Shtimi i fushave magnetike të magnetëve të përhershëm. Sistemet komutuese të fluksit magnetik

Çfarë është një magnet i përhershëm? Një magnet i përhershëm është një trup që mund për një kohë të gjatë ruajnë magnetizimin. Si rezultat i kërkimeve të përsëritura dhe eksperimenteve të shumta, mund të themi se vetëm tre substanca në Tokë mund të jenë magnet të përhershëm (Fig. 1).

Oriz. 1. Magnet të përhershëm. ()

Vetëm këto tre substanca dhe lidhjet e tyre mund të jenë magnet të përhershëm, vetëm ato mund të magnetizohen dhe ta ruajnë këtë gjendje për një kohë të gjatë.

Magnetët e përhershëm janë përdorur për një kohë shumë të gjatë, dhe para së gjithash ato janë pajisje për orientim në hapësirë - busulla e parë u shpik në Kinë për të lundruar në shkretëtirë. Sot, askush nuk debaton rreth gjilpërave magnetike apo magnetëve të përhershëm, ato përdoren kudo në telefona dhe radiotransmetues dhe thjesht në produkte të ndryshme elektrike. Ato mund të jenë të ndryshme: ka magnet me shirita (Fig. 2)

Oriz. 2. Shirit magnet ()

Dhe ka magnet që quhen në formë harku ose në formë patkoi (Fig. 3)

Oriz. 3. Magnet me hark ()

Studimi magnet të përhershëm të lidhura vetëm me ndërveprimin e tyre. Një fushë magnetike mund të krijohet nga një rrymë elektrike dhe një magnet i përhershëm, kështu që gjëja e parë që u bë ishte kërkimi me gjilpëra magnetike. Nëse afrojmë një magnet pranë shigjetës, do të shohim ndërveprim - polet e ngjashme do të zmbrapsen, dhe ndryshe nga polet do të tërheqin. Ky ndërveprim vërehet me të gjithë magnetët.

Le të vendosim shigjeta të vogla magnetike përgjatë magnetit të shiritit (Fig. 4), poli i jugut do të ndërveprojë me veriun dhe veriu do të tërheqë jugun. Shigjetat magnetike do të vendosen përgjatë vijës fushë magnetike. Në përgjithësi pranohet se linjat magnetike drejtohen jashtë një magneti të përhershëm nga poli verior në jug, dhe brenda magnetit nga poli jugor në veri. Kështu, linjat magnetike mbyllen saktësisht në të njëjtën mënyrë si ato të një rryme elektrike, këto janë rrathë koncentrikë, ato janë të mbyllura brenda vetë magnetit. Rezulton se jashtë magnetit fusha magnetike drejtohet nga veriu në jug, dhe brenda magnetit nga jugu në veri.

Oriz. 4. Linjat e fushës magnetike të një magneti me shirit ()

Për të vëzhguar formën e fushës magnetike të një magneti me shirit, formën e fushës magnetike të një magneti në formë harku, do të përdorim pajisjet ose pjesët e mëposhtme. Le të marrim një pjatë transparente, tallash hekuri dhe të bëjmë një eksperiment. Le të spërkasim tallash hekuri në pjatën e vendosur në magnetin e shiritit (Fig. 5):

Oriz. 5. Forma e fushës magnetike të një magneti shiriti ()

Shohim që vijat e fushës magnetike dalin nga poli i veriut dhe hyjnë në polin e jugut sipas dendësisë së vijave mund të gjykojmë polet e magnetit ku vijat janë më të trasha, polet e magnetit ndodhen aty (Fig. 6).

Oriz. 6. Forma e fushës magnetike të një magneti në formë harku ()

Ne do të kryejmë një eksperiment të ngjashëm me një magnet në formë harku. Ne shohim se linjat magnetike fillojnë në veri dhe përfundojnë në polin jugor përgjatë magnetit.

Ne tashmë e dimë se një fushë magnetike formohet vetëm rreth magneteve dhe rrymat elektrike. Si mund ta përcaktojmë fushën magnetike të Tokës? Çdo gjilpërë, çdo busull në fushën magnetike të Tokës është e orientuar në mënyrë strikte. Meqenëse gjilpëra magnetike është e orientuar rreptësisht në hapësirë, prandaj, ajo ndikohet nga një fushë magnetike, dhe kjo është fusha magnetike e Tokës. Mund të konkludojmë se Toka jonë është një magnet i madh (Fig. 7) dhe, në përputhje me rrethanat, ky magnet krijon një fushë magnetike mjaft të fuqishme në hapësirë. Kur shikojmë gjilpërën e një busulle magnetike, ne e dimë se shigjeta e kuqe tregon jugun dhe shigjeta blu tregon veriun. Si ndodhen polet magnetike të Tokës? Në këtë rast, është e nevojshme të mbani mend se poli magnetik i jugut ndodhet në polin gjeografik verior të Tokës dhe poli magnetik verior i Tokës ndodhet në polin gjeografik jugor. Nëse e konsiderojmë Tokën si një trup të vendosur në hapësirë, atëherë mund të themi se kur shkojmë në veri përgjatë busullës, do të vijmë në polin magnetik të jugut, dhe kur shkojmë në jug, do të përfundojmë në polin magnetik të veriut. Në ekuator, gjilpëra e busullës do të vendoset pothuajse horizontalisht në lidhje me sipërfaqen e Tokës, dhe sa më afër të jemi me polet, aq më vertikale do të jetë gjilpëra. Fusha magnetike e Tokës mund të ndryshonte ka pasur raste kur polet ndryshonin në raport me njëri-tjetrin, domethënë, jugu ishte aty ku ishte veriu dhe anasjelltas. Sipas shkencëtarëve, ky ishte një pararojë e fatkeqësive të mëdha në Tokë. Kjo nuk është vërejtur për disa dhjetëra mijëvjeçarë të fundit.

Oriz. 7. Fusha magnetike e Tokës ()

Polet magnetike dhe gjeografike nuk përkojnë. Ekziston gjithashtu një fushë magnetike brenda vetë Tokës, dhe, si në një magnet të përhershëm, ajo drejtohet nga poli magnetik jugor në veri.

Nga vjen fusha magnetike në magnetet e përhershëm? Përgjigjen për këtë pyetje e ka dhënë shkencëtari francez Andre-Marie Ampère. Ai shprehu idenë se fusha magnetike e magnetëve të përhershëm shpjegohet nga rrymat elementare, më të thjeshta që rrjedhin brenda magneteve të përhershëm. Këto rryma elementare më të thjeshta përforcojnë njëra-tjetrën në një mënyrë të caktuar dhe krijojnë një fushë magnetike. Një grimcë e ngarkuar negativisht - një elektron - lëviz rreth bërthamës së një atomi, kjo lëvizje mund të konsiderohet e drejtuar dhe, në përputhje me rrethanat, krijohet një fushë magnetike rreth një ngarkese të tillë lëvizëse. Brenda çdo trupi, numri i atomeve dhe elektroneve është thjesht i madh, në përputhje me rrethanat, të gjitha këto rryma elementare marrin një drejtim të rregulluar, dhe ne marrim një fushë magnetike mjaft domethënëse. Mund të themi të njëjtën gjë për Tokën, domethënë fusha magnetike e Tokës është shumë e ngjashme me fushën magnetike të një magneti të përhershëm. Një magnet i përhershëm është një karakteristikë mjaft e ndritshme e çdo manifestimi të një fushe magnetike.

Përveç ekzistencës së stuhive magnetike, ka edhe anomali magnetike. Ato janë të lidhura me fushën magnetike diellore. Kur në Diell ndodhin shpërthime ose nxjerrje mjaft të fuqishme, ato ndodhin jo pa ndihmën e manifestimit të fushës magnetike të Diellit. Kjo jehonë arrin në Tokë dhe ndikon në fushën e saj magnetike, si rezultat i së cilës ne vëzhgojmë stuhitë magnetike. Anomalitë magnetike shoqërohen me depozitat e mineralit të hekurit në Tokë, depozitat e mëdha magnetizohen nga fusha magnetike e Tokës për një kohë të gjatë, dhe të gjithë trupat përreth do të përjetojnë fushën magnetike nga kjo anomali, shigjetat e busullës do të tregojnë drejtimin e gabuar.

Në mësimin e ardhshëm do të shohim dukuri të tjera që lidhen me veprimet magnetike.

Bibliografi

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fizika 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fizikë 8. - M.: Bustard, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizikë 8. - M.: Iluminizmi.

Class-fizika.narod.ru ().
Class-fizika.narod.ru ().
Files.school-collection.edu.ru ().

Detyre shtepie

Cili skaj i gjilpërës së busullës tërhiqet në polin verior të Tokës?
Në cilin vend të Tokës nuk mund t'i besoni gjilpërës magnetike?
Çfarë tregon dendësia e vijave në një magnet?

Tani do të shpjegoj: Është një gjë e tillë në jetë që nuk mund ta bësh shumë, por vërtet dëshiron (është thjesht rrëqethëse)… Por çështja këtu është si vijon. Një lloj fati varet mbi "të rregulltit", një atmosferë misteri dhe heshtjeje. Të gjithë fizikanët (si burrat ashtu edhe gratë janë të ndryshëm) janë krejtësisht të paditur për magnetët e përhershëm (të testuar në mënyrë të përsëritur, personalisht), dhe kjo është ndoshta sepse të gjitha tekstet e fizikës e shmangin këtë çështje. Elektromagnetizmi - po, kjo është ajo, ju lutem, por asnjë fjalë për konstantet ...

Le të shohim se çfarë mund të nxirret nga libri më i zgjuar "I.V. Savelyev. Kursi i fizikës së përgjithshme. Vëllimi 2. Elektriciteti dhe Magnetizmi”, - vështirë se do të mund të gërmoni diçka më të freskët se kjo letër e mbeturinave. Kështu, në vitin 1820, një djalë i caktuar me emrin Ørsted filloi një eksperiment me një dirigjent dhe një gjilpërë busull që qëndronin pranë tij. Duke lënë të shkojë elektricitet me dirigjent në drejtime të ndryshme, ai u sigurua që shigjeta të ishte e orientuar qartë drejt diçkaje të qartë. Nga përvoja, kormorani arriti në përfundimin se fusha magnetike është e drejtuar. Në një kohë të mëvonshme, ata zbuluan (pyes veten se si?) se një fushë magnetike, ndryshe nga një fushë elektrike, nuk ka asnjë efekt në një ngarkesë në qetësi. Forca ndodh vetëm kur ngarkesa lëviz (merr parasysh). Ngarkesat (rrymat) lëvizëse ndryshojnë vetitë e hapësirës që i rrethon dhe krijojnë një fushë magnetike në të. Kjo do të thotë, rrjedh se fusha magnetike krijohet nga ngarkesat lëvizëse.

E shihni, ne po devijojmë gjithnjë e më shumë në energjinë elektrike. Në fund të fundit, asgjë nuk lëviz në një magnet dhe asnjë rrymë nuk rrjedh në të. Ja çfarë tha Ampere për këtë: ai sugjeroi që rrymat rrethore (rrymat molekulare) të qarkullojnë në molekulat e një lënde. Çdo rrymë e tillë ka një moment magnetik dhe krijon një fushë magnetike në hapësirën përreth. Në mungesë të një fushe të jashtme, rrymat molekulare janë të orientuara rastësisht, duke bërë që fusha që rezulton të jetë zero (e ftohtë, apo jo?). Por kjo nuk mjafton: Për shkak të orientimit kaotik të momenteve magnetike të molekulave individuale, momenti total magnetik i trupit është gjithashtu zero. - E ndjen se si herezia po forcohet gjithnjë e më shumë? ? Nën ndikimin e një fushe, momentet magnetike të molekulave fitojnë një orientim mbizotërues në një drejtim, si rezultat i të cilit magneti magnetizohet - momenti i tij i përgjithshëm magnetik bëhet jo zero. Në këtë rast, fushat magnetike të rrymave individuale molekulare nuk kompensojnë më njëra-tjetrën dhe lind një fushë. Hora!

Epo, si është?! - Rezulton se materiali magnetik magnetizohet gjatë gjithë kohës (!), vetëm në mënyrë kaotike. Domethënë, nëse fillojmë të ndajmë një pjesë të madhe në më të vogla, dhe të arrijmë te pjesët mikro-mikro, do të marrim magnet normalisht të punës (të magnetizuar) pa asnjë magnetizim!!! - Kjo është e pakuptimtë.

Pak informacion për zhvillimin e përgjithshëm: Magnetizimi i një magneti karakterizohet nga momenti magnetik për njësi vëllimi. Kjo sasi quhet magnetizim dhe përcaktohet me shkronjën "J".

Le të vazhdojmë zhytjen tonë. Pak nga energjia elektrike: A e dini se linjat e induksionit magnetik të fushës së rrymës së drejtpërdrejtë janë një sistem rrathësh koncentrikë që rrethojnë telin? Jo? - Tani dije, por mos beso. Për ta thënë thjesht, imagjinoni një ombrellë. Doreza e ombrellës është drejtimi i rrymës, por buza e vetë ombrellës (për shembull), d.m.th. një rreth është, si, një linjë e induksionit magnetik. Për më tepër, një linjë e tillë fillon nga ajri i hollë dhe përfundon, natyrisht, askund! -A mund ta imagjinoni fizikisht këtë marrëzi? Tre burra u regjistruan për këtë rast: quhet ligji Bio-Savart-Laplace. I gjithë konfuzioni vjen nga fakti se diku ishte paraqitur gabimisht vetë thelbi i fushës - pse shfaqet, çfarë është, në fakt, ku fillon, ku dhe si përhapet.

Edhe në gjëra absolutisht të thjeshta ata (këta fizikantë të këqij) mashtrojnë kokën e të gjithëve: Drejtimi i fushës magnetike karakterizohet nga sasia vektoriale("B" matet në Tesla). Do të ishte logjike, për analogji me forcën e fushës elektrike "E", të quhej "B" forca e fushës magnetike (si, ato kanë funksione të ngjashme). Megjithatë (vëmendje!) forca kryesore karakteristike e fushës magnetike quhej induksion magnetik... Por edhe kjo u dukej e pamjaftueshme dhe për të ngatërruar plotësisht gjithçka, sasisë ndihmëse iu caktua emri "forca e fushës magnetike". "H", e ngjashme karakteristikë ndihmëse Fusha elektrike "D". Si eshte...

Duke kuptuar më tej forcën e Lorencit, ata arrijnë në përfundimin se forca magnetike është më e dobët se forca e Kulombit me një faktor të barabartë me katrorin e raportit të shpejtësisë së ngarkesës me shpejtësinë e dritës (d.m.th., komponenti magnetik i forcës është më i vogël se komponenti elektrik). Duke i atribuar kështu një efekt relativist ndërveprimeve magnetike!!! Për shumë të vegjlit, do t'ju shpjegoj: Xha Ajnshtajni jetoi në fillim të shekullit dhe ai doli me teorinë e relativitetit, duke i lidhur të gjitha proceset me shpejtësinë e dritës (marrëzi e pastër). Domethënë, nëse nxitoni me shpejtësinë e dritës, atëherë koha do të ndalet, dhe nëse e tejkaloni atë, atëherë ajo do të kthehet prapa... Të gjithë e kanë kuptuar prej kohësh që kjo ishte vetëm një shaka botërore nga shakaxhi Ajnshtajni, dhe se të gjithë kjo, për ta thënë më butë, nuk është e vërtetë. Tani ata kanë lidhur edhe magnet me vetitë e tyre në këtë katrahurë - pse po e bëjnë këtë?...

Një tjetër informacion i vogël: Z. Ampere doli me një formulë të mrekullueshme dhe doli që nëse sillni një tel ose një copë hekuri në një magnet, magneti nuk do ta tërheqë telin, por ngarkesat që lëvizin përgjatë dirigjent. E quajtën në mënyrë patetike: “Ligji i Amperit”! Ata nuk morën parasysh që nëse përcjellësi nuk është i lidhur me baterinë dhe nuk kalon rrymë përmes tij, atëherë ai ende ngjitet në magnet. Ata dolën me një justifikim të tillë që, thonë ata, akuzat janë ende atje, thjesht lëvizin në mënyrë kaotike. Këto janë ato që ngjiten në magnet. Pyes veten se nga vjen EMF në mikrovolume për të lëkundur në mënyrë kaotike këto ngarkesa. Është thjesht një makinë me lëvizje të përhershme! Dhe ne nuk ngrohim asgjë, nuk e pompojmë me energji ... Ose ja një shaka tjetër: Për shembull, alumini është gjithashtu një metal, por për disa arsye nuk ka ngarkesa kaotike. Epo, alumini NUK NGJIT në magnet!!! ...apo është prej druri...

Oh po! Unë nuk ju kam thënë ende se si drejtohet vektori i induksionit magnetik (ju duhet ta dini këtë). Pra, duke kujtuar ombrellën tonë, imagjinoni që ne kaluam një rrymë rreth perimetrit (skajën e ombrellës). Si rezultat i këtij operacioni të thjeshtë, vektori drejtohet nga mendimi ynë drejt dorezës pikërisht në qendër të shkopit. Nëse përcjellësi me rrymë ka forma të parregullta, atëherë gjithçka humbet - thjeshtësia avullon. Shfaqet një vektor shtesë i quajtur momenti magnetik i dipolit (në rastin e ombrellës është gjithashtu aty, ai thjesht drejtohet në të njëjtin drejtim si vektori i induksionit magnetik). Fillon një konfuzion i tmerrshëm në formula - të gjitha llojet e integraleve konturore, sinus-kosinuset, etj. - Kush ka nevojë mund të pyesë veten. Dhe gjithashtu vlen të përmendet se rryma duhet të zbatohet sipas rregullit të gjilpërës së djathtë, d.m.th. në drejtim të akrepave të orës, atëherë vektori do të jetë larg nesh. Kjo lidhet me konceptin e një normaliteti pozitiv. Mirë, le të vazhdojmë...

Shoku Gauss mendoi pak dhe vendosi që mungesa e ngarkesave magnetike në natyrë (në fakt, Diraku sugjeroi që ato ekzistojnë, por ato ende nuk janë zbuluar) çon në faktin se linjat e vektorit "B" nuk kanë as një fillim. as një fund. Prandaj, numri i kryqëzimeve që ndodhin kur vijat "B" lënë një vëllim të kufizuar nga një sipërfaqe e caktuar "S" është gjithmonë i barabartë me numrin e kryqëzimeve që ndodhin kur vijat hyjnë në këtë vëllim. Rrjedhimisht, fluksi i vektorit të induksionit magnetik nëpër çdo sipërfaqe të mbyllur është zero. Tani le të interpretojmë gjithçka në rusisht normale: çdo sipërfaqe, siç është e lehtë të imagjinohet, përfundon diku, dhe për këtë arsye është e mbyllur. " E barabartë me zero" - kjo do të thotë se nuk është aty. Ne nxjerrim një përfundim të thjeshtë: “Nuk ka asnjë rrjedhë askund”!!! - Vërtet mirë! (Në realitet, kjo do të thotë vetëm se rrjedha është uniforme). Mendoj se duhet të ndalemi këtu, pasi ajo që vijon është një plehra dhe thellësi e tillë që... Gjërat si divergjenca, rotori, potenciali vektorial janë komplekse globalisht dhe as kjo mega-punë nuk kuptohet plotësisht.

Tani pak për formën e fushës magnetike në përcjellësit me rrymë (si bazë për bisedën tonë të mëtejshme). Kjo temë mund të jetë shumë më e paqartë sesa jemi mësuar të mendojmë. Unë kam shkruar tashmë për një përcjellës të drejtë - një fushë në formën e një cilindri të hollë përgjatë përcjellësit. Nëse mbështillni një spirale në një copë kartoni cilindrike dhe aplikoni rrymë, atëherë fusha e një dizajni të tillë (dhe me zgjuarsi quhet solenoid) do të jetë e njëjtë me atë të një magneti cilindrik të ngjashëm, d.m.th. vijat dalin nga fundi i magnetit (ose cilindri i supozuar) dhe hyjnë në skajin tjetër, duke formuar një lloj elipsi në hapësirë. Sa më e gjatë të jetë spiralja ose magneti, aq më të sheshta dhe më të zgjatura janë elipset. Unaza e tensionit ka një fushë të ftohtë: domethënë, në formën e një torusi (imagjinoni fushën e një përcjellësi të drejtë të mbështjellë në një top). Në përgjithësi është një shaka me një toroid (tani është një solenoid i mbështjellë në një donut) - nuk ka induksion magnetik jashtë vetes (!). Nëse merrni një solenoid pafundësisht të gjatë, atëherë të njëjtat mbeturina. Vetëm ne e dimë që asgjë nuk është e pafund, prandaj solenoidi spërkat dhe buron nga skajet ;))) . Dhe gjithashtu, fusha është uniforme brenda solenoidit dhe toroidit. Uau.

Epo, çfarë tjetër është e dobishme të dini? - Kushtet në kufirin e dy magneteve duken saktësisht si një rreze drite në kufirin e dy mediave (përthyhet dhe ndryshon drejtimin e saj), vetëm se nuk kemi një rreze, por një vektor të induksionit magnetik dhe përshkueshmërisë magnetike të ndryshme. (jo optike) e magneteve tona (mediumeve). Ose këtu është një gjë tjetër: ne kemi një bërthamë dhe një spirale mbi të (një elektromagnet, si), ku mendoni se varen linjat e induksionit magnetik? - Ato janë të përqendruara kryesisht brenda bërthamës, sepse përshkueshmëria e saj magnetike është e mahnitshme dhe gjithashtu janë të paketuara fort në boshllëk ajri midis bërthamës dhe spirales. Por nuk ka asgjë të mallkuar në vetë dredha-dredha. Prandaj, nuk do të magnetizoni asgjë me sipërfaqen anësore të spirales, por vetëm me bërthamën.

Hej, je akoma zgjuar? Jo? Pastaj le të vazhdojmë. Rezulton se të gjitha materialet në natyrë ndahen jo në dy klasa: magnetike dhe jomagnetike, por në tre (në varësi të shenjës dhe madhësisë së ndjeshmërisë magnetike): 1. Diamagnet, në të cilat është i vogël dhe negativ në vlerë ( me pak fjalë, praktikisht zero, dhe nuk do të mund t'i magnetizoni kurrë), 2. Paramagnet, në të cilët është gjithashtu i vogël, por pozitiv (gjithashtu afër zeros; mund ta magnetizoni pak, por nuk do ta ndjeni përsëri. kështu që nuk ka rëndësi), 3. Ferromagnet, në të cilët është pozitiv dhe arrin vlera thjesht gjigante (1010 herë më shumë se për materialet paramagnetike!), përveç kësaj, për materialet ferromagnetike, ndjeshmëria është në funksion të forcës së fushës magnetike. Në fakt, ekziston një lloj tjetër i substancës - këto janë dielektrikë, ato kanë veti krejtësisht të kundërta dhe nuk janë interesante për ne.

Natyrisht, ne jemi të interesuar për ferromagnetët, të cilët quhen të tillë për shkak të përfshirjes së hekurit (ferrum). Hekuri mund të zëvendësohet me kimikate me veti të ngjashme. elementet: nikel, kobalt, gadolinium, lidhjet dhe përbërjet e tyre, si dhe disa lidhje dhe përbërje të manganit dhe kromit. E gjithë kjo gjë me magnetizimin funksionon vetëm nëse substanca është në gjendje kristalore. (Magnetizimi mbetet për shkak të një efekti të quajtur "Hysteresis Loop" - mirë, ju të gjithë e dini tashmë). Është interesante të dihet se ekziston një "temperaturë Curie" e caktuar dhe nuk është e tillë temperaturë të caktuar, dhe çdo material ka vlerën e vet, mbi të cilën zhduken të gjitha vetitë ferromagnetike. Është absolutisht e mahnitshme të zbulosh se ekzistojnë substanca të grupit të pestë, të quajtur antiferromagnet (erbium, disponim, lidhje të manganit dhe BAKRI!!!). Këto materiale speciale kanë një temperaturë tjetër: "pikën e Curie-së antiferromagnetike" ose "pikën Néel", nën të cilën zhduken edhe vetitë e qëndrueshme të kësaj klase. (Mbi pikën e sipërme, substanca sillet si një paramagnet dhe në temperatura nën pikën e poshtme të Neel, ajo bëhet ferromagnetike).

Pse po i them të gjitha kaq qetë? - Ju lutem vini re se unë kurrë nuk thashë se kimia është një shkencë e pasaktë (vetëm fizika) - por kjo është kimi e pastër. Imagjinoni: ju merrni bakër, e ftohni, e magnetizoni dhe keni një magnet në duar (në dorashka? Por bakri nuk është magnetik!!! - Vërtet, i lezetshëm.

Mund të na duhen gjithashtu disa gjëra thjesht elektromagnetike nga ky libër, për të krijuar një alternator, për shembull. Fenomeni numër 1: Në 1831, Faraday zbuloi se në një qark të mbyllur përcjellës, kur fluksi i induksionit magnetik ndryshon nëpër sipërfaqen e kufizuar nga ky qark, lind një rrymë elektrike. Ky fenomen quhet induksioni elektromagnetik, dhe rryma që rezulton është induktive. Dhe tani gjëja më e rëndësishme: Madhësia emf i induktuar nuk varet nga mënyra se si ndryshon fluksi magnetik dhe përcaktohet vetëm nga shpejtësia e ndryshimit të fluksit! - Mendimi maturohet: Sa më shpejt të rrotullohet rotori me perde, aq më e madhe arrin vlera EMF e induktuar dhe aq më i madh është voltazhi që hiqet nga qarku dytësor i alternatorit (nga bobinat). Vërtetë, xhaxhai Lenz na prishi me "Rregullin e Lenzit" të tij: rryma e induktuar drejtohet gjithmonë në mënyrë që të kundërshtojë shkakun që e shkakton atë. Më vonë do të shpjegoj se si trajtohet kjo çështje në një alternator (dhe në modele të tjera gjithashtu).

Fenomeni numër 2: Rrymat e induksionit mund të ngacmohen edhe në përçues masiv të ngurtë. Në këtë rast, ato quhen rryma Foucault ose rryma vorbull. Rezistenca elektrike ka pak përcjellës masiv, kështu që rrymat e Foucault mund të arrijnë shumë forcë e madhe. Në përputhje me rregullin e Lenz-it, rrymat e Foucault zgjedhin shtigje dhe drejtime të tilla brenda përcjellësit, në mënyrë që me veprimin e tyre të mund t'i rezistojnë sa më fort shkakut që i shkakton. Prandaj, përçuesit e mirë që lëvizin në një fushë magnetike të fortë përjetojnë frenim të fortë për shkak të ndërveprimit të rrymave Foucault me fushën magnetike. Kjo duhet të dihet dhe të merret parasysh. Për shembull, në një alternator, nëse bëhet sipas skemës së gabuar përgjithësisht të pranuar, atëherë rrymat e Foucault lindin në perdet lëvizëse dhe, natyrisht, ngadalësojnë procesin. Me sa kuptoj unë, askush nuk e ka menduar fare këtë. (Shënim: Përjashtimi i vetëm është induksioni unipolar, i zbuluar nga Faraday dhe i përmirësuar nga Tesla, i cili nuk prodhon ndikim të dëmshëm vetëinduksioni).

Fenomeni numër 3: Një rrymë elektrike që rrjedh në çdo qark krijon një fluks magnetik që depërton në këtë qark. Kur ndryshon rryma, ndryshon edhe fluksi magnetik, si rezultat i të cilit induktohet një emf në qark. Ky fenomen quhet vetëinduksion. Në artikullin për alternatorët do të flas edhe për këtë fenomen.

Nga rruga, për rrymat e Foucault. Ju mund të bëni një eksperiment të mrekullueshëm. Lehtë si ferr. Le të marrim një bakër të madh, të trashë (të paktën 2 mm të trashë) ose fletë alumini dhe vendoseni në një kënd me dyshemenë. Lëreni një magnet të përhershëm "të fortë" të rrëshqasë lirisht poshtë sipërfaqes së tij të pjerrët. Dhe... E çuditshme!!! Magneti i përhershëm duket se tërhiqet nga fleta dhe rrëshqet dukshëm më ngadalë sesa, për shembull, përgjatë sipërfaqe druri. Pse? Ashtu si, një "specialist" do të përgjigjet menjëherë: "Në një përcjellës fletësh, kur një magnet lëviz, lindin rryma elektrike vorbull (rrymat e Foucault), të cilat parandalojnë ndryshimet në fushën magnetike dhe, për rrjedhojë, parandalojnë lëvizjen e një magneti të përhershëm përgjatë sipërfaqja e përcjellësit." Por le të mendojmë për këtë! Rryma elektrike vorbull është lëvizja e vorbullës së elektroneve përçuese. Çfarë e pengon lëvizjen e lirë të një vorbulle elektronesh përcjellëse përgjatë sipërfaqes së një përcjellësi? Masa inerte e elektroneve përçuese? Humbja e energjisë kur elektronet përplasen me rrjetën kristalore të një përcjellësi? Jo, kjo nuk vërehet dhe në përgjithësi nuk mund të vërehet. Pra, çfarë po ju ndalon lëvizjen e lirë rryma vorbullore përgjatë përcjellësit? Nuk e di? Dhe askush nuk mund të përgjigjet, sepse e gjithë fizika është e pakuptimtë.

Tani disa mendime interesante për thelbin e magnetëve të përhershëm. Në makinën e Howard R. Johnson, ose më saktë në dokumentacionin e patentës për të, kjo është ideja e shprehur: “Kjo shpikje lidhet me një metodë të përdorimit të rrotullimeve të elektroneve të paçiftuara në një ferromagnet dhe materiale të tjera që janë burime të fushave magnetike për të prodhuar. fuqia pa rrjedhën e elektroneve, si kjo ndodh në përçuesit elektrikë të zakonshëm dhe për motorët me magnet të përhershëm për përdorim këtë metodë kur krijoni një burim energjie. Në praktikën e shpikjes së tanishme, rrotullimet e elektroneve të paçiftuara të përfshira në magnetet e përhershëm përdoren për të krijuar një burim fuqie lëvizëse vetëm nëpërmjet karakteristikave superpërcjellëse të magnetëve të përhershëm dhe fluksit magnetik të krijuar nga magnetët, i cili kontrollohet dhe kontrollohet dhe të përqendruara në mënyrë që të orientojnë forcat magnetike për prodhim konstant punë e dobishme, të tilla si zhvendosja e rotorit në lidhje me statorin." Vini re se Johnson shkruan në patentën e tij për një magnet të përhershëm si një sistem me "karakteristika superpërcjellëse"! Rrymat e elektroneve në një magnet të përhershëm janë një manifestim i superpërçueshmërisë reale, e cila nuk kërkon një sistem ftohjeje përcjellësi për të siguruar rezistencë zero. Për më tepër, "rezistenca" duhet të jetë negative në mënyrë që magneti të ruajë dhe rinovojë gjendjen e tij të magnetizuar.

Çfarë, mendoni se dini gjithçka për "të rregulltit"? Këtu është një pyetje e thjeshtë: - Si duket fotografia? linjat e energjisë një unazë e thjeshtë feromagnetike (një magnet nga një altoparlant i rregullt)? Për disa arsye, të gjithë besojnë ekskluzivisht se është njësoj si me çdo dirigjent unazor (dhe, natyrisht, nuk përshkruhet në asnjë nga librat). Dhe këtu e keni gabim!

Në fakt (shiko foton) në zonën ngjitur me vrimën e unazës, diçka e pakuptueshme po ndodh me linjat. Në vend që ta shpojnë vazhdimisht, ato ndryshojnë, duke përshkruar një figurë që të kujton një qese të mbushur fort. Ajo ka, si të thuash, dy lidhje - në krye dhe në fund (pikat speciale 1 dhe 2) - fusha magnetike në to ndryshon drejtimin.

Ju mund të bëni një eksperiment të lezetshëm (si, normalisht i pashpjegueshëm;) - le ta sjellim nga poshtë në unazë ferriti top çeliku, dhe në pjesën e poshtme të tij një arrë metalike. Ajo menjëherë do të tërhiqet prej tij (Fig. a). Gjithçka është e qartë këtu - topi, dikur në fushën magnetike të unazës, u bë magnet. Tjetra, ne do të futim topin nga poshtë lart në unazë. Këtu arra do të bjerë dhe do të bjerë mbi tavolinë (Fig. b). Këtu është, pika speciale më e ulët! Drejtimi i fushës në të ndryshoi, topi filloi të rimagnetizohej dhe pushoi së tërhequri arrën. Duke e ngritur topin mbi pikën e veçantë, arra përsëri mund të magnetizohet në të (Fig. c). Kjo shaka me vijat magnetike M.F ishte i pari që zbuloi Ostrikov.

P.S.: Dhe në përfundim, do të përpiqem të formuloj më qartë pozicionin tim në lidhje me fizikën moderne. Unë nuk jam kundër të dhënave eksperimentale. Nëse sillni një magnet dhe ai tërheq një copë hekuri, do të thotë se e ka tërhequr atë. Nëse fluksi magnetik nxit një EMF, do të thotë se indukton. Ju nuk mund të debatoni me këtë. Por (!) këto janë përfundimet që nxjerrin shkencëtarët... shpjegimet e tyre për këto dhe procese të tjera ndonjëherë janë thjesht qesharake (për ta thënë më butë). Dhe jo ndonjëherë, por shpesh. Pothuajse gjithmonë…

Transgjenerimi i energjisë fushë elektromagnetike

Thelbi i hulumtimit:

Drejtimi kryesor i kërkimit është studimi i mundësisë teorike dhe teknike të krijimit të pajisjeve që gjenerojnë energji elektrike përmes procesit fizik të transgjenerimit të energjisë së fushës elektromagnetike të zbuluar nga autori. Thelbi i efektit është se kur shtohen fusha elektromagnetike (konstante dhe të ndryshueshme), nuk shtohen energjitë, por amplituda e fushës. Energjia e fushës është proporcionale me katrorin e amplitudës së fushës totale elektromagnetike. Si rezultat, me shtimin e thjeshtë të fushave, energjia e fushës totale mund të jetë shumë herë më e madhe se energjia e të gjitha fushave origjinale veç e veç. Kjo veti e fushës elektromagnetike quhet mosaditivitet i energjisë së fushës. Për shembull, kur grumbullohen tre magnet të përhershëm të diskut të sheshtë, energjia e fushës magnetike totale rritet nëntëfish! Një proces i ngjashëm ndodh kur shtohet valët elektromagnetike në linjat ushqyese dhe sistemet rezonante. Energjia e valës totale elektromagnetike në këmbë mund të jetë shumë herë më e madhe se energjia e valëve dhe e fushës elektromagnetike përpara mbledhjes. Si rezultat, energjia totale e sistemit rritet. Procesi përshkruhet nga një formulë e thjeshtë e energjisë në terren:

Kur shtohen tre magnet të përhershëm të diskut, vëllimi i fushës zvogëlohet tre herë, dhe densiteti vëllimor i energjisë i fushës magnetike rritet nëntë herë. Si rezultat, energjia e fushës totale të tre magneteve së bashku rezulton të jetë tre herë më e madhe se energjia e tre magnetëve të ndarë.

Kur valët elektromagnetike shtohen në një vëllim (në linjat ushqyese, rezonatorët, bobinat, energjia e fushës elektromagnetike gjithashtu rritet në krahasim me atë origjinale).

Teoria e fushës elektromagnetike demonstron mundësinë e gjenerimit të energjisë përmes transferimit (trans-) dhe shtimit të valëve dhe fushave elektromagnetike. Teoria e transgjenerimit të energjisë së fushës elektromagnetike e zhvilluar nga autori nuk bie në kundërshtim me elektrodinamikën klasike. Ideja e vazhdimësisë fizike si një medium dielektrik super i dendur me energji të madhe të masës latente çon në faktin se hapësira fizike ka energji dhe transgjenerimi nuk cenon ligjin e plotë të ruajtjes së energjisë (duke marrë parasysh energjinë e mediumit ). Mosaditiviteti i energjisë së fushës elektromagnetike tregon se për fushën elektromagnetike nuk zbatohet thjesht ligji i ruajtjes së energjisë. Për shembull, në teorinë e vektorit Umov-Poynting, shtimi i vektorëve Poynting çon në shtimin e fushave elektrike dhe magnetike njëkohësisht. Prandaj, për shembull, kur shtohen tre vektorë Pointing, totali i vektorit Pointing rritet me nëntë herë, dhe jo tre, siç duket në shikim të parë.

Rezultatet e hulumtimit:

Mundësia e marrjes së energjisë duke kombinuar valët elektromagnetike u studiua eksperimentalisht në lloje të ndryshme të linjave ushqyese - përcjellës valësh, me dy tela, shirita, koaksialë. Gama e frekuencës është nga 300 MHz në 12.5 GHz. Fuqia u mat drejtpërdrejt - me vatmetra - dhe indirekt - me dioda detektori dhe voltmetra. Si rezultat, kur u bënë rregullime të caktuara në linjat ushqyese, u morën rezultate pozitive. Kur shtoni amplituda të fushës (në ngarkesa), fuqia e lëshuar në ngarkesë tejkalon fuqinë e furnizuar nga kanale të ndryshme (u përdorën ndarës të energjisë). Më së shumti përvojë e thjeshtë, që ilustron parimin e shtimit të amplitudave, është një eksperiment në të cilin tre antena me drejtim të lartë funksionojnë në fazë me një marrës marrës, në të cilin është lidhur një vatmetër. Rezultati i këtij eksperimenti: fuqia e regjistruar në antenën marrëse është nëntë herë më e madhe se ajo e dhënë nga secila antenë transmetuese veç e veç. Në antenën marrëse shtohen amplituda (tre) nga tre antenat transmetuese dhe fuqia marrëse është proporcionale me katrorin e amplitudës. Kjo do të thotë, kur shtohen tre amplituda në fazë, fuqia e marrjes rritet nëntë herë!

Duhet të theksohet se ndërhyrja në ajër (vakum) është shumëfazore dhe ndryshon në një sërë mënyrash nga ndërhyrja në linjat ushqyese, rezonatorët e zgavrës, valët në këmbë ah në mbështjellje etj. Në të ashtuquajturin model interferenci klasik vërehen si shtimi ashtu edhe zbritja e amplitudave të fushës elektromagnetike. Prandaj, në përgjithësi, me ndërhyrje shumëfazore, shkelja e ligjit të ruajtjes së energjisë është e natyrës lokale. Në një rezonator ose në prani të valëve në këmbë në linjat ushqyese, mbivendosja e valëve elektromagnetike nuk shoqërohet me një rishpërndarje të fushës elektromagnetike në hapësirë. Në këtë rast, në rezonatorët çerek dhe gjysmë valë ndodh vetëm shtimi i amplitudave të fushës. Energjia e valëve të kombinuara në një vëllim është energjia e kaluar nga gjeneratori në rezonator.

Studimet eksperimentale konfirmojnë plotësisht teorinë e transgjenerimit. Dihet nga praktika e mikrovalëve se edhe me prishje të zakonshme elektrike në linjat ushqyese, fuqia tejkalon fuqinë e furnizuar nga gjeneratori. Për shembull, një përcjellës valësh i projektuar për një fuqi mikrovalore prej 100 MW shpohet duke shtuar dy fuqi mikrovalore prej 25 MW secila - duke shtuar dy valë mikrovalore kundërpërhapëse në përcjellës valësh. Kjo mund të ndodhë kur fuqia e mikrovalës reflektohet nga fundi i linjës.

Një numër origjinalesh diagramet e qarkut për të gjeneruar energji duke përdorur lloje të ndryshme ndërhyrje. Gama kryesore e frekuencës është metër dhe decimetër (mikrovalë), deri në centimetër. Bazuar në transgjenerimin, është e mundur të krijohen burime kompakte autonome të energjisë elektrike.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të magneteve: të përhershëm dhe elektromagnet. Ju mund të përcaktoni se çfarë është një magnet i përhershëm bazuar në vetitë e tij kryesore. Një magnet i përhershëm e ka marrë emrin e tij sepse magnetizmi i tij është gjithmonë "aktiv". Ai gjeneron fushën e tij magnetike, ndryshe nga një elektromagnet, i cili është bërë nga tela e mbështjellë rreth një bërthame hekuri dhe kërkon që rryma të rrjedhë për të krijuar një fushë magnetike.

Historia e studimit të vetive magnetike

Shekuj më parë, njerëzit zbuluan se disa lloje shkëmbinj kanë karakteristika origjinale: i tërhequr nga objekte hekuri. Përmendja e magnetitit gjendet në kronikat e lashta historike: më shumë se dy mijë vjet më parë në ato evropiane dhe shumë më herët në ato të Azisë Lindore. Në fillim u konsiderua si një objekt kurioz.

Më vonë, magnetiti u përdor për lundrim, duke zbuluar se ai tenton të zërë një pozicion të caktuar kur i jepet liria për të rrotulluar. Kërkimi shkencor kryer nga P. Peregrine në shekullin e 13-të, tregoi se çeliku mund të fitonte këto karakteristika pasi të fërkohej me magnetit.

Objektet e magnetizuara kishin dy pole: "verior" dhe "jug", në lidhje me fushën magnetike të Tokës. Siç zbuloi Peregrine, izolimi i njërit prej poleve nuk ishte i mundur duke prerë një fragment magnetiti në dy pjesë - çdo fragment individual përfundoi me çiftin e vet të poleve.

Në përputhje me konceptet e sotme, fusha magnetike e magneteve të përhershme është orientimi që rezulton i elektroneve në një drejtim të vetëm. Vetëm disa lloje materialesh ndërveprojnë me fusha magnetike, një numër shumë më i vogël i tyre janë në gjendje të mbajnë një fushë magnetike konstante.

Vetitë e magnetëve të përhershëm

Karakteristikat kryesore të magneteve të përhershëm dhe fusha që ata krijojnë janë:

ekzistenca e dy poleve;
polet e kundërta tërhiqen, dhe polet e ngjashme zmbrapsen (si ngarkesat pozitive dhe negative);
forca magnetike përhapet në mënyrë të padukshme në hapësirë dhe kalon nëpër objekte (letër, dru);
Pranë poleve vërehet një rritje e intensitetit të MF.

Magnetët e përhershëm mbështesin MP pa ndihmë të jashtme. Në varësi të vetive të tyre magnetike, materialet ndahen në lloje kryesore:

feromagnet - magnetizohen lehtësisht;
materialet paramagnetike - magnetizohen me shumë vështirësi;
Diamagnetët - priren të reflektojnë fushat magnetike të jashtme duke magnetizuar në drejtim të kundërt.

E rëndësishme! Materialet magnetike të buta si çeliku përçojnë magnetizëm kur lidhen me një magnet, por kjo ndalon kur ai hiqet. Magnetët e përhershëm janë bërë nga materiale të forta magnetike.

Si funksionon një magnet i përhershëm?

Puna e tij merret me strukturën atomike. Të gjithë feromagnetët krijojnë një fushë magnetike natyrore, megjithëse të dobët, falë elektroneve që rrethojnë bërthamat e atomeve. Këto grupe atomesh janë në gjendje të orientohen në të njëjtin drejtim dhe quhen fusha magnetike. Çdo domen ka dy pole: veri dhe jug. Kur një material ferromagnetik nuk magnetizohet, rajonet e tij janë të orientuara në drejtime të rastësishme dhe fushat e tyre magnetike anulojnë njëra-tjetrën.

Për të krijuar magnet të përhershëm, ferromagnetët nxehen në temperatura shumë të larta. temperaturat e larta ah dhe janë të ekspozuar ndaj MF të fortë të jashtëm. Kjo çon në faktin se domenet individuale magnetike brenda materialit fillojnë të orientohen në drejtim të fushës magnetike të jashtme derisa të gjitha fushat të rreshtohen, duke arritur pikën e ngopjes magnetike. Materiali më pas ftohet dhe domenet e rreshtuara mbyllen në pozicionin e tyre. Pasi të hiqet MF e jashtme, materialet e forta magnetike do të ruajnë shumicën e domeneve të tyre, duke krijuar një magnet të përhershëm.

Karakteristikat e magnetit të përhershëm

Forca magnetike karakterizohet nga induksioni magnetik i mbetur. I caktuar Br. Kjo është forca që mbetet pas zhdukjes së deputetit të jashtëm. Matur në teste (T) ose gauss (G);
Shtrëngimi ose rezistenca ndaj demagnetizimit - Ns. Matur në A/m. Tregon sa duhet të jetë intensiteti i jashtëm MF për të demagnetizuar materialin;
Energjia maksimale - BHmax. Llogaritur duke shumëzuar forcën magnetike remanente Br dhe shtrëngimin Hc. Matur në MGSE (megausserted);
Koeficienti i temperaturës së forcës magnetike të mbetur – Тс të Br. Karakterizon varësinë e Br nga vlera e temperaturës;
Tmax - vlera më e lartë temperatura në të cilën magnetët e përhershëm humbasin vetitë e tyre me mundësinë e rikuperimit të kundërt;
Tcur është vlera më e lartë e temperaturës në të cilën materiali magnetik humbet në mënyrë të pakthyeshme vetitë e tij. Ky tregues quhet temperatura Curie.

Karakteristikat individuale të magnetit ndryshojnë në varësi të temperaturës. Në kuptime të ndryshme temperatura tipe te ndryshme materialet magnetike funksionojnë ndryshe.

E rëndësishme! Të gjithë magnetët e përhershëm humbasin një përqindje të magnetizmit të tyre me rritjen e temperaturës, por me ritme të ndryshme në varësi të llojit të tyre.

Llojet e magnetëve të përhershëm

Ekzistojnë pesë lloje magnetësh të përhershëm, secila prej të cilave prodhohet ndryshe duke përdorur materiale me veti të ndryshme:

alnico;
ferrite;
SmCo për tokë të rrallë me bazë kobalt dhe samarium;
neodymium;
polimer.

Alnico

Këta janë magnet të përhershëm që përbëhen kryesisht nga një kombinim i aluminit, nikelit dhe kobaltit, por mund të përfshijnë gjithashtu bakër, hekur dhe titan. Për shkak të vetive të magneteve alnico, ato mund të funksionojnë në temperaturat më të larta duke ruajtur magnetizmin e tyre, por ato demagnetizohen më lehtë se ferriti ose toka e rrallë SmCo. Ata ishin magnetët e parë të përhershëm të prodhuar në masë, duke zëvendësuar metalet e magnetizuara dhe elektromagnetët e shtrenjtë.

Aplikacion:

motore elektrike;
trajtimit të ngrohjes;
kushineta;
mjetet e hapësirës ajrore;
pajisje ushtarake;
pajisje ngarkimi dhe shkarkimi me temperaturë të lartë;
mikrofona.

Ferritet

Për të bërë magnet ferrit, të njohur edhe si qeramikë, përdoren karbonat stroncium dhe oksid hekuri në një raport 10/90. Të dy materialet janë të bollshme dhe ekonomikisht të disponueshme.

Për shkak të kostove të ulëta të prodhimit, rezistencës ndaj nxehtësisë (deri në 250°C) dhe korrozionit, magnetët e ferritit janë një nga magnetët më të njohur për përdorim të përditshëm. Ata kanë shtrëngim të brendshëm më të madh se alnico, por më pak forcë magnetike se homologët e tyre neodymium.

Aplikacion:

altoparlantët e zërit;
sistemet e sigurisë;
magnet me pllaka të mëdha për heqjen e kontaminimit të hekurit nga linjat e procesit;
motorë elektrikë dhe gjeneratorë;
instrumente mjekësore;
magnete ngritëse;
magnete të kërkimit detar;
pajisje të bazuara në funksionimin e rrymave vorbull;
çelsin dhe reletë;
frenat

Magnetët SmCo për Tokë të rrallë

Magnetët e kobaltit dhe samariumit funksionojnë në një gamë të gjerë temperaturash, kanë koeficientë të lartë të temperaturës dhe rezistencë të lartë ndaj korrozionit. Ky lloj ruan vetitë magnetike edhe në temperatura nën zero absolute, duke i bërë ato të njohura për përdorim në aplikime kriogjenike.

Aplikacion:

teknologji turbo;
bashkime pompash;
mjedise të lagështa;
pajisje me temperaturë të lartë;
makina garash elektrike në miniaturë;
pajisje radio-elektronike për funksionim në kushte kritike.

Magnet neodymium

Magnetët më të fortë ekzistues, të përbërë nga një aliazh neodymium, hekuri dhe bori. Falë fuqisë së tyre të madhe, edhe magnetët në miniaturë janë efektivë. Kjo siguron shkathtësi të përdorimit. Çdo person është vazhdimisht pranë një prej magneteve të neodymiumit. Ata janë, për shembull, në një smartphone. Prodhimi i motorëve elektrikë, pajisjeve mjekësore dhe radio-elektronikës mbështetet në magnet neodymium ultra të fortë. Për shkak të forcës së tyre ultra të fortë, forcës së madhe magnetike dhe rezistencës ndaj demagnetizimit, mostrat deri në 1 mm janë të mundshme.

Aplikacion:

hard disqe;
pajisje për riprodhimin e zërit - mikrofona, sensorë akustikë, kufje, altoparlantë;
proteza;
pompa të lidhura magnetikisht;
mbyllës të dyerve;
motorë dhe gjeneratorë;
brava mbi bizhuteri;
Skanera MRI;
terapi magnetike;
Sensorë ABS në makina;
pajisje ngritëse;
ndarës magnetik;
çelsat e kallamit etj.

Magnetët fleksibël përmbajnë grimca magnetike brenda një lidhësi polimer. Përdoret për pajisje unike ku instalimi i analogëve të ngurtë është i pamundur.

Aplikacion:

reklama në ekran - fiksim i shpejtë dhe heqje e shpejtë në ekspozita dhe ngjarje;
shenjat Automjeti, panele edukative shkollore, logot e kompanive;
lodra, gjëegjëza dhe lojëra;
sipërfaqe maskuese për lyerje;
kalendarët dhe faqerojtësit magnetikë;
vulat e dritareve dhe dyerve.

Shumica e magneteve të përhershëm janë të brishtë dhe nuk duhet të përdoren si elementet strukturore. Ato prodhohen në forma standarde: unaza, shufra, disqe dhe individuale: trapezoide, harqe etj. Magnetët neodymium, për shkak të përmbajtjes së lartë të hekurit, janë të ndjeshëm ndaj korrozionit, prandaj janë të veshura me nikel, çelik, teflon, titan. , gome dhe materiale të tjera.

Video

BODILA ELEKTROMAGNETI

Spiralja është një nga elementët kryesorë të elektromagnetit dhe duhet të plotësojë kërkesat themelore të mëposhtme:

1) siguroni aktivizimin e besueshëm të elektromagnetit në kushtet më të këqija, d.m.th. në gjendje të nxehtë dhe me tension të reduktuar;

2) mos nxehet temperatura e lejuar në të gjitha mënyrat e mundshme, d.m.th. me tension të rritur;

3) kur madhësive minimale të jetë i përshtatshëm për prodhim;

4) të jetë i fortë mekanikisht;

5) të ketë një nivel të caktuar izolimi, dhe në disa pajisje të jetë rezistent ndaj lagështirës, acidit dhe vajit.

Gjatë funksionimit, streset lindin në spirale: mekanike - për shkak të forcave elektrodinamike në kthesat dhe midis kthesave, veçanërisht kur rrymë alternative; termike - për shkak të ngrohjes së pabarabartë të pjesëve të tij individuale; elektrike - për shkak të mbitensioneve, veçanërisht gjatë mbylljes.

Gjatë llogaritjes së spirales, duhet të plotësohen dy kushte. E para është sigurimi i MMF-së së kërkuar me një spirale të nxehtë dhe tension të reduktuar. Së dyti, temperatura e ngrohjes së spirales nuk duhet të kalojë atë të lejuar.

Si rezultat i llogaritjes, duhet të përcaktohen sasitë e mëposhtme të nevojshme për dredha-dredha: d– diametri i telit të markës së zgjedhur; w- numri i kthesave; R– rezistenca e spirales.

Nga dizajni Rrotullat dallohen: kornizë - dredha-dredha kryhet në një kornizë metalike ose plastike; breza pa kornizë - dredha-dredha bëhet në një shabllon të lëvizshëm, pas mbështjelljes, spiralja lidhet me shirita; pa kornizë me mbështjellje në bërthamën e sistemit magnetik.

Një magnet i përhershëm është një copë çeliku ose ndonjë tjetër aliazh i fortë, i cili, duke u magnetizuar, ruan në mënyrë të qëndrueshme pjesën e ruajtur të energjisë magnetike. Qëllimi i një magneti është të shërbejë si burim i një fushe magnetike që nuk ndryshon dukshëm as me kalimin e kohës, as nën ndikimin e faktorëve të tillë si goditjet, ndryshimet e temperaturës, fushat e jashtme magnetike. Magnetët e përhershëm përdoren në pajisje të ndryshme dhe pajisje: reletë, instrumente matëse elektrike, kontaktorë, makina elektrike.

Dallohen grupet kryesore të mëposhtme të lidhjeve për magnet të përhershëm:

2) lidhjet me bazë çeliku - nikel - alumini me shtimin e kobaltit dhe silikonit në disa raste: alni (Fe, Al, Ni), alnisi (Fe, Al, Ni, Si), magnico (Fe, Ni, Al, Co. );

3) lidhjet e bazuara në argjend, bakër, kobalt.

Sasitë që karakterizojnë një magnet të përhershëm janë induksioni i mbetur NË r dhe forcë shtrënguese N c. Për përcaktimin karakteristikat magnetike magnetet e përfunduar përdorin kurba të demagnetizimit (Fig. 7-14), të cilat përfaqësojnë varësinë NË = f(– H). Kurba merret për unazën, e cila fillimisht magnetizohet në induksionin e ngopjes dhe më pas çmagnetizohet në NË = 0.

Rrjedha në hendekun e ajrit. Për të përdorur energjinë e një magneti, është e nevojshme ta prodhoni atë me një hendek ajri. Komponenti i MMF i shpenzuar nga një magnet i përhershëm për të përcjellë fluksin në hendekun e ajrit quhet MMF i lirë.

Prania e një hendeku ajri δ redukton induksionin në magnet nga NË r te NË(Fig. 7-14) në të njëjtën mënyrë sikur një rrymë çmagnetizuese të kalonte përmes një spirale të vendosur në një unazë, duke krijuar tension H. Ky konsideratë përbën bazën e metodës së dhënë më poshtë për llogaritjen e fluksit në hendekun e ajrit të një magneti.

Në mungesë të një hendeku, i gjithë MMF shpenzohet për kryerjen e fluksit përmes magnetit:

Ku lμ – gjatësia e magnetit.

Nëse ka një hendek ajri, pjesë e MDS Fδ do të shpenzohet për kryerjen e rrjedhës nëpër këtë boshllëk:

F=F μ +Fδ (7-35)

Le të supozojmë se kemi krijuar një forcë të tillë demagnetizuese të fushës magnetike N, Çfarë

N l μ = Fδ (7-36)

dhe u bë induksioni NË.

Në mungesë të rrjedhjes, fluksi në magnet është i barabartë me fluksin në hendekun e ajrit

Bs μ = F δ Λ δ = Λ lμ Λ δ , (7-37)

Ku sμ – seksion kryq magneti; Λ δ = μ 0 sδ/δ; μ 0 - përshkueshmëria magnetike e hendekut të ajrit.

Nga Fig. 7-14 rrjedh se

B/H = l μ Λ δ / s μ= tan α (7-38)

Oriz. 7-14. Lakoret e çmagnetizimit

Kështu, duke ditur të dhënat për materialin magnetik (në formën e një kurbë demagnetizimi), dimensionet e magnetit l μ , sμ dhe dimensionet e hendekut δ, sδ, duke përdorur ekuacionin (7-38), mund të llogaritet rrjedha në hendek. Për ta bërë këtë, vizatoni një vijë të drejtë në diagram (Fig. 7-14) Ob në një kënd α. Segmenti i linjës bs përcakton induksionin NË magnet Nga këtu rrjedha në hendekun e ajrit do të jetë

Gjatë përcaktimit të tan α, merren parasysh shkallët e boshtit të ordinatave dhe abshisave:

Ku р = n/m- raporti i shkallëve të boshteve B dhe H.

Duke marrë parasysh shpërndarjen, fluksi Ф δ përcaktohet si më poshtë.

Kryeni një direktivë Ob në një kënd α, ku tan α == Λ δ l μ ( psμ). Vlera e marrë NË karakterizon induksionin në pjesën e mesme të magnetit. Fluksi në pjesën e mesme të magnetit

Rrjedha e hendekut të ajrit

ku σ është koeficienti i shpërndarjes. Induksioni në hendekun e punës

Magnet direkt. Shprehja (7-42) i jep një zgjidhje problemit për magnetet me formë të mbyllur, ku përçueshmëria e boshllëqeve të ajrit mund të llogaritet me saktësi të mjaftueshme për qëllime praktike. Për magnetët e drejtpërdrejtë, problemi i llogaritjes së përçueshmërisë së fluksit të rrjedhjes është shumë i vështirë. Fluksi llogaritet duke përdorur marrëdhënie eksperimentale që lidhin forcën e fushës së magnetit me dimensionet e magnetit.

Energji e lirë magnetike. Kjo është energjia që magneti lëshon në boshllëqet e ajrit. Gjatë llogaritjes së magnetëve të përhershëm, zgjedhjes së materialit dhe raporteve të madhësisë së kërkuar, njeriu përpiqet për përdorimin maksimal të materialit magnetik, i cili arrin në marrjen e vlerës maksimale të energjisë magnetike të lirë.

Energjia magnetike e përqendruar në hendekun e ajrit, proporcionale me produktin e fluksit në hendek dhe MMF:

Duke pasur parasysh atë

marrim

ku V është vëllimi i magnetit. Materiali i një magneti karakterizohet nga energjia magnetike për njësi vëllimi.

Oriz. 7-15. Për të përcaktuar energjinë magnetike të një magneti

Duke përdorur kurbën e demagnetizimit, mund të ndërtoni një kurbë W m = f(NË) në V= 1 (Fig. 7-15). Kurbë W m = f(NË) ka një maksimum në disa vlera NË Dhe H, të cilën e shënojmë NË 0 dhe H 0 . Në praktikë, metoda e gjetjes NË 0 dhe H 0 pa grafikim të kurbës W m = f(NË). Pika e prerjes së diagonales së një katërkëndëshi brinjët e të cilit janë të barabarta NË r dhe N c , me lakoren e demagnetizimit korrespondon mjaft afër vlerave NË 0 , N 0 . Induksioni i mbetur Br ndryshon brenda kufijve relativisht të vegjël (1-2,5), dhe forca shtrënguese Hc ndryshon brenda kufijve të mëdhenj (1-20). Prandaj dallohen materialet: shtrëngim i ulët, në të cilin W m i vogël (lakorja 2), shumë shtrënguese, në të cilën W m e madhe (lakore 1 ).

Kurbat e kthimit. Hendeku i ajrit mund të ndryshojë gjatë funksionimit. Le të supozojmë se para futjes së spirancës induksioni ishte B 1 tg a 1 . Kur futet një armaturë, hendeku δ ndryshon, dhe kjo gjendje e sistemit korrespondon me këndin A 2 ; (Fig. 7-16) dhe induksion i lartë. Sidoqoftë, rritja e induksionit nuk ndodh përgjatë kurbës së demagnetizimit, por përgjatë një lakore tjetër b 1 CD, e quajtur kurba e kthimit. Me mbyllje të plotë (δ = 0) do të kishim induksion B 2. Kur hendeku ndryshon në drejtim të kundërt, induksioni ndryshon përgjatë kurbës dfb 1 . Kurbat e kthimit b 1 CD Dhe dfb 1 janë kthesat e cikleve të veçanta të magnetizimit dhe demagnetizimit. Gjerësia e lakut është zakonisht e vogël, dhe laku mund të zëvendësohet me një të drejtë b 1 d. raporti Δ NË/Δ N quhet përshkueshmëria e kthyeshme e një magneti.

Plakja e magneteve. Plakja i referohet fenomenit të një rënie të fluksit magnetik të një magneti me kalimin e kohës. Ky fenomen përcaktohet nga një sërë arsyesh të renditura më poshtë.

Plakja strukturore. Materiali magnetik pas ngurtësimit ose derdhjes ka një strukturë të pabarabartë. Me kalimin e kohës, kjo pabarazi bëhet më e qëndrueshme, gjë që çon në ndryshimin e vlerave NË Dhe N.

Plakja mekanike. Ndodh për shkak të goditjeve, lëkundjeve, dridhjeve dhe ndikimit të temperaturave të larta, të cilat dobësojnë fluksin e magnetit.

Plakja magnetike. Përcaktohet nga ndikimi i fushave magnetike të jashtme.

Stabilizimi i magneteve. Para se ta instaloni në aparat, duhet t'i nënshtrohet çdo magneti proces shtesë stabilizimi, pas së cilës rritet rezistenca e magnetit ndaj reduktimit të fluksit.

Stabilizimi strukturor. Përbëhet nga shtesë trajtimit të ngrohjes, e cila kryhet para magnetizimit të magnetit (zierja e magnetit të ngurtësuar për 4 orë pas ngurtësimit). Lidhjet e bazuara në çelik, nikel dhe alumin nuk kërkojnë stabilizim strukturor.

Stabilizimi mekanik. Para instalimit në pajisje, magneti i magnetizuar i nënshtrohet goditjeve, goditjeve dhe dridhjeve në kushte afër mënyrës së funksionimit.

Stabilizimi magnetik. Një magnet i magnetizuar është i ekspozuar ndaj fushave të jashtme të shenjës alternative, pas së cilës magneti bëhet më rezistent ndaj fushave të jashtme, temperaturës dhe ndikimeve mekanike.

KAPITULLI 8 MEKANIZMAT ELEKTROMAGNETIKE