Какие магниты считаются самыми сильными на сегодняшний день. Как создаются рекордные магнитные поля. Где применяются сверхмощные магниты. Каковы перспективы развития магнитных технологий.
Неодимовые магниты — рекордсмены среди постоянных магнитов
Среди постоянных магнитов, которые можно приобрести в свободной продаже, самыми мощными на сегодняшний день являются неодимовые магниты. Они способны создавать магнитное поле с индукцией до 1,5 Тесла вблизи своей поверхности.
Неодимовые магниты изготавливаются из сплава неодима, железа и бора (Nd2Fe14B). Благодаря особой кристаллической структуре этого соединения удается достичь очень высокой остаточной намагниченности и коэрцитивной силы.
Для сравнения, обычные ферритовые магниты, широко используемые в быту, имеют индукцию магнитного поля около 0,4 Тесла. То есть неодимовые магниты примерно в 3-4 раза мощнее.
Электромагниты для создания сверхсильных полей
Если требуется получить еще более мощное магнитное поле, используют электромагниты. В них поле создается за счет протекания электрического тока по обмотке. Чем больше ток, тем сильнее поле.
Современные электромагниты способны генерировать постоянные поля с индукцией до 45 Тесла. Для этого применяется гибридная конструкция из сверхпроводящего магнита и резистивной вставки.
Резистивная часть потребляет огромную мощность — до 30 мегаватт. Для отвода тепла используется интенсивное водяное охлаждение с расходом сотен литров в секунду.
Импульсные магниты — рекордсмены по силе поля
Самые сильные магнитные поля удается получить в импульсном режиме, когда поле существует доли секунды. Мировой рекорд на сегодня — 1200 Тесла, достигнутый учеными Токийского университета.
Для создания таких полей используется взрывная компрессия магнитного потока. Сначала создается затравочное поле 10-20 Тесла. Затем с помощью взрыва происходит быстрое сжатие магнитного потока, что приводит к многократному усилению поля.
Однако рабочий объем при этом очень мал — всего несколько кубических миллиметров. А сама установка разрушается после каждого эксперимента.
Где применяются сверхсильные магниты?
Основные области применения сверхсильных магнитных полей:
- Фундаментальные исследования свойств материи в экстремальных условиях
- Изучение квантовых эффектов в твердых телах
- Высокоточная ЯМР-спектроскопия
- Магнитно-резонансная томография сверхвысокого разрешения
- Исследования в области управляемого термоядерного синтеза
- Ускорители заряженных частиц
Какие магниты используются в бытовой технике?
В большинстве бытовых приборов применяются гораздо более слабые магниты:
- Ферритовые магниты (0,3-0,4 Тесла) — в динамиках, микрофонах, датчиках
- Неодимовые магниты (до 1,5 Тесла) — в жестких дисках компьютеров, электродвигателях
- Электромагниты (до 2 Тесла) — в трансформаторах, электромагнитных клапанах
Для большинства бытовых применений такой силы поля вполне достаточно. Использование более мощных магнитов часто нецелесообразно из-за их высокой стоимости.
Перспективы создания еще более сильных магнитов
Ученые продолжают работу над созданием все более мощных магнитных полей. Основные направления исследований:
- Разработка новых сверхпроводящих материалов для магнитных катушек
- Создание гибридных магнитных систем из сверхпроводящих и резистивных элементов
- Совершенствование методов импульсной генерации сверхсильных полей
- Поиск новых материалов для постоянных магнитов
Теоретически предельная величина магнитного поля может достигать миллиардов Тесла. Такие поля существуют в недрах нейтронных звезд. Воспроизвести их в лаборатории пока невозможно, но ученые постепенно приближаются к этой цели.
Рекорды магнитного поля в природе
Самые сильные известные магнитные поля во Вселенной наблюдаются у так называемых магнетаров — нейтронных звезд с экстремально мощным магнитным полем. По оценкам астрофизиков, напряженность поля на поверхности магнетаров может достигать 10^11 Тесла.
Для сравнения:
- Магнитное поле Земли на поверхности: ~5×10^-5 Тесла
- Поле солнечных пятен: до 0,4 Тесла
- Поле белых карликов: до 10^5 Тесла
- Поле обычных нейтронных звезд: до 10^9 Тесла
Таким образом, природа пока значительно превосходит человека в создании сверхсильных магнитных полей. Однако разрыв постепенно сокращается благодаря развитию науки и технологий.
Выбор неодимового магнита
Выбираем неодимовый магнит!
Попробуем разобраться в широком ассортименте магнитов!
Неодимовые магниты, как вы успели уже заметить, бывают различных размеров, форм, марок, сплавов, допустимых температурных режимов использования, решая абсолютно разные задачи.
Первым типом неодимовых магнитов обозначим большие неодимовые магниты диски. Это самые мощные магниты по силе и радиусу действия магнитного поля! Самый большой в линейке — магнит 70х60, невероятная максимальная сила на отрыв достигает 300 кг! Магнит более компактных размеров, обладающий не такой внушительной силой, но все же это тоже внушительные 80 кг на отрыв, имеет размер 45х25 мм. Такой магнит стоит всего 60 BYN с бесплатной доставкой по городу и скидкой на доставку по Беларуси. Самый недорогой вариант больших магнитов начинается от 25 BYN и притягивает к себе с силой до 20 кг. Речь идет о магните 30х10 мм.
Второй тип магнитов – маленькие неодимовые магниты диски таблетки.
Это хоть и маленькие магниты, но их силы более чем хватает для использования в рукоделии или ремесленничестве. Эти магниты представлены в самом широком ассортименте! Ходовые позиции маленьких магнитов: 3х2, 6х2, 8х2, 10х1, 10х2. Сила отрыва у них неожиданно удивляет любого покупателя нашего магазина! Тоненькие магниты 5х1 на ура подходят для изготовления, предположим, шкатулок, декоративных коробочек, хенд-мейд игрушек.
Третий тип – неодимовые магниты с отверстиями. Это могут быть магниты кольца, либо магниты с зенковкой, а также магнитные крепления. Их наши клиенты используют, если необходимо «прихватить» магнит на саморез. Магниты-крепления имеют свои сильную сторону — это металлический корпус, который предотвращает разрушение магнита при сильных соударениях. По сути это «вечный» магнитный крепеж! Однако, стоит заметить, что магнитными свойствами у таких магнитов обладает лишь одна из сторон. Например, очень сильные магниты А20, А25, А32 способны решить большинство задач.
А размер 20х5 чаще всего используют отделочники для изготовления ревизионных люков в санузлах.
Четвертый тип – поисковые магниты. Ваше хобби — это поиск артефактов, кладов, старинных предметов утвари и других прелестей кладоискателя? Тогда эти магниты для Вас! Для начинающих искателей мы рекомендуем магниты F-200 или F200х2. Для детей чаще всего берут магниты F80 или F120. А вот действительно профессионалы своего дела выбирают магниты серии F300х2, F400х2, F600х2. Если вы ищите недорогое хобби, то безусловно стоит попробовать «рыбалку» с магнитом!
Пятый тип – большие и маленькие прямоугольные магниты. Тут все предельно ясно, если в изделии должен использоваться именно небольшой, но мощный прямоугольный магнит, советуем вам обратить внимание на магниты 15х8х2 и 20х10х2. Водители большегрузов часто берут большие прямоугольные магниты размером 30х30х10 и 50х30х10.
Шестой тип – магнитные крепления. Они тоже бывают разные: с крючком, отверстием под саморез, резьбой под болт, с винтом, магниты с крючком, тут уж какое вы техническое решение придумаете.
С16, E20, A25 – это самые популярные модели.
Седьмой тип – магниты прутки. Используются значительно реже, но иногда без них не обойтись. Можете присмотреться к 5х5, 10х10, 5х20, как вариант.
Восьмой тип. Это ферритовые магниты. Они слабее неодимовых, но и доступнее по цене! Для творчества можно смело брать магниты 20х3, для задач посерьёзнее – смотрите соответствующий раздел каталога, вариантов очень много.
Девятый тип – это магнитные ленты и магнитный винил. Полезнейший материал, Магнитные свойства – не выдающиеся, но зато материал отлично режется и быстро клеиться при помощи заводского клеевого слоя! Если нет необходимости в большой силе сцепления – вариант идеальный!
Десятый тип – это магниты для опытов и экспериментов. Вы несомненно должны помнить школьные магниты сине-красного цвета в виде подковы. Это как раз самый яркий представитель такого типа магнитов.
Менеджеры магазина магнитов №1 в Беларуси и СНГ СуперМагнит всегда рады проконсультировать наших клиентов, оказав помощь в подборе магнита под ваши критерии. Приятных покупок!
Магнитные рекорды / Хабр
Сегодня поговорим о рекордных магнитах и немного о том, зачем они нужны.
Магниты такой конструкции (резистивные биттеровские магниты) остаются рабочими лошадками лабораторий сильных магнитных полей.
Основным потребителем самых сильных магнитов весь 20 век была наука. Термоядерные установки, ускорители, исследования на базе ядерного магнитного резонанса, нейтронная физика, охлаждение до температур ниже 1 кельвина и много еще чего требует как можно большего значения магнитной напряженности/индукции (при рассмотрении «силы» поля, можно считать эти величины синонимами).
Еще одним рекордным магнитом, о котором мы сегодня говорить не будем, является двойной диполь ускорителя БАК — из 1232 таких набрано его основное кольцо.
2 атмосфер. Т.е. для конструктора магнита поле в 100 Т эквивалетно попытке создать баллон на 40000 атмосфер — крайне непростая задача. Отсюда же видно, что мощные магниты с большим рабочим объемом (как у ИТЭР) — это еще большая сложность, чем просто мощные магниты.
Еще одним необычным рекордом являются сверхпроводящие магниты немецкого стелларатора Wendelstein 7-X со сложнейшей геометрией.
Итак, начнем мы с определения некоторых координат. Для постоянных магнитов, которые выпускает промышленность, характерны значения поля от 0,01 до 0,5 Т, причем неодимовые магниты в 0,5 Т уже воспринимаются как “сильные”. Рекорд, который можно выжать из постоянных магнитов ~1,5 Т у самой поверхности.
В электрических машинах (двигателях, генераторах, трансформаторах) поле внутри железных магнитопроводов ограничивается насыщением железа, полями где-то в 1,8-2,2 Т. В воздушном зазоре типичного асинхронного двигателя вы увидите скорее всего поле 0,5-0,8 Т, для рекордных по энергомассовым характеристикам BLDC моторов (4-5 кВт/кг) — 1.
..1,2 Т.
Довольно оригинальным применением силы неодимовых магнитов является 19 кВт электродвигатель (на снимке — красный цилиндр), 2 таких крутят насосы окислителя и горючего на новом ракетном двигателе «Резерфорд» компании Rocket lab.
Где-то начиная с 1,5 Т обычные медные электромагниты начинают испытывать трудности, прежде всего с отводом тепла. Необходимость перемежать медь с трубками водяного охлаждения, а также растущее межвитковое напряжение вздувает размеры магнита гораздо быстрее, чем растет поле. Витки, которые располагаются дальше от рабочего объема вносят относительно небольшой вклад в поле, а значит ток в основном расходуется на нагрев магнита, а не на создание поля.
Медь
Однако с 1930х годов и почти до сих пор рекордные стационарные поля достигались в практически обычных водоохлаждаемых медных магнитах. Это так называемые Биттеровские магниты, представляющие собой медную пластинку свитую в спираль и имеющую хитрую систему продольных каналов охлаждения.
2), электрические мощности в 1,10 и даже 30 мегаватт, и расход охлаждающей воды в десятки и сотни литров в секунду. Первый магнит на 10 Т был пущен в 1936 году, и следующие 30 лет держал рекорд по стационарному полю.
Американские биттеровские магниты 60-х годов на 25 Тесла.
Эта конструкция магнитов затем неоднократно оптимизировалась, и на сегодня рекорд поля в таких магнитах доведен до 38,5 Т в китайской лаборатории CHMFL. Мощность магнита составила 28,5 МВт с расходом охлаждающей воды в 500 литров в секунду (кстати, похоже к мощности магнита надо добавить еще примерно такую же на насосы, которые прокачивают эту воду через магнит). Ток около 36 тысяч ампер. При этом рекордное поле достигается в объеме диаметром всего 32 мм и длинной около 70 мм.
Китайский рекордный резистивный магнит — один заход спирали соленоида (из сплава CuAg), разрез и набор коаксиальных катушек.
Резистивные магниты сегодня подошли к лимитам возможностей материалов, и максимальное доступное поле в них растет в основном экстенсивно — за счет наращивания мощности системы питания и охлаждения, увеличения количества катушек.
Подобные магниты сегодня в основном используются для изучения очень разнообразных физических явлений в небольших образцах, зачастую при низкой температуре. Поэтому такие магниты работают в центрах коллективного использования, когда физики привозят свои образцы и аппаратуру, устанавливают ее на магнит и измеряют нужные им величины. Для маленьких образцов вполне удобно использовать магниты с небольшим просветом, типа 20-30 мм.
Верхушка биттеровского магнита на 30 Т без крышки. Здесь видно отверстие исследовательской камеры и щели для подачи охлаждающей воды.
Однако есть еще одно применение больших магнитных полей сегодня — это ЯМР-томография, т.е. построение карт плотности тканей за счет взаимодействия водорода с радиоизлучением в сильном магнитном поле. Чем выше поле — тем большее пространственное разрешение системы. Для таких систем нужен довольно большой рабочий объем магнита а также высокая гомогенность поля. Исследования в области сверхпроводимости в свою очередь требуют криостатов, которые с трудом помещаются в диаметр 32 мм, да и поле для некоторых сверхпроводников нужно больше.
Немножко забегая вперед — сверхпроводящий ЯМР-томограф со сверхвысоким полем (21Т), просветом 110 мм и пример получаемого изображения с разрешением в 26 мкм
Поэтому с 80х годов 20 века появляется направление гибридных магнитов, идея которых заключается в том, чтобы поместить биттеровский магнит внутрь сверхпроводящего, поля которых сложатся. Это позволяет поднимать поле и дальше без роста и без того монструозных требований по мощности и расходу охлаждающей воды.
Гибриды
Вставка магнита Биттера внутрь сверхпроводящего означает, что последний должен иметь рабочий просвет в 400-800 мм, т.е. значительно больше, чем рекорды, которые мы видели до этого. Магниты с большими рабочими объемами но меньшим полем пришли в лаборатории сильных магнитных полей от разработчиков токамаков, где в конце 70х были созданы сверхпроводящие магниты на основе холодных сверхпроводников — ниобата олова и титана. В середине 80х в французской лаборатории сильных магнитных полей LNCMI создают гибридный магнит из 11Т сверхпроводящего и 22Т биттеровского с общим полем в 31Т, а в 2000 году американская National MagLab запускает установку гибридом с полем в 45Т, которая является рекордной до сих пор среди всех магнитов с постоянным полем.
Корпус всего магнита (слева) и криостата (справа)
Разрез гибридного магнита по криостату. Кстати, конструкция внешнего сверхпроводящего магнита, спроектированная для этой установки затем была использована еще в трех рекордных магнитах.
45 тесловый гибрид использует три внешних сверхпроводящих магнита и 4 внутренних резистивных типа “Биттер-флорида”. Резистивная часть потребляет 29 мегаватт при токе 74 кА и создает поле в 31 Т. Сверхпроводящая часть магнита создает поле в 14 Т и состоит из внешних обмоток из NbTi и внутренних из Nb3Sn, работает на токе в 8 кА при температуре 4,2 К. Просвет криостата сверхпроводящего магнита — 500 мм.
Сверхпроводящий внешний магнит гибрида на 45Т
И внутренний биттеровский магнит. Так 2,5 метра корпуса превращается в 32 мм рабочей камеры.
Для сравнения, напомню, что тороидальный магнит ИТЭР имеет ток проводинка в 68 кА, поле 12,8 Т при просвете 9000х7000 мм, т.е. можно представить, насколько далеко ИТЭР двинул вперед технологии низкотемпературных сверхпроводящих магнитов.
Кстати, в лабораторных магнитах используют проводник с гораздо меньшим током, наматывая больше витков — это упрощает систему питания да и сам проводник. Обратной стороной этого является бОльшие электрические напряжения в системе, когда сверхпроводник внезапно переходит в нормальное состояние.
Кроме ИТЭР эти технологии двинулись вперед с появлением промышленных высокотемпературных сверхпроводников. Если низкотемпературные СП в принципе не позволяют создать поля выше 22 Т, т.е. они могут быть только частью рекордного магнита, то для ВТСП этот лимит расширяет до как минимум 45 Т.
Зависимость критической плотности тока от поля у разных сверхпроводников. Кстати, вы задумывались когда-нибудь, что за оборудование используется для построения этих диаграмм и почему они упираются в 45Т?
Сегодня новое направление создания рекордных магнитов — это полностью сверхпроводящие и сейчас все ведущие лаборатории мира (Китай, Нидерланды, Франция, США)проектируют СП-магниты на 30+ Т.
Проект полностью сверхпроводящего магнита на 32Т
Технологии данного магнита потребовали почти 10 лет разработок, основные проблемы лежали в области очень высоких пондеромоторных сил со стороны мощного магнитного поля на витки с током. Механические напряжение в YBCO катушках достигает 700 МПа — здесь, кстати, хорошо помогает то, что ВТСП-лента по сути в основном состоит из никелевого сплава с высокими прочностными характеристиками — медь такие напряжения не выдерживает.
НИОКР высокопольного ВТСП магнита.
Второй класс проблем связан с аварийной потерей сверхпроводящего состояния, и вывода тока из катушек.
Буквально недавно была изготовлена внутренняя рабочая катушка из ВТСП ленты, скоро можно ожидать запуска и сборки магнита.
Этот магнит будет обладать “холодным” рабочим объемом, и хорошо подойдет для изучения конденсированных состояний материи и квантовых эффектов в твердом теле, при этом по эксплуатационным расходам это совершенно другой класс устройств, в частности криостат, система криоснабжения и внешний СП-магнит из НТСП являются серийными изделиями, выпускаемымим фирмой Oxford Instruments.
Вообще oxford instruments — крупнейший поставщик сверхпроводящих магнитов, в основном для всякого научно-лабораторного применения на поля 3-15Т. В проекте ИТЭР эта фирма, например, поставляет магниты на 6Т для гиротронов
Вообще прежде чем перейти к следующим рекордсменам, хочется сказать о нескольких применениях таких магнитов за пределами просто предоставления стенда с высоким магнитыми полем.
Одним из основных прикладных потребителей серийных высокополевых магнитов являются ЯМР-спектрометры, рабочий инструмент химиков. Фирма Bruker, в частности, серийно производит спектрометры с полем до 23,5Т (у таких установок, кстати, есть довольно большие проблемы с экранированием такого поля от окружающих людей и предметов).
Исторический рост частоты ЯМР-спектрометров, что позволяет улучшать качество ЯМР-спектров.
Вторым серийным потребителем являются ЯМР-томографы высокого разрешения, которые применяются в биологических и нейробиологических исследованиях. Здесь поля доходят до 21Т. Наконец, чуть менее прикладным потребителем являются центры с нейтронными источниками, один из методов исследования магнитно-квантовых явлений — это изучение рассеяния нейтронов на материи в сильном магнитном поле, а также холодильники для субмикрокельвиновых температур, требующие полей от 8 до 20 Т.
Видео со сборки 26Т магнита с большим просветом для исследования рассеиния поляризованных нейтронов на материи в Helmholtz-Zentrum Berlin
Импульсные магниты
Основные инженерные проблемы создания высокопольных магнитов — теплоотвод и прочность — сильно облегчаются, если перейти от постоянного магнитного поля к импульсному.
2.
В сочетании с силовым подкреплением в виде стальной матрицы и захолаживанием жидким азотом (для снижения сопротивления, что уменьшает потребное напряжение, что облегчает изоляцию в таком магните) в 2012 году импульсные медные магниты достигли 101,2 Т в течении 1 миллисекунды — это значение на сегодня является рекордом (и принадлежит оно коллаборации американской ядерной оружейной лаборатории LANL и флоридской MagLab).
Видео про достижение рекордного значения поля в 101,2 Т. Впрочем, видно тут мало что, да и вообще такое ощущение, что конструкция магнита засекречена, известны только общие значения
Такое значение достигается также с помощью нескольких вложенных катушек, внешние из которых дают длинный импульс (около 2 секунд) амплитудой до 45 Т, а внутренние — короткий импульс в 65 Т. Такая схема позволяет выдерживать напряжения в проводнике за пределом текучести материалов.
Интересно, что мощность такого магнита достигает нескольких гигаватт.
Генератор, который закорачивают на внешние обмотки магнита для получения рекордных импульсных полей.
К сожалению, пока не видно каких-то путей по заметному увеличению значения поля в многоразовой установке. Однако если разрушение установки нам не страшно, то 101 Т — далеко не предел.
Самым простым вариантом тут является кусок меди, свернутый в виток, на который подключается высоковольтные конденсаторы. Такая схема позволяет получить и 300 и 400 тесла, правда на очень короткое время (порядка микросекунды) в объеме нескольких кубических миллиметров, что для экспериментатора, который занимается изучением топологии поверхностей Ферми в твердых телах, например, является довольно сложными ограничениями.
Импульс поля на одноразовом магните.
Довольно элегантный выход из этих ограничений был найден еще в 50х годах путем изобретения взрывомагнитных генераторов. Здесь затравочное магнитное поле в 10-20 Т сжимается до 2800 (!)Т. Делается это с помощью металлического цилиндрического лейнера, который с помощью цилиндрической взрывной волны от заряда взрывчатки коллапсирует к своей оси.
При этом продольное магнитное поле увеличивается примерно в 100-200 раз. По сравнению с предыдущей схемой во взрывомагнитном генераторе можно получить чуть большее время импульса магнитного поля, и чуть бОльший объем для образца, правда ценой гораздо более сложной постановки эксперимента.
Взрывомагнитный генератор и его принципиальная схема.
Еще в 50х годах с помощью ВМГ были измерены разнообразные характеристики материалов в экстремальном магнитном поле — проводимость, вращение поляризации (эффект фарадея), сжатие магнитного поля ядра атома и т.п. Еще одним интересным результатом является возможность ускорения такими магнитными полями металлических объектов до скоростей порядка 100 км/с.
Ограничения по полю у взрывомагнитных генераторов в свою очередь опять довольно фундаментально и связано с давлением магнитного поля, которое достигает десятков мегабар и останавливает металлический лейнер. 3000 тесла тут видимо является асимпотическим пределом.
В свою очередь, бОльшие значения давления (гигабары) достигаются в установках лазерной имплозии, и чисто теоретически такие установки способны создать магнитные поля в десятки тысяч и даже 100 тысяч тесла, правда в течении наносекунд и в микронных объемах.
2 для вещества в 10000 раз плотнее свинца. Наблюдения за магнетарами (и обычными нейтронными звездами, поля которых в тысячи раз меньше) позволяют лучше понять поведения материи и пространства в подобных условиях, дополняя лабораторные исследования рекордными магнитами.
Какой самый сильный магнит можно купить? Мы обнаружили!
Говоря о магнитах, мы часто думаем о небольших металлических предметах. В мире искусственных супермагнитов это далеко не так. На создание самого сильного магнита в мире ушло более двух с половиной лет и более 3,5 миллионов долларов.
Какой самый сильный магнит? В настоящее время самым сильным магнитом в мире является искусственный импульсный магнит, представляющий собой разновидность электромагнита, в Токийском университете. Исследователи смогли создать магнитное поле, которое достигало 1200 тесла.
Чтобы по-настоящему оценить, насколько невероятными являются 1200 тесла, естественное магнитное поле Земли составляет одну двадцатитысячную тесла! Созданный нами сильнейший аппарат медицинской визуализации в 400 раз слабее этого импульса.
Взрыв, последовавший за магнитным импульсом, погнул металлический корпус, в котором находилось устройство, и распахнул двери. Если вас интересует тема сильных магнитов, вся информация, которую вы ищете, содержится в разделах этой статьи.
Какой самый сильный магнит?
Магниты используются во многих аспектах нашей повседневной жизни, от небольшой задачи по размещению фотографии на холодильнике до управления самолетом в открытом космосе.
С учетом сказанного, безусловно, существуют разные уровни силы, которые присваиваются каждому отдельному типу магнита, которых существует множество. Прежде чем мы сможем перейти к теме самого сильного магнита, нам необходимо коснуться основных моментов того, из чего состоит каждый тип магнита.
Взгляните на список ниже, чтобы получить общее представление, и продолжайте читать, чтобы получить все подробности.
Основные типы магнитов
- Постоянные магниты
- Временные магниты
- Электромагниты
Постоянные магниты — это почти то же самое, что и звучит: постоянные магниты.
Другими словами, они имеют непрерывное магнитное поле.
Плотность магнитного потока или магнитное поле В — другие термины, используемые для описания этого постоянного магнитного поля.
Эти магниты могут притягивать некоторые материалы на расстоянии почти волшебным образом благодаря этому полю, которое простирается за пределы самого физического магнита.
Невидимое магнитное поле вокруг постоянных магнитов позволяет им притягивать определенные материалы. Наиболее очевидными материалами, которые притягиваются постоянными магнитами, являются железо и металлы, содержащие железо, такое как сталь.
Существуют и другие материалы, подобные этому, которые они могут притягивать, которые называются ферромагнитными материалами. Примерами других ферромагнитных материалов являются кобальт, никель, гадолиний, магнит и марганец.
Большинство ферромагнитных материалов являются металлами. Они характеризуются своей уникальной кристаллической структурой, а также составом материала.
Материалы, подобные этим, также могут называться временными магнитами, хотя это определение несколько вводит в заблуждение.
Временные магниты работают так же, как и постоянные магниты, но по контракту им требуется сильное магнитное поле, чтобы вообще работать.
Часто изготавливаются из более мягких металлов. Это означает, что у них нет постоянного магнитного поля, о котором мы обычно думаем, когда слышим слово «магнит».
Временные магниты очень полезны для электромагнитов в двигателях, а также для других подобных применений. Некоторыми распространенными примерами временных магнитов являются гвозди, скрепки или двери холодильника.
Итак, когда вы думаете о магнитах, притягивающих другие объекты, они не только притягивают их, но и временно придают им магнитный заряд, превращая их во временные магниты.
Электромагниты — это другой вид магнитов. Их изготавливают, помещая кусок металлического сердечника, который часто состоит из смеси железа, в проволочную катушку, по которой течет электрический ток.
Когда электричество проходит через эту катушку, оно создает очень сильное магнитное поле. Это поле можно сделать сильнее или слабее в зависимости от того, сколько проволочных катушек используется, а также от того, сколько электричества проходит через них.
Что делает электромагниты уникальными, помимо их электрического состава, так это то, что как только вы отключаете электричество, поле немедленно исчезает. Эти электромагниты используются во многих современных устройствах, но отличным примером является большой диск на крановых машинах, используемых на свалках.
Хотя в электромагнитах используется совершенно другой метод создания магнитного поля, это поле работает так же, как и поле постоянного магнита. Он может улавливать те же материалы, временно воздействуя на их атомы и домены своей магнитной силой.
Неудивительно, что, хотя мы можем делать чрезвычайно сильные магниты из редкоземельных металлов, самые мощные магниты создаются человеком с помощью электромагнита.
Хотя мы можем создавать сильные постоянные магниты, самое сильное магнитное поле, которое мы можем создать, — это импульсный магнит.
Эти магниты излучают очень кратковременный магнитный импульс, который длится доли секунды.
Ведущий автор исследования Токийского университета Сёдзиро Такэяма уже 20 лет пытается превысить 1000 тесла. В импульсных магнитах, подобных этому, создается ряд катушек с внутренними медными катушками.
Через них проходит интенсивная энергия в 3,2 мегаджоуля, при которой внутренние медные катушки разрушаются со скоростью более 3 миль в секунду.
Когда это происходит, магнитное поле внутри этих катушек сжимается, достигая интенсивных высоких уровней, и в конечном итоге полностью разрушается, что приводит к большому взрыву.
Люди смогли создать большие магнитные поля, однако ни одно из них не удалось провести в помещении.
Как российские, так и американские исследователи провели испытания на открытом воздухе с использованием взрывчатых веществ и магнитных катушек, которые, как утверждается, создавали поля силой до 2800 тесла.
Самая большая проблема заключается в том, что из-за внешней среды крайне сложно проводить точные измерения и испытания.
Хотя этот мощный импульс впечатляет, у нас также есть значительные электромагниты, которые могут непрерывно генерировать очень высокие импульсы тесла. Project 11, самый мощный в мире магнит сопротивления, может достигать 41,4 тесла.
Название «Проект 11» было отсылкой к псевдодокументальному фильму «Это Spinal Tap» и фразе «увеличьте до 11». Проект 11 находится в Национальной лаборатории сильного магнитного поля и превосходит последний самый мощный магнит сопротивления на впечатляющие восемь процентов.
Инженеры Национальной лаборатории сильного магнитного поля смогли протолкнуть этот магнит благодаря целому ряду факторов, одним из которых является мощность постоянного тока (DC) мощностью 32 мегаватта.
Инженеры, у которых есть опыт проектирования других сильных магнитов в лаборатории, смогли внести значительные усовершенствования, чтобы максимизировать электрический ток, проходящий через катушку.
Более крупный магнит также позволил им использовать немного больше катушек, что позволило лучше распределять электричество.
Обычно эти резистивные магниты используются для исследований. Эти магниты помогают нам лучше понять материалы, которые лучше всего подходят для квантовой науки, такой как квантовые компьютеры.
Хотя это приложение кажется очень футуристическим, оно также используется для тестирования таких вещей, как лекарства от болезни Альцгеймера и их влияние на мозг, или для изучения молекулярного состава материалов.
Итак, вернемся к вопросу о сильнейшем магните. Мы уже установили, что электромагниты — самые сильные из тех, что мы можем сделать.
Чтобы продолжить, взгляните на краткий список внизу, который даст вам представление о том, какие другие типы магнитов уступают могущественным электромагнитам.
Самые сильные общие типы магнитов (по порядку):
- Электромагнит
- Постоянный магнит (неодимовый)
- Временные магниты
Постоянные магниты, или, точнее, неодимовые магниты, занимают второе место после самых сильных электромагнитов номер один.
Эти типы магнитов состоят из редкоземельных материалов, которые являются одними из самых прочных веществ, которые можно найти в мире.
При производстве неодимовых магнитов смесь или сплав этих химических элементов измельчают в мелкий порошок, а затем тщательно уплотняют и придают форму магниту.
При обсуждении темы самых сильных магнитов неодим определенно является главным претендентом. Хотя они и не обязательно такие сильные, остальные постоянные магниты следуют сразу за ним в этом списке.
Наконец, временные магниты обладают наименьшей силой из всех типов магнитов. Это связано с тем, что они не имеют собственного магнитного поля или силы. Вместо этого они зависят исключительно от магнитной силы более сильного магнита, находящегося поблизости.
При отсутствии этой опорной силы временные магниты вообще не магнитятся.
Хотя технически то же самое можно сказать об электромагнитах, поскольку они также считаются временными, они все же намного сильнее по сравнению с ними.
Благодаря электронной проводке внутри электромагнитов, а также возможности вносить изменения в силу и мощность, он по-прежнему занимает первое место среди самых сильных магнитов, которые вы можете найти.
Самый сильный магнит в мире
Войти
Добро пожаловать!Войти в свой аккаунт
ваше имя пользователя
ваш пароль
Забыли пароль?
Восстановление пароля
Восстановить пароль
ваш адрес электронной почты
Поиск
—
В 2008 году ученые из Bruker Corp. отправили сверхпроводящий магнит из Швейцарии в США. Сверхпроводящие магниты стоимостью 10 миллионов долларов в миллион раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Магнит массой 10 тонн и триллион тонн поможет исследователям Исследовательской больницы Св. Иуды лучше понять ДНК и биохимию.
В настоящее время нет рекордов самого сильного магнитного поля в мире.
По данным исследователей Университета штата Флорида, самый сильный в мире магнит весит 33,4 тонны и имеет форму цилиндра. Этот материал состоит из двух разных элементов: неодима и бора. Они уникальны, что делает их идеальными для создания сверхпрочных пружин. Раньше в металлической смеси отсутствовал бор. Используя эти два новых материала, исследователи создали 33-тонный гибридный магнит, который на долгие годы станет чудом для исследователей.
Самые мощные магниты имеют самое сильное магнитное поле. Они известны как «стержневые» магниты, и их полюса расположены в форме буквы U. Полюса стержневого магнита выровнены для создания чрезвычайно сильного магнитного поля. Его изготавливают путем сгибания обычного стержневого магнита в виде подковы. Полюса стержневого магнита являются самой слабой частью, что делает их самыми слабыми магнитами.
Неодим-железо-бор магнит является самым сильным магнитом в мире, с усилием до 34 тонн.
Магнитное поле неодим-железо-бор настолько мощное, что при включении издает пронзительный звук. Однако включить его можно только на короткое время. Если вам интересно узнать больше о магнитах, ознакомьтесь со статьей Лин Эдвардс.
Серебряные сферы притягивались к красному магниту на синем фоне. Горизонтальная композиция с копией пространства. Концепция цифрового маркетинга.
Как упоминалось ранее, Земля представляет собой большой стержневой магнит. Имеет магнитный северный и южный полюса. Хотя это не самый сильный магнит, он самый мощный на Земле. Его вес составляет 34 тонны, и он находится в Нью-Мексико. Его магнитное поле является самым мощным в мире в 2012 году. Когда сплав неодима, железа и бора помещают в цилиндр, он становится сильнейшим магнитом.
Самый сильный магнит в мире представляет собой стержень в форме цилиндра. SCH составляет 34 тонны, что значительно превышает предыдущий мировой рекорд. Щ представляет собой большой симметричный магнит в форме стержня.
По своим размерам он не самый сильный. Самый большой магнит неодим-железо-бор-железо является самым мощным.
Самый сильный магнит в мире находится в Нью-Мексико. Это самый маленький и легкий магнит на земле. Магниты в форме стержней не самые сильные. Их можно использовать только для подвешивания предметов на холодильниках и в школах. Если вы ищете самый сильный магнит, вы должны знать его размер и магнитные свойства. Вы также должны уметь определять магнитное поле, сравнивая его с размерами магнита.
В отличие от большинства магнитов, самый сильный магнит — самый тяжелый. Его вес составляет около 34 тонн и напоминает цилиндр. Вес является важным фактором в определении силы магнита. Но лучшие магниты имеют множество применений и сильнее друг друга. Сфера является примером идеального цилиндра. Неодимовая сфера представляет собой инертное кольцо.
Самый сильный магнит в мире весит 34 тонны и больше похож на цилиндр. Самые сильные магниты сделаны из редкоземельных элементов.
