Як називаються магніти. Відмінності між неодимовим та звичайним магнітом

Які види магнітів бувають і в чому їхня відмінність?

1. Магніт AlNiCo. Це один із найстаріших рецептів магніту. Він зберігся і використовується з сорокових років минулого століття та має незаперечні плюси. Сила намагніченості в нього дуже велика, свої властивості він втрачає лише за температури 840 градусів вище нуля за Цельсієм, що сприяє його поширенню. Найпопулярніший приклад це магнітні фіксаториу вигляді підкови. До негативних рис слід віднести ушкоджуваність. Досить часто магніт кришиться або ламається від часу, це створює також труднощі в обробці.

2. Феріти. Ці з'єднання створені з кераміки, з'єднаної з металом. До позитивних властивостей цих магнітів слід віднести їх високий опір електриці, завдяки чому на їх основі створюються магнітні пристроїдля роботи із струмом. Також це дуже дешевий магніт, його ціна найнижча серед побратимів. Негативні риси - це нестабільність при температурі. Подібний склад має магніт зварювальнийабо магнітний косинецьта інші пристосування для техніки, тому що вони мають здатність довго чинити опір окисленню і мають високу коерцитивну силу. З цим матеріалом при обробці використовують магнітну оснастку, щоб краще обробити ферит.

3. Магніт SmCo. Вперше ця сполука була використана як магніт у сімдесятих роках минулого століття. Воно показує найкращі результати з усіх вимірів і залишає попередніх суперників далеко позаду, але вартість такого магніту дуже висока. До недоліків, крім високої ціни, слід віднести крихкість. Подібні магніти використовуються там, де ціна є побічним фактором. Це можуть бути магніти, що відключаються на виробництві або у військовій справі.

4. Магніт NdFeB. Це свого роду компроміс. Його властивості максимально наближені до відмінних результатів SmCo, але має меншу ціну. Для того, щоб добитися таких результатів магніт необхідно виготовляти у вакуумному середовищі, а потім укладати його в оболонку з цинку або міді. До негативних сторін низька температура Кюрі, тобто температура, коли склад втрачає магнітні властивості. Однак це можна виправити додаванням кобальту, але це значно підвищить ціну. У житті такі магніти часто можна зустріти в комп'ютерній техніці.

5. Полімерні магніти. Подібні речовини створюють, використовуючи природний або хімічно створений магнітний порошок і додають до нього метал. До позитивних властивостей цього матеріалу можна віднести впевнений опір механічному впливу та магніту можна надати будь-яку форму. До негативних сторін досить низькі свідчення з усіх вимірів. Властивості подібного магніту нагадують сполучний матеріал.

Вибір магніту полягає в тому, навіщо він призначений. У наш час кожне з'єднання вже міцно закріпилося у своїй ніші на ринку та у виробництві. Для індивідуального використання слід підбирати мене дорогі сорти, які зберігають всі властивості в побутовому середовищі, а при масовому використанні вибирають компромісне поєднання або схиляються на користь якості, нехай і за завищеною ціною.

Спочатку потрібно зрозуміти, що таке магніт взагалі. Магніт - це природний енергетичний матеріал, який має у собі невичерпне енергетичне поле та два полюси, які називаються північним та південним. Хоча в наш час людство, звичайно, навчилося створювати це незвичайне явище штучно.

Силу двох полюсів магніту людина навчилася використовувати практично скрізь. Сучасне суспільство повсякденно користується вентилятором - у його двигуні стоять спеціальні магнітні щітки, абсолютно кожен день і до глибокої ночі дивляться телевізор, працюють на комп'ютері, а в ньому досить багато цих елементів. У кожного в будинку на стіні висить годинник, всякі гарні маленькі іграшки на дверцятах холодильника, колонки на всьому звуковому устаткуванні працюють виключно завдяки цьому чудовому магніту.

На промислових підприємствах робітники користуються електродвигунами, зварювальними апаратами. У будівництві використовується магнітний підйомний кран, залізо-відділювальна стрічка. Вбудований у неї магнітний пристрій допомагає абсолютно відокремити стружку та окалину від готової продукції. Ці магнітні стрічки також використовуються у харчовій промисловості.

Ще магніт застосовується в ювелірних виробах, а це браслети, ланцюжки, всілякі кулони, кільця, сережки, і навіть шпильки для волосся.

Потрібно зрозуміти, що без цього природного елемента наше існування стане набагато складнішим. У багатьох предметах та пристроях використовуються магніти – від дитячих іграшок до цілком серйозних речей. Адже не дарма в електротехніці та фізиці є спеціальний розділ – електрика та магнетизм. Ці дві науки тісно пов'язані. Усі предмети, де є цей елемент, одразу й не перелічиш.

В наш час все більше з'являються нових винаходів і в багатьох є магніти, особливо якщо це пов'язано з електротехнікою. Навіть всесвітньо відомий колайдер працює виключно за допомогою електромагнітів.

Магніт також широко використовується в медичних цілях - наприклад, для резонансного сканування внутрішніх органів людини, а також у хірургічних цілях. Він використовується для усіляких магнітних поясів, масажних крісел тощо. Цілющі властивості магніту не вигадані – наприклад, у Грузії на Чорному морі є унікальний курорт Уреки, де пісок не звичайний – жовтий, а чорний – магнітний. Туди їдуть лікувати багато захворювань, особливо дитячі – ДЦП, нервові розлади, і навіть гіпертонію.

Ще магніти використовують на переробних підприємствах. Наприклад, старі автомобілі спочатку тиснуть пресом, а потім вантажать магнітним навантажувачем.

Також бувають звані неодимові магніти. Вони використовують у різних галузях промисловості, де температура не вище 80°C. Ці магніти використовують зараз практично скрізь.

Магніти зараз настільки тісно увійшли до нашого життя, що без них наше життя стане дуже складним – приблизно на рівні 18-19 століть. Якби прямо зараз усі магніти зникли, ми миттєво втратили б електрику – залишилися б тільки такі його джерела, як акумулятори та батареї. Адже у пристрої будь-якого генератора струму найважливіша частина – саме магніт. І не думайте, що Ваш автомобіль заведеться від акумулятора - адже стартер теж являє собою електричний двигун, де найважливіша частина - магніт. Так, можна жити і без магнітів, але жити при цьому доведеться так, як жили наші предки років 100 і більше.

Магніти - це об'єкти, що мають магнітне поле, яке приваблює чи відштовхує деякі матеріали. Магніти були визнані дуже корисними за якість притягувати метали. Магніти мають широке застосування як у нашому повсякденному житті, так і у різних галузях промисловості.

Вони використовуються в іграшках, побутовій техніці та сотнях речей, які є вдома. Основне застосування магніти знайшли в таких галузях, як: видобуток та гірничодобувна промисловість, при виробництві кераміки, пластмаси та скла та багатьох інших.

Магніти бувають різних форм, розмірів та міцності. Вони діляться два основних типи магнітів:

• Магніти, створені людиною
• Природні магніти

Люди створили синтетичні магніти, які сильніші, ніж природні, їх виготовляють із металевих сплавів. Штучні магніти використовуються для тисяч цілей і розрізняються за силою та магнітними властивостями.

Нижче наведено три типи штучних магнітів:

• Постійні магніти
• Тимчасові магніти

Постійні магніти дуже сильні і найчастіше використовуються. Ці магніти називаються тому, що як вони отримують намагнічування, то зберігають свій магнетизм надовго чи назавжди.

Причина цього в тому, що магніти виконані з речовин, що містять атоми та молекули, що мають магнітні поля, які посилюють один одного. Однак за певних, передбачених умов ці магніти можуть втратити свої магнітні властивості, наприклад, у шоці.

Постійні магніти мають велике застосування, починаючи з магнітиків на холодильник до великих промислових підприємств. Вони бувають різних розмірів та форм і розрізняються за своїм складом.

Деякі поширені типи постійних магнітів:

• Керамічні
• Алніко магніти
• Самарій-кобальт
• Неодим, залізо та бір

Керамічні магніти також називають ферити, вони складаються з оксиду заліза та барію або карбонату стронцію. Це справді сильні магніти і широко використовується у наукових лабораторіях. Вони найчастіше використовуються для експериментальних цілей.

Алніко магніти

Назва складається з перших літер хімічних елементів, з яких виготовляються магніти: ал(юміній), ні(кель), ко(бальт). Алніко-магніти дуже сильні, їх використовують як заміну керамічних магнітів для різних експериментів, оскільки вони більш стабільні та стійкіші до розмагнічування. Однак вони дорожчі.

Самарій-кобальтові магніти

Належать до категорії рідкісноземельних магнітів. Ці магніти мають дуже високу магнітну силу і дуже стійкі до розмагнічування та окислення. Вони дуже дорогі і можуть бути використані для цілей, які потребують високого магнетизму та стійкості. Вони вперше з'явилися у 1970-х.

Неодим-залізо-бір

Це ще один тип рідкісноземельних магнітів. Неодимові магніти дуже схожі на самарійно-кобальтові магніти, але менш стійкі. Сантиметр цього магніту здатний підняти металеву пластину розміром кількох метрів. Через їх надзвичайно високий магнетизм вони є найдорожчими магнітами у світі і через високу вартість вони використовуються рідше.

Гнучкі магніти виготовляються із плоских смуг та листів. Ці магніти мають найменший магнетизм.

Тимчасові магніти

Тимчасові магніти діють як магніти тільки тоді, коли поміщаються у сильне магнітне поле сильного магніту. Будь-які металеві предмети, такі як скріпки та цвяхи після впливу сильного магнітного поля, можуть діяти як магніти. Однак, тільки-но віддаляються з поля, вони моментально втрачають свій магнетизм. Тимчасові магніти, незважаючи на їхній тимчасовий магнетизм, приносять багато користі. В основному вони використовуються в телефонах та електродвигунах.

Електромагніти дуже сильні магніти, які від зазначених вище магнітів. Ці магніти працюють за принципом, що провід, що містить електричний струм, створює магнітне поле.

Він складається з важкої металевої середини з дротяною котушкою. Коли струм проходить через дроти – створюється магнітне поле, яке у свою чергу намагнічує сердечник металу.

Полярність магніту може бути змінена шляхом регулювання кількості струму, що протікає, а також шляхом зміни свого напрямку. Вони широко використовують у телевізорах, радіо, відеокасетах, комп'ютерах, моніторах тощо.

Що таке постійний магніт

Феромагнітний виріб, здатний зберігати значну залишкову намагніченість після зняття зовнішнього магнітного поля, називається постійним магнітом. Постійні магніти виготовляють із різних металів, таких як: кобальт, залізо, нікель, сплави рідкісноземельних металів (для неодимових магнітів), а також з природних мінералів типу магнетитів.

Сфера застосування постійних магнітів сьогодні дуже широка, проте призначення їх принципово скрізь одне й те саме як джерело постійного магнітного поля без підведення електроенергії. Таким чином, магніт – це тіло, що володіє своїм власним.

Саме слово «магніт» походить від грецького словосполучення, яке перекладається як «камінь з Магнесії», за назвою азіатського міста, де були в давнину відкриті поклади магнетиту - магнітного залізняку. З фізичної погляду елементарним магнітом є електрон, а магнітні властивості магнітів взагалі обумовлюються магнітними моментами електронів, що входять до складу намагніченого матеріалу.

Характеристики розмагнічуючого ділянки матеріалу, з якого виготовлений постійний магніт, визначають властивості того чи іншого постійного магніту: чим вище коерцитивна сила Нс, і чим вище залишкова магнітна індукція Вr - тим сильніший і стабільніший магніт.

Коерцитивна сила (буквально в перекладі з латинського - «утримуюча сила») - це , необхідне для повного розмагнічування феро-або феримагнітного речовини. Таким чином, чим більшою коерцитивною силою володіє конкретний магніт, тим він стійкіший до факторів, що розмагнічують.

Одиниця виміру коерцитивної сили - Ампер/метр. А як відомо, - це векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля. Характерне значення залишкової магнітної індукції постійних магнітів – порядку 1 Тесла.

Види та властивості постійних магнітів

Феритові

Феритові магніти хоч і відрізняються крихкістю, але мають гарну корозійну стійкість, що при невисокій ціні робить їх найбільш поширеними. Такі магніти виготовляють із сплаву оксиду заліза з феритом барію або стронцію. Даний склад дозволяє матеріалу зберігати свої магнітні властивості в широкому температурному діапазоні - від -30°C до +270°C.

Магнітні вироби у формі феритових кілець, брусків та підків широко використовуються як у промисловості, так і в побуті, техніці та електроніці. Їх використовують в акустичних системах, в генераторах, . В автомобілебудуванні феритові магніти встановлюють у стартери, склопідйомники, системи охолодження і вентилятори.

Феритові магніти відрізняються коерцитивною силою близько 200 кА/м та залишковою магнітною індукцією близько 0,4 Тесла. У середньому феритовий магніт може прослужити від 10 до 30 років.

Альнико (алюміній-нікель-кобальт)

Постійні магніти на основі сплаву з алюмінію, нікелю та кобальту відрізняються неперевершеною температурною стійкістю та стабільністю: вони здатні зберігати свої магнітні властивості при температурах до +550°C, хоча коерцитивна сила, характерна для них, відносно мала. Під дією щодо невеликого магнітного поля такі магніти втратять вихідні магнітні властивості.

Поміркуйте самі: типова коерцитивна сила близько 50 кА/м при залишковій намагніченості близько 0,7 Тесла. Однак незважаючи на цю особливість, магніти альник незамінні для деяких наукових досліджень.

Типовий вміст компонентів у сплавах альнико з високими магнітними властивостями змінюється в таких межах: алюміній – від 7 до 10%, нікель – від 12 до 15%, кобальт – від 18 до 40%, та від 3 до 4% міді.

Чим більше кобальту, тим вище індукція насичення та магнітна енергія сплаву. Добавки у вигляді від 2 до 8% титану та всього 1% ніобію сприяють отриманню більшої коерцитивної сили – до 145 кА/м. Добавка від 05 до 1% кремнію забезпечує ізотропію магнітних властивостей.

Самарієві

Якщо потрібна виняткова стійкість до корозії, окиснення і температури до +350 ° C, то магнітний сплав самарію з кобальтом - те, що треба.

За вартістю самарій-кобальтові магніти дорожчі за неодимові за рахунок більш дефіцитного і дорогого металу - кобальту. Тим не менш, саме їх доцільно застосовувати у разі потреби мати мінімальні розміри та вагу кінцевих виробів.

Найбільш доцільно це в космічних апаратах, авіаційній і комп'ютерній техніці, мініатюрних електродвигунах і магнітних муфтах, в приладах і пристроях, що носяться (годинниках, навушниках, мобільних телефонах і т.д.)

Завдяки особливій корозійній стійкості саме самарієві магніти застосовуються в стратегічних розробках і військових додатках. Електродвигуни, генератори, підйомні системи, мототехніка – сильний магніт із сплаву самарію-кобальту ідеально підходить для агресивних середовищ та складних умов експлуатації. Коерцитивна сила близько 700 кА/м при залишковій магнітній індукції 1 Тесла.

Неодимові

Неодимові магніти на сьогоднішній день дуже затребувані і видаються найперспективнішими. Сплав неодим-залізо-бір дозволяє створювати супермагніти для різних сфер, починаючи з засувок та іграшок, закінчуючи потужними підйомними машинами.

Висока коерцитивна сила близько 1000 кА/м і залишкова намагніченість близько 1,1 Тесла, дозволяють магніту зберігатися протягом багатьох років, за 10 років неодимовий магніт втрачає лише 1% своєї намагніченості, якщо температура його в умовах експлуатації не перевищує +80°C ( для деяких марок до +200 ° C). Таким чином, лише два недоліки є у неодимових магнітів - крихкість та низька робоча температура.

Магнітний порошок разом із сполучним компонентом утворює м'який, гнучкий та легкий магніт. Сполучні компоненти, такі як вініл, каучук, пластик або акрил дозволяють отримувати магніти різних форм та розмірів.

Магнітна сила, звичайно, поступається чистому магнітному матеріалу, але іноді такі рішення необхідні для досягнення певних незвичайних для магнітів цілей: у виробництві рекламної продукції, при виготовленні знімних наклейок на авто, а також у виготовленні різних канцелярських та сувенірних товарів.

Одноіменні полюси магнітів відштовхуються, а різноіменні полюси притягуються. Взаємодія магнітів пояснюється тим, що будь-який магніт має магнітне поле і ці магнітні поля взаємодіють між собою. У чому, наприклад, причина намагнічування заліза?

Згідно з гіпотезою французького вченого Ампера, всередині речовини існують елементарні електричні струми (струми Ампера), які утворюються внаслідок руху електронів навколо ядер атомів та навколо власної осі.

При русі електронів з'являються елементарні магнітні поля. І якщо шматок заліза внести у зовнішнє магнітне поле, всі елементарні магнітні поля у тому залозі орієнтуються однаково у зовнішньому магнітному полі, утворюючи власне магнітне поле шматка заліза. Так, якщо прикладене зовнішнє магнітне поле було досить сильним, після його відключення шматок заліза стане постійним магнітом.

Знання форми та намагніченості постійного магніту дозволяє для розрахунків замінити його еквівалентною системою електричних струмів намагнічування. Така заміна можлива як із розрахунку характеристик магнітного поля, і при розрахунках сил, які діють магніт із боку зовнішнього поля. Наприклад проведемо розрахунок сили взаємодії двох постійних магнітів.

Нехай магніти мають форму тонких циліндрів, їх радіуси позначимо r1 і r2, товщини h1, h2 осі магнітів збігаються, відстань між магнітами позначимо z, вважатимемо, що воно значно більше розмірів магнітів.

Виникнення сили взаємодії між магнітами пояснюється традиційним способом: один магніт створює магнітне поле, яке впливає другий магніт.

Для розрахунку сили взаємодії подумки замінимо магніти з однорідною намагніченістю J1 і J2 круговими струмами, що течуть по бічній поверхні циліндрів. Сили цих струмів виразимо через намагніченості магнітів, які радіуси вважатимемо рівними радіусам магнітів.

Розкладемо вектор індукції B магнітного поля, створюваного першим магнітом у місці розташування другого на дві складові: осьову, спрямовану вздовж осі магніту, і радіальну перпендикулярну їй.

Для обчислення сумарної сили, що діє на кільце, необхідно розбити його подумки на малі елементи IΔl і підсумувати , що діють на кожні такий елемент.

Використовуючи правило лівої руки, легко показати, що осьова складова магнітного поля призводить до появи сил Ампера, які прагнуть розтягнути (або стиснути) кільце – векторна сума цих сил дорівнює нулю.

Наявність радіальної складової поля призводить до виникнення сил Ампера, спрямованих вздовж осі магнітів, тобто до тяжіння або відштовхування. Залишиться обчислити сили Ампера – це й будуть сили взаємодії між двома магнітами.

Неодимові та феритові магніти
Безліч металів має магнітні якості, що дозволяє використовувати їх у багатьох сферах промисловості та в побуті. Ще недавно були широко поширені феритові магніти, зараз вони дедалі більше витісняються магнітами зі сплаву рідкоземельного металу неодиму, заліза і бору. Останні набувають все більшої популярності. Який магніт краще – феритовий чи неодимовий, спробуємо розібратися у цій статті.

Неодимовий магніт
Багато хто з нас чув про неодимові магніти. Що це таке? Унікальні якості магніту обумовлені присутністю у сплаві неодиму – хімічного елемента групи лантаноїдів таблиці Менделєєва. Крім основної складової, до складу неодимового магніту входять залізо та бор, або кобальт та ітрій. Виготовляється магніт з неодиму способом нагрівання порошкоподібної маси діючих компонентів. Найхарактерніша характеристика неодимового магніту – його потужність при досить малих розмірах. Такий магніт має силу зчеплення, що в 10 і більше разів перевершує силу феритових магнітів.

Щоб неодимовий магніт прослужив якнайдовше, на його поверхню наносять особливий склад з нікелю. Якщо ж магніт планується використовувати в агресивних або високотемпературних середовищах, рекомендується вибирати покриття з цинку.

Застосовуються неодимові магніти дуже широко:
Як тиски або струбцини - потужність неодиму забезпечує рівномірний затискач розміщеного між магнітами матеріалу.
Для розваг – і дітям, і дорослим однаково цікаво спостерігати фокусами, поставленими з допомогою даного магніту.
Для пошуку предметів із сталі та заліза.
Для намагнічування металевих предметів. До речей, що магнітить неодимовий магніт, відносяться викрутки, голки, ножі та інші вироби.
Для надійного закріплення поверхні різних предметів.

Види неодимових магнітів
Неодимові магніти випускаються різних конфігураціях і мають різну масу. Навіть невеликий магніт розміром 25*5 мм здатний витримати вагу до дев'яти кілограм і при необережному поводженні може пошкодити шкіру. А при використанні магнітів більшої маси тим більше потрібно дотримуватись певних заходів безпеки, щоб унеможливити можливі травми.

Ферритовий магніт – що це таке
Найпоширенішими серед звичайних є феритові магніти, що є сплавом оксиду заліза з оксидами інших металів. Прості магніти найчастіше виготовляються як підкови. Серед основних характеристик феромагнітів є:
Гарна термостійкість.
Висока магнітна проникність.
Низька собівартість.
На поверхню феритових магнітів зазвичай наноситься маркування полюсів червоним та синім кольором.

Порівняння магнітів
Тож чим відрізняється неодимовий магніт від звичайного і як візуально можна визначити ці відмінності? Неодимові магніти стали дуже популярні нещодавно (технології їх виробництва всього близько 30 років), але вже застосовуються практично у всіх сферах життя. Як уже говорилося, найголовніша відмінність неодимового магніту від звичайного – це його сила зчеплення та основні магнітні характеристики: магнітна енергія, залишкова магнітна індукція та коерцитивна сила. Значення цих показників у багато разів перевищують показники феромагнітів. Найпростіший спосіб визначити тип магніту – спробувати зняти його із залізної поверхні. Якщо він легко відділяється, то це феромагніт, якщо зняти магніт вдається тільки після докладання певних зусиль, то перед нами неодимовий магніт. Крім цієї особливості, магніти відрізняються ще за низкою ознак.

Строк служби
Якщо феромагніти служать близько 10 років при правильному використанні і потім повністю розмагнічуються, термін служби неодимового магніту практично не обмежений. За людське століття сила неодимових магнітів втрачається лише з 1%.

Сила тяжіння
Сила тяжіння неодимового магніту при однакових розмірах вище сили феромагніту приблизно 10 разів. Тому маленький, але дуже потужний магніт може використовуватися в комп'ютерах та акустичних системах, а також для виготовлення різноманітних сувенірів та прикрас.

Форма
Феромагніти в основному виробляють у вигляді підкови з червоною та синьою лапками, що показують негативний та позитивний полюси. Подковообразная форма дозволяє замкнути лінії магнітного поля збільшення терміну служби феромагнита. Неодимові магніти випускаються найрізноманітніших форм і конфігурацій – паралелепіпед, кільце, диск та інші. На поверхні можна розмістити кілька полюсів, тобто зробити їх «мультиполярними».

Ціна
Неодимовий магніт коштує дорожче феритового, що виправдовується його характеристиками та терміном служби. Купивши магніт з неодиму, ви отримуєте практично «вічний» магніт, принаймні за ваше життя його якості майже не зміняться.

Переваги та застосування неодимового магніту
Таким чином, неодимовий магніт, незважаючи на більш високу ціну, має незаперечні переваги в порівнянні зі звичайним феритовим. Збільшена потужність, довгий термін служби, різна форма виготовлення забезпечили магніту зі сплаву «неодим-залізо-бор» високий попит серед споживачів.

Навіщо потрібний неодимовий магніт
Що означає неодимовий магніт для сучасної людини у повсякденному житті? Крім вищезазначених способів застосування, популярний матеріал використовується для:
Очищення акваріумів та інших ємностей, а також моторної та трансмісійної олії, що застосовується в автотехніці.
Акуратне вирівнювання металевих поверхонь.
Розмагнічування дисків, плівок та для багатьох інших дій.
Звичайно, всі перелічені у статті характеристики неодимових магнітів мають значення лише при придбанні якісних матеріалів. Кожен, хто окремо купував неодими у Світі Магнітів, знає, що інтернет-магазин надає всі необхідні гарантії та сертифікати якості, а також забезпечує кожного покупця грамотною консультацією.