Что такое магнит? Сила сцепления и притяжения неодимового магнита

Еще в древние времена люди обнаружили уникальные свойства определенных камней - притягивание металла. В наше время мы часто сталкиваемся с предметами, которые обладают этими качествами. Что такое магнит? В чем его сила? Об этом мы расскажем в этой статье.

Примером временного магнита являются скрепки, кнопки, гвозди, нож и другие предметы обихода, изготовленные из железа. Их сила в том, что они притягиваются к постоянному магниту, а при исчезновении магнитного поля, теряют свое свойство.

Полем электромагнита можно управлять с помощью электрического тока. Как это происходит ? Провод, витками намотанный на железный сердечник, при подаче и изменении величины тока меняет силу магнитного поля и его полярность.

Типы постоянных магнитов

Ферритовые магниты являются самыми известными и активно используемыми в быту. Этот материал черного цвета может использоваться в качестве крепежей различных предметов, например, для плакатов, для настенных досок, используемых в офисе или школе. Они не теряют своих свойств притяжения при температуре не ниже 250 о С.

Альнико - магнит, состоящий из сплава алюминия, никеля и кобальта. Это дало ему такое название. Очень устойчив к высоким температурам и может применяться при 550 о С. Материал отличается легкостью, но полностью теряет свои свойства, попадая под действие более сильного магнитного поля. Используется в основном в научной отрасли.

Самариевые магнитные сплавы - это материал с высокими показателями. Надежность его свойств позволяет использовать материал в военных разработках. Он устойчив к агрессивной среде, высокой температуре, окислению и коррозии.

Что такое неодимовый магнит? Это самый популярный сплав железа, бора и неодима. Его еще называют супермагнитом, так как он имеет мощнейшее магнитное поле с высокой коэрцитивной силой. Соблюдая определенные условия во время эксплуатации, неодимовый магнит способен сохранить свои свойства на протяжении 100 лет.

Использование неодимовых магнитов

Стоит подробно рассмотреть, что такое неодимовый магнит? Это материал, который способен фиксировать потребление воды, электричества и газа в счетчиках, да и не только. Этот вид магнита относится к постоянным и редкоземельным материалам. Он устойчив перед полей других сплавов и не подвержен размагничиванию.

Изделия из неодима используют в медицинских и промышленных отраслях. Также в бытовых условиях их применяют для крепления портьер, элементов декора, сувениров. Они применяются в поисковых приборах и в электронике.

Для продления срока службы магниты такого типа покрывают цинком или никелем. В первом случае напыление более надежное, так как устойчиво к агрессивным средствам и выдерживает температуру выше 100 о С. Сила магнита зависит от его формы, размера и количества неодима, входящего в состав сплава.

Применение ферритовых магнитов

Ферриты считаются самыми популярными магнитами среди постоянных видов. Благодаря стронцию, входящему в состав, материал не поддается коррозии. Так что это такое - ферритовый магнит? Где он применяется? Этот сплав довольно хрупок. Поэтому его еще называют керамическим. Применяется ферритовый магнит в автомобилестроении и промышленности. Используется в различной технике и электроприборах, а также бытовых установках, генераторах, системах акустики. При производстве автомобилей магниты используют в системах охлаждения, стеклоподъемниках и вентиляторах.

Назначение феррита - защитить технику от внешних помех и не допустить порчи сигнала, получаемого по кабелю. Благодаря этому используют при производстве навигаторов, мониторов, принтеров и другого оборудования, где важно получить чистый сигнал или изображение.

Магнитотерапия

Нередко применяется процедура называется магнитотерапия и проводится в лечебных целях. Действие этого метода заключается в том, чтобы повлиять на организм пациента с помощью магнитных полей, находящихся под низкочастотным переменным или постоянным током. Этот метод лечения помогает избавиться от многих заболеваний, снять боли, укрепить иммунную систему, улучшить кровоток.

Считается, что болезни порождаются нарушением магнитного поля человека. Благодаря физиотерапии организм приходит в норму и общее состояние улучшается.

Из данной статьи вы узнали, что такое магнит, а также изучили его свойства и сферы применения.

Не многие знают, но до того, как была открыта сила неодимового магнита, ученые пытались использовать магнитные свойства самых различных металлов.

Немного истории

Первую серьезной попыткой «приручить» электромагнитную энергию сделали ученые в начале прошлого века, начав использовать сталь, полезные свойства которой, были едва-едва заметны.

Следующим прорывом на этом направлении считается алюминий-никель-кобальтовый сплав. Он в несколько раз превосходил по своей эффективности сталь, однако если сравнивать с AlNiCo магниты неодимовые, усилие на отрыв в последнем случае в 10 раз выше.

К 50-му году происходит очередная отраслевая революция - появляются ферриты, которые примерно в полтора раза были мощнее предыдущего поколения магнетиков. Но главное их достоинство не в этом, а в стоимости. Низкая цена ферритов позволила применять детали из них повсеместно, что дало невиданный толчок развитию электронной промышленности, медицине и многим другим сферам. И именно дешевизна позволила сплаву «дожить» до наших дней, и по некоторым направлениям потеснить более сильные неодимовые магниты.

Последующие годы инженеры экспериментировали с магнитными свойствами разных материалов, включая самарий-кобальтовый сплав и даже платину. Но из-за высокой стоимости подобные материалы не продвинулись дальше научных лабораторий. Сегодня они если и используются, то достаточно редко, например, в особо агрессивных средах.

Неодимовые магниты - сила сцепления и другие параметры

Следующий реальный прорыв стал возможен, благодаря открытию полезных свойств неодима. Залежи этого редкоземельного элемента присутствуют на территории всего нескольких стран, включая Китай, Австралию, Канаду и Россию. Кроме того, процент металла в общей массе горных пород очень мал, что обусловило его высокую стоимость. За один килограмм чистого вещества на мировом рынке платят около 100 долларов.

Путем соединения редкоземельного элемента с железом и бором ученым удалось создать неодимовый магнит, магнитное поле которого, было мощнее в несколько раз, чем у ферритовых аналогов и в десятки раз - чем у самых первых магнитных устройств из стали. На сегодняшний день, нет материала, который мог бы по силе сцепления сравниться с такого рода сплавом. Кроме того, он имел еще одно важнейшее преимущество - беспрецедентно высокую устойчивость к размагничиванию, ослабевая за 100 лет чуть больше чем на 10 %.

Удивительно, но, несмотря на впечатляющие параметры, сильный магнит неодимовый стоил сравнительно недорого, что быстро оценили промышленники. Где это возможно, они стали заменять неодимом предыдущие поколения магнетиков, тем самым повышая эффективность оборудования.

Есть у такого рода магнитных сплавов и свои недостатки. Это, прежде всего, сравнительно низкая термоустойчивость, хрупкость и серьезная подверженность коррозии.

В большинстве случаев магнитное поле неодимового магнит сохраняется лишь при температуре не выше +80 о С, но с другой стороны удалось разработать марки сплавов, которые сегодня уже могут эксплуатировать и при +200 о С. То же самое касается и прочностных характеристик. Их удалось повысить, во-первых, за счет добавления полимерных примесей, придающих эластичность материалу, а во-вторых, благодаря защитным покрытиям, оберегающих от сколов и агрессивных сред. Все средства не повлияли на поле неодимового магнита, но существенно продлили срок эксплуатации каждого изделия.

Марки продукции из неодима

Магниты NdFeB подразделяются на несколько категорий по:

  • Массогабаритным характеристикам;
  • Свойствам сплава;
  • Температуре эксплуатации;
  • Форме;
  • Вектору намагниченности;
  • Другим параметрам.

По нескольку слов скажем об отличительных чертах устройств в каждой категории.

Массивность - важнейшее качество, определяющее то, насколько эффективными будут неодимовые магниты, магнит, сила которого выше, почти всегда будет больше по размеру и весу, и, напротив, маленькие изделия редко показывают впечатляющие возможности.. Популярный диск 50х30 весит 442 грамма и обладает усилием на отрыв 116 кг. В то же время, схожая по пропорциям шайба 5х3, при весе 0.4 грамма имеет силу сцепление всего полкилограмма, хотя для такой малютки это впечатляющий показатель.

Марка сплава - второй фактор, влияющий на то, какими мощными будут неодимовые магниты (сила притяжения). По своим электромагнитным параметрам сплавы подразделяются на несколько категорий и обозначаются цифрами от 35 до 52. Выше число - больше эффективность изделия, но и, соответственно, выше стоимость. Основная масса продукции «Полюс-Магнит» производится из сплава N-42. Как по своим энергетическим показателям, так и по цене, это средний неодимовый магнит, сила сцепления которого вполне приемлема, для использования в бытовых условиях.

Как Вы могли заметить чуть выше, марки нашей продукции обозначаются не только цифрами, но и буквами. В частности, литера «N» указывает на то, что та или иная деталь может эксплуатироваться при температуре до +80 о С, соответственно, «М» - до +100 о С, «Н» - 120 о С, и так далее. Самым термоустойчивым считается класс EH, он предполагает, что намагничивание неодимового магнита не теряется и при двухстах градусах.

Несколько слов скажем о форме товаров. Сегодня предприятиями выпускаются магнитные тралы, кольца, диски, прямоугольники, пруты, разного рода крепления. Кроме того, на рынке можно найти устройства для поисковиков, а также неокубы. Наконец, некоторые компании предлагают услугу по созданию изделий на заказ. То есть Вы можете предоставить чертеж, и завод изготовит по нему неодимовый магнит, сцепления которого будет достаточно для решения Ваших задач.

Стандартным изделиям из неодима придается один из трех типов намагниченности: аксиальный, радиальный или аксиальный. Это означает, что, например, ваша шайба из редкоземельного сплава будет притягивать предметы верхней, нижней плоскостью или выпуклой боковой поверхностью. Радиальный тип намагниченности чаще встречается в кольцах, у которых их внешняя окружность имеет позитивный заряд, а внутренняя - негативный. Выбирая неодимовый магнит усиленный, также обращайте внимание на этот фактор.

В нашем сайте сайт присутствует разнообразная продукция. Вы можете подобрать, как необходимую форму или размер, так и другие параметры товара.

Чтобы понять, как увеличить силу магнита, нужно разобраться в процессе намагничивания. Это произойдет, если магнит расположить во внешнем магнитном поле противоположной стороной к исходной. Увеличение же мощности электромагнита происходит тогда, когда увеличивается подача тока или умножаются витки обмотки.


Увеличить силу магнита можно с помощью стандартного набора необходимого оборудования: клея, набора магнитов (нужны именно постоянные), источника тока и изолированного провода. Они понадобятся для осуществления тех способов увеличения силы магнита, которые представлены ниже.

Усиление с помощью более мощного магнита

Этот способ заключается в использовании более мощного магнита для усиления исходного. Для осуществления надо поместить один магнит во внешнее магнитное поле другого, обладающего большей мощностью. Также с этой же целью применяют электромагниты. После удержания магнита в поле другого, произойдет усиление, но специфика заключается в непредсказуемости результатов, поскольку для каждого элемента такая процедура будет работать индивидуально.



Усиление с помощью добавления других магнитов

Известно, что каждый магнит имеет два полюса, причем каждый притягивает противоположный знак других магнитов, а соответствующий – не притягивает, лишь отталкивает. Как увеличить мощность магнита, используя клей и дополнительные магниты. Здесь предполагается добавление других магнитов с целью увеличения итоговой мощности. Ведь, чем больше магнитов, тем, соответственно, будет больше сила. Единственное, что нужно учесть, - это присоединение магнитов одноименными полюсами. В процессе они будут отталкиваться, согласно законам физики. Но задача состоит в склеивании, несмотря на сложности в физическом плане. Лучше использовать клей, который предназначен для склеивания металлов.

Метод усиления с использованием точки Кюри

В науке есть понятие точки Кюри. Усиление или ослабление магнита можно произвести, нагревая или охлаждая его относительно самой этой точки. Так, нагревание выше точки Кюри или сильное охлаждение (гораздо ниже нее) приведет к размагничиванию.

Надо заметить, что свойства магнита при нагревании и охлаждении относительно точки Кюри имеют скачкообразное свойство, то есть, добившись правильной температуры можно усилить его мощность.

Метод №1

Если возник вопрос, как сделать магнит сильнее, если его сила регулируется электрическим током, то сделать это можно с помощью увеличения тока, который подается на обмотку. Здесь идет пропорциональное увеличение мощности электромагнита и подачи тока. Главное, ⸺ постепенная подача, чтобы не допустить перегорания.

Метод №2

Для осуществления этого метода надо увеличить количество витков, но длина должна оставаться неизменной. То есть, можно сделать один-два дополнительных ряда провода, чтобы общее количество витков стало больше.

В этом разделе рассмотрены способы, как увеличить силу магнита в домашних условиях, для экспериментов можно заказать на сайте МирМагнитов .

Усиление обычного магнита

Множество вопросов возникает, когда обычные магниты перестают выполнять свои прямые функции. Это часто происходит из-за того, что бытовые магниты таковыми не являются, ведь, по сути, они намагниченные металлические части, которые теряют свойства с течением времени. Усилить мощность таких деталей или вернуть им свойства, которые были изначально, невозможно.

Надо заметить, что прикреплять к ним магниты, даже более мощные, не имеет смысла, поскольку, при их соединении обратными полюсами, внешнее поле становится гораздо слабее или вообще нейтрализуется.

Это можно проверить с помощью обычной бытовой занавески-москитки, которая должна закрываться посередине при помощи магнитов. Если на слабые исходные магниты сверху прикрепить более мощные, то в результате штора вообще потеряет свойства соединения с помощью притяжения, потому что противоположные полюса нейтрализуют внешние поля друг друга на каждой из сторон.

Эксперименты с неодимовыми магнитами

Неомагнит довольно популярен, его состав: неодим, бор, железо. Такой магнит обладает высокой мощностью и отличается стойкостью к размагничиванию.

Как усилить неодим? Неодим очень подвержен коррозии, то есть быстро ржавеет, поэтому неодимовые магниты покрывают никелем, чтобы повысить срок службы. Также они напоминают керамику, их легко разбить или расколоть.

Но пытаться увеличивать его мощность искусственным способом нет смысла, потому что это постоянный магнит, он имеет определенный для себя уровень силы. Поэтому, если вам необходимо иметь более мощный неодим, лучше приобрести его, учитывая нужную силу нового.


Заключение: в статье рассмотрена тема, как увеличить силу магнита, в том числе, как увеличить мощность неодимового магнита. Получается, что существует несколько способов увеличить свойства магнита. Потому что бывает просто намагниченный металл, увеличить силу которого невозможно.

Наиболее простые способы: с помощью клея и других магнитиков (они должны быть приклеены идентичными полюсами), а также – более мощного, во внешнем поле которого должен находится исходный магнит.

Рассмотрены способы увеличения силы электромагнита, которые заключаются в дополнительной обмотке проводами или усилении поступления тока. Единственное, что нужно учитывать - это силу поступления тока в целях безопасности и сохранности аппарата.

Обычные и неодимовые магниты не способны поддаваться на увеличение собственной мощности.

При выборе магнитов для различных целей следует обращать внимание на основные характеристики, влияющие на их эксплуатационные качества. К данным характеристикам относятся:

  • Магнитная индукция (В). Единицами измерения служат Тесла или Гауссы. Данный параметр находится путем измерения гауссметром индукции на поверхности магнита. Результат измерения зависит от многих факторов, таких, как форма магнита, точка измерения, свойства измерительного датчика и прочие. В связи с этим, величина магнитной индукции не является надежным способом сравнения силы магнитов.
  • Остаточная магнитная индукция (Br ). Единицами измерения служат Тесла или Гауссы. Данная величина показывает максимальную силу магнитного поля, которую может создать магнит в замкнутой магнитной системе. Является достаточно хорошим способом сравнивать силу различных магнитов, но при этом нужно учесть, что магниты в замкнутой системе практически нигде не используются
  • Коэрцитивная магнитная сила (Нс ). Единицами измерения являются Ампер/метр или Эрстед. Коэрцитивная сила характеризует стойкость магнита к размагничиванию под воздействием внешнего магнитного поля. Чем выше данный показатель, тем надежнее магнитный материал сохраняет остаточную намагниченность.
  • Магнитная энергия (ВН)max . Измеряется в МГаусс*Эрстед. Этот показатель определяет силу магнита. Чем больше величина магнитной энергии, тем мощнее магнит. Например, неодимовые магниты N45 имеют силу 45МГсЭ, а ферритовые С8 – 8 МГсЭ.
  • Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции (ТсBr ). Измеряется в %/0С. Параметр, показывающий степень изменения магнитной индукции под влиянием температуры. Например, если магнит имеет величину коэффициента -0,20, это значит, что при увеличении температуры на 100 градусов уменьшение магнитной индукции составит 20%.
  • Максимальная рабочая температура (Tmax ). Измеряется в градусах Цельсия. Это значение показывает, при какой максимальной температуре магнит временно и частично потеряет свои магнитные свойства. После снижения температуры магнитные свойства будут полностью восстановлены.
  • Температура Кюри (Tcur ). Также измеряется в градусах Цельсия. Представляет собой предел температуры, при достижении которого магнит безвозвратно теряет свои магнитные свойства.

Магниты не оказывают влияние на такие вещества, как дерево, бумага, пластик и даже некоторые металлы, например алюминий, из которых делают банки для напитков. Если магниты оказываются вблизи объектов, содержащих железо, они притягивают их к себе невидимой силой. Когда два магнита находятся рядом, они могут притягиваться (стремиться приблизиться друг к другу) или отталкиваться (отдаляться друг от друга).

Что такое магнит?

Магнит – это объект, который производит силу, называемую магнетизмом. Магнитное поле – область, в которой обнаруживаются магнитные силы. Наибольший магнетизм проявляется в двух местах магнита – на его полюсах. Один называют севером, или плюсом, другой – югом, или минусом. Северный полюс одного магнита отталкивает северный полюс другого, но притягивает его юг. Основной закон магнетизма гласит, что одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются.

Типичный магнит в форме бруска сделан из стали. Его магнитные силовые линии в виде дуги проходят от одного полюса к другому. Магнит может быть и другой формы: например, в виде подковы – с полюсом на каждом его конце; в виде диска – с полюсом на каждой стороне; в виде кольца – с одним полюсом на внешней его части (ободе)и другим полюсом на внутренней части.

Как образуется магнетизм?

Он возникает благодаря движению тех же частиц, что создают электричество, — электронов атомов. Электроны движутся вокруг ядер в атомах и вокруг самих себя, ядра атомов также вращаются. Обычно электроны кружат случайным образом, под разными углами. Но в магните, по-видимому, вращение электронов упорядочивается, их малые силы складываются, создавая общую силу – магнетизм.

К каким веществам относятся магнетики?

Самый простой магнетик, то есть материал, который притягивается магнитом, — это железо. Сталь содержит большой процент железа, а значит, она тоже является магнетиком. Менее распространённые металлы никель и кобальт и редкие металлы неодим, годолиний и диспрозий проявляют незначительные магнитные свойства.

Горная порода, богатая железом и названная магнетиком, или магнитным железняком, обладает природным магнетизмом. Длинные и тонкие кусочки этой породы использовали для первых магнитных компасов.

Керамические диски, положенные друг на друга, используют как изоляторы. Это помогает предотвратить потери мощной электрической энергии в высоковольтных линиях, то есть не допустить утечек или резких переходов энергии в землю. Однако если сила электричества велика, 0,5млн. вольт (В) или более, а воздух очень влажный (вода – хороший проводник электричества), то электричество может уходить в виде искры в землю.

Магнитное притяжение

Земля как магнит

Наша планета является огромным магнитом. Внутри земного ядра, образованного горными породами со значительным содержанием железа, очень большое давление и высокая температура. Земля постоянно вращается, поэтому расплавленные горные породы ядра безостановочно текут. Именно движущие железосодержащие массы и создают магнитное поле, которое достигает поверхности Земли и продолжается вокруг неё в космосе. Как и любое магнитное поле, оно ослабевает на больших расстояниях. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими и находятся на некотором расстоянии от Северного и Южного полюсов. Через эти географические полюса проходит географическая ось, вокруг которой вращается Земля.

Природный магнетизм Земли возникает в его ядре. Но магнитное поле простирается на сотни километров в космосе. Магнитный Северный полюс находится возле острова Батерст в северной Канаде, на расстоянии 1000 км от географического Северного полюса. Магнитный Южный полюс находится в океане возле Земли Уилкса (Антарктида), на расстоянии 2000 км от географического Южного полюса.

 

Возможно, будет полезно почитать: