French scientist Ampere explaining magnetization of iron and steel by electric currents, which circulate within each of these molecules- matter. In times of Ampere on the structure of the atom did not know anything, so the nature of the molecular currents was unknown. Now we know, that each atom are negatively charged electrons, that in their motion create magnetic fields, they cause magnetization and iron. become.

Magnets can have very different shapes. On the image 290 illustrated arcuate magnets and bandpass.

Those places magnet, where are found the strongest

Raise the magnet to the subjects, made from different materials, You can set, magnet that attracted very few of them. Good attracted by a magnet iron, steel, iron and some alloys, much weaker – nickel and cobalt.

In nature there are natural magnets (rice. 292) – iron ore (the so-called lodestone). Rich deposits lodestone we have in the Urals, in Ukraine, in Karelian ASSR, Kursk region and in many other places.

Iron, steel, nickel, cobalt and some other alloys in the presence of magnetite acquire magnetic properties. Magnetic iron ore for the first time allowed people to familiarize themselves with the magnetic properties of bodies.

If the magnetic needle to another bring the same direction, they turn and set against each other opposite poles (rice. 293).

Based on the experiments described above can be following conclusion; heteronymic magnetic poles are attracted, the same name repel.

due to the interaction of the magnets, that around every magnet has a magnetic field. The magnetic field of the magnet acts on another magnet, and, conversely, second magnet magnetic field acting on the first magnet.

With the help of iron filings can get an idea about the magnetic field of the permanent magnets. Drawing 294 It provides insight into the magnetic field of the magnet strip. As the magnetic lines of the magnetic field current, and the magnetic lines of the magnetic field of the magnet – closed lines. Outside the magnet magnetic lines coming out of the north pole of the magnet and enter the south, confined within the magnet.

On the image 295, and shows the magnetic magnetic field lines of the two magnets, the facing like poles, and Figure 295, b – the two magnets, facing each other opposite poles. On the image 296 represented by magnetic lines of the magnetic field of the arc-shaped magnet.

All these pictures are easy to get from the experience.

questions. 1. What is the difference in magnetization by a piece of iron and a current piece of steel? 2, What the body is called a permanent magnet? 3. As explained Ampere magnetizing iron? 4. As can now be explained by molecular currents of Ampere? 5. What is called the magnetic poles of the magnet? 6. What famous substances attract magnet? 7. As interact magnet poles? 8. How to use the magnetic needle can be determined from the poles of the magnetized steel rod? 9. How can we get an idea of ​​the magnetic field of the magnet? 10. What are the magnetic lines of the magnetic field of the magnet?

Поделиться ссылкой:

Liked this:

Like Loading…

Похожее

tehnar.net.ua

Постоянные магниты – Класс!ная физика

Постоянные магниты

Постоянные  магниты  – это  тела,  длительное  время  сохраняющие  намагниченность.
Основное свойство магнтов: притягивать тела  из  железа  или  его  сплавов (напр. стали).

Постоянный  магнит  всегда  имеет  2  магнитных полюса:  северный  (   N  )  и  южный  (  S  ).
Наиболее  сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов.

Постоянные магниты изготавливают обычно из з  железа,  стали,  чугуна  и  других  сплавов  железа (сильные магниты), а   также  из  никеля,  кобальта  ( слабые  магниты ).

Взаимодействие магнитов

одноименные  полюса  отталкиваются, а  разноименные  полюса  притягиваются.
Взаимодействие  магнитов  объясняется   тем,  что  любой  магнит  имеет  магнитное  поле, и  эти  магнитные  поля  взаимодействуют  между  собой.

Магнитное поле постоянных магнитов

В чем причины 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  возникает  элементарные магнитные  поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.

Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов?
Представление  о  виде  магнитного  поля    можно  получить  с  помощью  железных  опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.

Для постоянного полосового магнита

Для постоянного дугообразного магнита

ОТВЕТЬ

 Если к  вертушке, сделанной из железных спиц, поднести  магнит, а  рядом под вертушкой поставить  горелку, то что будет происходить?

ЕСТЕСТВЕННЫЕ МАГНИТЫ

Природные (или естественные) магниты – это куски магнитного железняка.

Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному:
китайцы называли его чу-ши;
греки – адамас и каламита, геркулесов камень;
французы – айман;
индусы – тхумбака;
египтяне – кость Ора,

По химическому составу магнетит состоит на 31% из FeO и на 69% из Fe2O3.
___

Естественные магниты, выточенные из кусков магнитного железняка, иногда достигали больших размеров. По сей день в Тартусском университете находится самый крупный известный естественный магнит. Его масса 13 кг, а подъемная сила 40 кг (в арматуре).
Такие магниты в медной оправе с железными накладками выпускались уральскими заводами. Их использовали горные офицеры, моряки, изготовители компасов, исследователи.
___

Такие магниты заказывали и богатые любители курьезов. Обычно оправой магнитов служила красиво отделанная медная коробка, наверху крепилась подвижная ручка, снизу подвешивалось «ярмо» с фигурно вырезанной рамкой и крючком для подвески груза. Эти магниты поднимали груз, превышающий по массе сам магнит раз в десять.

Один из самых сильных естественных магнитов был, по преданию, у Ньютона – в его перстень был вставлен магнит, поднимавший предметы, масса которых была в 50 (!) раз больше массы самого магнита.

ЗНАЕШЬ ОБ ЭТОМ

… что нейтронные звезды являются самыми сильными магнитами во Вселенной. Их магнитное поле во много миллиардов раз больше, чем магнитное поле Земли.

ИСКУССТВЕННЫЕ МАГНИТЫ

Искусственные магниты стали изготовлять ещё в Англии в 18 веке.
___

Чтобы намагнитить вещество, его надо поместить в магнитное поле.

КАК СДЕЛАТЬ МАГНИТ

Искусственные магниты можно получить:
1. натирая куском магнитного железняка (или одним концом постоянного магнита) в одном направлении железные бруски;
2. или просто прислоняя ненамагниченный железный брусок к постоянному магниту.
Оказывается так можно получить искусственные магниты гораздо более сильные, чем те, которыми натираешь!

Некоторые вещества очень легко намагнитить. Но обычно легконамагничивающиеся вещества так же легко и размагничиваются (чистое железо). Такие вещества называют магнитомягкими.
___

Труднонамагничивающиеся вещества (сталь) остаются сильнонамагниченными и после удаления внешнего магнитного поля, их называют магнитотвердыми.
___

В конце прошлого века заметили, что добавка к железу 3% вольфрама примерно в 3 раза улучшает свойства искусственных магнитов. Добавка кобальта улучшает свойства еще в 3 раза.
___

Лучшим предвоенным магнитным сплавом был сплав альнико на базе алюминия, никеля и кобальта.
С помощью магнитов из альнико можно было поднимать железные предметы массой, в 500 раз превышающей массу самого магнита.
А при спекании порошкообразного альнико удалось изготовить магнит, который поднял предмет, чья масса превосходила массу магнита в 4450 раз!

Еще более сильные магниты изготовляют из сплава магнико, в состав которого входят железо, кобальт, никель и некоторые другие добавки. Созданные на основе этого сплава «порошковые» магниты могут поднимать груз железа массой, более чем в 5000 раз превышающей их собственную.
___

Еще более сильными являются так называемые оксидно-бариевые магниты.

___

Японцы создали магнит, один квадратный сантиметр которого притягивает 900 кг груза.
Изобретение представляет собой цилиндр высотой 2 и диаметром – 1,5 см.
В уникальный сплав магнита входят такие металлы, как неодим и европий.

А ОНИ ВСЕ ТАКИЕ РАЗНЫЕ

Интересно, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются.
…Но по-разному!

Разные  вещества по-разному  реагируют   на  помещении их во внешнее магнитное поле:
– есть вещества, ослабляющие действие внешнего поля внутри себя – это  парамагнетики.

Ферромагнетики   делятся на : 
– материалы, которые после воздействия на них  сильного внешнего магнитного поля сами становятся магнитами – это магнитотвердые  материалы.
– материалы, которые ведут себя, как магниты, пока они находятся в сильном внешнем магнитном поле, но если внешнее магнитное поле исчезает, такие материалы сразу же теряют свои магнитные свойства – это магнитомягкие материалы.

ЧИТАЕМ

Магнитные жидкости.
Органические магниты.
Лечение магнитами.
Тайны магнита

ОПЫТЫ

Магнитные свойства и температура.
Опыты с намагниченными иголками.

НУ И НУ

На городской площади гватемальского городка Демокрасия стоит дюжина древних фигур, найденных при раскопках городища ольмеков. Эти скульптуры «Толстые мальчики» более трех тысяч лет назад были высечены из глыб магнитной породы.
Интересно, что магнитные силовые линии как бы выходят из живота «толстяков»!
Кроме «толстых мальчиков», древние ольмеки умели высекать фигуры морских черепах с намагниченной головой, связывая, вероятно, способность черепах находить правильный курс в открытом море.
___

В китайских летописях есть описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием.
___

Существует рассказ о часовне Магомета с магнитным сводом, под которым парит железный сундук с прахом пророка. Однако европейским путешественникам ни разу не удалось увидеть этой диковины.
___

Плиний писал, что александрийский архитектор Хинократ начал делать свод храма Арсинои из магнитного камня, для того чтобы железная фигура Арсинои висела в воздухе; этот замысел не был, повидимому, осуществлен.
Многие историки церкви утверждают, что в александрийском храме Сераписа статуя бога Солнца могла, к изумлению молящихся, взлететь к потолку, увлекаемая силой большого магнита.
___

Источник В.Карцев. Магнит за три тысячелетия.

class-fizika.ru

назначение, свойства, принципы взаимодействия магнитов

Одно из самых удивительных явлений природы – это проявление магнетизма у некоторых материалов. Постоянные магниты известны с древних времён. До свершения великих открытий в сфере электричества постоянные магниты активно использовались лекарями разных народов в медицине. Доставались они людям из недр земли в виде кусков магнитного железняка. Со временем люди научились создавать искусственные магниты, помещая изделия из сплавов железа рядом с природными источниками магнитного поля.

Постоянные магниты

Природа магнетизма

Демонстрация свойств магнита в притягивании к себе металлических предметов у людей вызывает вопрос: что такое представляют собой постоянные магниты? Какова же природа такого явления, как возникновение тяги металлических предметов в сторону магнетита?

Первое объяснение природы магнетизма дал в своей гипотезе великий учёный – Ампер. В любой материи протекают электрические токи той или иной степени силы. Иначе их называют токами Ампера. Электроны, вращаясь вокруг собственной оси, вдобавок обращаются вокруг ядра атома. Благодаря этому, возникают элементарные магнитные поля, которые взаимодействуя между собой, формируют общее поле вещества.

В потенциальных магнетитах при отсутствии внешнего воздействия поля элементов атомной решётки ориентированы хаотически. Внешнее магнетическое поле «выстраивает» микрополя структуры материала в строго определённом направлении. Потенциалы противоположных концов магнетита взаимно отталкиваются. Если приближать одинаковые полюсы двух полосовых ПМ, то руки человека ощутят сопротивление движению. Разные полюсы будут стремиться друг к другу.

При помещении стали или железного сплава во внешнее магнитное поле происходит строгое ориентирование внутренних полей металла в одном направлении. В результате этого материал приобретает свойства постоянного магнита (ПМ).

Как увидеть магнитное поле

Чтобы визуально ощутить структуру магнитного поля, достаточно провести несложный эксперимент. Для этого берут два магнита и мелкую металлическую стружку.

Важно! В обиходе постоянные магниты встречаются двух форм: в виде прямой полосы и подковы.

Накрыв полосовой ПМ листом бумаги, на него насыпают железные опилки. Частички мгновенно выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля, что даёт наглядное представление о данном явлении.

Демонстрация структуры магнитного поля

Виды магнитов

Постоянные магниты разделяют на 2 вида:

• естественные;
• искусственные.

Естественные

В природе естественный постоянный магнит – это ископаемое в виде обломка железняка. Магнитная порода (магнетит) в каждом народе имеет своё название. Но в каждом наименовании присутствует такое понятие, как «любящий», «притягивающий металл». Название Магнитогорск означает расположение города рядом с горными залежами естественного магнетита. В течение многих десятков лет здесь велась активная добыча магнитной руды. На сегодня от Магнитной горы ничего не осталось. Это была разработка и добыча естественного магнетита.

Пока человечеством не был достигнут должный уровень научно-технического прогресса, естественные постоянные магниты служили для разных забав и фокусов.

Искусственные

Искусственные ПМ получают путём наведения внешнего магнитного поля на различные металлы и их сплавы. Было замечено, что одни материалы сохраняют приобретённое поле в течение длительного времени – их называют твёрдыми магнитами. Быстро теряющие свойства постоянных магнитов материалы носят называние мягких магнитов.

В условиях заводского производства применяют сложные металлические сплавы. В структуру сплава «магнико» входят железо, никель и кобальт. В состав сплава «альнико» вместо железа включают алюминий.

Изделия из этих сплавов взаимодействуют с мощными электромагнитными полями. В результате получают достаточно мощные ПМ.

Виды и формы ПМ

Применение постоянных магнитов

Немаловажное значение имеют ПМ в различных областях деятельности человека. В зависимости от сферы применения, ПМ обладают различными характеристиками. В последнее время активно применяемый основной магнитный сплав NdFeB состоит из следующих химических элементов:

• «Nd» – ниодия,
• «Fe» – железа,
• «B» – бора.

Сферы, где применяют постоянные магниты:

1. Экология;
2. Гальваника;
3. Медицина;
4. Транспорт;
5. Компьютерные технологии;
6. Бытовые приспособления;
7. Электротехника.

Экология

Разработаны и действуют различные системы очистки отходов промышленного производства. Магнитные системы очищают жидкости во время производства аммиака, метанола и других веществ. Магнитные улавливатели «выбирают» из потока все железосодержащие частицы.

Кольцевидные ПМ устанавливают внутри газоходов, которые избавляют газообразные выхлопы от ферромагнитных включений.

Сепараторные магнитные ловушки активно отбирают металлосодержащий мусор на конвейерных линиях переработки техногенных отходов.

Гальваника

Гальваническое производство основано на движении заряженных ионов металла к противоположным полюсам электродов постоянного тока. ПМ играют роль держателей изделий в гальваническом бассейне. В промышленных установках с гальваническими процессами устанавливают магниты только из сплава NdFeB.

Медицина

В последнее время производителями медицинского оборудования широко рекламируются приборы и устройства на основе постоянных магнитов. Постоянное интенсивное поле обеспечивается характеристикой сплава NdFeB.

Свойство постоянных магнитов используют для нормализации кровеносной системы, погашения воспалительных процессов, восстановления хрящевых тканей и прочее.

Транспорт

Транспортные системы на производстве оснащены установками с ПМ. При конвейерном перемещении сырья магниты удаляют из массива ненужные металлические включения. С помощью магнитов направляют различные изделия в разные плоскости.

Обратите внимание! Постоянные магниты используют для сепарации таких материалов, где присутствие людей может пагубно сказаться на их здоровье.

Автомобильный транспорт оснащают массой приборов, узлов и устройств, где основную роль играют ПМ. Это электронное зажигание, автоматические стеклоподъёмники, управление холостым ходом, бензиновые, дизельные насосы, приборы передней панели и многое другое.

Компьютерные технологии

Все подвижные приборы и устройства в компьютерной технике оснащены магнитными элементами. Перечень включает в себя принтеры, движки драйверов, моторчики дисководов и другие устройства.

Бытовые приспособления

В основном это держатели небольших предметов быта. Полки с магнитными держателями, крепления штор и занавесок, держатели набора кухонных ножей и ещё масса приборов домашнего обихода.

Электротехника

Электротехника, построенная на ПМ, касается таких сфер, как радиотехнические устройства, генераторы и электродвигатели.

Радиотехника

ПМ используют с целью повышения компактности радиотехнических приборов, обеспечения автономности устройств.

Генераторы

Генераторы на ПМ решают проблему подвижных контактов – колец со щётками. В традиционных устройствах промышленного назначения остро стоят вопросы, связанные со сложным обслуживанием оборудования, быстрым износом деталей, значительной потерей энергии в цепях возбуждения.

Единственным препятствием на пути создания таких генераторов является проблема крепления ПМ на вращающемся роторе. В последнее время магниты располагают в продольных пазах ротора, заливая их легкоплавким материалом.

Ротор и статор генератора

Электродвигатели

В бытовой технике и в некотором промышленном оборудовании получили распространение синхронные электрические двигатели на постоянных магнитах – это вентильные моторы постоянного тока.

Как и в вышеописанных генераторах, ПМ устанавливают на роторах, вращающихся внутри статоров с неподвижной обмоткой. Главное преимущество электродвигателя заключается в отсутствии недолговечных токопроводящих контактов на коллекторе ротора.

Электродвигатель с постоянными магнитами

Двигатели такого типа – это маломощные устройства. Однако это нисколько не преуменьшает их полезность применения в области электротехники.

Дополнительная информация. Отличительная особенность устройства – это наличие датчика Холла, регулирующего обороты ротора.

Автор надеется, что по прочтении данной статьи у читателя сложится понятное представление о том, что такое постоянный магнит. Активное внедрение постоянных магнитов в сферу деятельности человека стимулирует изобретения и создание новых ферромагнитных сплавов, имеющих повышенные магнетические характеристики.

Видео

amperof.ru

Постоянные магниты: магнитное поле Земли

 

Если через железо пропустить электрический ток, то железо на время прохождения тока приобретет магнитные свойства. Некоторые же вещества, например, закаленная сталь и ряд сплавов не теряют магнитных свойств и после отключения тока, в отличие от электромагнитов.

Вот такие тела, которые долго сохраняют намагниченность, называются постоянными магнитами. Постоянные магниты люди сначала научились добывать из природных магнитов – магнитного железняка, а потом уже научились изготавливать и сами из других веществ, искусственно намагничивая их.

Магнитное поле постоянного магнита

Постоянные магниты имеют два полюса, названные северным и южным магнитными полями. Между этими полюсами магнитное поле располагается в виде замкнутых линий, направленных от северного полюса к южному. Магнитное поле постоянного магнита действует на металлические предметы и другие магниты.

Если поднести два магнита друг к другу одноименными полюсами, то они будут отталкиваться друг от друга. А если разноименными, то притягиваться. Магнитные линии разноименных зарядов при этом как бы замкнутся друг на друге.

Если же в поле магнита попадает металлический предмет, то магнит намагничивает его, и металлический предмет сам становится магнитом. Он притягивается своим противоположным полюсом к магниту, поэтому металлические тела как бы «прилипают» к магнитам.

Магнитное поле Земли и магнитные бури

Магнитным полем обладают не только магниты, но и наша родная планета. Магнитное поле Земли обусловливает действие компасов, которые с древности использовали люди для ориентирования на местности. Земля, как и любой другой магнит, имеет два полюса – северный и южный. Магнитные полюса Земли находятся недалеко от географических полюсов.

Силовые линии магнитного поля Земли «выходят» из северного полюса Земли и «входят» в  месте расположения южного полюса. Существование магнитного поля Земли физика подтверждает экспериментально, но объяснить полноценно пока не может. Считается, что причиной существования земного магнетизма являются токи, текущие внутри Земли и в атмосфере.

Время от времени возникают так называемые «магнитные бури». Вследствие солнечной активности и выбросов Солнцем потоков заряженных частиц, магнитное поле Земли кратковременно меняется. В связи с этим может странным образом вести себя компас, нарушается передача различных электромагнитных сигналов в атмосфере.

Подобные бури могут вызывать неприятные ощущения у некоторых чувствительных людей, так как нарушение нормального земного магнетизма вызывает незначительные изменения в довольно тонком инструменте – нашем организме. Считается, что с помощью земного магнетизма находят дорогу домой перелетные птицы и мигрирующие животные.

В некоторых местах Земли существуют области, где компас устойчиво не показывает на север. Такие места называются аномалиями. Объясняются подобные аномалии чаще всего огромными залежами железной руды на небольшой глубине, которые искажают естественное магнитное поле Земли.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Магнитное поле катушки: электромагниты
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspДействие магнитного поля на проводник с током: схема простого электродвигателя

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

magnetfield

magnetfield    в начало

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
Руднев А.Д.

     Привычная картинка, изображающая силовые линии поля постоянных магнитов, не имеет сколь-нибудь приближенного описания. На рисунке 1 изображена картина силовых линий подковообразного магнита. Характер силовых линий понятен и не вызывает возражений. А вот на рисунке 2 такое же, но рисованное, поле для катушки с током и постоянного магнита иллюстрируется противоречиво.
Рис.1.Силовые линии поля подковообразного магнита ¹.
Как видим, часть силовых линий обоих объектов замыкает промежуточные точки магнитов.
Рис.2.Силовые линии магнитного поля постоянного магнита и соленоида ².
    В этой связи типичное изображение поля постоянного магнита (рис.3) не представляется верным. И возникает естественный вопрос о происхождении промежуточных силовых линий.
Рис.3.Типичное представление поля постоянного магнита ³.
     Для прояснения ситуации необходимо сравнить магнитные поля соленоида и стержневого магнита. Правда, при этом придется дать некоторые пояснения к методике сравнения. Все затруднения в изучении магнетизма связаны с проблемой визуализации магнитных процессов. -Не только в динамике, но даже в статике. Решается эта проблема по-разному: используются от примитивных железных опилок до регистраторов оптических эффектов. Не так давно появились еще магнитные пленки, способные работать и как регистраторы однократных магнитных импульсов, и как визуализаторы текущих процессов.
     Все названные способы не могут быть аттестованы дл измерительных устройств, т.к. на том или ином этапе пользуются опосредованным отображением магнитных процессов. Более того, они по большому счету регистрируют разные параметры исследуемого процесса. В одном случае регистрируется магнитная сила (опилки), в другом – магнитная индукция (магнитометры и тесламетры), а в иных – вообще лишь градиент магнитной энергии (пленки).
     Не всегда на практике люди различают эти способы. Например, известный исследователь-экспериментатор П. Зныкин на видео в сети допустил следующую ошибку. Он утверждает, что магнитное поле провода с током имеет нулевое магнитное поле на линии в плоскости провода. При этом магнитное поле он регистрирует как раз магниточувствительной пленкой. Разберем этот случай..
    

Рис. 4. Приближенное изображение на магниточувствительной пленке..
     На пленке получено изображение примерно такое, как показано на рис.4. Отчетливо видна узкая светлая полоса, говорящая об отсутствии магнитного воздействия на пленку. Только это не означает отсутствие магнитного поля, ведь пленка покрыта мельчайшей пылью из магнитопроводного металла. Оптические свойства пленки изменяются за счет ориентации магнитных диполей. Следовательно, она требует пусть малых, но всё же затрат энергии. Разность энергий можно получить только если в плоскости пленки имеется градиент энергии магнитного поля. Посмотрим, – выполняется ли это условие. Для этого взглянем на пленку и провод в разрезе (рис. 5.)

Рис. 5. Проекция градиента магнитной энергии на пленку..
     Если просто вычислить величину проекции вектора, , то получится, что максимум поля будет вблизи середины провода. Однако, отсчет энергии начинается от поверхности провода. Но тогда затенение пленки продолжится и левее правого края проводника, только станет меньше. Ну, а в центре проводника, проекция, действительно, равна нулю. А там, где нет градиента энергии , нет и затенения.
     Но вернемся к задаче сравнения полей. Для этого полезно ознакомиться с [1], где описано происхождение поля соленоида. Каждый виток катушки соленоида создает вихревое магнитное поле и в разрезе катушки оно имеет вид, показанный на рис.6а. А вместе витки катушки взаимно размагничивают межвитковое пространство (рис. 6б). Естественно, размагничивающее действие оказывают все витки, как слева, так и справа. И только крайние витки получают одностороннее – несимметричное размагничивание. Вот эта неуравновешенная магнитная энергия и “вылезает” из промежуточных витков соленоида.
Рис. 6. Магнитное поле одного витка (а) и нескольких витков (б) катушки..
     Приняв за единицу размагничивающего воздействия напряженность соседнего витка в межвитковом пространстве
   ( 1), где i – ток в катушке,
мы можем пренебречь влиянием только сотого витка. То есть, в ряду катушки должно быть много больше 200 витков, что вряд ли реально. Вот поэтому для поля соленоида правомерно показывать силовые линии, охватывающие часть катушки.
     Далее оценим этот эффект для постоянных магнитов. Теперь формирование вихревых магнитных полей выступают электроны. А расстояние между ними для железа приближенно составляет 5 нм. Следовательно, критическое число электронов n=100 расположено на длине всего-то полмикрона. Даже для самых маленьких стержневых магнитов это составляет ничтожную часть длины. И мы вправе утверждать, что промежуточных силовых линий в постоянных магнитах нет.
     И лишь теперь подступаемся к задаче аналитического описания магнитного поля постоянных магнитов. Имеющиеся в сети его фотографические изображения помогут нам в этом.
Рис. 7. Фотографическое изображение магнитного поля магнита .
     Выделим явно просматриваемую сферу полей энергии на концах магнита (рис.8). Отметим также, что идеальность сфер нарушается прямоугольной формой магнита. И тем не менее на некотором удалении от полюсов сферичность видна отчетливо. Наметим также векторы поля энергии, исходящие из центров обоих полюсов. Мы видим, что они идеально совпадают с “хвостиками” дугообразных силовых линий, соединяющих полюса магнита.
Рис. 8. Выделение энергетических сфер магнита .
     Поскольку формы полюсов одинаковы, то различие энергетических сфер на полюсах магнита можно объяснить только магнитными свойствами. Обратите внимание на отличие зон и по ширине (пунктир). Северная зона заметно шире южной. Соответственно, и зона с (оранж) на нем темнее. То есть, энергия южного полюса магнита выше, чем северного. Если сопоставить наши выводы [2] о характере образования полюсов магнитного поля Земли, мы подтверждаем их правильность. -Правда, с оговоркой о том, что полюса магнитов перепутаны [3]. Северным полюсом магнита назван полюс магнитной стрелки компаса, указывающей на Север, а ведь он противоположен северному. Поэтому теперь мы вынуждены говорить, что поле северного полюса магнита носит характер южного полюса Земли.
     Попытаемся оценить количественно параметры поля магнита. Как известно, постоянные магниты характеризуются удельной энергией на килограмм массы и максимальной индукцией на полюсах [4]. Индукция магнитов НЖБ (неодим-железо-бор) около 1 Тл, объемная плотность 7500 (кг/м3), а удельная энергия около 350 (кДж/м.куб). В таком случае магнит сечением S c длиной L характеризуется энергией   ( 2),
     Известно, что всякая среда характеризуется предельным уровнем магнитной энергии, что связано с концентрацией свободных электронов в ней. Поэтому сферу на полюсах надо характеризовать магнитной индукцией, т.к. это фактический параметр, гарантируемый изготовителем для воздушной среды.
     Из рисунка видно, что однородность поля наступает при радиусе сферы примерно втрое выше радиуса магнита. Это объясняется искажением сферы при меньшем радиусе за счет взаимодействия полюсов. Следовательно, на границе неискаженной сферы магнитная индукция равна   ( 3),
     Теперь можно оценить дуги силовых линий, продолжающих векторы энергии и напряженности магнитного поля. Для этого нужен конструктивный радиус размещения, например, обмотки. Тогда начальный угол силовой линии для крайних витков обмотки определится как   ( 4),

Рис. 9. Построение силовых линий.

     А длина силовой линии будет равна   ( 5),
     Конечно, степень приближения падает по мере роста отношения поперечного размера магнита к его длине. Но влияние его не так велико, как может показаться, поскольку удлинение силовой линии на углах полюсов компенсируется её укорочением в средней части. Это объясняется уменьшением угла при отсчете от угла магнита.
     Далее расчеты можно вести традиционно, только при расчете магнитного потока желательно сечение воздушного канала проводимости делить на элементарные площадки. Но число их невелико, достаточно выбрать 5-6 элементарных площадок. Только надо помнить, что в бочкообразном канале проводимости достоверно минимальное сечение, т.е. – на нулевой сфере.   ( 6),

Рис. 10. Магнитное поле постоянного магнита в силовых линиях.

    Следуя данной методике, построим несколько кривых, чтобы определиться с правильным изображением магнитного поля магнитов (рис.10). Здесь расстояние между силовыми линиями выбрано условно. Но рассмотрев “изгибы” силовых линий на углах полюсов, понимаем, что ближние к магниту силовые линии резко ослаблены. Ослабляются они и по мере удаления от тела магнита за счет значительного роста длины. Значит, существует максимум на некоем промежуточном расстоянии от магнита. То есть функция энергии поля магнита по радиусу выглядит так, как показано на рисунке 11.

Рис. 11. Вид функции энергии поля магнита от радиуса. Верхняя кривая соответствует тонкому стержневому магниту. Нижняя кривая соответствует магниту малой длины и большого диаметра.

Это необходимо учитывать при конструировании устройств.

ССЫЛКИ:

1. Руднев А.Д. Катастрофы заблуждений в физике. Ужасы магнетизма.
2. Руднев А.Д. Катастрофы заблуждений в физике. Магнитное поле Земли.
3. Руднев А.Д. Север на Юге?
4. Параметры марок спечных Nd-Fe-B магнитов.

   в начало

realphis.narod.ru

Магнитное поле – постоянный магнит

Магнитное поле – постоянный магнит

Cтраница 1

Магнитное поле постоянного магнита создается вращением электронов вокруг своих осей. Это равносильно некоторым элементарным замкнутым токам. В ненамагниченном теле отдельные группы элементарных токов и их магнитные поля расположены хаотически, поэтому во внешнем пространстве магнитного поля не наблюдается. Под влиянием внешнего магнитного поля элементарные токи создают результирующее магнитное поле. Ферромагнитное поле, обладающее остаточной намагничен-лостью, называется постоянным магнитом. Условно считают, что магнитные силовые линии выходят из северного и входят в южный полюс. Внутри магнита магнитные силовые линии идут от южного полюса к северному.  [1]

Магнитное поле постоянного магнита создается вращением электронов вокруг своих осей. Это равносильно некоторым элементарным замкнутым токам. В ненамагниченном теле отдельные группы элементарных токов и их магнитные поля расположены хаотически, поэтому во внешнем пространстве магнитное поле не наблюдается. Под влиянием внешнего магнитного поля элементарные токи создают результирующее магнитное поле. Ферромагнитное поле, обладающее остаточной намагниченностью, называется постоянным магнитом. Условно считают, что магнитные силовые линии выходят из северного и входят в южный полюс. Внутри магнита магнитные силовые линии идут от южного полюса к северному.  [3]

Магнитное поле постоянных магнитов ( природных или искусственных) возникает в результате сложения элементарных магнитных полей, создаваемых молекулярными круговыми токами в виде орбитального движения электронов в атомах вещества.  [4]

Магнитное поле постоянного магнита с напряженностью порядка 40000 – 80000 а / м быстро перемещает дугу по кольцевому зазору, интенсивно охлаждая ее и препятствуя возникновению катодного пятна на электродах.  [6]

Магнитное поле постоянного магнита можно наблюдать, насыпав железные опилки на лист картона, положенный на магнит.  [7]

Магнитное поле постоянного магнита, расположенного между неподвижными наконечниками 2 из магнитномягкой стали, направлено параллельно оси подвижного магнита по направлению полюсов N – S. Поле, создаваемое электромагнитом с полюсами ( при протекании по его обмотке тока), направлено перпендикулярно оси подвижного магнита. Если обмотку 8 включить через делитель напряжения 9 в цепь переменного тока, то между полюсами п – т возникает переменное магнитное поле, меняющееся по направлению соответственно частоте переменного тока, питающего обмотку.  [8]

Магнитное поле постоянного магнита действует на катушку с током, а магнитное поле, созданное катушкой с током, действует на магнит.  [9]

Взаимодействие магнитного поля постоянного магнита и вихревых токов создает, согласно правилу Ленца, необходимое торможение ( успокоение), сегмента, а следовательно, и всей подвижной части прибора со стрелкой.  [11]

В магнитном поле постоянного магнита с полюсными наконечниками MS помещен железный цилиндрический сердечник.  [13]

В магнитном поле постоянного магнита 1 подковообразной или Стержневой формы и снабженного полюсными наконечниками 2 для создания радиального поля помещен цилиндр 8 из магнитомягкой стали.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Магнитное поле постоянных магнитов — урок. Физика, 8 класс.

Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита (рис. 1).

Обрати внимание!

У всякого магнита, как и у известной нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса: северный (\(N\)) и южный (\(S\)).

 

Рис. 1

 

Магнитный железняк позволил людям впервые ознакомиться с магнитными свойствами тел. Перечислим основные из этих свойств.

 

Если магнитную стрелку приблизить к другой такой же стрелке, то они повернутся и установятся друг против друга противоположными полюсами (рис. 2).

 

Рис. 2

 

Так же взаимодействует стрелка и с любым магнитом.

Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно заметить, что северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса магнита и притягивается к южному полюсу. Южный полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом (рис. 3).

 

Рис. 3

Разноимённые магнитные полюсы притягиваются, одноимённые отталкиваются.

Это правило относится и к электромагнитам.

Обрати внимание!

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый.

 

С помощью железных опилок можно получить представление о виде магнитного поля постоянных магнитов.

 

На лист прозрачного пластика насыплем железные опилки и разровняем их, встряхнув лист. Затем поместим под листом дугообразный магнит. Железные опилки придут в движение и расположатся вдоль линий магнитного поля магнита (рис. 4).

 

 

Как магнитные линии магнитного поля тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита — замкнутые линии.

Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита, так же как магнитные линии катушки с током.

Картина линий магнитного поля полосового магнита, полученная при помощи железных опилок, представлена на рисунке 1.

 

На рисунке 5 показаны магнитные линии магнитного поля двух магнитов, обращённых друг к другу одноимёнными полюсами, а на рисунке 6 — двух магнитов, обращённых друг к другу разноимёнными полюсами.

 

Рис. 5

 

Рис. 6

www.yaklass.ru

---