Magneti su fascinantni predmeti koji su vekovima zaokupljali ljudsku maštu. Od starih Grka do modernih naučnika, ljudi su bili zaintrigirani načinom rada magneta i njihovim brojnim primjenama. Trajni magneti su vrsta magneta koji zadržava svoja magnetna svojstva čak i kada nije u prisustvu vanjskog magnetnog polja. Istražit ćemo nauku koja stoji iza trajnih magneta i magnetnih polja, uključujući njihov sastav, svojstva i primjenu.
Odjeljak 1: Šta je magnetizam?
Magnetizam se odnosi na fizička svojstva određenih materijala koja im omogućavaju da privlače ili odbijaju druge materijale magnetnim poljem. Za ove materijale se kaže da su magnetni ili imaju magnetna svojstva.
Magnetne materijale karakteriše prisustvo magnetnih domena, koji su mikroskopski regioni u kojima su poravnata magnetna polja pojedinačnih atoma. Kada su ovi domeni pravilno poravnati, stvaraju makroskopsko magnetsko polje koje se može detektovati izvan materijala.
Magnetni materijali se mogu podijeliti u dvije kategorije: feromagnetni i paramagnetni. Feromagnetni materijali su jako magnetni i uključuju željezo, nikl i kobalt. Oni su u stanju da zadrže svoja magnetna svojstva čak i u odsustvu spoljašnjeg magnetnog polja. Paramagnetski materijali su, s druge strane, slabo magnetni i uključuju materijale kao što su aluminij i platina. Oni pokazuju magnetna svojstva samo kada su izloženi vanjskom magnetskom polju.
Magnetizam ima brojne praktične primjene u našem svakodnevnom životu, uključujući električne motore, generatore i transformatore. Magnetni materijali se također koriste u uređajima za pohranu podataka kao što su tvrdi diskovi, te u medicinskim tehnologijama snimanja kao što je magnetna rezonanca (MRI).
Odjeljak 2: Magnetna polja
Magnetna polja su osnovni aspekt magnetizma i opisuju područje koje okružuje magnet ili žicu koja nosi struju gdje se magnetska sila može detektirati. Ova polja su nevidljiva, ali se njihovi efekti mogu posmatrati kroz kretanje magnetnih materijala ili interakciju između magnetnog i električnog polja.
Magnetna polja nastaju kretanjem električnih naboja, kao što je tok elektrona u žici ili okretanje elektrona u atomu. Smjer i jačina magnetnog polja određeni su orijentacijom i kretanjem ovih naboja. Na primjer, kod šipkastog magneta, magnetsko polje je najjače na polovima, a najslabije u centru, a smjer polja je od sjevernog prema južnom polu.
Jačina magnetnog polja se obično mjeri u jedinicama tesla (T) ili gauss (G), a smjer polja se može opisati pomoću pravila desne ruke, koje kaže da ako palac desne ruke pokazuje u smjeru struje, tada će se prsti savijati u smjeru magnetskog polja.
Magnetna polja imaju brojne praktične primjene, uključujući u motorima i generatorima, strojevima za magnetnu rezonancu (MRI) i u uređajima za pohranu podataka poput tvrdih diskova. Koriste se i u raznim naučnim i inženjerskim aplikacijama, kao što su akceleratori čestica i vozovi magnetne levitacije.
Razumijevanje ponašanja i svojstava magnetnih polja je od suštinskog značaja za mnoga polja proučavanja, uključujući elektromagnetizam, kvantnu mehaniku i nauku o materijalima.
Odjeljak 3: Sastav trajnih magneta
Trajni magnet, također poznat kao "trajni magnetni materijal" ili "trajni magnetni materijal", obično se sastoji od kombinacije feromagnetnih ili ferimagnetnih materijala. Ovi materijali su odabrani zbog njihove sposobnosti da zadrže magnetno polje, omogućavajući im da proizvedu konzistentan magnetni efekat tokom vremena.
Najčešći feromagnetni materijali koji se koriste u permanentnim magnetima su željezo, nikal i kobalt, koji se mogu legirati s drugim elementima kako bi se poboljšala njihova magnetska svojstva. Na primjer, neodimijski magneti su vrsta magneta rijetkih zemalja koji se sastoje od neodimija, željeza i bora, dok se magneti od samarija i kobalta sastoje od samarija, kobalta, željeza i bakra.
Na sastav trajnih magneta mogu uticati i faktori kao što su temperatura na kojoj će se koristiti, željena jačina i pravac magnetnog polja i nameravana primena. Na primjer, neki magneti mogu biti dizajnirani da izdrže visoke temperature, dok drugi mogu biti dizajnirani da proizvode jako magnetno polje u određenom smjeru.
Osim svojih primarnih magnetnih materijala, trajni magneti također mogu uključivati premaze ili zaštitne slojeve za sprječavanje korozije ili oštećenja, kao i oblikovanje i mašinsku obradu za stvaranje specifičnih oblika i veličina za upotrebu u različitim aplikacijama.
Odjeljak 4: Vrste trajnih magneta
Trajni magneti se mogu klasifikovati u nekoliko tipova na osnovu njihovog sastava, magnetnih svojstava i procesa proizvodnje. Evo nekih od uobičajenih tipova trajnih magneta:
1.Neodimijumski magneti: Ovi magneti retkih zemalja se sastoje od neodimijuma, gvožđa i bora, i najjači su tip trajnih magneta koji su dostupni. Imaju visoku magnetnu energiju i mogu se koristiti u raznim aplikacijama, uključujući motore, generatore i medicinsku opremu.
2.Samarijum kobalt magneti: Ovi magneti retkih zemalja sastoje se od samarija, kobalta, gvožđa i bakra, i poznati su po svojoj visokotemperaturnoj stabilnosti i otpornosti na koroziju. Koriste se u aplikacijama kao što su vazduhoplovstvo i obrana, te u motorima i generatorima visokih performansi.
3.Feritni magneti: Poznati i kao keramički magneti, feritni magneti se sastoje od keramičkog materijala pomiješanog sa željeznim oksidom. Imaju nižu magnetnu energiju od magneta rijetkih zemalja, ali su pristupačniji i široko se koriste u aplikacijama kao što su zvučnici, motori i magneti za hladnjak.
4.Alnico magneti: Ovi magneti se sastoje od aluminijuma, nikla i kobalta, i poznati su po svojoj visokoj magnetskoj snazi i temperaturnoj stabilnosti. Često se koriste u industrijskim aplikacijama kao što su senzori, brojila i električni motori.
5. Vezani magneti: Ovi magneti se prave mešanjem magnetnog praha sa vezivom i mogu se proizvoditi u složene oblike i veličine. Često se koriste u aplikacijama kao što su senzori, automobilske komponente i medicinska oprema.
Izbor tipa permanentnog magneta ovisi o specifičnim zahtjevima primjene, uključujući potrebnu magnetnu snagu, temperaturnu stabilnost, cijenu i proizvodna ograničenja.
Odjeljak 5: Kako rade magneti?
Magneti rade tako što stvaraju magnetno polje koje je u interakciji s drugim magnetskim materijalima ili s električnim strujama. Magnetno polje nastaje poravnanjem magnetnih momenata u materijalu, koji su mikroskopski sjeverni i južni pol koji stvaraju magnetnu silu.
U trajnom magnetu, kao što je magnet sa šipkama, magnetni momenti su poravnati u određenom smjeru, tako da je magnetsko polje najjače na polovima, a najslabije u centru. Kada se postavi blizu magnetskog materijala, magnetsko polje vrši silu na materijal, privlačeći ga ili odbijajući u zavisnosti od orijentacije magnetnih momenata.
U elektromagnetu, magnetsko polje stvara električna struja koja teče kroz zavojnicu žice. Električna struja stvara magnetsko polje koje je okomito na smjer strujnog toka, a jačina magnetnog polja može se kontrolirati podešavanjem količine struje koja teče kroz zavojnicu. Elektromagneti se široko koriste u aplikacijama kao što su motori, zvučnici i generatori.
Interakcija između magnetnih polja i električnih struja je također osnova za mnoge tehnološke primjene, uključujući generatore, transformatore i električne motore. U generatoru, na primjer, rotacija magneta u blizini zavojnice žice inducira električnu struju u žici, koja se može koristiti za generiranje električne energije. U elektromotoru, interakcija između magnetnog polja motora i struje koja teče kroz zavojnicu žice stvara obrtni moment koji pokreće rotaciju motora.
U skladu sa ovom karakteristikom, možemo dizajnirati poseban raspored magnetnih polova za spajanje radi povećanja jačine magnetnog polja u posebnom području tokom rada, kao što je Halbeck
Vrijeme objave: Mar-24-2023