ძველ ჩინეთშიც კი ყურადღებას აქცევდნენ ზოგიერთი ლითონის მიზიდვის თვისებას. ამ ფიზიკურ ფენომენს მაგნეტიზმი ეწოდება და ამ უნარის მქონე მასალებს მაგნიტები. ახლა ეს ქონება აქტიურად გამოიყენება რადიოელექტრონიკასა და ინდუსტრიაში და განსაკუთრებით მძლავრი მაგნიტები გამოიყენება, მათ შორის ლითონის დიდი მოცულობის ასაწევად და ტრანსპორტირებისთვის. ამ მასალების თვისებები ასევე გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში - ბევრმა იცის მაგნიტური ღია ბარათები და ასოები ბავშვების სწავლებისთვის. რა არის მაგნიტები, სად გამოიყენება, რა არის ნეოდიმი, ამის შესახებ ეს ტექსტი მოგვითხრობს.

მაგნიტების სახეები

თანამედროვე სამყაროში ისინი კლასიფიცირდება სამ ძირითად კატეგორიად მათ მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის ტიპის მიხედვით:

• მუდმივი, რომელიც შედგება ამ ფიზიკური თვისებების მქონე ბუნებრივი მასალისგან, მაგალითად, ნეოდიმი;
• დროებითი, რომელსაც აქვს ეს თვისებები მაგნიტური ველის მოქმედების ველში;
• ელექტრომაგნიტები არის მავთულის ხვეულები ბირთვზე, რომლებიც ქმნიან ელექტრომაგნიტურ ველს, როდესაც ენერგია გადის გამტარში.

თავის მხრივ, ყველაზე გავრცელებული მუდმივი მაგნიტები იყოფა ხუთ ძირითად კლასად, მათი ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით:

• რკინასა და მის შენადნობებზე დაფუძნებული ფერომაგნიტები ბარიუმთან და სტრონციუმთან ერთად;
• ნეოდიმი მაგნიტები, რომლებიც შეიცავს იშვიათ მიწიერ ლითონს ნეოდიმს, რკინით და ბორის შენადნობით (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
• სამარიუმ-კობალტის შენადნობები მაგნიტური მახასიათებლებით, რომლებიც შედარებულია ნეოდიმთან, მაგრამ ამავე დროს გამოყენების უფრო ფართო ტემპერატურის დიაპაზონი (SmCo);
• Alnico შენადნობი, aka YUNDK, ეს შენადნობი გამოირჩევა მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობით და მაღალი ტემპერატურის ლიმიტით;
• მაგნიტოპლასტები, რომლებიც წარმოადგენს მაგნიტური შენადნობის ნარევს შემკვრელთან, ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ სხვადასხვა ფორმისა და ზომის პროდუქტები.

მაგნიტური ლითონების შენადნობები არის მყიფე და საკმაოდ იაფი პროდუქტები საშუალო ხარისხის. ჩვეულებრივ, ეს არის რკინის ოქსიდის შენადნობი სტრონციუმის და ბარიუმის ფერიტებით. მაგნიტის სტაბილური მუშაობის ტემპერატურის დიაპაზონი არ არის 250-270°C-ზე მაღალი. სპეციფიკაციები:

• იძულებითი ძალა - დაახლოებით 200 კა/მ;
• ნარჩენი ინდუქცია - 0,4 ტესლამდე;
• საშუალო მომსახურების ვადა 20-30 წელია.

რა არის ნეოდიმის მაგნიტები

ეს არის ყველაზე ძლიერი მუდმივი, მაგრამ ამავე დროს საკმაოდ მყიფე და არასტაბილური კოროზიის მიმართ, ეს შენადნობები დაფუძნებულია იშვიათი დედამიწის მინერალზე - ნეოდიმიზე. ეს არის ყველაზე ძლიერი მუდმივი მაგნიტი.

მახასიათებლები:

• იძულებითი ძალა - დაახლოებით 1000 კა/მ;
• ნარჩენი ინდუქცია - 1.1 ტესლამდე;
• საშუალო მომსახურების ვადა - 50 წლამდე.

მათი გამოყენება ზღუდავს მხოლოდ ტემპერატურული დიაპაზონის დაბალ ზღვარს, ნეოდიმის მაგნიტის ყველაზე სითბოს მდგრადი კლასებისთვის ეს არის 140 ° C, ხოლო ნაკლებად გამძლეები განადგურებულია 80 გრადუსზე ზემოთ ტემპერატურაზე.

სამარიუმის კობალტის შენადნობები

აქვს მაღალი ტექნიკური მახასიათებლები, მაგრამ ამავე დროს ძალიან ძვირი შენადნობები.

მახასიათებლები:

• იძულებითი ძალა - დაახლოებით 700 კა/მ;
• ნარჩენი ინდუქცია - 0,8-1,0 ტესლა-მდე;
• საშუალო მომსახურების ვადა - 15-20 წელი.

ისინი გამოიყენება რთული სამუშაო პირობებისთვის: მაღალი ტემპერატურა, აგრესიული გარემო და მძიმე ტვირთი. შედარებით მაღალი ღირებულების გამო, მათი გამოყენება გარკვეულწილად შეზღუდულია.

ალნიკო

კობალტის ფხვნილის შენადნობი (37-40%) ალუმინის და ნიკელის დამატებით ასევე აქვს კარგი შესრულების მახასიათებლები, გარდა იმისა, რომ შეუძლია შეინარჩუნოს თავისი მაგნიტური თვისებები 550°C-მდე ტემპერატურაზე. მათი ტექნიკური მახასიათებლები უფრო დაბალია ვიდრე ფერომაგნიტური შენადნობები და არის:

• იძულებითი ძალა - დაახლოებით 50 კა/მ;
• ნარჩენი ინდუქცია - 0,7 ტესლამდე;
• საშუალო მომსახურების ვადა 10-20 წელია.

მაგრამ, ამის მიუხედავად, სწორედ ეს შენადნობია ყველაზე საინტერესო სამეცნიერო სფეროში გამოსაყენებლად. გარდა ამისა, შენადნობში ტიტანისა და ნიობიუმის დამატება ხელს უწყობს შენადნობის იძულებითი ძალის გაზრდას 145-150 კA/მ-მდე.

მაგნიტოპლასტიკა

ისინი ძირითადად გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში მაგნიტური ღია ბარათების, კალენდრების და სხვა წვრილმანების დასამზადებლად, მაგნიტური ველის მახასიათებლები ოდნავ მცირდება მაგნიტური შემადგენლობის დაბალი კონცენტრაციის გამო.

ეს არის მუდმივი მაგნიტების ძირითადი ტიპები. ელექტრომაგნიტი მოქმედებისა და გამოყენების პრინციპით გარკვეულწილად განსხვავდება ასეთი შენადნობებისგან.

საინტერესოა.ნეოდიმის მაგნიტები გამოიყენება თითქმის ყველგან, მათ შორის დიზაინში მცურავი სტრუქტურების შესაქმნელად და კულტურაში იგივე მიზნებისთვის.

ელექტრომაგნიტი და დემაგნიტიზატორი

თუ ელექტრომაგნიტი ქმნის ველს ელექტროენერგიის გრაგნილის მოხვევებში გავლისას, მაშინ დემაგნიტიზატორი, პირიქით, აშორებს ნარჩენ მაგნიტურ ველს. ეს ეფექტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მიზნებისთვის. მაგალითად, რა შეიძლება გაკეთდეს დემაგნიტიზატორით? ადრე დემაგნიტიზატორი გამოიყენებოდა მაგნიტოფონების, ტელეკინესკოპების რეპროდუცირების თავების დემაგნიტიზაციისთვის და ამ ტიპის სხვა ფუნქციების შესასრულებლად. დღეს მას ხშირად იყენებენ გარკვეულწილად უკანონო მიზნებისთვის, მრიცხველების დემაგნიტიზაციისთვის მათზე მაგნიტების გამოყენების შემდეგ. გარდა ამისა, ეს მოწყობილობა შეიძლება და უნდა იქნას გამოყენებული ხელსაწყოებიდან ნარჩენი მაგნიტური ველის მოსაშორებლად.

დემაგნიტიზატორი ჩვეულებრივ შედგება ჩვეულებრივი კოჭისგან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მოწყობილობის მიხედვით, ეს მოწყობილობა მთლიანად იმეორებს ელექტრომაგნიტს. ალტერნატიული ძაბვა გამოიყენება კოჭზე, რის შემდეგაც მოწყობილობა, რომლიდანაც ვაშორებთ ნარჩენ ველს, ამოღებულია დემაგნიტიზატორის დაფარვის ზონიდან, რის შემდეგაც ის ითიშება.

Მნიშვნელოვანი!მაგნიტის გამოყენება მრიცხველის "გახვევისთვის" უკანონოა და ჯარიმას იწვევს. დემაგნიტიზატორის არასწორმა გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის სრული დემაგნიტიზაცია და მისი უკმარისობა.

თვითნაკეთი მაგნიტი

ამისათვის საკმარისია იპოვოთ ლითონის ან სხვა ფეროშენადნობი დამზადებული ლითონის ზოლი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტრანსფორმატორის კომპოზიტური ბირთვი, შემდეგ კი გააკეთოთ გრაგნილი. რამდენიმე შემობრუნება სპილენძის გრაგნილი მავთულის გარშემო ბირთვი. უსაფრთხოებისთვის, ღირს წრეში დაუკრავენ. როგორ გააკეთოთ ძლიერი მაგნიტი? ამისათვის თქვენ უნდა გაზარდოთ დენი გრაგნილში, რაც უფრო მაღალია ის, მით მეტია მოწყობილობის მაგნიტური ძალა.

როდესაც მოწყობილობა დაკავშირებულია ქსელთან და ელექტროენერგია მიეწოდება გრაგნილს, მოწყობილობა მიიზიდავს ლითონს, ანუ, სინამდვილეში, ეს არის ნამდვილი ელექტრომაგნიტი, თუმცა გარკვეულწილად გამარტივებული დიზაინით.

რუბრიკაში

მაგნიტური ძალა არის მაგნიტის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისება. სწორედ ამ ინდიკატორზეა დამოკიდებული მისი შესრულება და ფარგლები. მაგნიტების სიძლიერე იზომება ტესლას ერთეულებში (T). ანუ იმის გასარკვევად, თუ რომელი მაგნიტი არის ყველაზე ძლიერი, თქვენ უნდა შეადაროთ სხვადასხვა მასალები ამ ინდიკატორის მიხედვით.

ყველაზე ძლიერი ელექტრომაგნიტი

სხვადასხვა ქვეყნის მეცნიერები ცდილობენ შექმნან მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი მაგნიტი და ზოგჯერ ძალიან საინტერესო შედეგებს აღწევენ. დღეისათვის უძლიერესი ელექტრომაგნიტის სტატუსს ლოს ალამოსის ეროვნულ ლაბორატორიაში (აშშ) ინსტალაცია უჭირავს. 8,2 ტონა საერთო მასის მქონე ხვეულის შვიდი ნაკრებისგან შემდგარი გიგანტური მოწყობილობა წარმოქმნის მაგნიტურ ველს 100 ტესლა სიმძლავრით. ეს შთამბეჭდავი მაჩვენებელი 2 მილიონჯერ აღემატება ჩვენი პლანეტის მაგნიტურ ველს.

აღსანიშნავია, რომ რეკორდსმენის მაგნიტის სოლენოიდი დამზადებულია რუსული სპილენძ-ნიობიუმის ნანოკომპოზიტისგან. ეს მასალა შეიმუშავეს კურჩატოვის ინსტიტუტის მეცნიერებმა არაორგანული მასალების სრულიად რუსული კვლევის ინსტიტუტის დახმარებით. ა.ა.ბოჭვარა. ამ მძიმე კომპოზიტის გარეშე, მსოფლიოში ახალი ყველაზე ძლიერი მაგნიტი ვერ გადააჭარბებდა თავისი წინამორბედის რეკორდს, რადგან ამ დონის ინსტალაციების მუშაობის მთავარი ტექნიკური სირთულე არის მთლიანობის შენარჩუნება, როდესაც ექვემდებარება უძლიერეს მაგნიტურ იმპულსებს. ექსპერიმენტის დროს იმპულსებით განადგურებული ელექტრომაგნიტური ველის მაქსიმალური დაფიქსირებული სიძლიერე იყო 730 ტ. სსრკ-ში მეცნიერებმა, სპეციალური დიზაინის მაგნიტისა და ასაფეთქებელი ნივთიერებების გამოყენებით, შეძლეს შეექმნათ იმპულსი 2800 ტ.

სპილენძ-ნიობიუმი

ლაბორატორიებში მიღებული მაგნიტური იმპულსები მილიონჯერ აღემატება დედამიწის მაგნიტურ ველს. მაგრამ ყველაზე ძლიერი მაგნიტიც კი, რომელიც დღემდე აშენდა, მილიონჯერ სუსტია ვიდრე ნეიტრონული ვარსკვლავები. Magnetar SGR 1806-20-ს აქვს 100 მილიარდი ტესლას მაგნიტური ველი.

ყველაზე ძლიერი სახლის მაგნიტი

რა თქმა უნდა, საინტერესოა ვარსკვლავების მაგნიტური სიძლიერე და მეცნიერთა ექსპერიმენტები, მაგრამ მომხმარებელთა უმეტესობას სურს იცოდეს რომელი მაგნიტი არის ყველაზე ძლიერი კონკრეტული გამოყენებული პრობლემების გადასაჭრელად. ამისათვის თქვენ უნდა შეადაროთ სხვადასხვა ტიპის მაგნიტების მაგნიტური ველის სიძლიერე:

1)ფერიტის მაგნიტები– 0.1..0.2 ტ

2) ალნიკოს და სამარიუმის მაგნიტები– 0.4..0.5 ტ.

3) ნეოდიმის მაგნიტები– 2 ტ-მდე (ჰაბალტის სტრუქტურაში დამატებისას).

ასე რომ, ყველაზე ძლიერი მაგნიტია იშვიათი დედამიწის სუპერ მაგნიტი,პატარა ძლიერი მაგნიტი, რომლის ძირითადი კომპონენტებია ნეოდიმი, რკინა და ბორი. მისი ველის სიძლიერე შედარებულია ფერიტის ბირთვით ელექტრომაგნიტების ძალასთან. ნეოდიმიზე დაფუძნებული მაგნიტური შენადნობი გამოირჩევა შეუდარებელი შესრულებით ასეთ მნიშვნელოვან პარამეტრებში:

1) იძულებითი ძალა.ეს თვისება საშუალებას აძლევს მასალის გამოყენებას გარე მაგნიტური ველების ზონაში.

2) სეპარატისტული ძალა.მაქსიმალური მაგნიტური ძალის წყალობით, შესაძლებელია პროდუქციის ზომის შემცირება მაღალი წებოვანი სიმძლავრის შენარჩუნებით.

3) ნარჩენი მაგნიტური ინდუქცია.ნარჩენი მაგნიტიზაციის მაღალი მაჩვენებელი უზრუნველყოფს ნეოდიმის მაგნიტის ძალიან მნიშვნელოვან თვისებას - მაგნიტური თვისებების შენარჩუნების ხანგრძლივობას. არსებითად, ერთი საუკუნის განმავლობაში კარგავს თავისი სიძლიერის მხოლოდ რამდენიმე პროცენტს, ნეოდიმი-რკინა-ბორის მაგნიტური შენადნობი მუდმივი მაგნიტია.

ნეოდიმიზე დაფუძნებული იშვიათი დედამიწის სუპერმაგნიტის ძლიერი მაგნიტური ველის შესანარჩუნებლად, უნდა იცოდეთ მისი სუსტი ადგილები. კერძოდ, მასალას აქვს ფხვნილის სტრუქტურა, ამიტომ ძლიერმა ზემოქმედებამ და დაცემამ შეიძლება გამოიწვიოს მისი თვისებების დაკარგვა. ასევე, შენადნობი დემაგნიტირდება +70 ⁰ C-მდე გაცხელებისას (შენადნობების სითბოს მდგრადი ვერსიები უძლებს +200 ⁰ C-მდე). უბრალოდ გაითვალისწინეთ ეს თვისებები და შემდეგ პროდუქტები რაც შეიძლება დიდხანს მოგცემთ სარგებელს.

ინტერნეტში ბევრი ინფორმაციაა ამ საკითხზე, მაგრამ, როგორც წესი, ის ძალიან ცალმხრივია. ყველაფერი ერთდროულად და ერთ სტატიაში - მხოლოდ თქვენთვის!

დავიწყოთ სკოლის სკამიდან: რას გვეტყვის ფიზიკის მასწავლებელი მაგნიტებზე?

არსებობს სამი სახის მაგნიტი: მუდმივი, დროებითი და ელექტრომაგნიტები. პირველი იტენება ერთხელ და სამუდამოდ, მეორე მუშაობს მხოლოდ მაგნიტურ ველში, მესამე - მხოლოდ მაშინ, როცა არის დენი.

ყველა მუდმივი მაგნიტებიიყოფა ბუნებრივ და ხელოვნურად. ბუნებრივია მაგნიტური რკინის საბადო, მაგალითად. ის თავად იზიდავს ლითონის ობიექტებს, ამისათვის არაფერია საჭირო. ან დედა დედამიწაც ბუნებრივი მაგნიტია. მხოლოდ ის იზიდავს არა მეტალს, არამედ ყველაფერს. მათ შორის ჩვენც სვამი.

ხელოვნური მუდმივი მაგნიტები დამზადებულია ადამიანის მიერ და მათი ტიპები დამოკიდებულია იმ მასალაზე, საიდანაც მზადდება მაგნიტი. აქ არის ფერიტები - მათ შორისაა რკინა, ნეოდიმი მაგნიტები, Alnico, SmCo და მაგნიტური პლასტმასი. სინამდვილეში, მაგნიტური ვინილი შედის მაგნიტოპლასტების რაოდენობაში: ჩვენ ვიყენებთ მას მაგნიტების წარმოებაში.

ჩვენ საქმე გვაქვს მუდმივებთან. დროებითი მაგნიტები- ეს არის ლითონის პროდუქტები, რომლებიც მაგნიტიზებულია მაგნიტურ ველში შესვლისას და მცირე ხნით იძენს უნარს თავად მიიზიდოს სხვა ლითონის საგნები. მაგალითად, ქაღალდის სამაგრები და ლურსმნები.

ელექტრომაგნიტებიწარმოიქმნება ჭრილობის მავთულის დახმარებით, რომლის მეშვეობითაც დენი გადის. ჩვენი აღჭურვილობა მუშაობს ელექტრომაგნიტებზე.

მოდით დავასრულოთ ფიზიკით: საფუძვლები ახლა თქვენთვის ცნობილია!

მაგნიტების ტიპები მასშტაბის თვალსაზრისით

ჩვეულებრივი ადამიანი წაიკითხავს რას ფიქრობს ფიზიკოსი მაგნიტებზე და იკითხავს: "მერე რა?" არ არის ძალიან სასარგებლო ინფორმაცია. ჩვენ უფრო გვაინტერესებს, რატომ არის საჭირო მაგნიტები საერთოდ?

ინფორმაცია. ყველაზე ნათელი მაგალითია კომპასი. მაგნიტი ორიენტირებულია კარდინალურ წერტილებზე. მაგრამ ეს შორს არის მაგნიტის მქონე ერთადერთი მოწყობილობისგან: მაგალითად, ის ასევე იმავე ამმეტრშია.

მრეწველობა. მაგნიტი გამოიყენება წარმოებაში და - როგორც ძალიან დიდ ობიექტებთან სამუშაოდ, ასევე - უმცირესთან.

Მედიცინა. ვიღაც ყვირის მაგნიტების ჯანმრთელობისთვის საშიშროებაზე, ვიღაც კი მათ სამკურნალოდ იყენებს. მაგნიტები განსხვავებულია!

ტექნიკა. უზარმაზარი ტექნოლოგია ეფუძნება მაგნიტების მუშაობას. კომპიუტერები და ტელევიზორები, ტელეფონები და მრავალი სხვა მოწყობილობა შესაძლებელი ხდება მაგნიტების საშუალებით.

სასაჩუქრე მაგნიტები. იგი წარმოდგენილია შემთხვევით და ხშირად შეიცავს მისალოცი წარწერას, სურვილს, შემთხვევის გმირის ლამაზ ფოტოს და ა.შ. ძალიან ლამაზი.

უნიკალური მაგნიტები. როგორც წესი, მზადდება ხელით ან შეკვეთით. ისინი გამოირჩევიან უჩვეულო მახასიათებლით ან სიყვარულით შემუშავებული დეტალებით, ასევე უჩვეულო მასალების გამოყენებით.

ჩვენი მაგნიტების მაგალითები

ნაქარგი საბაჟო მაგნიტი "Rocket Jump"

თითოეულს ხელში მაგნიტი ეჭირა და ბავშვობაში თამაშობდა. მაგნიტები შეიძლება ძალიან განსხვავებული იყოს ფორმით, ზომით, მაგრამ ყველა მაგნიტს აქვს საერთო თვისება - იზიდავს რკინას. როგორც ჩანს, ისინი თავად არიან დამზადებული რკინისგან, ნებისმიერ შემთხვევაში, რა თქმა უნდა, რაიმე ლითონისგან. თუმცა არის „შავი მაგნიტები“ ან „ქვები“, ისინი ასევე ძლიერ იზიდავენ რკინის ნაჭრებს და განსაკუთრებით ერთმანეთს.

მაგრამ ისინი არ ჰგვანან მეტალს, ისინი ადვილად იშლება, როგორც მინა. მაგნიტების სახლში ბევრი სასარგებლო რამ არის, მაგალითად, მოსახერხებელია მათი დახმარებით ქაღალდის ფურცლების „დამაგრება“ ზედაპირებზე. მოსახერხებელია დაკარგული ნემსების შეგროვება მაგნიტით, ამიტომ, როგორც ვხედავთ, ეს არის სრულიად სასარგებლო რამ.

Science 2.0 - დიდი ნახტომი წინ - მაგნიტები

მაგნიტი წარსულში

ძველმა ჩინელებმაც კი იცოდნენ მაგნიტების შესახებ 2000 წელზე მეტი ხნის წინ, ყოველ შემთხვევაში, რომ ამ ფენომენის გამოყენება შესაძლებელია მოგზაურობისას მიმართულების ასარჩევად. ანუ მათ გამოიგონეს კომპასი. ფილოსოფოსები ძველ საბერძნეთში, ცნობისმოყვარე ადამიანები, რომლებიც აგროვებდნენ სხვადასხვა გასაოცარ ფაქტებს, შეხვდნენ მაგნიტებს მცირე აზიის ქალაქ მაგნესის მიდამოებში. იქ მათ აღმოაჩინეს უცნაური ქვები, რომლებსაც შეეძლოთ რკინის მოზიდვა. იმ დროისთვის ეს არანაკლებ გასაოცარი იყო, ვიდრე უცხოპლანეტელები გახდნენ ჩვენს დროში.

კიდევ უფრო გასაკვირი ჩანდა, რომ მაგნიტები იზიდავს შორს ყველა ლითონისგან, მაგრამ მხოლოდ რკინას, და თავად რკინას შეუძლია გახდეს მაგნიტი, თუმცა არც ისე ძლიერი. შეიძლება ითქვას, რომ მაგნიტმა მიიპყრო არა მხოლოდ რკინა, არამედ მეცნიერთა ცნობისმოყვარეობაც და ძლიერად წინ წაიწია ისეთი მეცნიერება, როგორიცაა ფიზიკა. თალეს მილეტელი წერდა „მაგნიტის სულის“ შესახებ, ხოლო რომაელმა ტიტუს ლუკრეციუს კარუსმა დაწერა „რკინის ჩირქებისა და რგოლების მძვინვარე მოძრაობაზე“ თავის ნარკვევში „ნივთების ბუნების შესახებ“. მან უკვე შეამჩნია მაგნიტთან ორი ბოძის არსებობა, რომელიც მოგვიანებით, როდესაც მეზღვაურებმა დაიწყეს კომპასის გამოყენება, მიიღეს სახელები კარდინალური წერტილების საპატივცემულოდ.

რა არის მაგნიტი. მარტივი სიტყვებით. მაგნიტური ველი

მიიღეთ მაგნიტი სერიოზულად

მაგნიტების ბუნება დიდი ხნის განმავლობაში ვერ აიხსნებოდა. მაგნიტების დახმარებით აღმოაჩინეს ახალი კონტინენტები (მეზღვაურები დღემდე დიდი პატივისცემით ეპყრობიან კომპასს), მაგრამ არავინ არაფერი იცოდა მაგნეტიზმის ბუნების შესახებ. სამუშაოები ჩატარდა მხოლოდ კომპასის გასაუმჯობესებლად, რაც ასევე გააკეთა გეოგრაფმა და ნავიგატორმა ქრისტოფერ კოლუმბმა.

1820 წელს დანიელმა მეცნიერმა ჰანს კრისტიან ოერსტედმა მნიშვნელოვანი აღმოჩენა გააკეთა. მან დაადგინა ელექტრული დენის მქონე მავთულის მოქმედება მაგნიტურ ნემსზე და, როგორც მეცნიერმა, ექსპერიმენტებით გაარკვია, თუ როგორ ხდება ეს სხვადასხვა პირობებში. იმავე წელს, ფრანგმა ფიზიკოსმა ანრი ამპერმა გამოთქვა ჰიპოთეზა მაგნიტური ნივთიერების მოლეკულებში ელემენტარული წრიული დენების შესახებ. 1831 წელს ინგლისელი მაიკლ ფარადეი იზოლირებული მავთულისა და მაგნიტის კოჭის გამოყენებით ატარებს ექსპერიმენტებს, რომლებიც აჩვენებს, რომ მექანიკური სამუშაო შეიძლება გარდაიქმნას ელექტრო დენად. ის ასევე ადგენს ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონს და შემოაქვს „მაგნიტური ველის“ ცნება.

ფარადეის კანონი ადგენს წესს: დახურულ წრედისთვის ელექტრომამოძრავებელი ძალა უდრის ამ წრეში გამავალი მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარეს. ამ პრინციპით მუშაობს ყველა ელექტრო მანქანა - გენერატორები, ელექტროძრავები, ტრანსფორმატორები.

1873 წელს შოტლანდიელმა მეცნიერმა ჯეიმს კ. მაქსველმა აერთიანებს მაგნიტურ და ელექტრო ფენომენებს ერთ თეორიაში, კლასიკურ ელექტროდინამიკაში.

ნივთიერებებს, რომელთა მაგნიტიზაციაც შესაძლებელია, ფერომაგნიტები ეწოდება. ეს სახელწოდება აკავშირებს მაგნიტებს რკინასთან, მაგრამ გარდა ამისა, მაგნიტირების უნარი ასევე გვხვდება ნიკელში, კობალტში და ზოგიერთ სხვა ლითონში. ვინაიდან მაგნიტური ველი უკვე გადავიდა პრაქტიკული გამოყენების სფეროში, მაგნიტური მასალებიც დიდი ყურადღების საგანი გახდა.

ექსპერიმენტები დაიწყო მაგნიტური ლითონების შენადნობებით და მათში არსებული სხვადასხვა დანამატებით. შედეგად მიღებული მასალები ძალიან ძვირი ღირდა და ვერნერ სიმენსს რომ არ მოსვლოდა იდეა, შეეცვალა მაგნიტი შედარებით მცირე დენით მაგნიტიზებული ფოლადით, მსოფლიო ვერასდროს იხილავდა ელექტრო ტრამვაი და სიმენსი. Siemens ასევე იყო ჩართული სატელეგრაფო მანქანებში, მაგრამ აქ მას ბევრი კონკურენტი ჰყავდა და ელექტრო ტრამვაი კომპანიას დიდ ფულს აძლევდა და, საბოლოოდ, ყველაფერი სხვაც აიღო.

ელექტრომაგნიტური ინდუქცია

მაგნიტებთან დაკავშირებული ძირითადი რაოდენობები ინჟინერიაში

ჩვენ ძირითადად დავინტერესდებით მაგნიტებით, ანუ ფერომაგნიტებით და ცოტათი განზე დავტოვებთ, მაგნიტური (უკეთესი ვთქვათ, ელექტრომაგნიტური, მაქსველის ხსოვნის) ფენომენების ძალიან ვრცელ ველს. ჩვენი საზომი ერთეულები იქნება მიღებული SI-ში (კილოგრამი, მეტრი, წამი, ამპერი) და მათი წარმოებულები:

ლ ველის სიძლიერე, H, A/m (ამპერები მეტრზე).

ეს მნიშვნელობა ახასიათებს ველის სიძლიერეს პარალელურ გამტარებს შორის, რომელთა შორის მანძილი არის 1 მ, ხოლო მათში გამავალი დენი არის 1 ა. ველის სიძლიერე არის ვექტორული სიდიდე.

ლ მაგნიტური ინდუქცია, B, ტესლა, მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივე (ვებერი/მ.კვ.)

ეს არის დირიჟორის გავლით დენის შეფარდება წრეწირთან, რადიუსზე, რომლითაც ჩვენ გვაინტერესებს ინდუქციის სიდიდე. წრე დევს იმ სიბრტყეში, რომელსაც მავთული კვეთს პერპენდიკულარულად. ეს მოიცავს სხვა ფაქტორს, რომელსაც ეწოდება მაგნიტური გამტარიანობა. ეს არის ვექტორული რაოდენობა. თუ გონებრივად შევხედავთ მავთულის ბოლოს და ვივარაუდებთ, რომ დენი მიედინება ჩვენგან მოშორებით, მაშინ მაგნიტური ძალის წრეები „ბრუნავს“ საათის ისრის მიმართულებით, ხოლო ინდუქციური ვექტორი გამოიყენება ტანგენსზე და ემთხვევა მათ მიმართულებით.

ლ მაგნიტური გამტარიანობა, μ (ფარდობითი მნიშვნელობა)

თუ ვაკუუმის მაგნიტურ გამტარიანობას ავიღებთ 1, მაშინ დანარჩენი მასალებისთვის მივიღებთ შესაბამის მნიშვნელობებს. ასე რომ, მაგალითად, ჰაერისთვის ვიღებთ მნიშვნელობას, რომელიც პრაქტიკულად იგივეა, რაც ვაკუუმისთვის. რკინისთვის, ჩვენ მივიღებთ არსებითად უფრო დიდ მნიშვნელობებს, ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია ფიგურალურად (და ძალიან ზუსტად) ვთქვათ, რომ რკინა „იზიდავს“ ძალის მაგნიტურ ხაზებს საკუთარ თავში. თუ ბირთვის გარეშე ხვეულში ველის სიძლიერე არის H, მაშინ ბირთვით ვიღებთ μH.

ლ იძულებითი ძალა, Ვარ.

იძულებითი ძალა მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენად ეწინააღმდეგება მაგნიტური მასალა დემაგნიტიზაციას და ხელახლა მაგნიტიზაციას. თუ კოჭში დენი მთლიანად ამოღებულია, მაშინ ბირთვში იქნება ნარჩენი ინდუქცია. ნულის ტოლი რომ გახადოთ, თქვენ უნდა შექმნათ გარკვეული სიძლიერის ველი, ოღონდ პირიქით, ანუ მიეცით დენი საპირისპირო მიმართულებით გაშვებას. ამ დაძაბულობას იძულებითი ძალა ეწოდება.

ვინაიდან მაგნიტები ყოველთვის გამოიყენება პრაქტიკაში ელექტროენერგიასთან გარკვეულ კავშირში, გასაკვირი არ უნდა იყოს, რომ ასეთი ელექტრული რაოდენობა, როგორიცაა ამპერი, გამოიყენება მათი თვისებების აღსაწერად.

ნათქვამიდან გამომდინარეობს, რომ, მაგალითად, ლურსმანი, რომელსაც მოქმედებდა მაგნიტი, თავად ხდება მაგნიტი, თუმცა უფრო სუსტი. პრაქტიკაში ირკვევა, რომ ამის შესახებ ბავშვებმაც კი იციან, რომლებიც მაგნიტებით თამაშობენ.

ინჟინერიაში მაგნიტების მიმართ განსხვავებული მოთხოვნები არსებობს, იმისდა მიხედვით, თუ სად მიდის ეს მასალები. ფერომაგნიტური მასალები იყოფა "რბილად" და "მყარად". პირველი მიდის ბირთვების წარმოებაზე მოწყობილობებისთვის, სადაც მაგნიტური ნაკადი მუდმივი ან ცვალებადია. თქვენ არ შეგიძლიათ გააკეთოთ კარგი დამოუკიდებელი მაგნიტი რბილი მასალებისგან. ისინი ძალიან ადვილად დემაგნიტირდებიან და აქ ეს არის მათი ღირებული თვისება, რადგან რელე უნდა "გათავისუფლდეს", თუ დენი გამორთულია და ელექტროძრავა არ უნდა გაცხელდეს - ჭარბი ენერგია იხარჯება ხელახალი მაგნიტიზაციისთვის, რომელიც გამოიყოფა სახით. სითბოს.

რას ჰგავს მაგნიტური ველი სინამდვილეში? იგორ ბელეცკი

მუდმივი მაგნიტები, ანუ მაგნიტები, რომლებსაც მაგნიტები ეძახიან, მათი წარმოებისთვის საჭიროებენ მძიმე მასალებს. სიმტკიცე იგულისხმება მაგნიტურად, ანუ დიდი ნარჩენი ინდუქცია და დიდი იძულებითი ძალა, რადგან, როგორც ვნახეთ, ეს რაოდენობები მჭიდრო კავშირშია. ასეთი მაგნიტებისთვის გამოიყენება ნახშირბადის, ვოლფრამის, ქრომის და კობალტის ფოლადი. მათი იძულებითი ძალა დაახლოებით 6500 ა/მ-ს აღწევს.

არსებობს სპეციალური შენადნობები, სახელწოდებით alni, alnisi, alnico და მრავალი სხვა, როგორც თქვენ ალბათ მიხვდებით, მათ შორისაა ალუმინი, ნიკელი, სილიკონი, კობალტი სხვადასხვა კომბინაციებში, რომლებსაც აქვთ უფრო დიდი იძულებითი ძალა - 20 000 ... 60 000 ა/მ-მდე. ასეთი მაგნიტის ამოღება არც ისე ადვილია რკინისგან.

არსებობს მაგნიტები, რომლებიც სპეციალურად შექმნილია მაღალ სიხშირეებზე მუშაობისთვის. ეს არის ცნობილი "მრგვალი მაგნიტი". ის „ამოღებულია“ უსარგებლო დინამიკიდან მუსიკალური ცენტრის დინამიკიდან, მანქანის რადიოდან ან თუნდაც წინანდელი ტელევიზორიდან. ეს მაგნიტი მზადდება რკინის ოქსიდების და სპეციალური დანამატების შედუღებით. ასეთ მასალას ფერიტი ეწოდება, მაგრამ ყველა ფერიტი არ არის სპეციალურად მაგნიტიზებული ამ გზით. ხოლო დინამიკებში გამოიყენება უსარგებლო დანაკარგების შემცირების მიზნით.

მაგნიტები. აღმოჩენა. Როგორ მუშაობს?

რა ხდება მაგნიტის შიგნით?

გამომდინარე იქიდან, რომ მატერიის ატომები ელექტროენერგიის ერთგვარი „გროვაა“, მათ შეუძლიათ შექმნან საკუთარი მაგნიტური ველი, მაგრამ მხოლოდ ზოგიერთ მეტალში, რომლებსაც აქვთ მსგავსი ატომური სტრუქტურა, ეს უნარი ძალიან გამოხატულია. რკინა, კობალტი და ნიკელი გვერდიგვერდ დგანან მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში და აქვთ ელექტრონული გარსების მსგავსი სტრუქტურები, რაც ამ ელემენტების ატომებს მიკროსკოპულ მაგნიტებად აქცევს.

ვინაიდან ლითონებს შეიძლება ეწოდოს ძალიან მცირე ზომის სხვადასხვა კრისტალების გაყინული ნარევი, ცხადია, რომ ასეთ შენადნობებს შეიძლება ჰქონდეს ბევრი მაგნიტური თვისება. ატომების ბევრ ჯგუფს მეზობლებისა და გარე ველების გავლენის ქვეშ შეუძლია საკუთარი მაგნიტების „გაშლა“. ასეთ „საზოგადოებებს“ მაგნიტურ დომენებს უწოდებენ და ქმნიან ძალიან უცნაურ სტრუქტურებს, რომლებსაც ჯერ კიდევ ინტერესით სწავლობენ ფიზიკოსები. ამას დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მაგნიტები შეიძლება იყოს თითქმის ატომური ზომით, ამიტომ მაგნიტური დომენის უმცირესი ზომა შემოიფარგლება იმ ბროლის ზომით, რომელშიც ჩაშენებულია მაგნიტური ლითონის ატომები. ეს განმარტავს, მაგალითად, ჩაწერის თითქმის ფანტასტიკურ სიმკვრივეს თანამედროვე კომპიუტერის მყარ დისკებზე, რომელიც, როგორც ჩანს, გაგრძელდება მანამ, სანამ დისკებს უფრო სერიოზული კონკურენტები ეყოლებათ.

გრავიტაცია, მაგნიტიზმი და ელექტროენერგია

სად გამოიყენება მაგნიტები?

რომელთა ბირთვები არის მაგნიტების მაგნიტები, თუმცა მათ ჩვეულებრივ უწოდებენ უბრალოდ ბირთვებს, მაგნიტებს უფრო მეტი გამოყენება აქვთ. არის საკანცელარიო მაგნიტები, ავეჯის კარის მაგნიტები, ჭადრაკის მაგნიტები მოგზაურებისთვის. ეს არის ცნობილი მაგნიტები.

იშვიათი ტიპები მოიცავს მაგნიტებს ნაწილაკების ამაჩქარებლებისთვის, ეს არის ძალიან შთამბეჭდავი სტრუქტურები, რომლებსაც შეუძლიათ ათობით ტონა ან მეტი წონა. მიუხედავად იმისა, რომ ახლა ექსპერიმენტული ფიზიკა გადაჭარბებულია ბალახით, გარდა იმ ნაწილისა, რომელიც დაუყოვნებლივ მოაქვს სუპერმოგება ბაზარზე და თავად თითქმის არაფერი ღირს.

კიდევ ერთი საინტერესო მაგნიტი დამონტაჟებულია ლამაზ სამედიცინო მოწყობილობაში, რომელსაც მაგნიტურ-რეზონანსული გამოსახულების სკანერი ეწოდება. (რეალურად, მეთოდს ჰქვია NMR, ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსი, მაგრამ იმისათვის, რომ არ შეაშინოთ ადამიანები, რომლებიც ზოგადად ფიზიკაში არ არიან ძლიერი, მას დაარქვეს სახელი.) მოწყობილობა მოითხოვს დაკვირვებული ობიექტის (პაციენტის) მოთავსებას ძლიერ მაგნიტურში. ველი, ხოლო შესაბამის მაგნიტს აქვს საშინელი ზომა და ეშმაკის კუბოს ფორმა.

ადამიანს ათავსებენ დივანზე და ამ მაგნიტის გვირაბში შემოავლებენ, ხოლო სენსორები ექიმებისთვის საინტერესო ადგილს სკანირებენ. ზოგადად, არაუშავს, მაგრამ ზოგიერთისთვის კლაუსტროფობია პანიკამდე მიდის. ასეთი ადამიანები ნებით დაუშვებენ თავს ცოცხლად მოჭრას, მაგრამ არ დათანხმდებიან MRI გამოკვლევას. თუმცა ვინ იცის რას გრძნობს ადამიანი უჩვეულოდ ძლიერ მაგნიტურ ველში 3 ტესლამდე ინდუქციით, ამაში კარგი თანხის გადახდის შემდეგ.

ასეთი ძლიერი ველის მისაღებად, ზეგამტარობას ხშირად იყენებენ მაგნიტის ხვეულის თხევადი წყალბადით გაგრილებით. ეს შესაძლებელს ხდის ველის „დატუმბვას“ იმის შიშის გარეშე, რომ მავთულის ძლიერი დენით გათბობა შეზღუდავს მაგნიტის შესაძლებლობებს. ეს არ არის იაფი დაყენება. მაგრამ სპეციალური შენადნობებისგან დამზადებული მაგნიტები, რომლებიც არ საჭიროებენ მიმდინარე მიკერძოებას, ბევრად უფრო ძვირია.

ჩვენი დედამიწა ასევე არის დიდი, თუმცა არც თუ ისე ძლიერი მაგნიტი. ის ეხმარება არა მხოლოდ მაგნიტური კომპასის მფლობელებს, არამედ გვიხსნის სიკვდილისგან. მის გარეშე მზის რადიაციას მოვკლავდით. დედამიწის მაგნიტური ველის სურათი, რომელიც მოდელირებულია კომპიუტერების მიერ კოსმოსიდან დაკვირვებით, ძალიან შთამბეჭდავად გამოიყურება.

აქ არის მცირე პასუხი კითხვაზე, თუ რა არის მაგნიტი ფიზიკასა და ტექნოლოგიაში.

ხახუნით ელექტრიფიცირებულ ქარვის ნაჭრებთან ერთად, მუდმივი მაგნიტები უძველესი ხალხისთვის იყო ელექტრომაგნიტური ფენომენების პირველი მატერიალური მტკიცებულება (ისტორიის გარიჟრაჟზე ელვა ნამდვილად მიეწერებოდა არამატერიალური ძალების გამოვლენის სფეროს). ფერომაგნეტიზმის ბუნების ახსნა ყოველთვის იკავებდა მეცნიერთა ცნობისმოყვარე გონებას, თუმცა, ამჟამადაც კი, ზოგიერთი ნივთიერების მუდმივი მაგნიტიზაციის ფიზიკური ბუნება, როგორც ბუნებრივი, ისე ხელოვნურად შექმნილი, ჯერ კიდევ არ არის სრულად გამჟღავნებული, რაც მნიშვნელოვან ველს ტოვებს. აქტივობა თანამედროვე და მომავალი მკვლევარებისთვის.

ტრადიციული მასალები მუდმივი მაგნიტებისთვის

ისინი აქტიურად გამოიყენება ინდუსტრიაში 1940 წლიდან ალნიკოს შენადნობის (AlNiCo) გამოჩენით. მანამდე, სხვადასხვა კლასის ფოლადის მუდმივი მაგნიტები გამოიყენებოდა მხოლოდ კომპასებსა და მაგნიტოებში. Alnico-მ შესაძლებელი გახადა მათით ელექტრომაგნიტების შეცვლა და მათი გამოყენება ისეთ მოწყობილობებში, როგორიცაა ძრავები, გენერატორები და დინამიკები.

ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ამ შეჭრამ ახალი იმპულსი მიიღო ფერიტის მაგნიტების შექმნით და მას შემდეგ მუდმივი მაგნიტები ჩვეულებრივი გახდა.

რევოლუცია მაგნიტურ მასალებში დაიწყო დაახლოებით 1970 წელს, სამარიუმ-კობალტის მძიმე მაგნიტური მასალების ოჯახის შექმნით, აქამდე არნახული მაგნიტური ენერგიის სიმკვრივით. შემდეგ ნეოდიმიზე, რკინასა და ბორზე დაფუძნებული იშვიათი დედამიწის მაგნიტების ახალი თაობა აღმოაჩინეს გაცილებით მაღალი მაგნიტური ენერგიის სიმკვრივით, ვიდრე სამარიუმ-კობალტი (SmCo) და მოსალოდნელი დაბალი ფასით. იშვიათი დედამიწის მაგნიტების ამ ორ ოჯახს აქვს ისეთი მაღალი ენერგეტიკული სიმკვრივე, რომ არა მხოლოდ მათ შეუძლიათ ელექტრომაგნიტების შეცვლა, არამედ მათი გამოყენება მათთვის მიუწვდომელ ადგილებში. მაგალითებია პატარა მუდმივი მაგნიტის საფეხურიანი ძრავა მაჯის საათებში და ხმის გადამყვანები ყურსასმენებში, როგორიცაა Walkman.

მასალების მაგნიტური თვისებების თანდათანობითი გაუმჯობესება ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე.

ნეოდიმის მუდმივი მაგნიტები

ისინი წარმოადგენენ უახლეს და ყველაზე მნიშვნელოვან განვითარებას ამ სფეროში ბოლო ათწლეულების განმავლობაში. მათი აღმოჩენა პირველად თითქმის ერთდროულად გამოაცხადეს 1983 წლის ბოლოს ლითონის მუშაკებმა Sumitomo-დან და General Motors-იდან. ისინი დაფუძნებულია NdFeB მეტალთაშორის ნაერთზე: ნეოდიმის, რკინის და ბორის შენადნობი. მათგან ნეოდიმი არის იშვიათი დედამიწის ელემენტი, რომელიც მოპოვებულია მინერალური მონაზიტიდან.

დიდი ინტერესი, რაც ამ მუდმივმა მაგნიტებმა გამოიწვია, გამომდინარეობს იქიდან, რომ პირველად იქნა მიღებული ახალი მაგნიტური მასალა, რომელიც არა მხოლოდ წინა თაობაზე ძლიერია, არამედ უფრო ეკონომიურიც. იგი ძირითადად შედგება რკინისგან, რომელიც კობალტზე ბევრად იაფია, და ნეოდიმისაგან, რომელიც ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული იშვიათი მიწიერი მასალაა და დედამიწაზე ტყვიაზე მეტად არის გავრცელებული. ძირითადი იშვიათი დედამიწის მინერალები მონაზიტი და ბასტანეზიტი შეიცავს ხუთ-ათჯერ მეტ ნეოდიმს, ვიდრე სამარიუმი.

მუდმივი მაგნიტიზაციის ფიზიკური მექანიზმი

მუდმივი მაგნიტის ფუნქციონირების ასახსნელად, ჩვენ უნდა შევხედოთ მის შიგნით ატომურ მასშტაბს. თითოეულ ატომს აქვს თავისი ელექტრონების სპინების ნაკრები, რომლებიც ერთად ქმნიან მის მაგნიტურ მომენტს. ჩვენი მიზნებისთვის, ჩვენ შეგვიძლია მივიჩნიოთ თითოეული ატომი, როგორც პატარა ბარის მაგნიტი. როდესაც მუდმივი მაგნიტი დემაგნიტიზებულია (მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებით ან გარე მაგნიტური ველით), თითოეული ატომური მომენტი შემთხვევით არის ორიენტირებული (იხ. სურათი ქვემოთ) და არ შეინიშნება კანონზომიერება.

როდესაც ის მაგნიტიზებულია ძლიერ მაგნიტურ ველში, ყველა ატომური მომენტი ორიენტირებულია ველის მიმართულებით და, როგორც იქნა, იკეტება ერთმანეთთან (იხ. სურათი ქვემოთ). ეს შეერთება შესაძლებელს ხდის შეინარჩუნოს მუდმივი მაგნიტის ველი გარე ველის ამოღებისას და ასევე წინააღმდეგობა გაუწიოს დემაგნიტიზაციას, როდესაც მისი მიმართულება იცვლება. ატომური მომენტების შეკრული ძალის საზომია მაგნიტის იძულებითი ძალის სიდიდე. ამის შესახებ მოგვიანებით.

მაგნიტიზაციის მექანიზმის უფრო ღრმა წარმოდგენისას ისინი არ მოქმედებენ ატომური მომენტების ცნებებით, არამედ იყენებენ მაგნიტის შიგნით მინიატურული (0,001 სმ რიგის) რეგიონების კონცეფციას, რომლებსაც თავდაპირველად აქვთ მუდმივი მაგნიტიზაცია, მაგრამ შემთხვევით ორიენტირებულია. გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში, ისე, რომ მკაცრ მკითხველს, სურვილის შემთხვევაში, შეუძლია ზემოაღნიშნული ფიზიკური მექანიზმი მიაწეროს მაგნიტს მთლიანობაში. და მის ცალკეულ დომენში.

ინდუქცია და მაგნიტიზაცია

ატომური მომენტები იკრიბება და ქმნიან მთელი მუდმივი მაგნიტის მაგნიტურ მომენტს, ხოლო მისი მაგნიტიზაცია M მიუთითებს ამ მომენტის სიდიდეს მოცულობის ერთეულზე. მაგნიტური ინდუქცია B გვიჩვენებს, რომ მუდმივი მაგნიტი არის გარე მაგნიტური ძალის (ველის სიძლიერის) შედეგი, რომელიც გამოიყენება პირველადი მაგნიტიზაციის დროს, ისევე როგორც შიდა მაგნიტიზაცია M ატომური (ან დომენის) მომენტების ორიენტაციის გამო. მისი ღირებულება ზოგადად მოცემულია ფორმულით:

B = μ0 (H + M),

სადაც μ 0 არის მუდმივი.

მუდმივ რგოლოვან და ერთგვაროვან მაგნიტში, ველის სიძლიერე H მის შიგნით (გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში) ნულის ტოლია, რადგან, მთლიანი დენის კანონის თანახმად, მისი ინტეგრალი ნებისმიერი წრის გასწვრივ ასეთი რგოლოვანი ბირთვის შიგნით. უდრის:

H∙2πR = iw=0, საიდანაც H=0.

ამრიგად, რგოლის მაგნიტში მაგნიტიზაცია არის:

ღია მაგნიტში, მაგალითად, იმავე რგოლში, მაგრამ სიგანის საჰაერო უფსკრულით l zag l ser სიგრძის ბირთვში, გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში და იგივე ინდუქცია B ბირთვში და უფსკრულის შიგნით. ჯამური დენის კანონის მიხედვით ვიღებთ:

H ser l ser + (1/μ 0)Bl zas = iw=0.

ვინაიდან B \u003d µ 0 (H ser + M ser), მაშინ, მისი გამოხატვის წინაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ:

H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,

H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).

ჰაერის უფსკრულში:

H zaz \u003d B / μ0,

უფრო მეტიც, B განისაზღვრება მოცემული M სერით და ნაპოვნი H სერით.

მაგნიტიზაციის მრუდი

არამაგნიტიზებული მდგომარეობიდან დაწყებული, როდესაც H იზრდება ნულიდან, ყველა ატომური მომენტის გარე ველის მიმართულებით ორიენტაციის გამო, M და B სწრაფად იზრდებიან, იცვლება მთავარი მაგნიტიზაციის მრუდის "a" მონაკვეთის გასწვრივ (იხ. ქვემოთ მოყვანილი სურათი).

როდესაც ყველა ატომური მომენტი გასწორებულია, M უახლოვდება გაჯერების მნიშვნელობას და B-ის შემდგომი ზრდა განპირობებულია მხოლოდ გამოყენებული ველით (მრუდის b განყოფილება ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში). როდესაც გარე ველი მცირდება ნულამდე, ინდუქცია B მცირდება არა თავდაპირველი ბილიკის გასწვრივ, არამედ "c" მონაკვეთის გასწვრივ ატომური მომენტების შეერთების გამო, რაც მიდრეკილია შეინარჩუნოს ისინი იმავე მიმართულებით. მაგნიტიზაციის მრუდი იწყებს ეგრეთ წოდებული ჰისტერეზის მარყუჟის აღწერას. როდესაც H (გარე ველი) უახლოვდება ნულს, მაშინ ინდუქცია უახლოვდება ნარჩენ მნიშვნელობას, რომელიც განისაზღვრება მხოლოდ ატომური მომენტებით:

B r = μ 0 (0 + M r).

H-ის მიმართულების ცვლილების შემდეგ, H და M მოქმედებენ საპირისპირო მიმართულებით, ხოლო B მცირდება (მრუდის მონაკვეთი "d" ნახ.). ველის მნიშვნელობას, რომლის დროსაც B ნულამდე იკლებს, მაგნიტის B H C იძულებითი ძალა ეწოდება. როდესაც გამოყენებული ველის სიდიდე საკმარისად დიდია, რომ დაარღვიოს ატომური მომენტების შეკრულობა, ისინი ორიენტირდებიან ველის ახალ მიმართულებაზე და M-ის მიმართულება იცვლება. ველის მნიშვნელობას, რომელშიც ეს ხდება, მუდმივი მაგნიტის M H C შიდა იძულებითი ძალა ეწოდება. ასე რომ, არსებობს ორი განსხვავებული, მაგრამ დაკავშირებული იძულებითი ძალა, რომლებიც დაკავშირებულია მუდმივ მაგნიტთან.

ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს სხვადასხვა მასალის ძირითადი დემაგნიტიზაციის მრუდები მუდმივი მაგნიტებისთვის.

მისგან ჩანს, რომ ეს არის NdFeB მაგნიტები, რომლებსაც აქვთ ყველაზე მაღალი ნარჩენი ინდუქციური Br და იძულებითი ძალა (როგორც მთლიანი, ასევე შიდა, ანუ განისაზღვრება H სიძლიერის გათვალისწინების გარეშე, მხოლოდ M მაგნიტიზაციიდან).

ზედაპირული (ამპერი) დენები

მუდმივი მაგნიტების მაგნიტური ველები შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც ზოგიერთი ასოცირებული დენების ველები, რომლებიც მიედინება მათ ზედაპირებზე. ამ დენებს ამპერის დენებს უწოდებენ. ამ სიტყვის ჩვეულებრივი გაგებით, მუდმივი მაგნიტების შიგნით დენები არ არის. ამასთან, მუდმივი მაგნიტების მაგნიტური ველებისა და ხვეულების დენების ველების შედარებისას, ფრანგმა ფიზიკოსმა ამპერმა თქვა, რომ ნივთიერების მაგნიტიზაცია შეიძლება აიხსნას მიკროსკოპული დენების ნაკადით, რომლებიც ქმნიან მიკროსკოპულ დახურულ სქემებს. მართლაც, ბოლოს და ბოლოს, ანალოგია სოლენოიდის ველსა და გრძელ ცილინდრულ მაგნიტს შორის თითქმის სრულია: არის მუდმივი მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსი და იგივე პოლუსები სოლენოიდისთვის და მათი ველების ველის ხაზების ნიმუშები. ასევე ძალიან ჰგვანან (იხ. სურათი ქვემოთ).

არის თუ არა დენები მაგნიტის შიგნით?

წარმოვიდგინოთ, რომ რომელიმე ღეროს მუდმივი მაგნიტის (თვითნებური კვეთის ფორმის) მთელი მოცულობა ივსება მიკროსკოპული ამპერის დენებით. მაგნიტის ჯვარი მონაკვეთი ასეთი დენებით ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

თითოეულ მათგანს აქვს მაგნიტური მომენტი. მათი იგივე ორიენტირებით გარე ველის მიმართულებით, ისინი ქმნიან მიღებულ მაგნიტურ მომენტს, რომელიც განსხვავდება ნულიდან. ის განსაზღვრავს მაგნიტური ველის არსებობას მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობის აშკარა არარსებობის შემთხვევაში, მაგნიტის რომელიმე მონაკვეთზე დენის არარსებობის შემთხვევაში. ასევე ადვილი გასაგებია, რომ მის შიგნით კომპენსირებულია მიმდებარე (საკონტაქტო) სქემების დენები. მხოლოდ სხეულის ზედაპირზე არსებული დენები, რომლებიც ქმნიან მუდმივი მაგნიტის ზედაპირულ დენს, აღმოჩნდება უკომპენსაციო. მისი სიმკვრივე გამოდის ტოლი მაგნიტიზაციის M.

როგორ მოვიშოროთ მოძრავი კონტაქტები

ცნობილია უკონტაქტო სინქრონული აპარატის შექმნის პრობლემა. მისი ტრადიციული დიზაინი ელექტრომაგნიტური აგზნებით როტორის პოლუსებიდან ხვეულებით, გულისხმობს მათ დენის მიწოდებას მოძრავი კონტაქტების საშუალებით - საკონტაქტო რგოლები ჯაგრისებით. ასეთი ტექნიკური გადაწყვეტის უარყოფითი მხარეები ცნობილია: ეს არის ტექნიკური სირთულეები, დაბალი საიმედოობა და დიდი დანაკარგები მოძრავ კონტაქტებში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება მძლავრ ტურბო და ჰიდროგენერატორებს, რომელთა აგზნების სქემებში იხარჯება მნიშვნელოვანი ელექტროენერგია.

თუ თქვენ გააკეთებთ ასეთ მუდმივ მაგნიტის გენერატორს, მაშინ კონტაქტის პრობლემა დაუყოვნებლივ გაქრება. მართალია, მბრუნავ როტორზე მაგნიტების საიმედო დამაგრების პრობლემაა. სწორედ აქ გამოდგება ტრაქტორის მშენებლობაში მიღებული გამოცდილება. დიდი ხანია გამოიყენება ინდუქციური გენერატორი მუდმივი მაგნიტებით, რომლებიც მდებარეობს როტორის ღარებში, სავსე დაბალი დნობის შენადნობით.

მუდმივი მაგნიტის ძრავა

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში ფართოდ გავრცელდა ჯაგრისების DC ძრავები. ასეთი ერთეული რეალურად არის ელექტროძრავა და მისი არმატურის გრაგნილის ელექტრონული გადამრთველი, რომელიც მოქმედებს როგორც კოლექტორი. ელექტროძრავა არის სინქრონული ძრავა მუდმივი მაგნიტებით, რომელიც მდებარეობს როტორზე, როგორც ნახ. ზემოთ, სტატორზე ფიქსირებული არმატურის გრაგნილით. ელექტრონული გადართვის წრე არის მიწოდების ქსელის მუდმივი ძაბვის (ან დენის) ინვერტორი.

ასეთი ძრავის მთავარი უპირატესობა მისი უკონტაქტობაა. მისი სპეციფიკური ელემენტია ფოტო, ინდუქციური ან ჰოლის როტორის პოზიციის სენსორი, რომელიც აკონტროლებს ინვერტორის მუშაობას.