Какие существуют виды магнитов

Постоянные магниты – виды и свойства, взаимодействие магнитов

Что такое постоянный магнит

Ферромагнитное изделие, способное сохранять значительную остаточную намагниченность после снятия внешнего магнитного поля, называется постоянным магнитом. Постоянные магниты изготавливают из различных металлов, таких как: кобальт, железо, никель, сплавы редкоземельных металлов (для неодимовых магнитов), а также из естественных минералов типа магнетитов.

Сфера применения постоянных магнитов сегодня очень широка, однако назначение их принципиально везде одно и то же — как источник постоянного магнитного поля без подвода электроэнергии. Таким образом, магнит — это тело, обладающее своим собственным магнитным полем.

Само же слово «магнит» происходит от греческого словосочетания, которое переводится как «камень из Магнесии», по названию азиатского города, где были в древности открыты залежи магнетита — магнитного железняка. С физической точки зрения элементарным магнитом является электрон, а магнитные свойства магнитов вообще обуславливаются магнитными моментами электронов, входящих в состав намагниченного материала.

Характеристики размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала, из которого изготовлен постоянный магнит, определяют свойства того или иного постоянного магнита: чем выше коэрцитивная сила Нс, и чем выше остаточная магнитная индукция Вr – тем сильнее и стабильнее магнит.

Коэрцитивная сила ( буквально в переводе с латинского – «удерживающая сила») — это значение напряжённости магнитного поля, необходимого для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. Таким образом, чем большей коэрцитивной силой обладает конкретный магнит, тем он устойчивее к размагничивающим факторам.

Единица измерения коэрцитивной силы в системе СИ — Ампер/метр. А магнитная индукция, как известно, – это векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля. Характерное значение остаточной магнитной индукции постоянных магнитов — порядка 1 Тесла.

Виды и свойства постоянных магнитов

Ферритовые магниты хоть и отличаются хрупкостью, но обладают хорошей коррозийной стойкостью, что при невысокой цене делает их наиболее распространенными. Такие магниты изготавливают из сплава оксида железа с ферритом бария или стронция. Данный состав позволяет материалу сохранять свои магнитные свойства в широком температурном диапазоне — от -30°C до +270°C.

Магнитные изделия в форме ферритовых колец, брусков и подков широко используются как в промышленности, так и в быту, в технике и электронике. Их используют в акустических системах, в генераторах, в двигателях постоянного тока. В автомобилестроении ферритовые магниты устанавливают в стартеры, в стеклоподъемники, в системы охлаждения и в вентиляторы.

Ферритовые магниты отличаются коэрцитивной силой порядка 200 кА/м и остаточной магнитной индукцией порядка 0,4 Тесла. В среднем, ферритовый магнит может прослужить от 10 до 30 лет.

Постоянные магниты на основе сплава из алюминия, никеля и кобальта отличаются непревзойденной температурной устойчивостью и стабильностью: они способны сохранять свои магнитные свойства при температурах до +550°C, хотя коэрцитивная сила, характерная для них, относительно мала. Под действием относительно небольшого магнитного поля, такие магниты потеряют исходные магнитные свойства.

Посудите сами: типичная коэрцитивная сила порядка 50 кА/м при остаточной намагниченности порядка 0,7 Тесла. Однако несмотря на эту особенность, магниты альнико незаменимы для некоторых научных исследований.

Типичное содержание компонентов в сплавах альнико с высокими магнитными свойствами изменяется в следующих пределах: алюминий – от 7 до 10%, никель – от 12 до 15%, кобальт – от 18 до 40%, и от 3 до 4% меди.

Чем больше кобальта, тем выше индукция насыщения и магнитная энергия сплава. Добавки в виде от 2 до 8% титана и всего 1% ниобия способствуют получению большей коэрцитивной силы — до 145 кА/м. Добавка от 0,5 до 1% кремния обеспечивает изотропию магнитных свойств.

Если нужна исключительная устойчивость к коррозии, окислению и температуре до +350°C, то магнитный сплав самария с кобальтом — то что надо.

По стоимости самарий-кобальтовые магниты дороже неодимовых за счёт более дефицитного и дорогого металла — кобальта. Тем не менее, именно их целесообразно применять в случае необходимости иметь минимальные размеры и вес конечных изделий.

Читать еще: Может ли мечта изменить реальность

Наиболее целесообразно это в космических аппаратах, авиационной и компьютерной технике, миниатюрных электродвигателях и магнитных муфтах, в носимых приборах и устройствах (часах, наушниках, мобильных телефонах и т.д.)

Благодаря особой коррозийной стойкости, именно самариевые магниты применяются в стратегических разработках и военных приложениях. Электродвигатели, генераторы, подъемные системы, мототехника – сильный магнит из сплава самария-кобальта идеально подходит для агрессивных сред и сложных условий эксплуатации. Коэрцитивная сила порядка 700 кА/м при остаточной магнитной индукции порядка 1 Тесла.

Неодимовые магниты на сегодняшний день очень востребованы и представляются наиболее перспективными. Сплав неодим-железо-бор позволяет создавать супермагниты для различных сфер, начиная с защелок и игрушек, заканчивая электрогенераторами и мощными подъемными машинами.

Высокая коэрцитивная сила порядка 1000 кА/м и остаточная намагниченность порядка 1,1 Тесла, позволяют магниту сохраняться на протяжении многих лет, за 10 лет неодимовый магнит теряет лишь 1% своей намагниченности, если температура его в условиях эксплуатации не превышает +80°C (для некоторых марок до +200°C). Таким образом, лишь два недостатка есть у неодимовых магнитов — хрупкость и низкая рабочая температура.

Магнитный порошок вместе со связующим компонентом образует мягкий, гибкий и легкий магнит. Связующие компоненты, такие как винил, каучук, пластик или акрил позволяют получать магниты различных форм и размеров.

Магнитная сила, конечно, уступает чистому магнитному материалу, но иногда такие решения необходимы для достижения определенных необычных для магнитов целей: в производстве рекламной продукции, при изготовлении съемных наклеек на авто, а также в изготовлении различных канцелярских и сувенирных товаров.

Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные полюса притягиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле, и эти магнитные поля взаимодействуют между собой. В чем, например, причина намагничивания железа?

Согласно гипотезе французского ученого Ампера, внутри вещества существуют элементарные электрические токи (токи Ампера ), которые образуются вследствие движения электронов вокруг ядер атомов и вокруг собственной оси.

При движении электронов возникают элементарные магнитные поля. И если кусок железа внести во внешнее магнитное поле, то все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле куска железа. Так, если приложенное внешнее магнитное поле было достаточно сильным, то после его отключения кусок железа станет постоянным магнитом.

Знание формы и намагниченности постоянного магнита позволяет для расчетов заменить его эквивалентной системой электрических токов намагничивания. Такая замена возможна как при расчете характеристик магнитного поля, так и при расчетах сил, действующих на магнит со стороны внешнего поля. Для примера проведем расчет силы взаимодействия двух постоянных магнитов.

Пусть магниты имеют форму тонких цилиндров, их радиусы обозначим r1 и r2, толщины h1, h2 , оси магнитов совпадают, расстояние между магнитами обозначим z, будем считать, что оно значительно больше размеров магнитов.

Возникновение силы взаимодействия между магнитами объясняется традиционным способом: один магнит создает магнитное поле, которое воздействует на второй магнит.

Для расчета силы взаимодействия мысленно заменим магниты с однородной намагниченностью J1 и J2 круговыми токами, текущими по боковой поверхности цилиндров. Силы этих токов выразим через намагниченности магнитов, а их радиусы будем считать равными радиусам магнитов.

Разложим вектор индукции B магнитного поля, создаваемого первым магнитом в месте расположения второго на две составляющие: осевую, направленную вдоль оси магнита, и радиальную – перпендикулярную ей.

Для вычисления суммарной силы, действующей на кольцо, необходимо мысленно разбить его на малые элементы IΔl и просуммировать силы Ампера, действующие на каждые такой элемент.

Используя правило левой руки, легко показать, что осевая составляющая магнитного поля приводит к появлению сил Ампера, стремящихся растянуть (или сжать) кольцо – векторная сумма этих сил равна нулю.

Наличие радиальной составляющей поля приводит к возникновению сил Ампера, направленных вдоль оси магнитов, то есть к их притяжению или отталкиванию. Останется вычислить силы Ампера — это и будут силы взаимодействия между двумя магнитами.

Читать еще: Кто такой Федор овчинников

Виды магнитов

В интернете довольно много информации по этому вопросу, но обычно она весьма однобока. Всё и сразу и в одной статье – только для вас!

Виды магнитов с точки зрения физики

Начнём со школьной скамьи: что же учитель физики рассказал бы нам про магниты?

Есть три типа магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Первые заряжаются раз и навсегда, вторые работают только в магнитном поле, третьи – только когда есть ток.

Все постоянные магниты делятся на естественные и искусственные. Естественные – это магнитный железняк, например. Он сам по себе притягивает к себе металлические предметы, ничего с ним для этого делать не нужно. Или вот матушка-Земля – тоже естественный магнит. Только притягивает она не металл, а всё подряд. В том числе и нас свами.

Искусственные постоянные магниты делаются людьми, и их типы зависят от материала, из которого сделан магнит. Здесь бывают ферриты – в их состав входит железо, неодимовые магниты, Альнико, SmCo и магнитопласты. Собственно, в число магнитопластов входит магнитный винил: именно его используем мы при изготовлении магнитиков.

С постоянными разобрались. Временные магниты – это изделия из металлов, которые намагничиваются, попадая в магнитное поле и получают ненадолго способность самим притягивать другие металлические предметы. Например, скрепки и гвозди.

Электромагниты образуются с помощью намотанной проволоки, по которой пускают ток. На электромагнитах работает наша с вами техника.

За сим с физикой заканчиваем: основы вам теперь известны!

Виды магнитов с точки зрения сферы употребления

Прочитает обычный человек, что думает о магнитах физик, да спросит: «Ну и что с того?» Не очень-то полезная информация. Нам вот интереснее, зачем вообще нужны магниты?

Информация. Самый понятный пример: компас. Магнит ориентирует по сторонам света. Но это далеко не единственный прибор с магнитом: например, в том же амперметре он тоже есть.

Промышленность. Магнит используется в производстве, причём – как для работы с очень большими предметами, так и – с мельчайшими.

Медицина. Кто-то кричит о вреде магнитов для здоровья, а кто-то использует их для лечения. Магниты бывают разные!

Техника. Огромное количество техники основано на работе магнитов. Компьютеры и телевизоры, телефоны и многие другие приборы стали возможны благодаря магнитам.

Реклама и бизнес. Сувенирные магниты – неистощимый источник дохода для любого туристического места. Так же магниты с логотипом востребованы для промо-акций.

Вспомогательная функция. Магнит часто облегчает разные задачи. Например, с помощью губки в сочетании с магнитами можно отлично помыть стекло аквариума изнутри. А на современную школьную доску магниты позволяют прикреплять иллюстративные материалы.

Виды магнитов с точки зрения производителей магнитов

Очень забавно, но производители магнитов имею свою собственную классификацию, которая не очень-то полезна. Поэтому мы скажем о ней лишь в общих словах.

Существуют магниты попроще: обычной формы и с картинкой, а есть посложнее: с градусниками, с блокнотами, календарями, часами, записными книжками, магниты-закладки, магниты-визитки, магниты-открытки и прочие гибриды.

Виды магнитиков на холодильник

И ещё пару слов скажем о тех магнитиках, которые обычно встречаются на холодильнике.

Сувенирные магнитики. Их привозят из городов и стран. Обычно на них можно увидеть достопримечательности, узнаваемые символы, известных людей, флаги и государственную символику.

Промо-магнитики. Чаще всего их вам дарят как клиенту или партнёру. Обязательно увидите на таком логотип компании, а часто – ещё и контакты.

Магнитики с цитатами и анекдотами. В любом книжном их сейчас – завались.

Магнитики в форме чего бы то ни было. Кошечки и сельдерей, буквы алфавита и профиль В.В.Путина, тут море вариантов! Тут часто попадаются магниты-игрушки.

Подарочные магнитики. Преподносится по случаю и часто содержат поздравительную надпись, пожелание, красивую фотографию виновника торжества и прочее. Подарочные магниты очень красивы.

Читать еще: Какая погода в Сочи завтра

Уникальные магнитики. Обычно делаются своими руками или же на заказ. Отличаются какой-нибудь необычной фишкой или любовно проработанными деталями, а так же использованием необычных материалов.

Итак, теперь вы ориентируетесь в видах магнитов! Посему предлагаем вам: постоянные искусственные магнитопласты из магнитного винила рекламно-сувенирные на заказ! Ух, такой фразой пугать только ;

Мы сделаем вышитый магнит из любой картинки, надписи, сочетания картинок, фотографии, рисунка от руки. Все ваши фантазии – воплотим в жизнь, обращайтесь!

Заполните форму заказа вышивки, не забудьте указать, что вам нужен магнит. Наши менеджеры рассчитают стоимость вашего заказа и свяжутся с вами для обсуждения всех деталей. Так же можно попросить дизайнеров помочь с эскизом, если у вас его ещё нет.

Полюбуйтесь на нашу вышивку, ознакомьтесь с ценами!

Виды постоянных магнитов

Прежде, чем начать разбираться, какие бывают магниты, необходимо обрести понимание, что же такое магнит. Магнитом называется изделие из магнитотвердого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, которая остается в изделие на долгое время. Характеристики того или иного магнита прежде всего зависят от его основы, а именно из какого материала они сделаны.

Бариевые и стронциевые ферриты

Исходя из названия, легко можно предположить, что в данном магните присутствуют такие материалы Ba (Барий) и Sr (Стронций). Рассмотрим преимущества и недостатки таких магнитов:

В данном виде магнитов, основным преимуществом является его цена. Именно из-за его малой себестоимости и производят данный тип магнитов.
Данный вид магнитов имеют очень высокую устойчивость к размагничиванию. На размагничивание, практически не влияет внешнее магнитное поле или положительный температурный режим
Магниты, практически не подвержены коррозии, что является одним из главных факторов в некоторых отраслях, где применяются эти магниты

Несмотря на состав магнитов (металл с высокой механической прочностью) данный вид магнитов довольно хрупок.
При отрицательных температурах магниты могут полностью размагничиваться

Пожалуй, самый распространенный вид магнитов. Данные магниты состоят из сплава NdFeB (Неодим, Железо, Бор). Для более высокой коррозийной устойчивости неодимовые магниты покрывают никелем или цинком, реже медью. Они имеют огромное усилие притяжения, что является его главной особенностью. Разнообразие в применении магнитов поражает воображение любого человека. Практически во всех областях производства применяются неодимовые магниты

Главным преимуществом данного типа магнита является, высокие магнитные свойства
Практически не размагничиваются со временем
Относительно невысокая стоимость

Высокая коррозийность неодимового сплава
Температурный режим, при котором магниты полностью размагничиваются.

Данный вид магнитов SmCo, очень редко используется в обычной промышленности, пожалуй главной отраслью для этих магнитов, является – космическая отрасль. Именно из-за своих преимуществ его используют в производстве двигателей, различных сенсорах и других устройств.

Температурный режим при котором магнит не теряет своих магнитных свойств (от -60 до +350 градусов по Цельсию). Полная потеря магнитных свойств, примерно при температуре равной 800 градусов по Цельсию.
Не подвержен коррозии, в отличие от неодимовых магнитов, не нуждается в дополнительном покрытии
Сплав легок в обработке, легко придать любую форму

Высокая стоимость материала за счет редкоземельных материалов – самария и кобальта. Процесс очистки металлов затратный и очень дорогостоящий.
Самарий-кобальтовые магниты очень хрупкие, самый хрупкий вид магнитов из всех представленных

Магниты Альнико (ЮНДК)

Свое название данный вид магнитов получил за счет формулы материала, из которого он состоит AlNiCO (Алюминий+Никель+Кобальт+Железо). Изготавливается методом литья порошковой массы на основе железа и последующим равномерным охлаждением.

Температурный режим при котором магнит не теряет своих магнитных свойств (от -60 до +550 градусов по Цельсию).
Не подвержен коррозии, не нуждается в дополнительном покрытии
Более низкая стоимость в отличие от самарий-кобальтовых магнитов