Главная

Варианты
применения


Фото

Физические характеристики

О магнетизме

Контакты

Наш телефон +38 (098) 05 30 301
Київстар:
(098) 0530301
Life:
(063) 3734075 MTC:
(066) 4744573

 

Данная страница пока только на русском языке.

Оглавление:

1. Магнетизм

2. Магнитное поле

3. Постоянный магнит

1. Магнетизм — форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. Орбитальные и спиновые магнитные моменты элементарных частиц, атомов и молекул, а в макроскопическом масштабе — электрический ток и постоянные магниты. Наряду с электричеством, магнетизм — одно из проявлений электромагнитного взаимодействия. Основной характеристикой магнитного поля является вектор индукции, совпадающий в вакууме с вектором напряженности магнитного поля.

Магнитный момент, магнитный дипольный момент — основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Источником магнетизма, согласно классической теории электромагнитных явлений, являются электрические макро- и микротоки. Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Магнитным моментом обладают элементарные частицы, атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул. Магнитный момент элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов и других), как показала квантовая механика, обусловлен существованием у них собственного механического момента — спина. Магнитный момент измеряется в А*м2 или Дж/Тл (СИ).

Формулы для вычисления магнитного момента
В случае плоского контура с электрическим током магнитный момент вычисляется как
В случае плоского контура с электрическим током магнитный момент вычисляется , где I — сила тока в контуре, S — площадь контура, n — единичный вектор нормали к плоскости контура. Направление магнитного момента обычно находится по правилу буравчика: если вращать ручку буравчика в направлении тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика.

Для произвольного замкнутого контура магнитный момент находится из:
Для произвольного замкнутого контура магнитный момент находится из
где r — радиус-вектор проведенный из начала координат до элемента длины контура dl

В общем случае произвольного распределения токов в среде:
В общем случае произвольного распределения токов в среде
где j — плотность тока в элементе объёма dV.


Наверх

2. Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты). Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции B. В СИ магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл).

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

Можно также рассматривать магнитное поле, как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей и специальной теории относительности. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитных волны.

Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.
Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

Проявление магнитного поля
Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к вектору v. В системе единиц СИ сила Лоренца выражается так:
В системе единиц СИ сила Лоренца выражается так
где a - угол между направлением вектора скорости частицы v v и направлением вектора магнитного поля B

Также магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник будет называться силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действущих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

Взаимодействие двух магнитов
Наиболее часто встречаемое проявление магнитного поля — взаимодействие двух магнитов: подобные полюса отталкиваются, противоположные притягиваются. Представляется заманчивым описать взаимодействие между магнитами, как взаимодействие между двумя монополями, но эта идея не приводит к правильному описанию явления.

Правильнее будет сказать, что на магнитный диполь помещённый в неоднородное поле действует сила, которая стремится повернуть его так, чтобы магнитный момент диполя был сонаправлен с магнитным полем.

Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом m выражается по формуле: Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом m

Сила, действующую на магнит со стороны неоднородного магнитного поля, может быть также определенна суммированием всех сил, действующих на элементарные диполи, составляющие магнит.

Энергия магнитного поля
Энергию магнитного поля можно найти по формуле:
Энергия магнитного поля
где: Ф — магнитный поток, I — ток, L — индуктивность катушки или витка с током.

Наверх

3. Постоянный магнит — изделие различной формы из жёсткого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющие состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство Bd = Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае Bd < Br, величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Для производства постоянных магнитов используются четыре основных класса материалов:

  • керамические (ферриты)
  • неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB)
  • самарий-кобальт (SmCo)
  • альнико (Alnico)
Наиболее широко распространены ферритовые магниты.

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Так же в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются положительные и отрицательные полюса.

Сила притяжения постоянного магнита (или мощность постоянного магнита) зависит от множества параметров таких как:

  • линейные размеры самого магнита
  • намагниченность и материал изготовления магнита
  • отдаленность или площадь соприкосновения с притягивающимся предметом
  • линейные размеры притягивающегося предмета, включая толщину
  • материал изготовления притягивающихся предметов
  • внешняя температура, при повышении температуры магнитные свойства ухудшаются, а после прохождения критической температуры магнит теряет свои свойства
  • наличие других магнитных и электромагнитных полей вблизи

Наверх



Источники:
Постоянный магнит - Википедия
Магнитное поле - Википедия
Магнетизм - Википедия
Магнитный момент - Википедия

рус. / укр.

Туры в Чехию, экскурсии по Праге.


Rambler's Top100