Магнит

Постоянный магнит - простейший пример магнитного диполя.
Железная стружка ориентируется в магнитном поле постоянного магнита, образуя картину, ака иллюстрирует силовые линии поля.
Схематическое изображение силовых линий магнитного поля вокруг постоянного магнита. Силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс.
Подковообразный магнит, изготовленный из сплава железа альнико. Магниты изготавливают в виде подков для того, чтобы приблизить полюса друг к другу с целью создать сильное магнитное поле с помощью которого можно поднимать большие куски железа.

Постоянный магнит или просто магнит - тело, вокруг которого существует магнитное поле без протекания в нем макроскопического тока, магнитный диполь.

Кроме постоянных магнитов широкое применение имеют электромагниты, в которых магнитный диполь создается при пропускании электрического тока.


1. Общая характеристика

В широком смысле магнит - намагничено тело (в основном с стали или специального сплава, феррита бария, стронция, самарий - кобальта, никель-кобальта, неодим - железо - бора) или устройство, образует магнитное поле. Различают постоянные магниты, электромагниты, сверхпроводящие магниты.

Постоянный магнит имеет два полюса. Тот из полюсов, привлекаемого к северного полюса Земли, называется северным, другой - южным. Северный полюс магнита обозначается буквой N, южный - буквой S.

Разноименные полюса магнитов притягиваются, одноименные - отталкиваются. Таким образом, северный магнитный полюс Земли, является ее южным полюсом, если рассматривать нашу планету как постоянный магнит.

Постоянные магниты изготавливаются из ферромагнитных веществ, например, железа. Существование магнитного поля в них обусловлено одинаковой ориентацией спинов электронов благодаря обменной взаимодействия. Для производства постоянных магнитов используют никелевые сплавы ( ални, Алник, алниси).

Магниты имеют свойство притягивать к себе небольшие предметы из ферромагнитных материалов.


2. Физические основы

Существование постоянных магнитов обусловлено явлением, которое называется ферромагнетизм. Частицы, из которых состоят тела, электроны, протоны и нейтроны, имеют собственные магнитные моменты, связанные с их спинами, то есть небольшими магнитиками. В большинстве веществ, относящихся к диамагнетиков и парамагнетиков магнитные моменты отдельных частиц направлены хаотично, а потому созданное ими магнитное поле компенсируется. В ферромагнетиках магнитные моменты многих электронов направлены одинаково. Это обусловлено особиливостямы мижелектроннои взаимодействия, квантовым эффектом, который называют обменным взаимодействием. Обменное взаимодействие существует и в немагнитных веществах, но в них она способствует образованию спаренных электронов с противоположно направленными магнитными моментами. Одинаковая направленность магнитных моментов электронов возникает только в немногих материалах.

Обычно ферромагнетики разбиваются на отдельные области, магнитные домены, в которых намагничивания максимальное. Однако, макроскопический ферромагнетик, который состоит из многих доменов, может находиться и в ненамагниченную состоянии, когда ориентация магнитных моментов доменов хаотична. Магнитные домены можно ориентировать преимущественно одинаково, поместив ферромагнетик в магнитное поле. При съемке магнитного поля в ферромагнетике сохранится остаточная намагниченность.


3. Намагничивания

Для изготовления постоянного магнита, ферромагнетик нагревают до температуры, выше температуры Кюри, а затем медленно охлаждают в магнитном поле. При температуре выше от температуры Кюри, ферромагнетик теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиков. При охлаждении, ниже температуры Кюри, он вновь обретает магнитных свойств, при этом внешнее магнитное поле способствует тому, что магнитные домены, которые возникают в нем, ориентируются в одном направлении.

Ферромагнитные материалы намагничиваются во внешнем поле также при температурах, меньших температуры Кюри. При прекращении действия поля в них сохраняется остаточная намагниченность. Его величина зависит от напряженности приложенного магнитного поля.


4. Размагничивания

Иногда намагниченность материалов нежелательно, поэтому их небходимо размагнитить. Этого можно достичь разными способами. Нагрев магнита до температуры, выше температуры Кюри, всегда снимает намагничивания. Магнит можно поместить в переменное магнитное поле, больше коэрцитивной силы материала, а затем постепенно уменьшать поле или извлекать магнит из него. Такой процесс используется в промышленности для размагничивания инструментов, жестких дисков, стирание информации на магнитных карточках и т.д..

Частично магниты размагничиваются также при ударах, поскольку резкая механическое воздействие приводит к розупорядкування доменов.


5. Применение

Применяют магниты в электротехнике, радиотехнике, технике связи, радиолокации, устройствах автоматического управления, в магнитной сепарации и т.д..

Исторически одним из первых применений магнита были магнитные компасы, стрелки которых указывали направление к магнитным полюсам Земли.


6. Касательный срок

МАГНИТНЫЙ ( рус. магнитный , англ. magnetic , нем. magnetisch ) - Тот, что касается магнита и обладает свойствами магнита, или связанный с использованием магнитного поля.

Например:


См.. также


Источники

  • И.М. Кучерук, И.Т. Горбачук, П.П. Луцик Общий курс физики: Учебное пособие в 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. - Киев: Техника, 2006.
  • С.Е. Фриш и А.В. Тиморева Курс общей физики. Том II. Электрические и электромагнитные явления. - М.: Просвещение, 1953.
  • Сивухин Д.В. Общий курс физики. т III. Электричество. - Москва: Наука, 1977.
  • Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
  • Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. 2-е изд. - М., 1975.