Что такое магнит? Свойства и характеристики магнитов

В транспорте, на работе и дома мы встречаемся с разными видами магнитов. Они входят в состав микрофонов, датчиков, двигателей и т.д. Магниты подразделяются на электрические, постоянные и временные. Электромагниты представляют собой металлический сердечник с обмоткой, который создает магнитное поле при подаче на него электрического тока. Постоянные магниты – это материалы, которые способны обладать намагниченностью в течение длительного временного промежутка. Временные, в свою очередь, сохраняют намагниченность на определенный промежуток времени, после воздействия на них магнитным полем.

Определение

Что такое магнит? Это материал, имеющий определенную степень намагниченности. Эта способность возникает благодаря тому, что молекулы магнита имеют свое поле и движутся не хаотично, как во многих других веществах, а строго в двух направлениях. Эта взаимная противоположность обладает свойствами притяжения и отталкивания металлических предметов. Если попробовать соединить магниты с одинаковыми полюсами, то можно почувствовать отторжение. Противоположные стороны, в свою очередь, притянутся друг друга. Это связано с тем, в каком направлении движутся волны магнитных полей. Стоит отметить, что ни один кусок магнита не может быть однополярным. При его разламывании молекулы в каждом кусочке снова образуют северный и южный полюса.

А еще?

Мы — люди — не исключение. Благодаря протекающим в организме биотокам вокруг нас существует невидимый узор его силовых линий. Огромным магнитом является планета Земля. А еще более грандиозным — плазменный шар солнца. Непостижимые человеческому разуму размеры галактик и туманностей редко допускают мысль о том, что всё это — тоже магниты.

Современной науке требуется создание новых больших и сверхмощных магнитов, области применения которых связаны с термоядерным синтезом, генерированием электрической энергии, ускорением в синхротронах заряженных частиц, подъемом затонувших судов. Создать сверхсильное поле, используя магнитные свойства магнита — одна из задач современной физики.

Виды магнитов

Что такое магниты и в чем их отличие? Работа многих электроприборов, датчиков, домашней техники зависит от типа магнитов, которые в них присутствуют. Каждый обладает своими особенностями. Они выполняет определенные функции, в зависимости от сферы использования. К основным видам относятся электромагниты, постоянные и временные магниты. Стоит рассмотреть подробнее каждый вид.

Что такое постоянный магнит? Это материал, способный продолжительное время сохранять намагниченность. Его молекулы движутся в постоянном направлении и образуют магнитное поле при отсутствии электрического тока. Его еще называют природным магнитом.

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.

Магниты и магнитные поля

2022 г. Минисправочники.

• Современные виды постоянных магнитов, их параметры. • Применение магнитофоров в медицине. • Определение полярности магнита (с помощью компаса). • Омагничивание воды. • Предельно допустимые уровни магнитного поля. • Электрические предохранители • Замена электросчётчиков (точности 2.5 на 2.0) • Таблица удельных электросопротивлений (в микроомах, минисправочник).

Естественное магнитное поле Земли, на её дневной поверхности, в средних широтах европейской части России, имеет значения полного вектора – приблизительно 0.05 мТл (индукция, в миллитеслах) = 50 мкТл (микротесл) = 50×10-6 Тл (Тесл), что в старых единицах СГС составляет 0.5 Гаусс. Напряженность поля, при пятидесяти микротеслах, равна 40 А/м (ампер на метр). С первого тысячелетия нашей эры, величина земного, геомагнитного поля уменьшилась более чем вдвое и человеческий организм испытывает синдромы его дефицита (магнитодефицит), который можно восполнить благодаря магнитотерапии с помощью внешних источников магнитного поля.

Рис.1 Силовые линии магнитного поля Земли.

Силовые линии нормального магнитного поля планеты – направлены на север и вниз (они входят в землю почти отвесно, под углом, порядка I = 70°, с небольшим, в десяток градусов, склонением на восток; это в Московской области, а в других районах страны – параметры геомагнитного поля могут отличаться).

Приблизительный угол склонения можно посмотреть на карте. Точные, актуальные параметры поля, определяются с помощью специальных вычислительных программ. На специализированных сайтах есть онлайн-калькуляторы и справочные данные. Ссылки (убрать пробелы): https:// geomag.nrcan.gc.ca/calc/mfcal-en.php – калькулятор для расчёта компонент (там, в результатах расчётов, запятая – разделитель тысячных, т.е. порядок величин горизонтальных и вертикальных составляющих – тысячи и десятки тысяч нанотесл). https:// www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/ pole_locations.txt – на этой интернет-странице имеются исторические сведения о смещении магнитных полюсов планеты, в виде списка координат, начиная с 1590 года и до современности).

Основные угловые элементы поля: D (magnetic declination) – угол магнитного склонения от географического меридиана (восточнее – плюсовые значения). I (magnetic inclination) – угол наклонения полного вектора геомагнитного поля, относительно горизотали.

// Соотношение величин: 0.05 мТл (магнитная индукция в ед.СИ) = 0.5 Гаусс (магнитн. индукц. в ед. СГС – внесистемная) = 0.5 Эрстед (напряженность поля в единицах С Г С)

1мТл = 0.8 кА/м (килоампер на метр) 1Тл = 800 кА/м 1000 кА/м = 1.25 Т (Тесл)

Таблица 1 Современные виды постоянных магнитов и их приблизительные характеристики (значения индукции на их полюсной поверхности, максимальные рабочие температуры и т.д.): • Магниты с полимерным наполнителем, применяемые в медицине эластичные магнитофоры (магнитопласты, магнитоэласты). Br = до 0.05 Тесл (50 миллитесл = 500 Гаусс).

• Магнитопласты на основе наполнителя (например, порошка анизотропного NdFeB). Поддаются механической обработке, благодаря пластичности (как резина) и возможности изготовления сложных форм методом литья под давлением (в том числе, с монтажными отверстиями и средствами крепления). Не нагреваются при работе в переменных электромагнитных полях (нечувствительны к воздействию вихревых токов). Максимальная рабочая температура – до 120-220 градусов Цельсия, в зависимости от теплостойкости связующего материала. Br = 0.5 – 0.6 Тл (5000 – 6000 Гаусс) (Nd-Fe-B).

• Ферриты (прессованные керамические ферритобариевые и ферритостронциевые, недорогие ферромагниты чёрного цвета). В отличие от «железных» магнитов, имеют очень высокое электрическое сопротивление (поэтому феррит бария используют в цепях, подвергающихся действию высокочастотных полей), хорошую механическую прочность, коррозионную стойкость, меньший вес, по сравнению с железными – в 1.5-2 раза. Есть возможность осуществлять у них многополюсное намагничивание на цельном изделии. Имеют неплохую устойчивость к воздействию внешних магнитных полей. По стоимости – на порядок дешевле ЮНДК, имея, при этом, более высокие показатели коэрцитивной силы. Широко применяются в двигателях постоянного тока, в генераторах, в профессиональных и домашних аудио-системах (повышенную индукцию – набирают склейкой двух колец). Недостатки ферромагнитов – хрупкость и твёрдость (обрабатывать можно только шлифованием и при помощи алмазной резки) и уменьшение коэрцетивной силы при охлаждении ниже -20°С (что снижает, на морозе, стойкость к размагничиванию маг.полем; зимой, при -60 градусах – магнитные свойства необратимо теряются и не восстанавливаются при возврате к нормальным термическим условиям) или при нагреве (особенно чувствительны бариевые). Если температура изменяется быстрее 5-10°C/мин – на феррите образуются трещины, что ухудшает его физические свойства. Максимальное энергетическое произведение – в несколько раз хуже, чем у SmCo. Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции – раз в десять хуже, т.е. больше, чем у литых магнитов. Br = 0.1 – 0.4 Тл (1000 – 4000 Гаусс). Современные – от 0.2 до 0.43Тл Tc of Br ~ -0.20% на °C (Температурный коэффициент) Tmax/Tcur = 250-300 / 450 °С (Максимальная рабочая температура / Точка Кюри) Hcb = 2-4 кЭ (Коэрцитивная сила по индукции, килоэрстед) Диапазон максимальной энергии (энергетическое произведение) – от 1,1 до 4,5 МГЭ На сайте https://www.ferrite.ru/products/magnets/hardferrite – подробные сравнительные таблицы с продукцией зарубежных фирм (Япония, Франция, Германия), с указанием полных наименований и расшифровкой кода на корпусе.

• Термостабильные литые или спечённые магниты «Альнико» (AlNiCo, российское название – ЮНДК) на основе сплавов железо-аллюминий-никель-медь-кобальт. Они легче редкоземельных самарийкобальтовых, при примерно одинаковых параметрах индукции, и заметно дешевле их. Имеют высокую коррозионную и радиационную стойкость. Используются в акустических системах и динамических студийных микрофонах (ставят Alnico V), в гитарных звукоснимателях, в электродвигателях и электрогенераторах, в приборостроении (сенсоры, реле и т.д.) Типовые формы: пластины, призмы, кольца и трубки, диски и стержни. Недостаток – AlNiCo хрупкие (обрабатываются полированием, шлифованием, резкой абразивным кругом) и легко размагничиваются (низкая коэрцитивная сила) под воздействием внешнего магнитного поля, что делает неверными показания стрелочных приборов, в которых они установлены. Br = 0.7 – 1.3 Тл. Tc of Br ~ -0.02% на °C (это очень хороший показатель) Tmax/Tcur = 250-550/800-850 °С Hc = 0.6 – 1.9 кЭ Диапазон максимальной энергии – от 1,4 до 7,5 МГсЭ

• Термоустойчивые деформируемые магниты типа ХК (железо-хром-кобальт, Fe-Cr-Co). Прочность и пластичность современных типов этого сплава – на порядок превосходит аналогичные показатели ЮНДК24 (Алнико 5) при сопоставимых магнитных свойствах. Могут быть получены в виде холоднокатаного листа, горячекатаного и кованого прутка для последующей механической и термомагнитной обработки. В последние годы, осваиваются новые, перспективные наноструктурные, магнитотвёрдые FeCrCo-сплавы с улучшенными характеристиками. Максимальные рабочие температуры достигают 450 °С Br = 1.1 – 1.5 Тл. Tc of Br = от -0,015 до -0,028 % на °C (ГОСТ 24897-81) Нсb – больше 0.5 кЭ

• Спечённые редкоземельные магниты на основе сплавов самарий-кобальт(SmCo, долговечная металлокерамика). Имеют лучшую коррозионную стойкость (то есть, не ржавеют, поэтому и не нуждаются в защитном покрытии) по сравнению с остальными редкоземельными материалами и большие значения максимальной рабочей температуры (термостабильные до 350°С) и коэрцитивной силы (то есть, магнитотвёрдые – устойчивые к размагничиванию). По сравнению с ЮНДК – на порядок большая коэрцетивная сила по намагниченности. Недостатки – хрупкость и высокая цена. Применяются в космических аппаратах и мобильных телефонах, в мотоциклах и газонокосилках, в авиационной и компьютерной технике, в медицинском оборудовании, в миниатюрных электромеханических приборах и устройствах (наручных часах, наушниках и т.д.) Используются в современном приборостроении. Br = 0.8 – 1.1 Тл. Tc of Br ~ -0.035% на °C Tmax/Tcur = от -60 до 250-500 / >700-800 °С Hcb = 8-10 кЭ Диапазон максимальной энергии – от 18 до 32 МГс.Э

• Неодимовые – редкоземельные супермагниты на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB). Диапазон рабочих температур – от -60 до +150-220°C Они хрупкие и чувствительные к температуре (предел допустимого нагрева – зависит от марки магнита). После сильного перегрева – необратимо и полностью теряется намагниченность (восстановить можно перемагничиванием на специальной установке). Имеют невысокую коррозионную стойкость – легко окисляются (ржавеют), если повреждёно антикоррозионноее покрытие (краска, лак, тонкая металлическая плёнка из никеля, меди или цинка). В виде порошка – могут воспламениться, с выделением ядовитого дыма. Лучше поддаются механической обработке – гибкие Nd-магнитопласты (NdFeB). Спечённые неодимовые магниты имеют преимущество – наибольшую, по сравнению с остальными видами, силу остаточной магнитной индукции и очень высокое энергетическое произведение. Максимальная рабочая температура будет выше – при добавлении кобальта вместо железа, но это ведёт к удорожанию материала. Широко применяются в компьютерной технике (двигатели электроприводов дисков, устройства считывания и записи информации), в моторах и датчиках. Br = 1.0 – 1.4 Тл (10000 – 14000 Гаусс). Tc of Br = от -0.07 до -0.13% на °C Tmax/Tcur = 80(Nxx)-120(NxxH)-150(NxxS/U)-200(xxEH)-220 / 310-330 Hc = 12 кЭ Диапазон макс. энергии – от 1 до 50 МГЭ

• Сверхпроводящие магниты, относящиеся к категории сверхмощных, могут иметь максимальные значения индукц. Br > 5 Тесл

// Для усиления (концентрации силовых линий) магнитного поля – используют полюсные наконечники в виде сужающихся конусов, что значительно увеличивает индукцию в малом объёме.

Рис.2 Формы и размеры – от магнитиков на холодильник до супермагнитов

«Железные кобальтовые» магниты – более стойкие к механическим воздействиям, к размагничиванию (их коэрцитивная сила) и высоким температурам, чем керамические и неодимовые.

Из нескольких магнитов, соединяя их последовательно (разноимёнными полюсами) – можно собирать магнитные батареи. В итоге – повышение мощности и более протяжённые и линейные (на достаточном расстоянии) силовые линии поля.

Основные характеристики постоянных магнитов:

Остаточная магнитная индукция (Br, Тесл или Гаусс, G) – намагниченность, оставшаяся после намагничивания материала, из которого изготовлен постоянный магнит, измеренная на его поверхности, в замкнутой системе. Единица измерения – Тесла, в системе СИ или Гаусс, в сист. СГС. Это основная характеристика м а г н и т а. Иногда, эту величину называют – «сила магнита».

Магнитная индукция, B / Br (Тесл или Гаусс, G) – результат приборного измерения (гауссметром / тесламетром или магнитометром) реального, фактического поля магнита на каком-то расстоянии от него или на его поверхности.

Коэрцитивная сила по индукции, Hcb (кА/м) – величина внешнего магнитного поля, требуемого для полного размагничивания магнита, намагниченного до состояния насыщения. Характеризует устойчивость к размагничиванию (ГОСТ 19693).

Максимальное энергетическое произведение, (BH)maxМГсЭ (МГауссЭрстед, в системе СГС) – мощность магнита.

Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции, Tc of Br (ТКВr) (% на °C) – характеризует изменение магнитной индукции от температуры.

Максимальная рабочая температура, Tmax (градусов по Цельсию) – предел температуры, при которой магнит временно теряет часть своих магнитных свойств. При последующем охлаждении – все магн.-е свойства восстанавливаются (в отличие от точки Кюри). Превышение нагрева на несколько десятков градусов больше Tmax – может вызвать частичное размагничивание магнетика (после остывания, оставшаяся сила притяжения будет меньше изначальной; при этом, точные измерительные стрелочные приборы и т.п. – уже не годятся для работы).

Точка Кюри, Tcur (°C) – температура, выше которой исчезает намагниченность ферромагнетиков. Никель – +358 °C Железо – +769 °C. Кобальт – +1121 °C

мпаса

У компаса – на географический север (там располагается магнитный Юг, см. рисунок 1) показывает северный полюс его стрелки. С учётом того, что разноимённые полюса притягиваются, можно определить полярность магнита. Цветовая маркировка магнитов может отличаться или отсутствовать, поэтому используют дублирующие стандартные символы полюсности – N (Север, North) и S (Юг, South), W (Запад, West) и E (Восток, East) для ориентировки по сторонам света и работы с топографической картой. Если имеется магнитик с точно известным значением индукции, то можно приблизительно, с невысокой точностью померить силу других магнитов, проведя относительные измерения (по углу отклонения стрелки компаса на определённом расстоянии от тестируемого образца).

Рис.4 Определение полярности магнита с помощью компаса

Применение магнитов в медицине

Магнитотерапия (лечебное использование постоянных, импульсных и переменных магнитных полей) применяется в медицине для профилактики и лечения многих заболеваний. Индукция (у поверхности полюса) применяемых в лечебных целях магнитов (постоянных керамических магнитофоров или индукторов – электромагнитов) составляет, стандартно, порядка 25-40 миллитесл (соответствует 250-400 Гаусс) для постоянного, до 50 мТл – для пульсирующего и 1-5 мТл (в геометрическом центре цилиндрического индуктора-соленоида) для переменного магнитного поля. Продолжительность воздействия, обычно – 10-20 мин. Процедуры проводят 4-6 раз в неделю в количестве 15-20 на курс лечения.

// для применения гражданами в домашних условиях, без контроля врача, официально разрешённый Минздравом РФ уровень магнитных полей – до 30 миллитесл (мТл).

Аппликатором магнитным, с индукцией постоянного поля 10 миллитесл (100 Гауссов) – воздействуют по 8-10 часов в сутки. Его крепят пластырем к биологически активным точкам (БАТ), носят в виде кулона или клипс, а также на поясе. Для магнитопунктуры (акупрессура, точечный массаж с помощью магнитного аппликатора с индукц. до 50 мТл) применяют игольчатые или шаровидные насадки на магнит, воздействуя на биоточки в течение 20-30 секунд (нажатием 5-7 раз на каждую БАТ, последовательно меняя полярность). Полюса магнитов действуют по-разному, в зависимости от полярности и времени суток. Южный полюс магнита – оказывает успокаивающее действие, северный – тонизирующее.

// если нет, под рукой, стандартного магнитного иппликатора, для точечного массажа, его может заменить любая подходящая по форме и размеру железка, если её намагниченность не превышает 30мТл (это, а ещё и полярность, легко можно выяснить с помощью обычного походного, туристического компаса (смотри рисунок 4) – если есть превышение тридцатки, по индукции, то его стрелка начнёт реагировать, отклоняться с расстояния, дальше 15 сантиметров).

Суммарная индукция всех установленных пациенту магнитных индукторов постоянного поля – не должна превышать 50 миллитесл (примерная сила магнитов от обоих наушников обычного плеера), при пятнадцатиминутной непрерывной процедуре. Импульсные источники – до 500-1400 мТл в сотые доли секунды.

Показания к магнитотерапии: атеросклероз, заболевания нервной системы, гипертония, боли в сердце и сердцебиение, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, отёки, заболевания кожи, неврозы и др. Магнитотерапия улучшает реологические свойства крови: повышается её текучесть.

ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ к применению магнитов: ранний постинфарктный период, выраженная гипотония, склонность к кровотечениям, системные заболевания крови, беременность, тяжелое течение ишемической болезни сердца, инсульт, злокачественные новообразования, послеоперационный период (при опасности кровотечений), наличие металлических имплантантов, острые инфекционные заболевания и лихорадочные состояния неясной этиологии, индивидуальная непереносимость. Изделия с магнитами нельзя использовать людям с кардиостимулятором или другими электронными приборами в организме и детям до двух лет.

Из новостных лент стало известно, что американские военные испытывают электромагнитную пушку (излучатель), которая вызывает у людей приступы эпилепсии и превращает их в «овощей». Этот вид оружия поступит на вооружение в армию США.

Омагничивание воды

При магнитной (на больших градиентах, в постоянном, переменном или пульсирующем магн. поле; для этого можно использовать электромагниты и соленоиды) активации жидкостей, в том числе и воды, при их турбулентном движении (что, эквивалентно действию переменного магнитн. поля), в результате обработки – происходит размалывание кластеров (это легче осуществляется при достаточно высоких температурах рабочего вещества). Омагниченные жидкости приобретают повышенную текучесть, более однородную структуру и высокую растворяющую способность.

// Турбулентность – вихревые потоки (вортексы, Vortex), деформирующие водяные ассоциаты / кластеры разных размеров (особенно – массивных).

// Существуют старинные способы «оживления» воды. Например, в японской традиции чайной церемонии, напиток взбивают-перемешивают бамбуковыми палочками, в китайской культуре чаепития – переливают с большой высоты (для «дыхания» в о д ы) и т.д.

Намагниченная вода (с микрокластерной структурой – мелкоструктурная, содержащая больше мономолекул Н2О) – легче усваивается организмом, улучшает проницаемость биологических мембран тканевых клеток, чистит сосуды, снижает избыточное количество холестерина в крови и печени, регулирует артериальное давление, нормализует обмен веществ, способствует выведению камней из почек, поэтому – широко применяется в медицине (с использованием физиотерапевтических приборов), для лечения и профилактики многих болезней, а так же в сельском хозяйстве – для полива растений (одновременно, с растворением и выносом в глубокие горизонты солей – улучшаются почвы, рекультивируются солончаки) и замачивания семян. Полезные, лечебные свойства, после активации, сохраняются у жидкости – в течение первых часов (может быть и дольше, в зависимости от параметров обработки: химического состава, наличия ионов железа и хлоридов, заряда частиц взвесей, достаточной дегазации, величины рH и условий хранения – температуры, вибраций, наводок от внешнего электромагнитного излучения и уровня радиационного фона).

Для быстрой магнитной активации воды нужны достаточно мощные магниты силой 100-200 мТл (1000-2000 Гаусс) и почти непосредственный их контакт с водой (для питьевой воды – через тонкую, герметичную перегородку), учитывая быстрое уменьшение индукции магнитного поля с расстоянием (на порядок – в четырёх-пяти сантиметрах от полюсной поверхности стандартных керамических кольцевых магнитов). Оптимальная, при омагничивании, скорость потока проточной воды – 0.5-2 метра в секунду. Взаимное расположение полюсов активатора в реверсивной (отталкиваются) двухмагнитной системе – N-S S-N или S-N N-S . Водный поток проходит через силовые линии маг. полей разного направления. Расстояние между магнитами (они располагаются внутри герметичного корпуса или снаружи – надетые на устье воронки, на пластмассовую лейку, или на обычный резиновый / пластиковый шланг) – пять-десять сантиметров. Если есть в наличии много штук постоянных ферромагнитов, можно собрать многореверсную схему для полива огорода или водоснабжения: N-SS-NN-SS-N… (поток воды многократно пересекает магнитные поля разного направления), нанизав их на пластиковую трубу (что предпочтительнее, т.к. проще в сборке / модификации, и более гигиенично, чем корпусные модели, которые сложнее очищать).

// Дальность эффективного действия магнитного поля (100-200 мТл) на жидкость – составляет лишь первые сантиметры от поверхности полюса магнита. В десяти-пятнадцати сантиметрах – индукция на два порядка меньше максимальной, что недостаточно для омагничивания воды. Хороший пример устройств для магнитной обработки воды – модели СО-2/3, выпускавшиеся ещё во времена СССР. Сейчас, в магазинах, тоже бывают неплохие аппараты.

По-другому работают магнитные активаторы, используемые для борьбы с накипью и коррозией в теплоэнергетическом оборудовании (в системах горячего водоснабжения и отопления, паровых котлах, теплообменниках, в нефтяной промышленности и т.д.) Жидкости, при их ламинарном движении, обрабатываются постоянным магнитным полем. При этом происходит поляризация прецессии ядерных (протонных) и электронных спинов (времени, на их достаточную раскрутку, требуется немного – примерно 2-3 секунды) и деформация ионов солей в растворе, с их последующей кристаллизацией. В воде, после такой магнитной обработки – улучшается коагуляция примесей и выпадение их в осадок, увеличивается скорость кристаллизации растворённых веществ (не на поверхности нагрева, а в массе воды; образуются кристаллы солей меньших размеров, но в большем их количестве). Образованные агрегатные структуры остаются во взвешенном мелкодисперсном состоянии, в виде хлопьев и рыхлого шлама, и дальше – вымываются потоком воды в шламоуловители. Мелкие ферромагнитные частицы примагничиваются, липнут к стенкам трубы напротив полюсов.

В современных промышленных гидромагнитных системах (ГМС) используют мощные супермагниты на основе сплавов самарий-кобальт или неодим-железо-бор (неодимовые), что позволяет эффективно проводить обработку при увеличенной до 4,0 м/с скорости потока жидкости в трубопроводах большого сечения. При этом, существенно увеличивается срок службы оборудования и уменьшается потребление реагентов.

// для локального удаления накипи (котельного камня – известковых отложений карбоната кальция, содержащегося в «жесткой» воде) и очистки от других отложений на стенках паровых котлов – эффективно применяется акустический, ультразвуковой метод защиты.

Магниты с индукцией у полюсов 0.05-0.5 Тл (оптимальная сила поля в рабочей зоне имеет величину 0.1-0.2Тл = 1000-2000 Гаусс), располагаются на магнитопроницаемых трубах (из пластика или магнитомягкого металла), до насосного оборудования (в 1 – 5 метрах) или более чем через 15 м после него. Монтаж – не обязательно в виде врезки (в варианте фланцевых вставок), могут быть и внешние накладки (электромагнитные системы). Если на стенках труб отопления или радиаторов есть накипь (отложения солей), то – омагниченная вода растворяет и удаляет её. Обработанная магнитным полем вода может сохранять антинакипный эффект достаточно долго – до недели (в зависимости от условий хранения, особенно – температуры, уровня исходной общей минерализации, интенсивности перемешивания и хим. состава).

// так как омагничивание постоянным нереверсивным магнитным полем, в ламинарном потоке или в стоячей воде, кристаллизует и осаждает некоторые растворенные соли – применять такую воду можно только в технических целях.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Предельно допустимые уровни (ПДУ) постоянного магнитного поля (по времени, в течение трудового дня), воздействие которых не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколения. Для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Таблица по нормам СанПиН 2.2.4.1191-03 (2003 г.) в производственных условиях.

// Уровень постоянного магнитного поля оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м (ампер, килоампер на метр) или в ед. магнитной индукции (В) в мТл (миллитесл).

Для переменного / периодического магнитного поля (ПМП) частотой 50 Гц – нормы жестче:

Время пребывания (час) и Допустимые уровни МП, Н [А/м] / В [мкТл] при воздействии общем локальном 1 1600 / 2000 6400 / 8000 2 800 / 1000 3200 / 4000 4 400 / 500 1600 / 2000 8 80 / 100 800 / 1000

// 1000 мкТл = 1 мТл

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП, общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Помочь этому сайту

[ на главную страницу ]

Р а з м е с т и т ь о б ъ я в л е н и е

Проектирование (полный пакет документации, чертежи, расчеты), монтаж теплоэнергетического оборудования в зданиях и сооружениях. лист рифленый чечевица купить | люстры

Магнитики на холодильник – сувениры. Разновидности современных постоянных магнитов и промышленные электромагниты.

Copyright © 2007-2022, KAKRAS.RU

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 250оС.

Альнико — магнит, состоящий из сплава алюминия, никеля и кобальта. Это дало ему такое название. Очень устойчив к высоким температурам и может применяться при 550оС . 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.

Что такое магнит, мы выяснили. Далее рассмотрим применение самых востребованных и популярных сплавов.

Уточним понятия

Магнитным полем называется сила, действующая на обладающие зарядом тела, находящиеся в движении. Она «не работает» с неподвижными объектами (либо лишенными заряда) и служит одной из форм электромагнитного поля, которое существует как более общее понятие.

Если тела могут создавать вокруг себя магнитное поле и сами испытывать силу его воздействия, их называют магнитами. То есть данные предметы — намагничены (обладают соответствующим моментом).

Разные материалы неодинаково реагируют на внешнее поле. Ослабляющие его действие внутри себя именуются парамагнетиками, усиливающие — диамагнетиками. Отдельные материалы обладают свойством тысячекратно усиливать в себе внешнее магнитное поле. Это — ферромагнетики (кобальт, никель с железом, гадолиний, а также соединения и сплавы упомянутых металлов). Те из них, которые, попав под воздействие сильного внешнего поля, сами приобретают магнитные свойства, именуются магнитотвердыми. Другие, способные вести себя как магниты лишь под непосредственным воздействием поля и перестающие быть таковыми с его исчезновением, — магнитомягкими.

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 силой магнитных 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 100оС. Сила магнита зависит от его формы, размера и количества неодима, входящего в состав сплава.

Влияние температуры на магнитные свойства

Магниты из неодима «любят» холод, причем их эффективность не ослабевает даже при -130°С. В характеристиках продукта производители обязательно указывают максимальную температуру эксплуатации. Это та температура, при превышении которой магнитный материал начинает терять свой магнетизм, временно или навсегда.

Все марки N (Normal) обычно работают при температуре до +80°С и теряют, как правило, 0,11% энергии при превышении температуры на 1°С. Небольшие потери будут восстановлены при охлаждении, но частые циклы нагрева и охлаждения приведут к ухудшению магнитных характеристик. Кроме того, быстрый переход от холода к теплу может привести к поломке или растрескиванию магнита.

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 свойству магниты используют при производстве навигаторов, мониторов, принтеров и другого оборудования, где важно получить чистый сигнал или изображение.

Чуть-чуть истории

Изучением свойств постоянных магнитов люди занимаются с очень и очень давних времен. Упоминается о них в трудах ученых Древней Греции ещё за 600 лет до нашей эры. Природные (естественного происхождения) магниты можно обнаружить в залежах магнитной руды. Наиболее известный из крупных естественных магнитов хранится в Тартуском университете. Весит он 13 килограммов, а груз, который может быть поднят при его помощи, — 40 кг.

Человечество научилось создавать искусственные магниты, используя различные ферромагнетики. Ценность порошковых (из кобальта, железа и т. п.) заключается в способности удерживать груз весом в 5000 раз более собственной массы. Искусственные экземпляры могут быть постоянными (полученными из магнитотвердых материалов) или электромагнитами, имеющими сердечник, материал которого — магнитомягкое железо. Поле напряжения в них возникает благодаря прохождению электрического тока по проводам обмотки, которой окружён сердечник.

Первая серьезная книга, содержащая попытки научного исследования свойств магнита, — труд лондонского врача Гильберта, вышедший в 1600 году. Данная работа содержит всю совокупность имеющихся на тот момент сведений, касающихся магнетизма и электричества, а также авторские эксперименты.

Любое из существующих явлений человек пытается приспособить к практической жизни. Разумеется, и магнит не стал исключением.

Магнитотерапия

Нередко применяется физиотерапия магнитом. Что это такое? Эта 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.

Главные сферы

Области, где свойства магнита нашли основное применение — радио- и электротехника, приборостроение, автоматика и телемеханика. Из ферромагнитных материалов получают реле, магнитопроводы и т. п. В 1820 году было обнаружено свойство проводника с током воздействовать на стрелку магнита, принуждая ее к повороту. В это же время было сделано и другое открытие — пара параллельных проводников, сквозь которые проходит ток одного направления, обладают свойством взаимного притяжения.

Благодаря этому было сделано предположение о причине свойств магнита. Все подобные явления возникают в связи с токами, в том числе циркулирующими внутри магнитных материалов. Современные представления в науке полностью совпадают с данным предположением.

Сфера медицины

Не стала исключением и сфера диагностики и медицинской терапии. Благодаря генерирующим рентгеновское излучение электронным линейным ускорителям осуществляется опухолевая терапия, в циклотронах или синхротронах генерируются пучки протонов, имеющие преимущества перед рентгеновскими лучами в локальной направленности и повышенной эффективности при лечении опухолей глаз и мозга.

Что касается биологической науки, то еще до середины прошлого века жизненные функции организма никак не связывались с существованием магнитных полей. Научная литература изредка пополнялась единичными сообщениями о том или ином их медицинском эффекте. Но с шестидесятых годов лавиной потекли публикации о биологических свойствах магнита.

Наука не стоит на месте

Ученые продолжают экспериментировать с магнитными полями. Опыты проводятся как на животных и птицах, так и на бактериях. Условия ослабленного магнитного поля снижают успешность обменных процессов у подопытных птиц и мышей, бактерии резко прекращают размножаться. При длительном дефиците поля живые ткани подвергаются необратимым изменениям.

Именно для борьбы со всеми подобными явлениями и вызванными ими многочисленными негативными последствиями применяется магнитотерапия как таковая. Думается, что в настоящее время все полезные свойства магнитов еще не изучены в должной степени. Впереди у врачей множество интереснейших открытий и новых разработок.

О двигателях и генераторах

На основе его создано множество разновидностей электродвигателей и электрогенераторов, то есть машин вращательного типа, принцип действия которых основан на преобразовании механической энергии в электрическую (речь идёт о генераторах) или же электрической в механическую (о двигателях). Любой генератор действует по принципу электромагнитной индукции, то есть ЭДС (электродвижущая сила) возникает в проводе, который движется в магнитном поле. Электродвигатель работает на основе явления возникновения силы в проводе с током, помещенном в поперечное поле.

Используя силу взаимодействия поля с током, который проходит через витки обмотки их подвижных частей, работают приборы, именуемые магнитоэлектрическими. В качестве нового мощного электродвигателя переменного тока, имеющего две обмотки, выступает индукционный счетчик электроэнергии. Расположенный между обмоток проводящий диск подвержен вращению крутящим моментом, сила которого пропорциональна потребляемой мощности.

Где используется магнит в современной жизни

Магнит используется во многих сферах: от инженерно-технической до бытовой. Он является частью привычных вещей, которые люди видят каждый день:

• банковские карты с магнитной полосой;
• микрофоны, усилители звука;
• генераторы, электрические двигатели в автомобилях;
• компасы;
• трансформаторы, поляризованные реле;
• телевизоры и мониторы с электронно-лучевой трубкой;
• детские игрушки;
• бесконтактная тормозная система в автомобилях нового поколения.

Перечислить все области использования и приборы, изготовленные с участием магнита, довольно сложно. Очевидно, что это фундаментальное открытие подарило обществу большие возможности для развития.

Наука и связь

Благодаря магнитным свойствам веществ наука имеет возможность изучать структуру самых разных тел. Можно лишь упомянуть о магнитохимии или магнитной дефектоскопии (методе обнаружения дефектов путем исследования искажения магнитного поля в определенных зонах изделий).

Применяют их и в производстве техники сверхвысокого частотного диапазона, радиосистемах связи (военного назначения и на коммерческих линиях), при термообработке, как в домашних условиях, так и в пищевой промышленности продуктов (всем хорошо знакомы микроволновые печи). Практически невозможно в рамках одной статьи перечислить все те сложнейшие технические устройства и области применения, где используются в наши дни магнитные свойства веществ.

А в быту?

Снабженные миниатюрной батарейкой электрические наручные часы знакомы всем. Устройство их благодаря использованию пары магнитов, пары катушек индуктивности и транзистора намного проще по числу имеющихся деталей, чем у механических часов.

Всё большее применение находят замки электромагнитного типа или такие цилиндровые замки, которые снабжены магнитными элементами. В них как ключ, так и замок оснащены кодовым набором. При попадании в скважину замка правильного ключа в нужное положение притягиваются внутренние элементы магнитного замка, что позволяет его открыть.

На действии магнитов основано устройство динамометров и гальванометра (высокочувствительного прибора, с помощью которого измеряют слабые токи). Свойства магнита нашли применение в производстве абразивов. Так именуют острые мелкие и очень твердые частицы, которые нужны для механической обработки (шлифовки, полирования, обдирки) самых разных предметов и материалов. При производстве их необходимый в составе смеси ферросилиций частично оседает на дно печей, частично внедряется в состав абразива. Для удаления его оттуда и требуются магниты.

Магнитная продукция

В магазинах можно встретить много продукции, сделанной из магнитов. Самыми популярными считаются следующие товары:

• Игрушки. Это дартс, настольные развлечения. Благодаря магнетизму игры становятся намного интереснее.
• Крепления, держатели. С помощью крючков и панелей получится отлично организовать пространство. Магнитная сила нужна не только дома, но и в мастерских, магазинах.
• Офисные магниты. Для мероприятий применяются магнитные доски для показа информации. Еще они нужны в школах и учебных заведениях.

Магнитные товары разнообразны. Они востребованы в повседневности, так как значительно упрощают жизнь.

От всех недугов…

Доказательства эффективности такого воздействия были опубликованы в 1530 году знаменитым доктором из Швейцарии Парацельсом. В своих трудах врач описывал волшебные свойства магнита, могущего стимулировать силы организма и вызывать самоизлечение. Огромное множество болезней в те времена начали одолевать, используя магнит.

Широкое распространение получило самолечение при помощи данного средства в США в послевоенные годы (1861-1865), когда медикаментов категорически не хватало. Использовали его и как лекарство, и как обезболивающее.

Начиная с XX века лечебные свойства магнита получили научное обоснование. В 1976 году японским врачом Никагавой было введено понятие синдрома дефицита магнитного поля. Исследованиями установлены точные его симптомы. Заключаются они в слабости, утомляемости, пониженной работоспособности и нарушениях процесса сна. Также имеют место мигрени, суставные и позвоночные боли, неполадки с пищеварительной и сердечно-сосудистой системами в виде гипотонии или гипертонии. Касается синдром и области гинекологии, и кожных изменений. Применением магнитотерапии данные состояния довольно успешно удается нормализовать.

Раньше и сейчас

Впрочем, попытки лечить им людей предпринимались алхимиками еще в XVI веке. Зафиксировано много успешных попыток излечения зубной боли, нервных расстройств, бессонницы и множества неполадок внутренних органов. Думается, что в медицине свое применение магнит нашел ничуть не позже, чем в мореплавании.

Последние полвека широко используются магнитные браслеты, популярные среди больных с нарушенным давлением крови. Ученые серьезно поверили в способность магнита повышать сопротивляемость человеческого организма. С помощью электромагнитных приборов научились измерять скорость кровеносного потока, брать пробы или вводить нужные медикаменты из капсул.

Магнитом удаляют попавшие в глаз мелкие металлические частицы. На его действии основана работа электродатчиков (любому из нас знакома процедура снятия электрокардиограммы). В наше время сотрудничество физиков с биологами для изучения глубинных механизмов воздействия на человеческий организм магнитного поля становится все более тесным и необходимым.