Свойства магнита при нагревании. Влияние температуры на магнитные свойства: что происходит при нагревании магнита

Как изменяются магнитные свойства при нагревании магнита. Какие процессы происходят в структуре магнита при повышении температуры. При какой температуре магнит полностью размагничивается. Как температура влияет на разные виды магнитов.

Что происходит с магнитом при нагревании?

При нагревании магнита происходит ряд процессов, приводящих к ослаблению и потере его магнитных свойств:

• Увеличивается тепловое движение атомов, что нарушает упорядоченность магнитных доменов
• Ослабляется взаимодействие между элементарными магнитными моментами
• Уменьшается намагниченность магнитного материала
• При достижении температуры Кюри магнит полностью размагничивается

Рассмотрим подробнее, как температура влияет на магнитные свойства различных материалов.

Влияние температуры на магнитные домены

Магнитные свойства вещества обусловлены упорядоченным расположением магнитных моментов атомов в так называемых доменах — областях спонтанной намагниченности. При нагревании происходит:

• Усиление хаотического теплового движения атомов
• Разрушение упорядоченной структуры доменов
• Уменьшение размеров и количества доменов
• Ослабление взаимодействия между соседними доменами

Все это приводит к уменьшению общей намагниченности материала и ослаблению его магнитных свойств.

Температура Кюри — точка потери магнетизма

Температура Кюри — это критическая температура, при которой происходит полное разрушение доменной структуры и магнитный материал теряет свои ферромагнитные свойства. При температуре Кюри:

• Тепловое движение атомов становится настолько интенсивным, что полностью разрушает магнитное упорядочение
• Материал переходит из ферромагнитного в парамагнитное состояние
• Магнитная проницаемость резко падает практически до единицы
• Магнит полностью размагничивается

Температура Кюри различна для разных магнитных материалов. Например, для железа она составляет 770°C, для никеля — 358°C, для кобальта — 1115°C.

Как температура влияет на разные виды магнитов?

Различные типы магнитов по-разному реагируют на нагрев:

• Ферритовые магниты начинают терять свойства уже при 100-200°C
• Неодимовые магниты размагничиваются при температурах 80-200°C в зависимости от марки
• Альнико-магниты сохраняют свойства до 450-550°C
• Самарий-кобальтовые магниты наиболее термостойки — до 300-350°C

Чем выше температура Кюри материала, тем более термостойким является магнит. Это важно учитывать при выборе магнитов для работы в условиях повышенных температур.

Обратимые и необратимые изменения при нагреве магнита

При нагревании магнита могут происходить как обратимые, так и необратимые изменения его свойств:

• Незначительный нагрев вызывает обратимое ослабление магнитных свойств
• После охлаждения магнитные характеристики восстанавливаются
• Сильный нагрев приводит к необратимой потере намагниченности
• После превышения температуры Кюри магнит полностью размагничивается

Поэтому важно не допускать перегрева постоянных магнитов выше допустимых для них температур.

Применение эффекта нагрева в технологиях размагничивания

Эффект размагничивания при нагреве используется в некоторых технологических процессах:

• Нагрев ферромагнитных деталей выше точки Кюри для их размагничивания
• Термическая обработка постоянных магнитов для стабилизации свойств
• Размагничивание инструментов в промышленности
• Удаление остаточной намагниченности с деталей после магнитной дефектоскопии

Таким образом, понимание процессов, происходящих в магните при нагреве, важно как для правильной эксплуатации магнитных устройств, так и для некоторых технологических применений.

Как защитить магниты от перегрева?

Для предотвращения размагничивания при повышенных температурах можно использовать следующие способы:

• Выбор магнитных материалов с высокой температурой Кюри
• Применение термостойких марок магнитов
• Обеспечение эффективного охлаждения магнитных систем
• Использование теплоизоляции для защиты магнитов от нагрева
• Контроль температуры магнитов в процессе эксплуатации

При правильном подходе можно обеспечить стабильную работу магнитных устройств даже в условиях повышенных температур.

Заключение

Нагревание оказывает существенное влияние на магнитные свойства материалов, приводя к ослаблению и потере намагниченности. Понимание этих процессов позволяет правильно выбирать и эксплуатировать магниты в различных условиях. При этом эффект нагрева может также целенаправленно использоваться в некоторых технологиях размагничивания.

Ох, уж эти магниты!

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шведов  М.Д. 1

---

1МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

Киндякова  И.А. 1

---

1МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ.

Мне очень нравится узнавать новое. Как — то раз дома, я случайно нашел небольшой металлический предмет и спросил у мамы, что это такое? Она ответила, что это магнит и показала, как он действует. Оказалось, что он притягивает железо. Мне стало интересно узнать, какие тайны хранит в себе магнит, какая сила притягивает предметы к магниту. Так же мне захотелось выяснить, как люди используют магниты в своей жизни. И вот об этом я попытался рассказать в своей исследовательской работе.

Цель работы: изучение свойств магнита.

Достижение поставленной цели возможно при решении следующих задач:

Выяснить, что такое магнит и магнитная сила.

Узнать, какими свойствами обладают магниты.

Выяснить, каким образом люди используют магниты в жизни.

Провести эксперименты по изучению свойств воды на растения;

Объект исследования: магнит

Предмет исследования: свойства магнитов.

Гипотеза: Если лишить растение электромагнитного поля, то оно будет расти и развиваться гораздо медленнее.

Методы:

— сбор информации из разных источников;

— наблюдение;

— проведение опытов

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.  

Что такое магнит и магнитная сила.

Магнитом называют тело, у которого имеется магнитное поле. Слово магнит происходит от греч.magnítislíthos , магнетитовый камень, от названия древнего города Магнесия в Малой Азии, в которой в древности были открыты залежи магнетита еще 2500 тыс. лет назад.

Магнит – это тело, способное притягивать железо, сталь, чугун, никель и некоторые другие металлы.

Существует три основных вида магнитов:

Постоянные (природные) магниты– магнетит. Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному: китайцы называли его чу-ши;греки – адамас и каламита, геркулесов камень; французы – айман; индусы – тхумбака; египтяне – кость Ора,испанцы – пьедрамант; немцы – магнесс и зигельштейн;англичане – лоудстоун.

Почти половина этих названий переводится как «любящий»,именно так описывалось основное свойство магнитов — притягивать, «любить» железо.

Временные магниты — скрепки и гвозди, и др. изделия из «мягкого» железа.

Электромагнит — устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока

Магниты бывают естественными и искусственными.

Естественные магниты вытачивают из кусков магнитного железняка. Самый крупный известный естественный магнит находится в Тартуском университете. Его масса 13 кг. С его помощью можно поднять груз, масса которого равна 40 кг. Один из самых сильных естественных магнитов был, по преданию, у Ньютона – в его перстень был вставлен магнит, поднимавший предметы, масса которых была в 50 раз больше массы самого магнита.

Искусственные магниты стали изготовлять в Англии XVIII веке методом натирания. Искусственные магниты также можно получить, натирая куском магнитного железняка в одном направлении железные бруски или просто прислоняя ненамагниченный образец к постоянному магниту. Интересно, что этим способом можно получить искусственные магниты гораздо более сильные, чем исходные.[2 , с.86]

Магнитная сила – сила, с которой предметы притягиваются к магниту. От размера магнита зависит сила его притягивания.

Как работает магнит?

Магнит содержит в себе миллионы частиц, обладающих крохотной магнитной силой. Эти частицы, выстраиваясь в определенном порядке, создают однонаправленную силу, способную притягивать либо отталкивать некоторые металлы, оказавшиеся в пределах досягаемости магнита или магнитного поля.

Лишь немногие металлы, такие как железо, содержат магнитные частицы. В железе эти частицы легко можно выстроить в нужном порядке, создав таким образом магнит. Если вы ударите его молотком, «строй» магнитных частиц нарушится, и железо утратит свою магнитную силу, то есть размагнитится. При сильном нагревании магнитные свойства исчезают как у природных, так и у искусственных магнитов.

У магнита есть два полюса: северный и южный. Если сблизить два одинаковых полюса, то они будут отталкивать друг друга, а если два разных, то они притянутся друг к другу. Магнитные полюса существуют только парами. Если разрезать кусочек магнита пополам, то все равно у каждого из них будет северный и южный полюс.[2, с.89]

1.3 Современные магниты.

Мы уже знаем, что магнит был обнаружен в давние времена более двух тысяч лет назад. Современные магниты отличаются от природного минерала-магнетита своим составом и свойствами. Выделяют несколько основных категорий:

1 Магнит Альнико – это один из самых старейших рецептов магнита, сплав железа, алюминия, никеля и кобальта. Сила намагниченности у него высокая и свойства свои он теряет лишь при нагреве температуры выше 840 градусов по Цельсию. Однако он достаточно легко повреждается, крошится или разламывается от времени.

2. Ферриты – это соединение керамики и металла. У них высокое сопротивление электричеству, благодаря этому из этого материала изготавливают приспособления для работы с током. Но у этого магнита низкая температурная сопротивляемость, уже при температуре 450 градусов он теряет свойства.

3. Магнит самарий-кобальт. Впервые это соединение использовали в 70 годах прошлого века. У него очень высокие качественные показатели по многим пунктам ( лучше чем у Альнико), но он не повсеместно применяется из-за высокой цены на редкоземельные металлы, которые входят в состав. В основном применяется в военном производстве благодаря своей стабильности и надежности.

4. Неодимовые магниты – это сплав неодим -железо-бор. Его свойства самые приближенные к отличным результатам самарий-кобальт.

Если сравнивать неодимовые магниты с обычными, то основная отличительная черта в том, что срок службы у ферритового изделия примерно 10 лет ,тогда как неодимовые продукты теряют небольшую часть своих свойств по истечении 50 лет. В течение 100 лет его магнитная сила падает лишь на 1 %. Таким образом, неодимовый магнит можно считать вечным. Это важное преимущество. Также сила притяжения у неодимового магнита мощней в 10 раз, чем у ферритового. По форме же неодимовый магнит может быть любым, тогда как ферритовый зачастую имеет форму подковы, чтобы магнитные лини пересекались и замыкали поле, благодаря чему сохраняет свойства магнита чуть дольше.

5. Магнитопласты или полимерные магниты. Изготавливается он из магнитного порошка, в который добавляют металл. Этому магниту можно придать любую форму. Предел использования — температура 150-180 градусов.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1.Магнитное поле постоянных магнитов. Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов?Представление о виде магнитного поля можно получить с помощью железных опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.

Для постоянного полосового магнита :

Вывод: Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще – там находятся полюса магнита

Для постоянного дугообразного магнита.

Вывод: Мы видим, что магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном полюсе по всему магниту.[3, с.342]

2.2. Опыты с намагниченными иголками

Опыт 1. Компас.

Сначала надо намагнитить обычные швейные иголки так, чтобы все острия у них имели один магнитный полюс, а концы с «ушками» — другой.

Затем смажем намагниченную иголку тонким слоем жира и опустим её на поверхность воды на картоне, например, в тарелке. Иголка, плавая свободно, повернется на воде, указывая, как компас, одним концом на «север», а другим – на «юг». [ 1, с. 135]

Вывод:Получился компас.

Опыт 2. Симметричные фигуры.

А теперь вырежем 5 кружков из плотного картона диаметром около 1,5 см и проколем их точно по центру намагниченными иголками. Иголки оставим в кружочках.

На поверхность воды в тарелке (не железной) опустим 2 кружка с иголками острием вверх. Расположим их рядом на расстоянии 1 см. Иголки сразу отплывут на некоторое расстояние друг от друга и замрут. Магнитные силы уравновешены. Опустим на воду поплавок с третьей иголкой. Поплавки займут места как бы в углах равностороннего треугольника. Добавляя по одному поплавку и каждый раз, наблюдаем образовавшиеся фигуры:три иголки образуют треугольник, 4 – квадрат, 5 — пятиугольник или квадрат с одной иголкой в центре.

Вывод: Если степень намагниченности иголок и сами картонные кружочки будут одинаковыми, то получатся симметричные фигуры.[4]

2.3.Влияние температуры на свойства магнита.Поставим магнит. На некотором расстоянии от него закрепим нить с подвешенной иголкой так, иголка, притягивающаяся к магниту, натянула бы нить и висела бы в воздухе горизонтально (но не касаясь магнита, на расстоянии нескольких миллиметров).

Поднесем к концу иголки горящую спичку. Иголка, нагревшись сразу упадет.

Когда она остынет, ее вновь можно будет расположить горизонтально.

Вывод: магнит теряет свои свойства при нагревании.

2.4.Влияние электромагнитного поля на растения.

Вырастающие из семени растения тоже чувствительны к электромагнитным полям. Впервые на это обратил внимание французский аббат Барталон, заметивший, что трава возле громоотвода, стоящего у церкви, растет гуще и сочнее, чем в других местах.Спустя столетие французский естествоиспытатель Ш.Грандо догадался провести такой опыт. Посадил два семени, дождался всходов. Одно из растений оставил в обычных условиях, а другое накрыл клеткой Фарадея — колпаком из металлической сетки, экранирующим электромагнитные поля. Разница к концу лета была видна невооруженным глазом: второе растение, лишенное естественного электромагнитного облучения, развивалось куда хуже своего собрата.[5] Нами был проведен подобный опыт.

Для чистоты эксперимента перед началом опыта мы поместили под сетку сотовый телефон и позвонили на него с другого мобильного телефона. Сигнал не проходит. Следовательно, сетка не пропускает электромагнитные волны.

Мы взяли два проростка семени фасоли.

Один из них накрыли металлической сеткой, а второй оставили открытым. Через неделю сравнили высоту ростков. Результат оказался очевидным. Через неделю разница составила 6 см, а через две – 12 см. Росток, лишенный электромагнитного излучения ( слева на фото), развивался медленнее.

Вывод: растение, лишенное электромагнитного излучения, развивается гораздо хуже.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В ходе этой работы я узнал, что магниты воздействуют на предметы из железа, стали и некоторых других металлов. Сила магнита зависит от его формы и размера. Магниты одного полюса отталкиваются, а разных — притягиваются. Магнитные поля располагаются вокруг магнита в упорядоченном виде. Магнитная сила может проявлять свое действие через предметы или вещества. Магнит, в зависимости от своей мощности, оказывает свое действие даже на значительном расстоянии.

Самый простой компас можно изготовить самостоятельно, используя намагниченную, смазанную растительным маслом иголку и емкость с водой. Иголка всегда будет поворачиваться на север.

Мне очень понравилось раскрывать тайны магнита. Наша гипотеза подтвердилась, магнитное сила способна не только выстраивать симметричные фигуры, но и наличие электромагнитного поля благоприятно влияет на рост и развитие растений.

Свойство магнита притягивать некоторые предметы и в наши дни не потеряло своей чарующей таинственности. Еще не родился и, наверное, не родится никогда человек, который мог бы сказать: «Я знаю о магните ВСЕ». Почему магнит притягивает? – этот вопрос всегда будет внушать необъяснимое волнение перед прекрасной таинственностью природы и рождать жажду новых знаний и новых открытий.

ЛИТЕРАТУРА

 

Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006. – 260 с.

 

Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Том 7 – Москва, 1994.

 

Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ.ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 480 с.

 

dic.academic.ru›dic.nsf/enc_colier/5789/МАГНИТЫ

 

http://class-fizika.narod.ru/8_m.htm

15

Просмотров работы: 332

Ученый ЮУрГУ совершенствует магниты для «зелёных» электродвигателей

Магниты известны человечеству с давних времен. Еще в Древней Греции было обнаружено свойство некоторых каменных пород притягивать куски железа. Современные ученые выяснили, что не только материалы на основе железа (ферриты) обладают магнитными свойствами. Одними из мощнейших на сегодня являются самарий-кобальтовые (или самариевые) магниты. Их главная особенность – высокая температурная стойкость или сохранение изначальной намагниченности при температурах до 350°С.

Доцент кафедры «Компьютерное моделирование и нанотехнологии» Института естественных и точных наук ЮУрГУ Андрей Соболев (к. ф.-м. н.) совместно с коллегами из Института физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург) занимается исследованием самариевых магнитов. Его работа «Моделирование структуры и изучение влияния примеси атомов Cu на магнитные свойства сплавов системы Sm-Co для высокотемпературных постоянных магнитов» позволила Андрею Соболеву стать одним из победителей конкурса «Начало большой науки», проводимого в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100.

Фото: Андрей Соболев, доцент кафедры «Компьютерное моделирование и нанотехнологии» Института естественных и точных наук

Зачем магниту постоянство?

Магнит – тело, обладающее собственным магнитным полем. Простейшим и самым маленьким магнитом можно считать электрон. Магнитные свойства всех остальных магнитов обусловлены магнитными моментами электронов внутри них. Постоянный магнит – изделие, изготовленное из ферромагнетика, способного сохранять остаточную намагниченность после выключения внешнего магнитного поля.

«Сегодня постоянные магниты находят полезное применение во многих областях человеческой жизни. Практически в любой квартире в различных электроприборах и в механических устройствах можно обнаружить постоянный магнит. Они применяются в медицинской технике и в измерительной аппаратуре, в различных инструментах и в автомобильной промышленности, в двигателях постоянного тока, в акустических системах, в бытовых электроприборах и много где еще: радиотехника, приборостроение, автоматика, телемеханика и т. д. – ни одна из этих областей не обходится без использования постоянных магнитов», – приводит примеры Андрей Соболев.

Магнитными свойствами обладают только ферромагнетики, то есть такие вещества, которые (при температуре ниже точки Кюри) способны обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. Ферромагнетиков в таблице Менделеева всего 3: железо, кобальт и никель. Но отдельно они имеют достаточно плохие магнитные свойства. Эти свойства увеличиваются, если ферромагнетик соединить с одним из редкоземельных элементов (например, самарием или неодимом).

Фото: Вибрационный магнитометр

Самарий решит проблему импортозамещения

В современном производстве самым популярным являются неодимовые магниты. Появившийся в 1982 трёхкомпонентный сплав из неодима, железа и бора (NeFeB), обладает невероятной остаточной намагниченностью.  Неодимовый магнит при малых размерах создаёт сильное магнитное поле, его коэрциативная сила очень велика, то есть магнит устойчив к размагничиванию. Себестоимость неодимовых магнитов ниже, чем у самарий-кобальтовых, что и предопределило их широкое распространение в различных областях электроники, медицины, техники и промышленности.

«Проблема в том, что большинство шахт по добыче неодима находится в Китае. Эта страна практически полностью контролирует выработку руды, содержащей редкоземельные металлы. А месторождения самария есть в России. Так что использование самариевых магнитов может стать хорошей импортозамещающей стратегией», – уверен ученый.

У магнитов с неодимом есть еще один большой недостаток: при нагревании они теряют свои магнитные свойства. Самариевые магниты способны выдерживать более высокие температуры, чем неодимовые магниты. Максимальная рабочая температура магнитов из сплава самарий-кобальт находится в диапазоне от 250 до 350 градусов Цельсия. Кроме того, самариевые магниты меньше подвержены коррозии, чем неодимовые магниты и обычно не требуют покрытия. Благодаря особой коррозийной стойкости, именно самариевые магниты применяются в стратегических разработках и военных приложениях.

«Сейчас есть тренд на использование электротранспорта, электроавтомобилей, электродвигателей, ветрогенераторов, то есть на так называемую «зеленую» энергию. В таких генераторах температуры достаточно высокие и, поэтому, неодимовые магниты там не работают, так как они теряют свои свойства. В таких случаях можно использовать только самариевые магниты, так как сплав самария-кобальта идеально подходит для агрессивных сред и сложных условий эксплуатации», – объясняет Андрей Соболев.

Фото: Дифрактометр

Исследование самариевых магнитов уральскими учеными

Задача ученых Южно-Уральского государственного университета и Института физики металлов состоит в том, чтобы понять механизм постоянных магнитов. Это позволит улучшить их структуру и свойства. Для этого нужны специальные эксперименты, которые смогут показать, что именно надо сделать с этими магнитами, чтобы они магнитили лучше всего. И хотя такие эксперименты проводились неоднократно, но экспериментальная химия не может ответить на вопрос «как?», то есть объяснить механизм. Для этого экспериментаторам на помощь приходит компьютерное моделирование.

«Компьютерное моделирование материалов с помощью теории функционала электронной плотности, предложенной американскими учеными Хоэнбергом и Коном, в настоящее время активно развивается. Эта теория позволяет решить систему уравнений Шредингера, которая описывает, как ведут себя отдельные электроны и описывает все пространство в целом. Коллеги из Института физики металлов занимаются экспериментальной частью исследования, а наша задача определить механизм магнитов методами компьютерного моделирования», – объясняет ученый из ЮУрГУ.

Метод, разработанный командой ученых уральских вузов, уже опробован на родственных структурах, где кобальт заменен на иттрий. Следующим этапом будет замена иттрия на самарий, который является более тяжелым элементом. Также в дальнейшем планируется добавить медь, чтобы иметь лучшую намагниченность. Это позволит получить более надежные магниты для промышленности и транспорта. Результаты исследования в ближайший год планируется опубликовать  в высокорейтинговом научном журнале «Journal of magnetism and magnetic materials», который входит в Топ-25% Scopus.

Ольга Романовская; фото: Виктория Матвейчук, архив А.Н. Соболева, PressFoto (YayMicro/@delta_art)

Эксперименты с магнитом: что происходит при нагревании магнита

Toggle Nav

Поиск

Магниты можно найти во многих повседневных предметах и ​​технологиях, таких как автомобили, телефоны и компьютеры. Именно из-за способности постоянных магнитов создавать собственное магнитное поле они полезны в различных продуктах и ​​ситуациях. Однако они не являются непроницаемыми. На силу магнита могут влиять определенные изменения окружающей среды, такие как температура. Влияние температуры на неодимовые магниты — одно из самых интересных явлений для наблюдения и оценки. В этом эксперименте с магнитами мы специально исследуем, как магниты реагируют на сильное нагревание.

Предупреждение о безопасности. Поскольку в этом эксперименте используются потенциально опасные высокие температуры и магниты, он не предназначен для детей и не должен проводиться без соответствующей защитной одежды.

• Термометр (212°F или 100°C)
• Пластиковые щипцы
• 2 стержневых неодимовых магнита
• Защитные очки и перчатки
• Вода
• Плита
• Кастрюля
• Пластиковая чаша
• 100 железных скрепок

Часть 1: Испытание при комнатной температуре

1. Сначала проведите магнитное испытание при комнатной температуре. Насыпьте скрепки в пластиковую миску.
2. Погрузите один из неодимовых стержневых магнитов в чашу с клипсами и снимите его, записав полученное количество.
3. Снимите скрепки с магнита и отложите его в сторону. Замените скрепки в миске.

Часть 2: Испытание горячим магнитом

1. Горячая вода и металлы могут вызвать серьезные ожоги, поэтому важно принять необходимые меры безопасности. Наденьте защитные очки и перчатки.
2. Нагрейте около ¾ стакана воды в небольшой кастрюле, пока она не достигнет температуры 185–212 °F или 85–100 °C. Температура кипения воды должна быть близка или находиться в пределах этого температурного диапазона. Используйте свой термометр, чтобы проверить, подходит ли градус.
3. Используя пластиковые щипцы, аккуратно поместите неодимовый магнит в воду. Будьте предельно осторожны, чтобы не разбрызгать горячую воду.
4. Оставьте магнит нагреваться в воде примерно на 15 минут.
5. Осторожно достаньте магнит из воды пластиковыми щипцами и поместите его в миску со скрепками.
6. Наблюдайте и записывайте, сколько скрепок собрано.
7. Подождите, пока магнит полностью остынет, прежде чем пытаться обращаться с ним без щипцов.

Нагретый магнит не захватывает скрепки или захватывает их очень мало в зависимости от температуры и времени нагревания. При нагревании выше 176° по Фаренгейту (80° по Цельсию) магниты быстро теряют свои магнитные свойства. Магнит будет постоянно размагничиваться, если подвергаться воздействию этих температур в течение определенного периода времени или нагреваться при значительно более высокой температуре (температура Кюри).

Тепловое размагничивание также зависит от того, из каких материалов состоит магнит. Некоторые типы магнитов, такие как самарий-кобальт (SmCo), обладают более высокой термостойкостью. Существуют также другие типы магнитов из неодима, железа и бора (NdFeB), которые не так подвержены разрушению потока под воздействием тепла.

Магниты состоят из атомов. В нормальных условиях окружающей среды эти атомы располагаются между полюсами и способствуют магнетизму. При воздействии более горячих условий частицы внутри магнита движутся все быстрее и спорадически. Это смешивание сбивает с толку и смещает частицы, вызывая потерю магнетизма.

Теперь, когда вы проверили, как высокая температура влияет на магниты, как вы думаете, как сильный холод повлияет на магнит? Ознакомьтесь с другим нашим экспериментом о влиянии низких температур на магниты. Не стесняйтесь посетить наш инвентарь магнитов для поставок или связаться с нами по любым вопросам о магнитах!

Photo by Aney

Категории: Эксперименты с магнитом

Теги: эксперимент с магнитом и магниты в науке

Опубликовано: 10 июня 2014

Добавил:

Нагревательный магнит | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния вещества и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22. 10.2007

В:

Что произойдет, если нагреть магнит?
— anon
england

A:

Когда вы нагреваете магнит, вы снабжаете его большей тепловой энергией, поэтому отдельные спины электронов (как и сами крошечные магниты) с большей вероятностью будут находиться в высокоэнергетических состояниях, направленных противоположно их соседи. Это означает, что они менее выстроены, поэтому общий магнетизм уменьшается. В какой-то момент, в промежутке между ослаблением общего магнетизма и доступностью дополнительной тепловой энергии, доменные стенки — границы между областями, выстроенными в разные стороны, — начинают легко скользить. Затем домены перестроятся так, что уменьшат крупномасштабную энергию поля, указывая разные направления. Это означает, что ваш постоянный магнит больше не намагничен. По мере дальнейшего нагрева отдельные спины внутри доменов с большей вероятностью будут указывать противоположно своим соседям, и это также снижает среднее выравнивание, наблюдаемое и их соседями, уменьшая эффект, который в первую очередь способствует их выстраиванию в линию. При четко определенной температуре, называемой температурой Кюри, вся тенденция к упорядочению в домены исчезает, и материал вообще перестает быть ферромагнетиком. Охлаждение материала приведет к тому, что магнитные домены снова сформируются при температуре Кюри, но если при охлаждении материала не будет приложено внешнее поле, домены будут указывать во всех разных направлениях, поэтому у вас не будет чистого намагниченного постоянного магнита.

Mike W.

Нагрейте магнит еще сильнее, и он пройдет еще один фазовый переход от порядка к беспорядку — расплавится, нагреете еще больше — испарится.

Том

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №1: нагревательные магниты

Вопрос:

Изменяется ли температура Кюри в зависимости от типа металла, из которого изготовлен магнит? Если да, то какова средняя температура Кюри для обычных магнитов? Достижимы ли температуры Кюри при нормальных погодных условиях? Очевидно, что «нормальная» температура для меня будет отличаться от «нормальной» температуры для вас. Под нормальным я имею в виду, ну, скажем, от 80 градусов до примерно 9.0 градусов.
— Джастин (12 лет)
Харахан, Луизиана

A:

Хорошие вопросы. Температуры Кюри имеют огромный диапазон, от намного ниже комнатной температуры до намного выше ее. Очевидно, что для постоянных магнитов мы выбираем материалы с высокими температурами Кюри. В Википедии есть хорошая таблица некоторых распространенных температур Кюри: Многие из них для материалов, используемых в магнитах, превышают 700 К, что нетипично для земной погоды! (Упомянутые вами температуры по Фаренгейту составляют около 300 К.)

Несложно изготовить материалы (например, сплавы) с температурой Кюри, близкой к комнатной или чуть выше. Я слышал, что есть даже схемы использования этих материалов в медицине. Энергия может быть сброшена в магнитные шарики путем изменения магнитных полей. Если шарики связаны с особыми участками (раковыми клетками?), они могут помочь убить близлежащие клетки. Однако, если шарики становятся слишком горячими, они перестают быть магнитными и не поглощают намного больше энергии, что позволяет избежать некоторых потенциальных рисков.

Mike W.

Lee H

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №2: нагревательные магниты

Q:

Привет. магнит остался?
— Лассе Эгелунд (15 лет)
Дания

A:

Небольшие области (домены) останутся частично намагниченными. Однако несколько ниже температуры Кюри их магнитные направления меняются гораздо легче. Тогда, даже если магнит снова охладится, он потеряет большую часть своего чистого магнетизма, потому что теперь домены указывают почти в случайном направлении.

Майк В.

(опубликовано 04.05.2009)

Дополнение №3: охлаждающие магниты ? Или останется прежним?

— Эрик (12 лет)
Литтлтон, Колорадо, США

A:

Обычно сила постоянного магнита немного увеличивается по мере его охлаждения. Для обычных постоянных магнитов, которые теряют свой магнетизм только значительно выше комнатной температуры, эффект весьма мал.

Mike W.

(опубликовано 16.05.2009)

Дополнение № 4: уменьшение магнетизма с помощью тепла

Q:

Я только что запекал магниты из шариков при температуре 275°С в течение 15 минут. Магнитность сильно уменьшилась. 🙁 Это нормально для купленных в магазине магнитов?
— Вирджиния (31 год)
Колледж-Стейшн, Техас, США

A:

Это звучит очень нормально. магнетизм вращается, и в конечном итоге они оказываются гораздо менее выровненными, чем были в начале.0003

Mike W.

(опубликовано 14.10.2011)

Дополнение №5: охлаждающие магниты . Увеличивается она или уменьшается и насколько? Спасибо

— Брэндон (14 лет)
Манчестер, Миссури, США

A:

Я отметил это как продолжение ответа, который, по общему признанию, было трудно найти.

Майк В.

(опубликовано 01.12.2011)

Дополнение №6: нагрев сердечников электромагнитов

Q:

Набор вопросов и ответов здесь был очень интересным. Я хотел знать, применимы ли все эти характеристики магнита, теряющего свою магнитную силу при нагревании, и доменов, перестраивающихся в противоположном направлении, к сердечнику электромагнита. Я пытался понять, может ли нагрев сердечника электромагнита помочь увеличить точку насыщения и, следовательно, позволить нам производить электромагниты с меньшими сердечниками. Короче говоря, может ли нагрев ферромагнитного вещества увеличить время насыщения флюсом? Спасибо.
— Абхилаш Джаваджи (17 лет)
Оксфорд

A:

Вообще говоря, нагрев сердечника магнита немного ослабит магнетизм в доменах и облегчит движение доменных стенок. Это не увеличит намагниченность насыщения. Фактически, для обычных сил поля «намагниченность насыщения» — это просто то, что вы получаете, когда все домены выровнены, при этом приложенное поле очень мало увеличивает намагниченность внутри каждого домена. Таким образом, нагрев ядра будет уменьшить эффективную намагниченность насыщения.

Более теплое ядро ​​может быть лучше в одном отношении. Поскольку доменные стенки меньше прилипают, у него будет более низкая остаточная намагниченность, оставшаяся намагниченность как память о ранее приложенных полях. Реакция на малые поля может быть более гладкой, быстрой и линейной. Однако, если ваша цель — достичь очень больших полей, вам не нужна теплая сердцевина.

Майк В.

(опубликовано 08.09.2013)

Дополнение №7: нагретое железо теряет магнетизм

В:

Я посмотрел видео о восстановлении кузнечной наковальни. Он нагревал его до тех пор, пока магнит больше не прилипал. Это правда? Какая температура? Почему?
— матовый (31 год)
манкато мн

A:

Да, железо перестает быть сильно магнитным (т.е. не является ферромагнетиком) при нагревании до 1043 К, называемой температурой Кюри. Он не плавится, пока не достигнет 1811 К. Таким образом, есть диапазон, в котором он не плавится, но нагревается достаточно, чтобы стать немагнитным, где он немного размягчается. Магнитный тест очень милый!

Майк В.

(опубликовано 27.02.2014)

Дополнение №8: есть ли у диамагнетиков температура Кюри?

Q:

Привет! Интересно, это также верно для диамагнитного элемента, такого как чистый висмут? Поскольку я не могу найти температуру Кюри для этого.
— Майкл (28 лет)
Швеция

A:

Нет, диамагнетизм не происходит из какого-то особого упорядоченного состояния, поэтому у него нет температуры плавления.

Антиферромагнетизм, как и ферромагнетизм, плавится при определенной температуре. Семантическое соглашение состоит в том, чтобы называть это температурой Нееля, а не температурой Кюри.

Висмут, однако, не является антиферромагнетиком. Магнитные свойства висмута меняются при фактической температуре плавления, при которой он превращается в жидкость.

Mike W.

(опубликовано 28.06.2015)

Дополнение №9: нагревание и охлаждение магнита

Q:

Привет, очень интересные вопросы и ответы. Совершенно не знаком со знаниями о магнитах. Пожалуйста, дайте мне знать, если вы нагреете неодимовый магнит до температуры отверждения, потеряет ли он магнетизм и станет ли он снова магнитным при звонке? Если да, можно ли это выполнить более одного раза. Большое спасибо Маритта
— Маритта Немсадзе (29 лет)
Великобритания

A:

Да, неодимовый магнит теряет свой магнетизм при нагревании выше точки Кюри. Когда вы снова охладите его, маленькие домены снова станут намагниченными. Однако, если он не находится в сильном поле во время охлаждения, магнитные направления этих маленьких доменов будут указывать все разные направления. Их поля в основном нейтрализуются, поэтому он больше не будет действовать как магнит.

Майк В.

шт. Чтобы быть немного более технически об этом, есть причина, по которой материал не может хранить какую-то память о том, куда должен указывать магнетизм, когда он переформируется. Выбор магнитного направления (скажем, север против юга) переключается, если направление вращения меняется на противоположное. Это означает, что направление меняется, если вы переключаетесь вперед и назад во времени. Ни одна материальная структура не нарушает симметрию времени вперед-назад, поэтому никакая особая форма или состав не могут выбрать магнитное направление. Для электрического аналога (сегнетоэлектрика) магнита обращение времени не меняет направление поля, поэтому материалы могут быть построены по этой линии. предсказуемо при охлаждении.

(опубликовано 27.10.2015)

Дополнение №10: пайка неодимовых магнитов?

Q:

Все очень интересно, спасибо. это было немного освещено, но я ищу немного более практический совет. Я студент-ювелир, которому в настоящее время поручено создавать броши, и я хочу использовать магниты в качестве метода крепления. лучший способ прикрепить конструкцию к магниту — это пайка с помощью горелки, а не паяльника. Как повлияет магнит? если я поставлю рядом с ним более сильный магнит, когда он остынет, сохранит ли он свои магнитные свойства? Достаточно ли высока точка Кюри неодимовых магнитов, чтобы расплавить припой? Спасибо.
— Дуглас Крейг (19 лет)
Глазго, Шотландия

A:

Есть несколько сортов неодимовых магнитов, которые должны работать при температуре до 200º C. () Точка Кюри магнита намного выше, но, как мы написал выше, магнетизм может в основном теряться значительно ниже точки Кюри.

Типичные мягкие припои плавятся при температуре около 190º C. () Так что с большой осторожностью вы сможете справиться с этим. Вы также можете рассмотреть возможность использования эпоксидной смолы вместо припоя.

Майк В.

(опубликовано 03.12.2015)

Дополнение №11: Как вынуть магнит из кастрюли?

В:

У меня магнит на холодильник диаметром 1/2 дюйма (толщиной 3/8 дюйма) застрял на дне небольшой кастрюли емкостью 2 чашки. Горшок ставили на стандартную змеевиковую горелку плиты и использовали для кипячения воды. Магнит прилип ко дну кастрюли, и мы не можем его снять. Мы пробовали скольжение, молоток и зубило, но безуспешно. Это грязно с тем, что кажется черной сажей, стирающейся с пальца при каждом прикосновении. Можете ли вы дать рекомендации о том, как удалить его?
— Рио (19 лет)
Шарлотта, Северная Каролина, США

A:

Я бы посоветовал нагреть ваш горшок. Как также объясняется в повышенных температурах, вызывает размагничивание. Это связано с тем, что магнетизм вызван предпочтительным выравниванием спинов в материале, и их ориентации продолжают переключаться из-за тепловых движений. Энергетический барьер легче преодолеть при высоких температурах, поэтому магнитная сила постепенно уменьшается по мере повышения температуры. Температура, при которой магнетизм полностью разрушается, зависит от материала и может быть довольно высокой, но все же может иметь смысл.

Tunc

(опубликовано 13.12.2015)

Дополнение №12: магниты выше точки Кюри к магниту, который нагревается, все еще находясь в приложенном магнитном поле. Я понимаю, что коэрцитивная сила и остаточная намагниченность падают по мере приближения к температуре Кюри, а магниты, естественно, имеют относительную проницаемость, близкую к 1.

Если у меня есть магнит, скажем, в поле МРТ, и я нагрею этот магнит, будет ли сила на магните также падает до нуля? Я знаю, что магнит будет повторно намагничен после удаления тепла, если приложенное поле останется, но если бы вы могли вытащить магнит из МРТ при нагревании, не почувствовал бы он силу магнитного поля? К сведению тех, кто читает, эта ситуация очень опасна для любого незакрепленного магнита размером более 5 мм, но она иллюстрирует мою точку зрения. На самом деле я использую исследовательскую МРТ для намагничивания магнитов, которые я создаю (самый легкий доступ к высокому полю, необходимому для намагничивания моего SmCo).
— Брок (30 лет)
Филадельфия Пенсильвания

A:

Магнит все еще имеет высокую восприимчивость выше точки Кюри, поэтому он будет иметь большой магнитный момент в большом поле. Момент всегда будет направлен на снижение энергии, поэтому магнит все равно будет притягиваться к областям сильного поля.

Mike W.

(опубликовано 10. 08.2016)

Дополнение №13: гравитация и магнетизм

Вопрос:

Мне интересно, меняется ли вес железа при нагревании выше температуры Кюри? у меня была теория о гравитации и магнетизме 🤷â€?♂ï¸?
— Дональд Слейтхолм (35 лет)
Великобритания

A:

Изменения массы из-за потери намагниченности никогда не обнаруживались. В принципе, специальная теория относительности утверждает, что если температура (а не энергия) остается постоянной при размагничивании материала, то изменение магнитной энергии должно вызывать изменение массы в соответствии с m=E/c ² . Изменение массы железа составит примерно одну часть на 10 ¹⁶ .

Майк В.

(опубликовано 27.04.2018)

Дополнение к этому ответу

Связанные вопросы

• теплоизоляция

• обратимая теплопередача?

• Magnetizing Magnets

• Магниты с сигнатурами

• Огрев ферромагнет.