Магниты это. Магниты: виды, свойства и применение в современном мире

Что такое магнит и как он работает. Какие бывают виды магнитов. Где применяются магниты в повседневной жизни и промышленности. Как выбрать подходящий магнит для конкретных задач.

Что такое магнит и как он создает магнитное поле

Магнит — это тело, обладающее собственным магнитным полем. Магнитное поле создается за счет упорядоченного движения электронов внутри атомов вещества. У магнита всегда есть два полюса — северный и южный. Силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный.

Как же возникает магнитное поле на атомарном уровне? Это происходит из-за особенностей строения атомов некоторых веществ:

• Вокруг ядра атома вращаются электроны
• Движение электронов создает микроскопические магнитные поля
• В атомах железа и некоторых других металлов есть неспаренные электроны
• Магнитные поля от неспаренных электронов складываются, образуя общее поле атома
• Магнитные поля множества атомов формируют магнитное поле всего тела

Таким образом, магнитные свойства определяются наличием в веществе большого количества атомов с неспаренными электронами, чьи микроскопические магнитные поля ориентированы в одном направлении.

Основные виды и характеристики магнитов

Существует несколько основных видов магнитов, различающихся по составу и свойствам:

Ферритовые магниты

Ферритовые или керамические магниты состоят из оксида железа в сочетании с оксидами бария или стронция. Их основные характеристики:

• Недорогие в производстве
• Устойчивы к размагничиванию
• Хрупкие, могут легко разрушиться при ударе
• Рабочая температура до 300°C
• Широко применяются в бытовой технике

Неодимовые магниты

Неодимовые магниты изготавливаются из сплава неодима, железа и бора. Их ключевые свойства:

• Самые мощные постоянные магниты
• Компактные размеры при высокой силе
• Подвержены коррозии, требуют защитного покрытия
• Рабочая температура до 150°C
• Применяются там, где нужны сильные магниты малого размера

Самарий-кобальтовые магниты

Магниты из сплава самария и кобальта обладают следующими характеристиками:

• Высокая температурная стабильность
• Устойчивость к размагничиванию
• Рабочая температура до 350°C
• Высокая стоимость из-за дорогих компонентов
• Используются в авиации и космической технике

Применение магнитов в современном мире

Магниты нашли широкое применение в самых разных областях — от бытовых приборов до высокотехнологичных устройств. Где же используются магниты в современном мире?

Бытовая техника и электроника

В бытовых приборах магниты выполняют множество функций:

• Электродвигатели в стиральных машинах, пылесосах, вентиляторах
• Магнитные защелки в дверях холодильников
• Динамики в аудиотехнике
• Считывающие головки жестких дисков компьютеров
• Магнитные датчики в смартфонах

Промышленность и энергетика

В промышленности магниты применяются для:

• Сепарации металлов и других магнитных материалов
• Подъема и перемещения металлических грузов
• Магнитной сварки
• Генераторов электростанций
• Магнитной левитации в поездах на магнитной подушке

Медицина

В медицине магниты используются в диагностическом и терапевтическом оборудовании:

• Магнитно-резонансные томографы
• Магнитотерапевтические аппараты
• Магнитные имплантаты

Как выбрать подходящий магнит для конкретной задачи

При выборе магнита для решения определенной задачи следует учитывать несколько ключевых факторов:

Сила магнитного поля

Сила магнитного поля определяет, насколько мощным будет притяжение магнита. Она измеряется в Теслах (Тл) или Гауссах (Гс). Как правильно оценить необходимую силу магнита?

• Для легких предметов достаточно слабых магнитов (до 0,1 Тл)
• Средние нагрузки требуют магнитов средней силы (0,1-0,5 Тл)
• Тяжелые грузы поднимают сильными магнитами (свыше 0,5 Тл)

Рабочая температура

Разные типы магнитов имеют различную максимальную рабочую температуру. Как правильно учесть температурный фактор?

• Для комнатной температуры подойдут любые магниты
• При нагреве до 80°C используют неодимовые магниты класса N
• Для температур 100-180°C нужны магниты классов M, H, SH, UH
• При экстремальных температурах применяют самарий-кобальтовые магниты

Устойчивость к размагничиванию

Некоторые магниты легко теряют свои свойства под воздействием внешних факторов. Как выбрать устойчивый магнит?

• Ферритовые магниты устойчивы к размагничиванию, но хрупкие
• Неодимовые магниты чувствительны к ударам и коррозии
• Самарий-кобальтовые магниты наиболее стабильны

Правила безопасности при работе с сильными магнитами

Сильные магниты могут быть опасны при неправильном обращении. Какие меры предосторожности нужно соблюдать?

• Не допускать попадания магнитов в руки детей — они могут проглотить их
• Не подносить магниты к электронным устройствам — возможно повреждение
• Соблюдать осторожность при работе с крупными магнитами — они могут повредить пальцы
• Не подвергать магниты сильным ударам — они могут расколоться
• Хранить магниты вдали от источников тепла

Соблюдение этих простых правил поможет избежать травм и повреждения оборудования при работе с мощными магнитами.

Перспективные направления в разработке новых магнитных материалов

Ученые постоянно работают над созданием новых магнитных материалов с улучшенными характеристиками. Какие направления исследований наиболее перспективны?

Наномагнетизм

Исследования магнитных свойств наноразмерных частиц открывают новые возможности:

• Создание сверхплотных носителей информации
• Разработка новых методов диагностики и лечения заболеваний
• Получение материалов с уникальными магнитными свойствами

Магнитные метаматериалы

Искусственно созданные структуры с необычными магнитными свойствами позволяют:

• Управлять магнитными полями на микроуровне
• Создавать «магнитные плащи-невидимки»
• Разрабатывать новые типы антенн и сенсоров

Мультиферроики

Материалы, сочетающие магнитные и электрические свойства, перспективны для:

• Создания новых типов памяти
• Разработки эффективных преобразователей энергии
• Создания сенсоров нового поколения

Развитие этих направлений может привести к появлению магнитов с революционными свойствами, открывающих новые возможности в технике и технологиях.

Что такое магнит? — блог Мира Магнитов

Что такое магниты? 

Магниты – это тела, обладающие способностью притягивать железные и стальные предметы и отталкивать некоторые другие благодаря действию своего магнитного поля.

Магнитное поле постоянных магнитов создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).Силовые линии магнитного поля проходят с южного полюса магнита, а выходят с северного полюса.

Магнитные термины

Постоянный магнит — изделие из магнитотвердого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени.

Магнитная индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства.

Магнитная сила «Br» — это способность намагниченных железных и металлических тел или магнитов притягивать другие железные намагниченные с противоположных знаком полярности тела. Измеряется в тестах (Тл) или гауссах (Гс).

Коэрцитивная сила «Hс» (от лат. coercitio «удерживание») — это значение напряжённости магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества.

Максимальная энергия – «Bhmax». Рассчитывается путем умножения остаточной магнитной силы «Br» и коэрцитивности «Нс». Измеряется в МГсЭ (мегагауссэрстед).

Коэффициент температуры остаточной магнитной силы – «Тс» и «Br». Характеризует зависимость «Br» от температурного значения;

Tmax – наивысшее значение температуры, при достижении которого постоянные магниты утрачивают свойства с возможностью обратного восстановления;

Tcur – наивысшее значение температуры, когда магнитный материал безвозвратно утрачивает свойства. Этот показатель называется температурой «Кюри».

Виды магнитов

Электромагниты – это туго намотанные на каркас витки провода, обычно с железным сердечником, который действует как постоянный магнит только тогда, когда по проводу течет ток. Сила и полярность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, обусловлены изменением величины и направления электрического тока, текущего по проводу.

Временные магниты – это магниты, которые действуют как постоянные магниты только тогда, когда находятся в сильном магнитном поле, и теряют свой магнетизм, когда магнитное поле исчезает. Например: скрепки и гвозди, а также другие изделия из мягкого железа.

Постоянные магниты – наиболее привычный нам вид магнитов. Они постоянные в том смысле, что будучи однажды намагничены, эти магниты сохраняют некоторый уровень остаточной намагниченности. Разные виды постоянных магнитов имеют различные характеристики или свойства, относящиеся к тому, как легко они размагничиваются, насколько они сильные, как их сила меняется с температурой и т. д.

Ферритовые магниты 

Ферритовые магниты — это магниты, полученные в результате соединения оксида железа с оксидами других металлов: Барий (Ba) или Стронций (Sr). Формула: MeO*6Fe2O3, где Ме — Барий (Ba) или Стронций (Sr)

Плюсы:

• Температурный диапазон: от -40°C до +300°C
  
• Обладают антикоррозийными свойствами, им не нужна дополнительная защита от неблагоприятной окружающей среды и влаги 
  
• Доступная ценовая категория
  

Минусы: 

• Хрупкость, высокая твердость, низкая прочность
  
• Магнитные свойства сохраняются от 10 до 30 лет
  

Применение ферритовых магнитов

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. 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. 

Ферритовый магнит — один из самых важных элементов электродинамического динамика. Переменный ток, протекающий через обмотку динамика, взаимодействует с магнитным полем этого магнита, что вызывает в соответствии с законом Ампера, переменную силу, воздействующую на диффузор динамика.

Геркон «герметичный контакт»- миниатюрная цилиндрическая стеклянная колбочка, в противоположные концы которой впаяны два контакта, обладающие ферромагнитными свойствами: подвижный и неподвижный. Если поднести к ней магнит, то подвижный контакт соприкоснется с неподвижным и цепь. 

Неодимовые магниты 

Неодимовые магниты — это сплав трёх элементов: неодима (Nd) 33%, железа (Fe) 65% и бора (B) 2%.
Полная химическая формула неодимового магнита — Nd2Fe14B

Nd неодим – относится к цериевой группе лантаноидов и группе редкоземельных элементов (содержание которых в земной коре сравнительно мало и в чистом виде эти элементы не встречаются). Месторождения неодима находятся в США, Казахстане, Украине, Австралии, Индии, Норвегии, Швеции и Финляндии. В РФ это Мурманская область и Республика Саха (Якутия). За последние десятилетия КНР стала главным производителем и экспортёром неодима на мировой рынок с долей 90-94%. 

Сила сцепления неодимовых магнитов

Факторы влияющие на силу сцепления неодимового магнита: 

• Самый важный фактор — это расстояние между магнитом и объектом, на который направлена сила притяжения. Если непосредственный контакт отсутствует сила сцепления быстро уменьшается по мере увеличения расстояния. Даже незначительный разрыв в полмиллиметра, между объектом и магнитом, способен при определенных обстоятельствах наполовину снизить силу сцепления. Наличие тонкого слоя краски или грязи на объекте притяжения также значительно уменьшает силу сцепления.
• Важную роль играет материал, из которого изготовлен объект притяжения. Сила сцепления, приведенная в технических характеристиках неодимового магнита, достигается в том случае, если объект притяжения изготовлен из чистого железа.
• Поверхность объекта притяжения. Более гладкая поверхность объекта притяжения усиливает силу сцепления. В случае наличия шероховатостей на поверхности сила сцепления значительно уменьшается.
• Направление усилия на отрыв. Теоретически, максимальная сила сцепления достигается, если усилие на отрыв направлено вертикально по отношению к контактной поверхности, т.е., под углом 90 градусов относительно плоскости.
• Толщина объекта притяжения. Чем толще объект притяжения, тем сильнее сила сцепления. Если объект притяжения обладает слишком тонкой толщиной — происходит эффект магнитного насыщения и часть энергии магнитного поля пропадает впустую.

Применение неодимовых магнитов

Промышленность — изготовление ГПУ (грузоподъемных устройств), держатели, хранение металлических вещей, гаражи. 

Упаковка и рекламная продукция (сувениры, рекламные материалы) 

Приборостроение медицина — изготовление магнитно-резонансной томографии, хирургического оборудования, для диагностики и лечения 

Производство игрушек и подарков — развивающие игры для детей, пазлы, конструкторы, мозайки и т. д.

Неодимовые магниты применяют везде: в науке, промышленности, изготовлении рекламной или упаковочной продукции, в электротехнике и радиотехнике, в сельском хозяйстве, в медицине и просто в быту.

Что значит «класс» магнита?

Несмотря на то, что предлагаемые нами магниты называются неодимовыми, они могут очень сильно отличаться друг от друга, ведь у каждого магнита есть свои физические характеристики, а не только размеры, форма и покрытие. Поэтому вопрос, какие именно неодимовые магниты Вас интересуют, не должен ставить Вас в тупик. В этой статье Вы получите ответы на многие свои вопросы.

Зачастую, мы, как производители и продавцы, хотим услышать технические характеристики магнита, а именно буквы и цифры, в которых они (технические характеристики) зашифрованы. А покупатель зачастую досконально знает свою область применения магнитов, но номенклатуру, тем более международную не знает.

Итак, начинаем разбираться с международной номенклатурой магнитов, а именно классами, техническими характеристиками и обозначениями.

В первую очередь, неодимовые магниты делят на классы, которые обозначаются буквами и числами (например, N35), в которых и заложена основная информация о магните.  Ознакомиться с таблицей физических характеристик неодимовых магнитов Вы можете здесь.

Главное отличие магнитов — рабочая температура

Основное классовое отличие магнитов – это их рабочая температура использования, то есть та допустимая максимальная температура, превышая которую магнит начинает терять свои магнитные свойства. Таким образом, на температурный диапазон использования магнита указывает буквенная часть его маркировки. Дадим расшифровку этих букв:

• Магниты марки N (Normal)– могут применяться при нормальных температурах, то есть до 80 градусов Цельсия;
• Магниты марки M (Medium) – могут применяться при повышенных температурах, то есть до 100 градусов Цельсия;
• Магниты марки H (High) – могут применяться при высоких температурах, до 120 градусов Цельсия;
• Магниты марки SH (Super High) – могут применяться при температурах до 150 градусов Цельсия;
• Магниты марки UH (Ultra High) – могут применяться при температурах до 180 градусов Цельсия;
• Магниты марки EH (Extra High) – могут применяться при температурах до 200 градусов Цельсия.

Стоит оговориться, что отрицательные температуры не оказывают влияния на магнитные свойства для большинства магнитов.

Цифры, указанные в обозначении класса магнитов: N30, 33M, 35H, 38SH, 40UH и т.д., указывают на Магнитную Энергию, измеряется в килоДжоуль на кубический метр. Этот критерий магнитов отвечает за их мощность или, так называемое, «усилие на отрыв», то есть сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его «оторвать» от поверхности. Необходимо понимать, что поверхность (стальной лист) должен быть идеально ровным, а приложенная сила должна быть перпендикулярной к листу. Это, так называемые, идеальные или теоретические условия. Совершенно понятно, что чем выше цифровое обозначение магнита, тем выше его усилие на отрыв.

Сила на отрыв магнита, и как ее рассчитать

Но, кроме того, «сила на отрыв» зависит не только от физических характеристик магнита, но и от его размера и веса. Например, магнит 25*20мм легче оторвать от стального листа, чем магнит 40*5 мм, так как площадь соприкосновения у второго магнита больше (25 мм против 40 мм). Но линии магнитного поля, если их визуализировать, распространяются у первого магнита (25*20 мм) «дальше», значит и «цепляется» за стальной лист он крепче.

Читайте также:

Что такое неодимовый магнит?

Характеристики неодимовых магнитов

Правила работы с магнитами

Что такое аксиальная намагниченность?

 

Из чего сделаны магниты?

Что такое магнит?

Магниты — это предметы, состоящие из определенных элементов, создающих магнитное поле. Все магниты имеют как минимум два полюса — северный и южный — с силовыми линиями магнитного поля, выходящими из северного конца и входящими в южный конец магнита.

Каждый магнит сохраняет северный и южный полюс, независимо от размера, даже если он разбит на несколько частей. Исследователям еще предстоит открыть монопольный магнит — магнит только с одним полюсом.

Как работают магниты?

Большая часть науки о магнитах остается загадкой. Однако ученые открыли науку о магнитной силе. Он начинается с материи — физических субстанций, из которых состоят все объекты во Вселенной, — и микроскопических атомов, из которых состоит материя.

Каждый атом имеет ядро, состоящее из протонов и нейтронов. Вокруг ядра вращаются электроны, которые обычно вращаются парами. Это движение создает крошечное магнитное поле. Когда несколько пар электронов движутся вокруг ядра в противоположных направлениях, их магнитные поля компенсируют друг друга. Когда атом, например железо, имеет нечетное количество электронов, эти неспаренные электроны создают магнитное поле, превращая весь атом в крошечный магнит.

Когда большинство атомов в объекте представляют собой крошечные магниты, создается общее магнитное поле с северным и южным полюсами.

История магнитов

Записи показывают упоминания о магнитных свойствах еще в 600 г. до н.э. Греки впервые использовали слово «магнит» для описания камня, который притягивал к себе железо и другие железные частицы. Дополнительное происхождение слова приписывается пастуху по имени Магнес, который обнаружил камень, ухаживая за своим стадом, а также древнему городу Магнезия (ныне Маниса в современной Турции), где было найдено много магнитных камней.

Компасы, которыми пользовались моряки, были одними из первых важных магнитных устройств. Было обнаружено, что магнит, когда ему позволено свободно двигаться, всегда указывает в одном и том же направлении север-юг. Раньше мореплаватели изо всех сил пытались ориентироваться, когда небо было затянуто тучами, препятствующими навигации по солнцу и звездам.

Магниты в повседневном использовании

Магниты широко применяются в повседневной жизни. От магнитных зажимов и нажимных штифтов, подходящих для использования на кухне, в классе или офисе, до мощных магнитов для извлечения, разделения и сварки, предназначенных для использования в производственных цехах. Магниты имеют множество применений.

Типы магнитных материалов

Существует пять типов магнитных материалов:

Магниты Alnico

Магниты Alnico изготавливаются в основном из (Al), (Ni) и (Co), следовательно, al-ni-co. Магниты Alnico доступны в различных формах и размерах и очень устойчивы к температуре. Они создают сильное магнитное поле и широко известны своей популярностью как красные подковообразные или стержневые магниты.

Керамические (ферритовые) магниты

Керамические (ферритовые) магниты, состоящие из карбоната стронция и оксида железа, являются одним из популярных типов магнитов, отчасти из-за их экономичности. Они могут быть изготовлены в виде дисков, колец, блоков, цилиндров и иногда дуг. Керамические магниты имеют множество применений, включая динамики, магнитно-резонансную томографию (МРТ) и магнитные сборки для удержания, извлечения и разделения.

High Energy Flexible

Изготовленные из порошковой смеси феррита стронция с полимерной связкой, эти магниты чаще всего используются в виде полос. Магниты анизотропны (ориентированы) и обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и природным элементам, что делает их идеальными для использования как внутри, так и снаружи помещений. Гибкие магниты высокой энергии могут быть изготовлены с клеем для постоянного применения или простыми, и они недороги по сравнению с другими формами магнитного материала.

Неодимовые магниты

Неодимовые магниты (NdFeb, NIB, Neo), также известные как «редкоземельные магниты», состоят из неодима, железа, бора и переходных металлов. Несмотря на свой небольшой размер, эти магниты невероятно мощные и представляют собой самый сильный магнитный материал. С неодимовыми магнитами следует обращаться осторожно, чтобы избежать травм, и их можно использовать в различных средах и магнитных сборках.

Самарий Кобальт

Второй тип редкоземельного магнита, он состоит из самария, кобальта и железа. Самарий-кобальтовые (SmCo) магниты обладают высокой устойчивостью к размагничиванию, хорошей температурной стабильностью и являются вторыми по силе постоянными магнитами.

Неодимовые магниты разных форм и размеров!

Отличная сделка

Быстро, быстро отправлено быстро, профессионально

Джон Рамос

04.12.2022

RR3500N

Отличные магниты!

Белые магниты-крючки отличного качества и очень прочные. Я использую их, чтобы подвешивать студенческие работы к потолку в классе. У меня есть похожие, выпущенные более 10 лет назад, и они сделаны на века. Это отличный продукт! Очень рекомендую эти крючки.

Марта Эрнандес

05.11.2022

Hook101A

Именно то, что мне было нужно.

Ничего плохого сказать не могу. Мне нужны были магниты точного размера, чтобы удерживать 3D-печатный проект (коробку на петлях) закрытым. они точно соответствуют требованиям. Также вишенкой на торте является тот факт, что я получаю поддержку по электронной почте относительно доставки, включая подтверждение доставки.

Scott U Reinhart

19.10.2022

D1024

Amazing

Супер быстрая доставка и супер сильные магниты!

Шон Дивайн

17.10.2022

D1054B

Маленькие могучие магниты

Быстрое обслуживание. Маленькие, но мощные магниты.

D.

17.01.2022

N50R6210BE

Отличный источник для магнитов

Отличный сервис, и у них было только то, что мне было нужно

Джордж Лоутон

09/27/2022

D1057

. лучшая цена около

Эти кубические магниты прибыли в целости и сохранности, помещенные в небольшой пластиковый контейнер. Эти кубы позволяют мне легко придавать магнитным полям любую форму, которая мне нужна для моих проектов.

Кейси Сабо

26.09.2022

R1014

Магниты-сердечки сильные и очаровательные!

Я определенно буду заказывать снова для своих будущих проектов, поэтому я надеюсь, что они останутся на складе, потому что они довольно редки!

Натали

25.09.2022

Heart-Spec1001

Идеальный магнит для моей цели

Я использую эти магниты в части удаленного разъединителя поезда в масштабе HO. Этот дисковый магнит приближается к целевой головке стойки переключателя. Магнитный диск соединен с коленчатым рычагом, который соединен с SG9.0 серводвигатель. При активации магнитный диск вращается над сцепками на моделях вагонов поезда, и они расцепляются. Я разработал этот метод для дистанционной расцепки поездов, которые были вне моей досягаемости. Это тоже работает довольно хорошо. Хотя это требует идеального выравнивания вагонов поезда с магнитной мишенью.

Дейл Бакстон

21.09.2022

D1021A

Отличное обслуживание клиентов

Первый раз заказываю здесь. Отличный сервис, быстрая доставка, замечательная упаковка, не был уверен, что магниты отправят, пока не увидел. Большое спасибо

Давид Пайва

15.08.2022

D1030

Хватит искать, покупайте здесь!

Легко найти, отличная организация, отличные цены.

Stuart Page

09.08.2022

D1018A

Отличное обслуживание клиентов и быстрая доставка.

Отличное обслуживание клиентов и быстрая доставка. Также хорошие цены и качество

thomas meyenberg

21.07.2022

D1005B-10 TiN

Супер Магниты! Мужчина.

Очень хорошие продукты. Сильные магниты!

Роберт Уолш

20.06.2022

SP1111

Всегда фанат, но несколько хрупкий цветных металлов, найдите закопанные шляпки гвоздей/шпилек и проверьте силовые кабели переменного тока.