Магнитное поле магнита: Магнитное поле постоянных магнитов — урок. Физика, 8 класс.

Как устроен постоянный магнит — блог Мира Магнитов

Количество просмотров:23063

Количество комментариев:0

Постоянные магниты широко используются во многих отраслях промышленной и хозяйственной деятельности, а также в быту, но при этом немногие знают, как устроен магнит и чем объясняются его свойства. В частности, чем вызвана способность тех или иных материалов притягивать к себе металлические объекты, например металлические шайбы для магнитов. Для объяснения этого эффекта необходимо сделать небольшой экскурс в электрофизику, а также в природу силовых полей – особого вида материи.

Устройство магнита

Магнитное поле формируется вокруг движущихся элементарных частиц – электронов и ионов.

Таким образом, самым простым и маленьким магнитом является электрон, представляющий собой неотъемлемый элемент атомов любых веществ. Именно от его магнитных моментов и зависят свойства того или иного материала. У большинства веществ внутренние векторы магнитного поля атомов, формируемые хаотичными орбитами электронов, нейтрализуют друг друга. Но если в кристаллической структуре твердого вещества направленность магнитных полей совпадает, то такой объект обладает однонаправленным магнитным полем. Ярким примером природного магнита является осколок железной руды, которые может притягивать небольшие железные предметы с близкого расстояния. Гигантским естественным магнитом является наша планета, которая имеет собственное магнитное поле.

 

Устройство постоянного магнита

Магнитный эффект известен человечеству с древнейших времен, но до изобретения электричества его природа оставалась для человечества загадкой.

Зато после обнаружения связи между электричеством и магнетизмом появился электромагнит, а следом за ним и постоянный магнит. Ученые поняли, что для придания материалу магнитных свойств, необходимо перестроить его внутренние поля в одном направлении и сохранить их в этом положении. Впоследствии выяснилось, что для этого подходят далеко не все вещества, а только ферромагнетики – железо, кобальт, никель и многие редкоземельные элементы. 

Чтобы понять, как устроен постоянный магнит, представьте себе тело в виде стержня, полосы или шайбы, которого прошло особую термическую обработку и было намагничено внешним магнитным полем до насыщения. Такая технология позволяет создать однонаправленное магнитное поле путем обеспечения необходимого положения молекул. Характеристики итогового изделия в первую очередь зависят от особенностей используемых сплавов. В настоящий момент самыми сильными показателями сцепления обладают редкоземельные супермагниты на основе соединения неодима, железа и бора.

Различные части постоянных магнитов по-разному притягивают металлические объекты. Максимальная сила сцепления характерна для полюсов. В средней части магнита напряжение практически отсутствует, из-за чего ее называют нейтральной зоной. Магниты в виде подковы или полосовые магниты всегда имеют два полюса и нейтральную зону между ними. При необходимости стальной объект можно намагнитить так, чтобы получить 4, 6, 8 и более полюсов (допустимо только четное количество) с нейтральными зонами между ними.

 

Постоянные магниты могут терять свои свойства. В первую очередь опасность для них представляет нагрев, ведь под воздействием высокой температуры сформированная кристаллическая структура материала может быть нарушена. Кроме того, магниты неизбежно лишаются своих свойств со временем в результате структурного и магнитного старения. Самым длительным сроком службы могут похвастаться неодимовые магниты, которые за сто лет теряют всего несколько процентов своей магнитной силы.

В каталоге интернет-магазина «Мир Магнитов» вы найдете постоянные магниты для решения любых практических задач. Зная, как устроены магниты, вы сможете использовать их еще эффективней. Выбирайте подходящие товары и оформляйте заказ с выгодными условиями доставки.

Связанные товары

Читайте также

• Магнитная жидкость: создавай ферромагнитные скульптуры

  22/05/2014

  Количество просмотров:635018

  Количество комментариев:

  Удивительная жидкость превращается в необычные фигуры.

• Загляни внутрь Smart Cover для iPad

  26/05/2014

  Количество просмотров:407792

  Количество комментариев:

  Вы ведь хотели узнать, как он работает? Самое время разобраться.

• Сочетание медной трубы с неодимовым магнитом это просто фокус удивляющий всеx

  23/06/2014

  Количество просмотров:442895

  Количество комментариев:

  Вы убедитесь в этом, когда сами попробуете провести такой эксперимент.

Блог

• Все
• Исследования
• Применение магнитов
• Обзоры

Лучшее за 30 дней

Ищем представителей торговой марки Forceberg

Количество просмотров:696440

Все самое интересное из «магнитного мира» Вы сможете найти здесь, в блоге Мир Магнитов. Каждую неделю мы будем радовать Вас новыми постами

Заполняя форму, вы соглашаетесь с обработкой персональных данных и условиями сайта. Подробнее

ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ • Большая российская энциклопедия

Авторы: И.  Д. Подольский

Рис. 1. Картина магнитного поля постоянных магнитов: а – без магнитопровода; б – с магнитопроводом; 1 – постоянный магнит; 2 – магнитопровод; 3 – рабочий объём; N и S – полюса постоянного магнита. Стр…

ПОСТОЯ́ННЫЙ МАГНИ́Т, из­де­лие из маг­ни­тот­вёр­до­го ма­те­риа­ла, со­хра­няю­щее по­сле на­маг­ни­чи­ва­ния и ста­би­ли­за­ции зна­чит. на­маг­ни­чен­ность при воз­дей­ст­вии внеш­них маг­нит­ных по­лей, по­вы­шен­ных тем­пе­ра­тур, уда­ров, виб­ра­ции и др. Пред­ше­ст­вен­ни­ки П. м. из при­род­но­го маг­нети­та, по­лу­чив­ше­го на­маг­ни­чен­ность в по­ле Зем­ли, ис­поль­зо­ва­лись в Древ­нем Ки­тае и ци­ви­ли­за­ции майя в су­до­вых ком­па­сах, а так­же в ри­ту­аль­ных це­лях. «Гер­ку­ле­со­вым кам­нем» в ан­тич­ном ми­ре на­зы­ва­ли кус­ки маг­не­ти­та, при­тя­ги­ваю­щие же­лез­ные пред­ме­ты. П. м. из совр. маг­ни­тот­вёр­дых ма­те­риа­лов (МТМ) спо­соб­ны удер­жи­вать груз, в 100 раз и бо­лее пре­вы­шаю­щий их собств. вес. При на­маг­ни­чи­ва­нии внеш­ним по­сто­ян­ным или им­пульс­ным маг­нит­ным по­лем П.  м. при­об­ре­та­ет на­маг­ни­чен­ность, ин­тен­сив­ность ко­то­рой за­ви­сит от мар­ки МТМ. Од­но­вре­мен­но у тор­цов П. м. воз­ни­ка­ет па­ра раз­но­имён­ных маг­нит­ных по­лю­сов, на ко­то­рых за­мы­ка­ют­ся ли­нии маг­нит­ной ин­дук­ции, об­ра­зую­щие внеш­ний маг­нит­ный по­ток П. м. (рис. 1, а). Маг­нит­ное по­ле по­лю­сов в те­ле П. м. час­тич­но раз­маг­ни­чи­ва­ет его (ко­эф. раз­маг­ни­чи­ва­ния за­ви­сит от мар­ки МТМ, фор­мы и со­от­но­ше­ния раз­ме­ров маг­ни­та). Для умень­ше­ния раз­маг­ни­чи­ва­ния к тор­цам П. м. при­сое­ди­ня­ют маг­ни­то­про­вод из маг­ни­то­мяг­ко­го ма­те­риа­ла, в ре­зуль­та­те маг­нит­ный по­ток кон­цен­три­ру­ет­ся в ог­ра­нич. воз­душ­ном за­зо­ре (рис. 1, б). Совр. П. м., об­ла­даю­щие вы­со­кой ус­той­чи­во­стью к раз­маг­ни­чи­ва­нию (напр., на ос­но­ве спла­ва не­одим – же­ле­зо – бор), мо­гут ис­поль­зо­вать­ся прак­ти­че­ски без маг­ни­то­про­во­да, что зна­чи­тель­но умень­ша­ет га­ба­рит­ные раз­ме­ры и мас­су мн. уст­ройств. Ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся коль­це­вые маг­ни­ты с не­сколь­ки­ми па­ра­ми раз­но­имён­ных по­лю­сов, для соз­да­ния ко­то­рых ис­поль­зу­ют спец. приё­мы на­маг­ни­чи­ва­ния.

В за­ви­си­мо­сти от тех­но­ло­гии по­лу­че­ния МТМ (ме­то­дом ли­тья, пла­стич. де­фор­ма­ции, по­рош­ко­вой ме­тал­лур­гии или ва­ку­ум­но­го на­пы­ле­ния) П. м. под­раз­де­ля­ют­ся на ли­тые, де­фор­ми­руе­мые, спе­чён­ные и плё­ноч­ные. П. м. прак­ти­че­ски не име­ют ог­ра­ни­че­ний по фор­ме и раз­ме­рам, вы­пус­ка­ют­ся в ви­де призм, ци­лин­д­ров, дис­ков, ко­лец, стерж­ней, сег­мен­тов, скоб и т. п.

П. м. под­раз­де­ля­ют­ся по об­лас­ти при­ме­не­ния, ти­пу МТМ и гео­мет­рич. фор­ме. Для сни­же­ния не­об­ра­ти­мых маг­нит­ных по­терь в П. м. ис­поль­зу­ют маг­нит­ную ста­би­ли­за­цию, за­клю­чаю­щую­ся в пред­ва­рит. нор­ми­ро­ван­ном на­гре­ва­нии П. м. или воз­дей­ст­вии на не­го раз­маг­ни­чи­ваю­ще­го по­ля; об­ра­ти­мые по­те­ри мо­гут быть умень­ше­ны вы­бо­ром со­от­вет­ст­вую­щей мар­ки МТМ и оп­ти­маль­ной маг­нит­ной це­пи. В ка­че­ст­ве кон­троль­ных па­ра­мет­ров П. м. обыч­но ис­поль­зу­ют маг­нит­ную ин­дук­цию в за­зо­ре эк­ви­ва­лент­ной (по осн. па­ра­мет­рам) маг­нит­ной сис­те­мы или кон­троль­но­го маг­ни­то­про­во­да, а так­же маг­нит­ный по­ток и мо­мент П. м. в ра­зомк­ну­той маг­нит­ной це­пи и др.

Рис. 2. Двухполюсные кольцевые магниты с аксиальной магнитной текстурой и однонаправленным (вдоль оси z) осесимметричным магнитным полем, предназначенные для фокусировки электронных пучков (все обозна…

П. м. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве ав­то­ном­ных ис­точ­ни­ков маг­нит­но­го по­ля в уст­рой­ст­вах ав­то­ма­ти­ки, ро­бо­то­тех­ни­ки, СВЧ- и вы­чис­лит. тех­ни­ки, в при­во­дах, элек­тро­дви­га­те­лях и ге­не­ра­то­рах, в ме­ди­цин­ских, из­ме­рит. при­бо­рах и др. Напр., в ра­да­рах с по­мо­щью П. м. осу­ще­ст­в­ля­ют фо­ку­си­ров­ку элек­трон­ных пуч­ков (рис. 2). Прак­тич. зна­чи­мость П. м. не­пре­рыв­но рас­тёт в свя­зи с со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем и по­яв­ле­ни­ем но­вых ти­пов МТМ, с од­ной сто­ро­ны, и раз­ви­ти­ем пер­спек­тив­ных об­лас­тей при­ме­не­ния – с дру­гой.

Магниты и электромагниты

Магниты и электромагниты

Строки магнитное поле из брускового магнита образуют замкнутые линии. По соглашению, направление поля считается наружу от Северный полюс и в к Южному полюсу магнита. Постоянные магниты могут быть изготовлены из ферромагнитных материалов. Как видно из линий магнитного поля, магнитное поле наиболее сильно внутри магнитного материала. Наиболее сильные внешние магнитные поля находятся вблизи полюсов. Северный магнитный полюс будет притягивать южный полюс другого магнита и отталкивать северный полюс. Линии магнитного поля стержневого магнита можно проследить с помощью компаса. Стрелка компаса сама по себе является постоянным магнитом, а указатель севера компаса является магнитным северным полюсом. Северный полюс магнита будет стремиться выровняться с магнитным полем, поэтому подвешенная стрелка компаса будет вращаться, пока не выровняется с магнитным полем. В отличие от притяжения магнитных полюсов, северный указатель компаса будет указывать на южный полюс магнита. В ответ на магнитное поле Земли компас будет указывать на географический северный полюс Земли, потому что на самом деле это южный магнитный полюс. Силовые линии магнитного поля Земли входят в Землю вблизи географического Северного полюса. Сравнение магнитного и электрического полей Сравнение с магнитным полем соленоида

Индекс Концепции магнитного поля

8 Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица

Назад

Электрическое поле точечного заряда направлено радиально наружу от положительного заряда. Магнитное поле стержневого магнита. Электрический источники по своей сути являются «монопольными» или точечными источниками заряда. Магнитные источники по своей сути являются дипольными источниками — вы не можете изолировать северные или южные «монополя».	Индекс Магнитная сила Концепции магнитного поля
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица	Назад

Магнитное поле, создаваемое электрическим током в соленоидной катушке, похоже на поле стержневого магнита. Линии магнитного поля можно рассматривать как карту, представляющую магнитное влияние объекта-источника в окружающем его пространстве. Свойства силовых линий магнитного поля можно обобщить следующим образом: Направление магнитного поля касается линии магнитного поля в любой точке пространства. Сила магнитного поля визуализируется близостью линий друг к другу. Он пропорционален количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям. часто используемая фраза — «плотность магнитного потока». Линии магнитного поля никогда не пересекаются. Магнитное поле в любой точке уникально. Линии магнитного поля непрерывны и образуют замкнутые петли без начала и конца. (Список адаптирован из обсуждения OpenStaxCollege.) Добавить железный сердечник к соленоиду

Индекс Концепции магнитного поля

8 Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица

Назад

Железный сердечник имеет эффект многократного умножения в магнитный поле соленоид по сравнению в воздух основной соленоид слева. Свойства соленоида с железным сердечником	Индекс Концепции магнитного поля
8 Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица	Назад

Электромагниты обычно имеют форму соленоидов с железным сердечником. Ферромагнитное свойство железного сердечника приводит к тому, что внутренние магнитные домены железа выравниваются с меньшим движущим магнитным полем, создаваемым током в соленоиде. Эффект заключается в умножении магнитного поля в десятки и даже тысячи раз. Отношение поля соленоида равно и k — относительная проницаемость железа, показывает увеличительный эффект железного сердечника.

Индекс Концепции магнитного поля

8 Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица

Вернуться

Странная наука: магнитное поле Земли

Printer Friendse

NGSS Crosscutting Concepts

Паттерны

NGSS Дисциплинарные идеи

ESS2

СФ Рис. 7.5. Ориентация железных пломб делает линии магнитного поля вокруг стержневого магнита видимыми. Железо представляет собой магнитный материал, который либо отталкивается, либо притягивается к двум полюсам стержневого магнита.

Изображение предоставлено доктором Дайной Мейсон, Flickr, изменено Narrissa Spies

Магнитное поле — это трехмерная область вокруг магнита, в которой магнит воздействует на другие объекты. Невидимое магнитное поле простого стержневого магнита можно визуализировать, поместив вокруг него железные опилки (рис. 7.5). Магнит воздействует на железные опилки, заставляя их двигаться и выравниваться с линиями магнитного поля магнита. У каждого магнита есть северный полюс (часто окрашенный в красный цвет и обозначенный буквой «N») и южный полюс (часто окрашенный в синий цвет и обозначенный буквой «S»). Противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу. Например, северный полюс одного магнита будет притягиваться к южному полюсу второго магнита.

СФ Рис. 7.6. Схема, показывающая линии, представляющие линии магнитного поля Земли. Стрелки компаса ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля. Обратите внимание, что южный полюс магнитного поля Земли указывает на Полярный круг.

Изображение предоставлено Zureks, Wikimedia Commons

Земля имеет сильное магнитное поле (SF рис. 7.6) с магнитными полюсами. Магнитное поле Земли возникает в ее ядре, которое в основном состоит из магнитного материала железа. Магнитное поле Земли создается и поддерживается жидким внешним ядром, движущимся вокруг твердого внутреннего ядра, индуцируя электрические токи. Эти электрические токи генерируют магнитные поля, перпендикулярные потоку электрического заряда. Этот процесс описывается теорией динамо и применим ко многим другим небесным телам.

---

Путники уже давно могут перемещаться с места на место с помощью простых магнитных компасов. Стрелки компаса ориентируются на магнитные полюса Земли. Так называемый «Северный полюс» за Полярным кругом на самом деле является южным полюсом магнитного поля Земли. Его называют Северным полюсом, потому что на него указывает северный полюс стрелки компаса. Точно так же южный полюс стрелки магнитного компаса притягивается к северному полюсу магнитного поля Земли, обнаруженному у побережья Антарктиды. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами Земли.

---

 

Набор вопросов

1. Используйте свои слова для определения следующих терминов:
   
   1. магнитное поле
   2. магнитный полюс
       
2. Если бы вы находились в Канаде, красный кончик стрелки вашего магнитного компаса (обозначенный буквой «N») указывал бы на Полярный круг. Как это повлияет на то, как вы ориентируетесь по компасу в этой части мира?
    
3. Если бы вы стояли в Австралии, в каком направлении указывала бы красная буква N стрелки вашего компаса? Объясните свои рассуждения, используя термины «магнитное поле» и «магнитный полюс».
    
4. Магнитное поле Земли находится не точно на географическом северном полюсе. Как вы думаете, почему люди до сих пор пользуются простым магнитным компасом?
    
5. Узнайте, как меняется магнитное поле Земли в разных местах на поверхности планеты.

Изучение нашей жидкой Земли, продукт Группы исследований и разработок учебных программ (CRDG) Педагогического колледжа.