif $H_k=8-10\ kOe.\ $ Digunakan dalam pesawat luar angkasa, telepon seluler, teknologi komputer, industri pesawat terbang, peralatan medis, perangkat elektromekanis mikro.
Magnet neodymium, paduan Nd-Fe-B. Suhu pengoperasian rendah $-60-220^oC$. Cukup rapuh. Jika terlalu panas membutuhkan remagnetisasi. Tunduk pada korosi. Mudah diproses secara mekanis, fleksibel. Magnet neodymium yang disinter memiliki magnetisasi sisa tertinggi dengan urutan $B_r\sim 1-\ 1.4T$, gaya koersif $H_k=12\ kOe.\ $ Mereka digunakan dalam teknologi komputer, mesin, sensor.
Magnet dapat kehilangan magnetisasi karena getaran mekanis, deformasi, perubahan suhu. Demagnetisasi sempurna terjadi pada suhu di atas titik Curie, dalam medan magnet kuat, jika feromagnet berada dalam medan magnet bolak-balik teredam atau medan eksternal konstan memiliki arah yang berlawanan dengan medan internal. Magnet besi mengalami demagnetisasi di bawah kondisi ruangan selama beberapa dekade. Banyak magnet yang dibuat secara artifisial menua dengan cepat.
Magnet permanen juga digunakan:
- Sebagai klem, pengikat, memperbaiki benda.
- Untuk mencari benda besi dengan metode sounding, membersihkan puing-puing logam.
Penggunaan feromagnet "lunak"
Ferromagnet digunakan dalam pembuatan transformator dan motor. Tapi di kasus ini feromagnet harus memiliki sifat yang berbeda dari yang cocok untuk magnet permanen. Bahan harus "lunak" secara magnetis. Magnetisasinya harus mudah berubah dengan perubahan medan magnet luar. Persyaratan feromagnet dalam hal ini adalah: permeabilitas magnetik tinggi dan histeresis rendah. Dalam hal ini, terapkan zat murni tanpa kotoran jumlah minimal domain, dinding domain harus bergerak dengan mudah. Mencoba meminimalkan anisotropi kristal. Dalam hal ini, jika butiran zat berada pada sudut yang salah terhadap medan, magnet masih termagnetisasi dengan baik. Jadi, mereka mengambil paduan besi dan nikel (sekitar 80% Ni dan 20% Fe) yang dicampur dengan kromium, tembaga atau silikon, yang menghasilkan paduan yang sangat "lunak" yang mudah dimagnetisasi. Zat seperti itu disebut permalloy.
Sifat magnetik yang baik dari permalloy, yang mengandung 78,5 nikel, diperoleh dengan perlakuan panas dua tahap dari paduan tersebut. Pada tahap pertama, dipanaskan hingga $900-950^oС$ dan disimpan selama sekitar satu jam, kemudian didinginkan dengan kecepatan rendah. Pada tahap kedua, pemanasan terjadi hingga $600^oС$ dan pendinginan pada suhu kamar dengan kecepatan 1500 $\frac(deg)(min)$.
Mereka digunakan dalam transformator berkualitas, tetapi tidak cocok untuk magnet permanen. Permalloy tidak mentolerir deformasi, sifatnya berubah secara signifikan.
Paduan dengan permeabilitas magnetik maksimum digunakan untuk inti transformator kecil, relai, layar magnetik, penguat magnetik, relai. Paduan dengan peningkatan resistivitas digunakan untuk inti transformator pulsa, peralatan frekuensi tinggi.
Saat menghitung berbagai jenis perangkat arus bolak-balik, yang mengandung feromagnet, selalu hitung efek termal pada histeresis. Kehadiran fenomena ini di inti besi transformator atau armature berputar generator DC menyebabkan biaya sebagian energi untuk panas histeresis, yang mengurangi efisiensi perangkat. Ini berarti bahwa untuk perangkat semacam itu, perlu untuk memilih varietas feromagnet khusus, area loop histeresis yang minimal.
Studi telah menunjukkan bahwa beberapa paduan logam non-ferromagnetik dalam rasio komponen tertentu memiliki sifat feromagnetik yang kuat. Misalnya, mangan - bismut, kromium - telurium, dll.
ferit
Jika besarnya magnetisasi sublattice berbeda, maka muncul antiferromagnetisme yang tidak terkompensasi. Sebuah benda dapat memiliki momen magnet yang signifikan. Zat seperti itu disebut ferimagnet. Menurut sifat magnetnya, mereka mirip dengan feromagnet. Jika ferimagnet memiliki sifat semikonduktor, maka disebut ferit - semikonduktor magnetik yang memiliki resistivitas listrik yang besar (sekitar $ (10) ^ 2- (10) ^ 6 Ohm \ cdot cm $). Magnetisasi saturasi ferrimagnet lebih kecil daripada ferromagnet. Mereka hanya berguna di bidang yang lemah. Ferit adalah isolator feromagnetik. Arus eddy yang dibuat di dalamnya di bidang dengan frekuensi tinggi sangat kecil, ini memungkinkan penggunaan ferit dalam teknologi gelombang mikro. Microfields menembus ke ferit, sedangkan di feromagnet ini tidak mungkin karena arus eddy.
Zat ini juga digunakan dalam teknik radio pada frekuensi tinggi, di mana kerugian arus eddy tinggi terjadi pada feromagnet karena konduktivitasnya yang tinggi.
Contoh 1
Tugas: Manakah dari bahan feromagnetik pada Gambar 1 yang paling cocok untuk elektromagnet dengan kontrol pengangkatan cepat? Untuk magnet permanen?
Untuk magnet permanen, feromagnet dengan loop histeresis lebar lebih cocok, yang sesuai dengan gaya koersif yang besar, yang memungkinkan zat mengalami demagnetisasi pada tingkat yang lebih lambat dan magnetisasi residu yang besar. Artinya, ferromagnet dengan nomor 1 lebih cocok untuk magnet permanen.
Untuk elektromagnet dengan penyesuaian cepat, diperlukan feromagnet, yang memiliki loop histeresis yang sempit, gaya koersif yang lebih kecil, dan magnetisasi sisa, oleh karena itu, feromagnet nomor 2 lebih cocok untuk tujuan ini.
Contoh 2
Tugas: Apakah mungkin untuk membawa pipa baja merah-panas dengan derek elektromagnetik?
Jelas, ini tidak layak dilakukan, karena sifat feromagnetik pada suhu di atas titik Curie hilang oleh feromagnet, dan itu akan menjadi paramagnet dengan permeabilitas magnet yang sangat rendah dan sifat magnetiknya tidak akan cukup untuk digunakan sebagai alat pengangkut pipa. .
4. Penggunaan magnet dalam berbagai bidang aktivitas masyarakat modern
Aplikasi utama magnet adalah dalam teknik elektro, teknik radio, instrumentasi, otomatisasi, dan telemekanik. Di sini, bahan feromagnetik digunakan untuk membuat sirkuit magnetik, relai, dll. .
Generator mesin listrik dan motor listrik adalah mesin tipe putar yang mengubah energi mekanik menjadi listrik (generator), atau listrik menjadi mekanik (motor). Pengoperasian generator didasarkan pada prinsip induksi elektromagnetik: dalam kawat yang bergerak dalam medan magnet, diinduksi gaya gerak listrik(EMF). Tindakan motor listrik didasarkan pada kenyataan bahwa gaya bekerja pada kawat pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet transversal.
Perangkat magnetoelektrik. Dalam perangkat seperti itu, gaya interaksi medan magnet dengan arus pada belitan belitan bagian yang bergerak digunakan, cenderung memutar yang terakhir.
meteran listrik induksi. Pengukur induksi tidak lebih dari motor AC berdaya rendah dengan dua belitan - belitan arus dan belitan tegangan. Disk konduktif yang ditempatkan di antara belitan berputar di bawah aksi torsi yang sebanding dengan input daya. Momen ini diseimbangkan dengan arus yang diinduksi dalam piringan oleh magnet permanen, sehingga kecepatan putaran piringan sebanding dengan daya yang dikonsumsi.
Listrik jam tangan didukung oleh baterai mini. Mereka membutuhkan bagian yang jauh lebih sedikit untuk beroperasi daripada jam tangan mekanik; misalnya, jam portabel listrik yang khas memiliki dua magnet, dua induktor, dan transistor.
Dinamometer adalah instrumen mekanik atau listrik untuk mengukur gaya traksi atau torsi mesin, peralatan mesin atau mesin.
Dinamometer rem adalah yang paling berbagai desain; ini termasuk, misalnya, rem Prony, rem hidrolik dan elektromagnetik.
Dinamometer elektromagnetik dapat dibuat dalam bentuk perangkat mini yang cocok untuk mengukur karakteristik mesin kecil.
Galvanometer adalah perangkat sensitif untuk mengukur arus lemah. Galvanometer menggunakan torsi yang dihasilkan oleh interaksi magnet permanen berbentuk tapal kuda dengan kumparan pembawa arus kecil (elektromagnet lemah) yang tergantung di celah antara kutub magnet. Torsi, dan karenanya defleksi koil, sebanding dengan arus dan induksi magnet total di celah udara, sehingga skala instrumen hampir linier dengan defleksi kecil koil. Perangkat berdasarkan itu adalah jenis perangkat yang paling umum.
Sifat kemagnetan materi banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi sebagai sarana mempelajari struktur. berbagai badan. Inilah bagaimana ilmu muncul:
Magnetokimia - bagian kimia fisik, yang mempelajari hubungan antara magnet dan sifat kimia zat; Selain itu, magnetokimia menyelidiki efek medan magnet pada proses kimia. magnetokimia bergantung pada fisika modern fenomena magnet. Studi tentang hubungan antara sifat magnetik dan kimia memungkinkan untuk menjelaskan fitur struktur kimia suatu zat.
Deteksi cacat magnet, metode untuk mencari cacat berdasarkan studi distorsi medan magnet yang terjadi di lokasi cacat pada produk yang terbuat dari bahan feromagnetik.
Akselerator partikel, perangkat di mana, menggunakan medan listrik dan magnet, mengarahkan berkas elektron, proton, ion, dan partikel bermuatan lainnya dengan energi yang secara signifikan melebihi energi termal.
Banyak dan beragam jenis teknologi digunakan dalam akselerator modern, termasuk. magnet presisi yang kuat.
Akselerator memainkan peran praktis yang penting dalam terapi medis dan diagnostik. Banyak fasilitas rumah sakit di seluruh dunia saat ini memiliki akselerator linier elektronik kecil yang menghasilkan sinar-x intens yang digunakan untuk terapi tumor. Pada tingkat yang lebih rendah, siklotron atau sinkrotron yang menghasilkan sinar proton digunakan. Keuntungan proton dalam terapi tumor dibandingkan sinar-X adalah pelepasan energi yang lebih terlokalisasi. Oleh karena itu, terapi proton sangat efektif dalam pengobatan tumor otak dan mata, ketika kerusakan pada jaringan sehat di sekitarnya harus seminimal mungkin.
Perwakilan berbagai ilmu memperhitungkan medan magnet dalam penelitian mereka. Seorang fisikawan mengukur medan magnet atom dan partikel dasar, seorang astronom sedang mempelajari peran medan kosmik dalam pembentukan bintang baru, seorang ahli geologi mencari deposit bijih magnet oleh anomali medan magnet bumi, dan baru-baru ini biologi juga terlibat aktif dalam studi dan penggunaan magnet .
ilmu biologi paruh pertama abad ke-20 dengan yakin menggambarkan fungsi-fungsi vital, sama sekali tidak memperhitungkan keberadaan medan magnet apa pun. Selain itu, beberapa ahli biologi menganggap perlu untuk menekankan bahwa bahkan medan magnet buatan yang kuat tidak memiliki efek pada objek biologis.
Dalam ensiklopedia tentang pengaruh medan magnet pada proses biologis tidak ada yang dikatakan. Dalam literatur ilmiah di seluruh dunia, satu pertimbangan positif tentang ini atau itu efek biologis Medan magnet. Namun, sungai yang lemah ini tidak dapat mencairkan gunung es ketidakpercayaan bahkan dalam perumusan masalah itu sendiri... Dan tiba-tiba sungai itu berubah menjadi aliran yang bergejolak. Longsoran publikasi magnetobiologis, seolah-olah putus dari suatu puncak, terus meningkat sejak awal tahun 60-an dan menenggelamkan pernyataan skeptis.
Dari para alkemis abad ke-16 hingga hari ini, aksi biologis magnet telah berkali-kali mendapatkan pengagum dan kritikus. Berulang kali selama beberapa abad, ada lonjakan dan penurunan minat dalam efek terapeutik magnet. Dengan bantuannya, mereka mencoba mengobati (dan tidak berhasil) penyakit saraf, sakit gigi, insomnia, nyeri di hati dan perut - ratusan penyakit.
Untuk tujuan pengobatan, magnet mulai digunakan, mungkin lebih awal daripada untuk menentukan titik mata angin.
Sebagai obat luar lokal dan sebagai jimat, magnet sangat populer di kalangan orang Cina, Hindu, Mesir, Arab, Yunani, Romawi, dll. Sifat penyembuhannya disebutkan dalam tulisan mereka oleh filsuf Aristoteles dan sejarawan Pliny.
Pada paruh kedua abad ke-20, gelang magnet tersebar luas, memiliki efek menguntungkan pada pasien dengan gangguan tekanan darah (hipertensi dan hipotensi).
Selain magnet permanen, elektromagnet juga digunakan. Mereka juga digunakan untuk jarak yang lebar masalah dalam sains, teknologi, elektronik, kedokteran (penyakit saraf, penyakit pembuluh darah ekstremitas, kardiovaskular) penyakit pembuluh darah, penyakit kanker).
Yang terpenting, para ilmuwan cenderung berpikir bahwa medan magnet meningkatkan daya tahan tubuh.
Ada meter elektromagnetik kecepatan pergerakan darah, kapsul mini yang dapat dipindahkan dengan bantuan medan magnet eksternal pembuluh darah untuk memperluasnya, ambil sampel di bagian jalan tertentu, atau, sebaliknya, keluarkan berbagai obat secara lokal dari kapsul.
Metode magnetik untuk menghilangkan partikel logam dari mata banyak digunakan.
Sebagian besar dari kita akrab dengan studi tentang kerja jantung dengan bantuan sensor listrik - elektrokardiogram. Impuls listrik yang dihasilkan oleh jantung menciptakan medan magnet jantung, yang dalam nilai maksimal adalah 10-6 dari kekuatan medan magnet bumi. Nilai magnetokardiografi adalah menyediakan informasi tentang area jantung yang "diam" secara elektrik.
Perlu dicatat bahwa ahli biologi sekarang meminta fisikawan untuk memberikan teori mekanisme utama aksi biologis medan magnet, dan fisikawan sebagai tanggapan menuntut fakta biologis yang lebih diverifikasi dari ahli biologi. Jelas bahwa kerjasama yang erat dari berbagai spesialis akan berhasil.
Kaitan penting yang menyatukan masalah magnetobiologis adalah reaksi sistem saraf ke medan magnet. Otaklah yang pertama bereaksi terhadap setiap perubahan di lingkungan eksternal. Ini adalah studi tentang reaksi yang akan menjadi kunci untuk memecahkan banyak masalah magnetobiologi.
Di antara revolusi teknologi akhir abad ke-20, salah satu yang paling penting adalah pengalihan konsumen ke bahan bakar nuklir. Sekali lagi, medan magnet menjadi sorotan. Hanya mereka yang bisa mengekang plasma bandel di "damai" reaksi termonuklir, yang seharusnya menggantikan reaksi fisi inti radioaktif uranium dan thorium.
Apa lagi yang harus dibakar? - pengulangan obsesif adalah pertanyaan yang selamanya menyiksa insinyur listrik. Untuk waktu yang cukup lama, kayu bakar membantu kami, tetapi mereka memiliki intensitas energi yang rendah, dan karena itu peradaban pembakaran kayu adalah primitif. Kemakmuran kita saat ini didasarkan pada pembakaran bahan bakar fosil, tetapi cadangan minyak, batu bara, dan gas alam yang mudah diakses perlahan tapi pasti habis. Mau tak mau, kita harus mengorientasikan kembali keseimbangan bahan bakar dan energi negara ke hal lain. Pada abad berikutnya, sisa-sisa bahan bakar fosil harus dilestarikan untuk kebutuhan bahan baku kimia. Dan sumber energi utama, seperti yang Anda tahu, adalah bahan bakar nuklir.
Ide isolasi termal magnetik plasma didasarkan pada properti yang diketahui partikel bermuatan listrik bergerak dalam medan magnet, membelokkan lintasannya dan bergerak dalam spiral garis medan. Kelengkungan lintasan dalam medan magnet yang tidak seragam ini menyebabkan partikel terdorong ke daerah yang medan magnetnya lebih lemah. Tugasnya adalah mengelilingi plasma di semua sisi dengan lebih banyak medan yang kuat. Masalah ini sedang dipecahkan di banyak laboratorium di seluruh dunia. Pengekangan plasma secara magnetis ditemukan oleh para ilmuwan Soviet, yang pada tahun 1950 mengusulkan untuk mengurung plasma dalam apa yang disebut perangkap magnetik (atau, sebagaimana sering disebut, dalam botol magnetik).
Contoh sistem yang sangat sederhana untuk membatasi plasma secara magnetis adalah perangkap dengan cermin atau cermin magnetik (tabung cermin). Sistemnya adalah pipa panjang di mana medan magnet memanjang dibuat. Gulungan yang lebih besar dililit di ujung pipa daripada di tengah. Ini mengarah pada fakta bahwa garis gaya magnet di ujung pipa lebih padat dan medan magnet di area ini lebih kuat. Jadi, sebuah partikel yang telah memasuki botol magnet tidak dapat meninggalkan sistem, karena partikel itu harus melintasi garis gaya dan, karena gaya Lorentz, "angin" di sekitar mereka. Pada prinsip ini, perangkap magnet besar dari instalasi Ogra-1, diluncurkan di Institut energi Atom dinamai I.V. Kurchatov pada tahun 1958. Ruang vakum Ogra-1 memiliki panjang 19 m dengan diameter dalam 1,4 m. Diameter rata-rata belitan yang menciptakan medan magnet adalah 1,8 m, kuat medan di tengah ruangan adalah 0,5 T, dalam colokan 0,8 T
Biaya listrik dari pembangkit listrik termonuklir akan sangat rendah karena murahnya bahan baku (air). Waktunya akan tiba ketika pembangkit listrik akan menghasilkan lautan listrik secara harfiah. Dengan bantuan listrik ini, akan mungkin, mungkin, tidak hanya untuk secara radikal mengubah kondisi kehidupan di Bumi - untuk membalikkan sungai, mengeringkan rawa-rawa, menyirami gurun - tetapi juga mengubah penampilan sekitarnya. luar angkasa- untuk mengisi dan "menghidupkan kembali" Bulan, mengelilingi Mars dengan atmosfer.
Salah satu kesulitan utama di jalur ini adalah penciptaan medan magnet dari geometri dan besaran tertentu. Medan magnet dalam perangkap termonuklir modern relatif kecil. Namun demikian, jika kita memperhitungkan volume besar kamar, tidak adanya inti feromagnetik, serta persyaratan khusus untuk bentuk medan magnet, yang menyulitkan untuk membuat sistem seperti itu, maka harus diakui bahwa perangkap yang ada adalah masalah besar. pencapaian teknis.
Berdasarkan hal tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa saat ini tidak ada industri di mana magnet atau fenomena magnetisme tidak diterapkan.
5. Superkonduktor dan aplikasinya Superkonduktor magnet
Superkonduktor sering disebut-sebut sebagai kunci untuk teknik elektro masa depan. Ini karena mereka benar-benar properti luar biasa. Faktanya, superkonduktor sebagai bahan khusus tidak ada. Ini adalah bahan biasa dari unsur-unsur tabel periodik, yang, dalam kondisi tertentu, muncul sifat yang tidak biasa. Aluminium, misalnya, dianggap sebagai konduktor yang baik, mentransmisikan panas dengan baik dan dalam ketebalannya sedikit meningkatkan medan magnet (paramagnet). Ketika didinginkan di bawah 1,2 K, konduktivitas listrik aluminium meningkat tak terbatas (superkonduktor), konduktivitas termal juga sangat menurun (isolator panas), dan medan magnet tidak dapat lagi menembus ke dalamnya (diamagnet). Tampaknya pencapaian seperti itu kualitas yang berguna Anda harus membayar terlalu banyak - mencapai suhu rendah bukanlah kesenangan yang murah. Namun, ternyata biaya lemari es dan perlindungan termal area dingin tidak sebanding dengan manfaat yang diperoleh. Menjadi mungkin tanpa biaya berlebihan untuk mendapatkan arus besar (beberapa ribu kali lebih besar daripada di konduktor konvensional) dan medan magnet besar dengan bagian sederhana dari ban pembawa arus: inilah yang sangat penting saat membuat perangkat tenaga listrik yang kuat.
Jelas bahwa solusi desain dan material baru akan dibutuhkan untuk membuat generator dengan daya yang lebih besar. Dalam hal ini, para ilmuwan dan insinyur menaruh harapan khusus pada superkonduktivitas. Bukan tanpa alasan bahwa salah satu arah utama dalam pengembangan ilmu pengetahuan telah digariskan secara teoritis dan studi eksperimental di bidang bahan superkonduktor, dan salah satu arah utama dalam pengembangan teknologi adalah pengembangan turbogenerator superkonduktor. Peralatan listrik superkonduktor akan memungkinkan untuk secara tajam meningkatkan beban listrik dan magnet pada elemen perangkat dan, karena ini, secara drastis mengurangi dimensinya. Dalam kawat superkonduktor, rapat arus yang diperbolehkan yaitu 10 ... 50 kali lebih tinggi dari rapat arus pada peralatan listrik konvensional. Medan magnet dapat dinaikkan hingga nilai orde 10 T, dibandingkan dengan 0,8...1 T pada mesin konvensional. Jika kita memperhitungkan bahwa dimensi perangkat listrik berbanding terbalik dengan produk rapat arus yang diizinkan dan induksi medan magnet, maka jelas bahwa penggunaan superkonduktor akan mengurangi ukuran dan berat peralatan listrik berkali-kali lipat!
Banyak hambatan hilang dengan sendirinya jika efek superkonduktivitas digunakan dan bahan superkonduktor digunakan. Kemudian rugi-rugi pada belitan rotor secara praktis dapat dikurangi menjadi nol, karena D.C. tidak akan menemui perlawanan. Dan jika demikian, efisiensi mesin meningkat. Arus yang mengalir melalui belitan eksitasi superkonduktor kekuatan besar menciptakan medan magnet yang begitu kuat sehingga tidak perlu lagi menggunakan sirkuit magnet baja, yang biasa digunakan untuk mesin listrik apa pun. Penghapusan baja akan mengurangi massa rotor dan inersianya. Penciptaan mesin listrik kriogenik bukanlah penghargaan untuk mode, tetapi kebutuhan, konsekuensi alami kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Dan ada banyak alasan untuk menegaskan bahwa pada akhir abad ini, turbogenerator superkonduktor dengan kapasitas lebih dari 1000 MW akan beroperasi dalam sistem tenaga.
Insinyur listrik tidak hanya membutuhkan generator dingin. Beberapa lusin transformator superkonduktor telah diproduksi dan diuji (yang pertama dibuat oleh McPhee Amerika pada tahun 1961; transformator dioperasikan pada tingkat 15 kW). Ada proyek transformator superkonduktor untuk daya hingga 1 juta kW. Pada daya yang cukup tinggi, trafo superkonduktor akan 40 ... 50% lebih ringan dari trafo konvensional dengan kerugian daya yang kira-kira sama dengan trafo konvensional (dalam perhitungan ini, daya liquefier juga diperhitungkan).Namun, trafo superkonduktor juga memiliki daya yang signifikan. kekurangan. Mereka terkait dengan kebutuhan untuk melindungi transformator dari keluarnya dari keadaan superkonduktor selama kelebihan beban, hubung singkat, panas berlebih, ketika medan magnet, arus atau suhu dapat mencapai nilai kritis.
Dalam beberapa tahun terakhir, impian jaringan listrik superkonduktor semakin dekat untuk diwujudkan. Permintaan listrik yang terus meningkat membuatnya sangat menarik untuk mentransmisikan daya tinggi dalam jarak jauh. Ilmuwan Soviet telah secara meyakinkan menunjukkan janji jalur transmisi superkonduktor. Biaya saluran akan sebanding dengan biaya saluran transmisi listrik overhead konvensional (biaya superkonduktor, mengingat nilai rapat arus kritisnya yang tinggi dibandingkan dengan rapat arus yang layak secara ekonomi pada kabel tembaga atau aluminium, adalah rendah) dan lebih rendah dari biaya saluran kabel. Seharusnya menerapkan saluran listrik superkonduktor dengan cara berikut: pipa dengan nitrogen cair diletakkan di antara titik transmisi akhir di tanah. Di dalam pipa ini adalah pipa dengan helium cair. Helium dan nitrogen mengalir melalui pipa karena terciptanya perbedaan tekanan antara titik sumber dan tujuan. Dengan demikian, stasiun pemompaan likuifaksi hanya akan berada di ujung jalur. Nitrogen cair dapat digunakan secara bersamaan sebagai dielektrik. Pipa helium didukung di dalam pipa nitrogen oleh penyangga dielektrik (kebanyakan isolator meningkatkan sifat dielektriknya pada suhu rendah). Pipa helium terisolasi vakum. Permukaan bagian dalam pipa helium cair ditutupi dengan lapisan superkonduktor. Rugi-rugi pada saluran seperti itu, dengan mempertimbangkan kerugian yang tak terhindarkan di ujung saluran, di mana superkonduktor harus disambungkan ke ban pada suhu normal, tidak akan melebihi beberapa fraksi persen, dan pada saluran listrik biasa, kerugian adalah 5...10 kali lebih besar!
Dasar energi awal XXI abad, stasiun nuklir dan termonuklir dengan generator listrik yang sangat kuat dapat menjadi. medan listrik, yang dihasilkan oleh elektromagnet superkonduktor, sungai besar akan dapat mengalir di sepanjang saluran listrik superkonduktor ke perangkat penyimpanan energi superkonduktor, dari mana mereka akan diambil oleh konsumen sesuai kebutuhan. Pembangkit listrik akan dapat menghasilkan daya secara merata baik siang maupun malam, dan pelepasannya dari mode yang direncanakan akan meningkatkan efisiensi dan masa pakai unit utama.
Stasiun surya luar angkasa dapat ditambahkan ke pembangkit listrik tanah. Melayang di atas titik-titik tetap planet ini, mereka harus berubah sinar matahari menjadi radiasi elektromagnetik gelombang pendek untuk mengirim aliran energi terfokus ke konverter berbasis darat menjadi arus industri. Semua peralatan listrik dari sistem kelistrikan ruang-tanah harus superkonduktor, jika tidak, kerugian pada konduktor konduktivitas listrik terbatas tampaknya akan sangat besar.
Kesimpulan
Pandangan dan kesejahteraan seseorang cukup bergantung pada kemajuan ilmu pengetahuan.
Untuk panah kecil yang bergetar, dicat hitam di satu ujung dan merah di ujung lainnya, kita berhutang penemuan yang luar biasa. Dunia yang tidak dikenal, hewan eksotis, pulau-pulau harum, benua es dan orang-orang yang tidak mengenal peradaban muncul di depan mata "pengemudi fregat" yang tercengang yang memeriksa jalan mereka dengan jarum kompas kecil ...
Dalam gudang senjata yang sangat besar ilmu pengetahuan modern magnet menempati tempat yang sangat istimewa. Tanpanya tidak ada penelitian, tidak ada ilmu pengetahuan, tidak ada industri, tidak ada kehidupan beradab yang mungkin terjadi. Jika kita juga ingat bahwa tidak memiliki Bumi Medan gaya, dia sekarang akan dibakar radiasi kosmik sebuah planet seperti Mars, Anda bisa merasakan semacam rasa terima kasih terhadap magnet.
Tapi selain rasa syukur, magnet juga patut dihormati - lagi pula, jika Anda berpikir dalam skala sejarah, maka Anda harus mengakui bahwa kita dapat mengatakan sedikit lebih banyak tentang sifat daya tarik magnet.
Pertanyaan tentang daya tarik magnet akan menggairahkan pikiran anak laki-laki dan ilmuwan selama ratusan tahun. Jangan melebih-lebihkan pengetahuan kita. Siapa pun yang melakukan ini sering membuat kekacauan. Mari kita ingat apa yang ditulis tentang listrik pada tahun 1755 di sebuah mingguan London: “Listrik adalah kekuatan yang dipelajari dengan baik oleh manusia. Hal ini berhasil digunakan untuk mengobati penyakit, kekuatan ini mampu mempercepat perkembangan tanaman.
Kata-kata ini ditulis sebelum Faraday, Ampere, Maxwell, ketika orang, seperti yang sekarang dapat ditegaskan dengan aman, hampir tidak tahu apa-apa tentang listrik. Dan sekarang, di paruh kedua abad ke-20, hampir tidak ada ilmuwan yang berani mengatakan: "Listrik adalah kekuatan yang dipelajari dengan baik oleh manusia."
Kami tahu banyak tentang listrik dan magnet, dan setiap hari kami belajar lebih banyak dan lebih banyak lagi. Namun di balik satu masalah ada masalah lain yang tidak kalah kompleks dan menarik. Hidup akan selalu penuh dengan misteri. Dan bersama dengan yang paling kompleks - misteri kehidupan dan misteri alam semesta - misteri magnet akan selalu menyediakan makanan bagi pikiran yang ingin tahu.
Albert Einstein ingat sepanjang sisa hidupnya hari ketika dia, seorang anak berusia empat tahun, disajikan dengan mainan baru- kompas. Selama sisa hidupnya dia menyimpan kejutan kekanak-kanakan sifat ajaib magnet, sifat yang sangat mengkhawatirkan nenek moyang kita ribuan tahun yang lalu.
Tidak mungkin ada orang yang berani mengatakan: "Saya telah memahami teka-teki magnet!" Namun, para ilmuwan yang mempelajari sebagian kecil rahasia secara mengejutkan mampu menciptakan perangkat yang dapat bersaing dengan yang paling magnet yang kuat diciptakan oleh alam.
Bibliografi
1. Ensiklopedia Besar Soviet. Penerbitan " Ensiklopedia Soviet", M., 1974.
2. Diaghilev, F.M. Dari sejarah fisika dan kehidupan penciptanya: tutorial untuk universitas / F.M. Diaghilev. - M.: Pencerahan, 1986. – 280 detik
3. Kabardin, O.F. Fisika: Ref. Bahan: Prok. Bantuan siswa. / DARI. Kabardin. - edisi ke-3. - M.: Pencerahan, 1991. - 367 hal.: sakit.
4. Kartsev, V.P. Magnet selama tiga milenium / V.P. Kartsev. - M.: Pengetahuan, 1986. – 230 hal.
5. Los, V.A. Sejarah dan filsafat ilmu. Dasar-dasar kursus: buku teks / V.A. Rusa besar. - M.: Rumah penerbitan - perusahaan perdagangan "Dashkov and K 0", 2004.- 404 hal.
6. Milkovskaya, L.B. Mari kita ulangi fisika: buku teks untuk universitas / L.B. Milkovskaya. - M.: Sekolah Tinggi, 1991 - 307 hlm.: sakit.
7. Simonenko, OD Ilmu elektroteknik pada paruh pertama abad XX. / OD Simonenko. - M.: Pengetahuan, 1988. - 325 detik.
8. Elektronik radio modern (50-80an) / V.P. Borisov [dan lainnya]; ed. V.P. Borisova, V.M. Rodionov. - M.: Omega-L, 1993. - 340 hal.
9. Kholodov, Yu.A. Manusia di jaring magnet: / Yu.A. Kholodov. - M.: Pengetahuan, 1972 - 173 hal.
10. Dinamometer elektromagnetik // Sains dan teknologi. - 2008. - No. 5. - hal.25-27
KOMPAS Kompas - alat yang memudahkan orientasi di suatu daerah. Agaknya, kompas ditemukan di Cina. Di Eropa, penemuan kompas dimulai pada abad ke-12-13, tetapi perangkatnya tetap sangat sederhana - jarum magnet dipasang pada gabus dan diturunkan ke dalam bejana berisi air. Prinsip pengoperasian kompas magnet didasarkan pada gaya tarik-menarik dua magnet. Kutub magnet yang berlawanan akan tarik menarik, seperti kutub yang tolak menolak.
