المغناطيس الدائم - أنواع وخصائص ، تفاعل المغناطيس. أنواع وأنواع المغناطيس

كان كل منهم يحمل مغناطيسًا في يديه ولعب به عندما كان طفلاً. يمكن أن يكون المغناطيس مختلفًا جدًا في الشكل والحجم ، ولكن كل المغناطيسات لها خاصية مشتركة - فهي تجذب الحديد. يبدو أنهم هم أنفسهم مصنوعون من الحديد ، على أي حال ، من نوع ما من المعدن بالتأكيد. ومع ذلك ، هناك "مغناطيس أسود" أو "حجارة" ، كما أنها تجذب بشدة قطع الحديد ، وخاصة بعضها البعض.

لكنها لا تشبه المعدن ، فهي تنكسر بسهولة ، مثل الزجاج. هناك العديد من الأشياء المفيدة في المنزل من المغناطيس ، على سبيل المثال ، من الملائم "تثبيت" الأوراق الورقية على الأسطح الحديدية بمساعدتهم. من المريح جمع الإبر المفقودة باستخدام المغناطيس ، لذلك ، كما نرى ، هذا شيء مفيد تمامًا.

العلم 2.0 - القفزة الكبيرة للأمام - المغناطيس

المغناطيس في الماضي

حتى الصينيون القدماء عرفوا عن المغناطيس منذ أكثر من 2000 عام ، على الأقل أنه يمكن استخدام هذه الظاهرة لاختيار الاتجاه عند السفر. أي أنهم اخترعوا بوصلة. الفلاسفة في اليونان القديمةالناس فضوليين جمع مختلف حقائق مدهشة، بمغناطيس في محيط مدينة ماجنس في آسيا الصغرى. هناك وجدوا أحجارًا غريبة يمكن أن تجتذب الحديد. في تلك الأوقات ، لم يكن الأمر أقل إثارة مما يمكن أن يصبح عليه الفضائيون في عصرنا.

بدا الأمر أكثر إثارة للدهشة أن المغناطيس يجتذب بعيدًا عن جميع المعادن ، ولكن الحديد فقط ، والحديد نفسه قادر على أن يصبح مغناطيسًا ، على الرغم من عدم قوته. يمكننا أن نقول أن المغناطيس لم يجذب الحديد فحسب ، بل جذب فضول العلماء أيضًا ، ومض قدمًا بقوة مثل علم مثل الفيزياء. كتب طاليس من ميليتس عن "روح المغناطيس" ، وكتب الروماني تيتوس لوكريتيوس كاروس عن "الحركة الهائلة لبرادات وخواتم الحديد" في مقالته عن طبيعة الأشياء. لقد لاحظ بالفعل وجود قطبين في المغناطيس ، والذي حصل لاحقًا ، عندما بدأ البحارة في استخدام البوصلة ، على أسماء تكريما للنقاط الأساسية.

ما هو المغناطيس. بكلمات بسيطة. مجال مغناطيسي

خذ المغناطيس بجدية

طبيعة المغناطيس منذ وقت طويللا يمكن أن يشرح. بمساعدة المغناطيس ، تم اكتشاف قارات جديدة (لا يزال البحارة يعاملون البوصلة باحترام كبير) ، لكن لم يعرف أحد شيئًا عن طبيعة المغناطيسية ذاتها. تم تنفيذ العمل فقط لتحسين البوصلة ، وهو ما قام به أيضًا الجغرافي والملاح كريستوفر كولومبوس.

في عام 1820 ، قام العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد باكتشاف كبير. لقد أسس عمل سلك بتيار كهربائي على إبرة مغناطيسية ، وبصفته عالمًا ، اكتشف من خلال التجارب كيف يحدث هذا في ظروف مختلفة. في نفس العام ، ابتكر الفيزيائي الفرنسي هنري أمبير فرضية حول التيارات الأولية الدائرية المتدفقة في جزيئات مادة مغناطيسية. في عام 1831 ، أجرى الإنجليزي مايكل فاراداي ، باستخدام لفائف من الأسلاك المعزولة ومغناطيس ، تجارب تبين أن العمل الميكانيكي يمكن تحويله إلى تيار كهربائي. كما أنه يؤسس قانون الحث الكهرومغناطيسي ويقدم مفهوم "المجال المغناطيسي".

يحدد قانون فاراداي القاعدة: بالنسبة لدائرة مغلقة ، فإن القوة الدافعة الكهربائية تساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر هذه الدائرة. تعمل جميع الآلات الكهربائية وفقًا لهذا المبدأ - المولدات والمحركات الكهربائية والمحولات.

في عام 1873 ، جمع العالم الاسكتلندي جيمس سي ماكسويل الظواهر المغناطيسية والكهربائية في نظرية واحدة ، هي الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية.

المواد التي يمكن أن تكون ممغنطة تسمى المغناطيسات الحديدية. يربط هذا الاسم المغناطيس بالحديد ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، توجد القدرة على المغنطة أيضًا في النيكل والكوبالت وبعض المعادن الأخرى. منذ أن انتقل المجال المغناطيسي بالفعل إلى المنطقة الاستخدام العملي، ثم أصبحت المواد المغناطيسية موضع اهتمام كبير.

بدأت التجارب مع سبائك المعادن المغناطيسية والمواد المضافة المختلفة فيها. كانت المواد الناتجة باهظة الثمن ، وإذا لم يأتِ Werner Siemens بفكرة استبدال المغناطيس بالفولاذ الممغنط بتيار صغير نسبيًا ، فلن يرى العالم قط ترامًا كهربائيًا و Siemens. شارك سيمنز أيضًا في آلات التلغراف ، ولكن كان لديه هنا العديد من المنافسين ، وقد منح الترام الكهربائي الشركة الكثير من المال ، وفي النهاية استحوذ على كل شيء آخر معه.

الحث الكهرومغناطيسي

الكميات الأساسية المرتبطة بالمغناطيس في الهندسة

سنكون مهتمين بشكل أساسي بالمغناطيسات ، أي المغناطيسات الحديدية ، ونترك الباقي جانبًا ، وهو مجال شاسع جدًا من الظواهر المغناطيسية (من الأفضل أن نقول ، كهرومغناطيسي ، في ذاكرة ماكسويل). ستكون وحدات القياس لدينا هي تلك المقبولة في النظام الدولي للوحدات (كيلوغرام ، متر ، ثانية ، أمبير) ومشتقاتها:

ل شدة المجال، H ، A / م (أمبير لكل متر).

تميز هذه القيمة شدة المجال بين الموصلات المتوازية ، والمسافة بينها 1 متر ، والتيار المتدفق من خلالها 1 أ. شدة المجال هي كمية متجهة.

ل الحث المغناطيسي، ب ، تسلا ، كثافة التدفق المغناطيسي (ويبر / متر مربع)

هذه هي نسبة التيار المار عبر الموصل إلى المحيط ، على نصف القطر الذي نهتم به في مقدار الحث. تقع الدائرة في المستوى الذي يقطعه السلك بشكل عمودي. يتضمن هذا عاملًا آخر يسمى النفاذية المغناطيسية. هذه كمية متجهة. إذا نظرنا عقليًا إلى نهاية السلك وافترضنا أن التيار يتدفق في الاتجاه بعيدًا عنا ، فإن دوائر القوة المغناطيسية "تدور" في اتجاه عقارب الساعة ، ويتم تطبيق ناقل الحث على المماس ويتزامن معها في الاتجاه.

ل النفاذية المغناطيسية، μ (قيمة نسبية)

إذا أخذنا النفاذية المغناطيسية للفراغ على أنها 1 ، فإننا نحصل على القيم المقابلة لبقية المواد. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للهواء ، نحصل على قيمة مماثلة تقريبًا للفراغ. بالنسبة للحديد ، سنحصل على قيم أكبر بكثير ، حتى نتمكن من الناحية المجازية (وبدقة شديدة) من القول إن الحديد "يرسم" خطوطًا مغناطيسية من القوة إلى داخله. إذا كانت شدة المجال في ملف بدون قلب هي H ، فعندئذٍ نحصل على μH مع النواة.

ل القوة القسرية، أكون.

تشير القوة القسرية إلى مقدار مقاومة المادة المغناطيسية لإزالة المغناطيسية وإعادة المغناطيسية. إذا تمت إزالة التيار الموجود في الملف تمامًا ، فسيكون هناك تحريض متبقي في القلب. لجعله يساوي صفرًا ، تحتاج إلى إنشاء مجال به بعض القوة ، ولكن العكس ، أي دع التيار يجري في الاتجاه المعاكس. هذا التوتر يسمى القوة القسرية.

نظرًا لاستخدام المغناطيس دائمًا في الممارسة العملية في بعض الاتصالات مع الكهرباء ، فلا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن يتم استخدام مثل هذه الكمية الكهربائية مثل الأمبير لوصف خصائصها.

مما قيل ، يترتب على ذلك ، على سبيل المثال ، أن الظفر ، الذي تم العمل عليه بواسطة مغناطيس ، يصبح هو نفسه مغناطيسًا ، وإن كان أضعف. في الممارسة العملية ، اتضح أنه حتى الأطفال الذين يلعبون بالمغناطيس يعرفون ذلك.

هناك متطلبات مختلفة للمغناطيس في الهندسة ، اعتمادًا على المكان الذي تذهب إليه هذه المواد. تنقسم المواد المغناطيسية إلى "ناعمة" و "صلبة". ننتقل أولاً إلى تصنيع النوى للأجهزة التي يكون فيها التدفق المغناطيسي ثابتًا أو متغيرًا. لا يمكنك صنع مغناطيس مستقل جيد من المواد اللينة. من السهل جدًا نزع المغنطة وهنا هم فقط. ممتلكات قيمة، حيث يجب أن "يطلق" المرحل إذا تم إيقاف التيار ، ويجب ألا يسخن المحرك الكهربائي - يتم إنفاق الطاقة الزائدة على انعكاس المغنطة ، والذي يتم إطلاقه في شكل حرارة.

كيف يبدو المجال المغناطيسي حقًا؟ إيغور بيلتسكي

تتطلب المغناطيسات الدائمة ، أي تلك التي تسمى المغناطيسات ، مواد صلبة لتصنيعها. الصلابة تعني مغناطيسيًا ، أي حث متبقي كبير وقوة قسرية كبيرة ، نظرًا لأن هذه الكميات ، كما رأينا ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا. يتم استخدام فولاذ الكربون والتنغستن والكروم والكوبالت لمثل هذه المغناطيسات. تصل قوتهم القسرية إلى قيم تبلغ حوالي 6500 أ / م.

هناك سبائك خاصة تسمى alni و alnisi و alnico وغيرها الكثير ، كما قد تتخيل ، تشمل الألومنيوم والنيكل والسيليكون والكوبالت في مجموعات مختلفة ، والتي لها قوة قسرية أكبر - تصل إلى 20.000 ... 60.000 أمبير / متر. مثل هذا المغناطيس ليس من السهل تمزيقه من الحديد.

توجد مغناطيسات مصممة خصيصًا للعمل على ترددات أعلى. هذا هو "المغناطيس الدائري" المعروف. إنه "مستخرج" من مكبر صوت لا قيمة له من مكبر صوت مركزي أو راديو سيارة أو حتى تلفزيون في الماضي. يتكون هذا المغناطيس من تلبيد أكاسيد الحديد والإضافات الخاصة. تسمى هذه المادة الفريت ، ولكن ليس كل حديدي ممغنط بشكل خاص بهذه الطريقة. ويتم استخدامه في مكبرات الصوت لأسباب تتعلق بتقليل الخسائر عديمة الفائدة.

مغناطيس. اكتشاف. كيف تعمل؟

ماذا يحدث داخل المغناطيس؟

نظرًا لحقيقة أن ذرات المادة هي نوع من "كتل" الكهرباء ، فيمكنها إنشاء مجال مغناطيسي خاص بها ، ولكن فقط في بعض المعادن التي لها بنية ذرية مماثلة ، تكون هذه القدرة واضحة جدًا. ويقف الحديد والكوبالت والنيكل جنبًا إلى جنب في النظام الدوري لمندلييف ، ولهما هياكل متشابهة من قذائف الإلكترون ، والتي تحول ذرات هذه العناصر إلى مغناطيسات ميكروسكوبية.

نظرًا لأنه يمكن تسمية المعادن بمزيج متجمد من بلورات مختلفة ذات حجم صغير جدًا ، فمن الواضح أن هذه السبائك يمكن أن يكون لها الكثير من الخصائص المغناطيسية. يمكن للعديد من مجموعات الذرات "فتح" مغناطيسها تحت تأثير الجيران والمجالات الخارجية. تسمى هذه "المجتمعات" بالمجالات المغناطيسية ، وتشكل هياكل غريبة للغاية لا تزال قيد الدراسة باهتمام من قبل الفيزيائيين. هذا عظيم قيمة عملية.

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يكون حجم المغناطيس ذريًا تقريبًا ، لذا فإن أصغر حجم للمجال المغناطيسي يكون مقيدًا بحجم البلورة التي يتم دمج ذرات المعدن المغناطيسي فيها. يفسر هذا ، على سبيل المثال ، كثافة التسجيل الرائعة تقريبًا على الأقراص الصلبة الحديثة للكمبيوتر ، والتي ، على ما يبدو ، ستستمر في النمو حتى يصبح للأقراص منافسون أكثر جدية.

الجاذبية والمغناطيسية والكهرباء

أين يتم استخدام المغناطيس؟

النوى عبارة عن مغناطيسات مغناطيسية ، على الرغم من الإشارة إليها عادةً ببساطة باسم النوى ، إلا أن المغناطيسات لها العديد من الاستخدامات. توجد مغناطيسات القرطاسية ومغناطيس أبواب الأثاث ومغناطيس الشطرنج للمسافرين. هذه مغناطيسات معروفة.

للمزيد اصناف نادرةتشتمل على مغناطيسات لمسرعات الجسيمات ، فهذه هياكل رائعة للغاية يمكن أن تزن عشرات الأطنان أو أكثر. على الرغم من أن الفيزياء التجريبية الآن مليئة بالعشب ، باستثناء الجزء الذي يجلب على الفور أرباحًا فائقة في السوق ، ولا يكلف نفسه شيئًا تقريبًا.

مغناطيس غريب آخر مثبت في جهاز طبي فاخر يسمى ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي. (في الواقع ، تسمى هذه الطريقة بالرنين المغناطيسي النووي ، الرنين المغناطيسي النووي ، ولكن حتى لا تخيف الأشخاص غير الأقوياء في الفيزياء بشكل عام ، تمت إعادة تسميتها.) يتطلب الجهاز وضع الجسم المرصود (المريض) في مغناطيسي قوي المجال ، والمغناطيس المقابل له حجم مخيف وشكل نعش الشيطان.

يتم وضع شخص على أريكة ويتم تحريكه عبر نفق في هذا المغناطيس بينما تقوم المستشعرات بمسح المكان الذي يهم الأطباء. بشكل عام ، لا بأس ، لكن بالنسبة للبعض ، فإن الخوف من الأماكن المغلقة يصل إلى درجة الذعر. سيسمح هؤلاء الأشخاص عن طيب خاطر بأن يُقتلوا أحياء ، لكنهم لن يوافقوا على فحص التصوير بالرنين المغناطيسي. ومع ذلك ، من يعرف كيف يشعر الشخص في مجال مغناطيسي قوي بشكل غير عادي مع تحريض يصل إلى 3 تسلا ، بعد دفع أموال جيدة مقابل ذلك.

للحصول على مثل هذا المجال القوي ، غالبًا ما تستخدم الموصلية الفائقة عن طريق تبريد ملف المغناطيس بالهيدروجين السائل. هذا يجعل من الممكن "ضخ" الحقل دون خوف من أن تسخين الأسلاك بتيار قوي سيحد من قدرات المغناطيس. إنه ليس إعدادًا رخيصًا. لكن المغناطيسات المصنوعة من السبائك الخاصة التي لا تتطلب انحيازًا للتيار تكون أكثر تكلفة.

أرضنا هي أيضًا مغناطيس كبير ، وإن لم يكن قويًا جدًا. إنه لا يساعد أصحاب البوصلة المغناطيسية فحسب ، بل ينقذنا أيضًا من الموت. بدونها ، لقتلنا الإشعاع الشمسي. تبدو صورة المجال المغناطيسي للأرض ، على غرار أجهزة الكمبيوتر من الملاحظات من الفضاء ، رائعة للغاية.

إليكم إجابة صغيرة على السؤال حول ماهية المغناطيس في الفيزياء والتكنولوجيا.

تحتاج أولاً إلى فهم ماهية المغناطيس بشكل عام. المغناطيس هو مادة طاقة طبيعية لها مجال طاقة لا ينضب وقطبين يسمى الشمال والجنوب. على الرغم من أنه في عصرنا ، تعلمت البشرية ، بالطبع ، إنشاء هذا ظاهرة غير عاديةبشكل مصطنع.

لقد تعلم الإنسان استخدام قوة قطبي المغناطيس في كل مكان تقريبًا. مجتمع حديثيستخدم مروحة كل يوم - هناك فرش مغناطيسية خاصة في محركه ، كل يوم على الإطلاق وحتى وقت متأخر من الليل يشاهدون التلفزيون ، ويعملون على الكمبيوتر ، ولديهم ما يكفي عدد كبير منهذه العناصر. كل شخص في المنزل لديه ساعة معلقة على الحائط ، وجميع أنواع الألعاب الصغيرة الجميلة على باب الثلاجة ، ومكبرات الصوت في جميع معدات الصوت تعمل فقط بفضل هذا المغناطيس الرائع.

في المؤسسات الصناعية ، يستخدم العمال المحركات الكهربائية وآلات اللحام. يستخدم البناء رافعة مغناطيسية وشريط لفصل الحديد. يساعد الجهاز المغناطيسي المدمج في فصل الرقائق عن الحجم تمامًا المنتجات النهائية. تستخدم هذه الأشرطة المغناطيسية أيضًا في صناعة المواد الغذائية.

يتم استخدام مغناطيس آخر في المجوهرات ، وهي الأساور والسلاسل وجميع أنواع المعلقات والخواتم والأقراط وحتى مقاطع الشعر.

علينا أن نفهم أنه بدون هذا العنصر الطبيعي ، سيصبح وجودنا أكثر صعوبة. تستخدم العديد من الأشياء والأجهزة المغناطيس - من لعب الأطفال إلى الأشياء الخطيرة جدًا. بعد كل شيء ، ليس عبثًا أن يوجد قسم خاص في الهندسة الكهربائية والفيزياء - الكهرباء والمغناطيسية. يرتبط هذان العلمان ارتباطًا وثيقًا. لا يمكن سرد كافة الكائنات التي يوجد بها هذا العنصر على الفور.

في الوقت الحاضر ، تظهر المزيد والمزيد من الاختراعات الجديدة والعديد منها يحتوي على مغناطيس ، خاصة إذا كان يتعلق بالهندسة الكهربائية. حتى المصادم المشهور عالميًا يعمل حصريًا بمساعدة المغناطيسات الكهربائية.

كما يستخدم المغناطيس على نطاق واسع في أهداف طبية- على سبيل المثال لمسح الرنين اعضاء داخليةالإنسان ، وكذلك للأغراض الجراحية. يتم استخدامه لجميع أنواع الأحزمة المغناطيسية وكراسي التدليك وما إلى ذلك. لم يتم اختراع الخصائص العلاجية للمغناطيس - على سبيل المثال ، في جورجيا على البحر الأسود يوجد منتجع فريد من نوعه في Ureki ، حيث الرمال ليست عادية - صفراء ، ولكنها سوداء - مغناطيسية. يذهب الكثير من الناس إلى هناك لعلاج العديد من الأمراض ، وخاصة للأطفال - الشلل الدماغي ، والاضطرابات العصبية ، وحتى ارتفاع ضغط الدم.

تستخدم المغناطيسات أيضًا في مصانع المعالجة. على سبيل المثال ، يتم سحق السيارات القديمة أولاً بضغطة ، ثم يتم تحميلها بمحمل مغناطيسي.

هناك أيضًا ما يسمى بمغناطيس النيوديميوم. يتم استخدامها في الصناعات المختلفة حيث لا تتجاوز درجة الحرارة 80 درجة مئوية. تستخدم هذه المغناطيسات الآن في كل مكان تقريبًا.

تم دمج المغناطيسات بشكل وثيق الآن في حياتنا لدرجة أنه بدونها ستصبح حياتنا صعبة للغاية - تقريبًا على مستوى القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. إذا اختفت جميع المغناطيسات في الوقت الحالي ، فسوف نفقد الكهرباء على الفور - فقط مصادرها مثل المراكم والبطاريات ستبقى. في الواقع ، في جهاز أي مولد تيار ، فإن الجزء الأكثر أهمية هو المغناطيس على وجه التحديد. ولا تعتقد أن سيارتك ستبدأ بطاقة البطارية - البادئ هو أيضًا محرك كهربائي ، وأهم جزء فيه هو المغناطيس. نعم ، يمكنك العيش بدون مغناطيس ، لكن عليك أن تعيش بالطريقة التي عاش بها أسلافنا منذ 100 عام أو أكثر ...

حتى في الصين القديمة ، انتبهوا إلى خاصية جذب بعض المعادن. تسمى هذه الظاهرة الفيزيائية بالمغناطيسية ، والمواد التي تتمتع بهذه القدرة تسمى المغناطيس. تُستخدم هذه الخاصية الآن بنشاط في الإلكترونيات الراديوية والصناعة ، وتستخدم مغناطيسات قوية بشكل خاص ، بما في ذلك لرفع ونقل كميات كبيرة من المعادن. تُستخدم خصائص هذه المواد أيضًا في الحياة اليومية - يعرف الكثير من الناس البطاقات البريدية والحروف المغناطيسية لتعليم الأطفال. ما هي المغناطيسات ، وأين يتم استخدامها ، وما هو النيوديميوم ، هذا النص سيخبرنا عن هذا.

أنواع المغناطيس

في العالم الحديث ، يتم تصنيفهم إلى ثلاث فئات رئيسية وفقًا لنوع المجال المغناطيسي الذي يقومون بإنشائه:

• دائم ، يتكون من مادة طبيعية لها هذه الخصائص الفيزيائية ، على سبيل المثال ، النيوديميوم ؛
• مؤقت ، له هذه الخصائص أثناء وجوده في مجال عمل المجال المغناطيسي ؛
• المغناطيسات الكهربائية عبارة عن ملفات من الأسلاك على قلب تخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا عندما تمر الطاقة عبر الموصل.

في المقابل ، يتم تقسيم المغناطيس الدائم الأكثر شيوعًا إلى خمس فئات رئيسية ، وفقًا لتركيبها الكيميائي:

• المغناطيسات الحديدية القائمة على الحديد وسبائكه مع الباريوم والسترونتيوم ؛
• مغناطيس نيوديميوم يحتوي على معدن أرضي نادر نيوديميوم ، في سبيكة من الحديد والبورون (Nd-Fe-B ، NdFeB ، NIB) ؛
• سبائك السماريوم والكوبالت ذات الخصائص المغناطيسية المماثلة للنيوديميوم ، ولكن في نفس الوقت نطاق درجة حرارة أوسع للتطبيق (SmCo) ؛
• سبيكة Alnico ، المعروفة أيضًا باسم YUNDK ، تتميز هذه السبيكة بمقاومة عالية للتآكل وحد درجة حرارة عالية ؛
• المغناطيسية المغناطيسية ، وهي مزيج من سبيكة مغناطيسية مع مادة رابطة ، وهذا يسمح لك بإنشاء منتجات بأشكال وأحجام مختلفة.

سبائك المعادن المغناطيسية هي منتجات هشة ورخيصة إلى حد ما مع نوعية متوسطة. عادة ما تكون سبيكة من أكسيد الحديد مع فريت السترونشيوم والباريوم. نطاق درجة حرارة التشغيل المستقر للمغناطيس لا يزيد عن 250-270 درجة مئوية. تحديد:

• القوة القسرية - حوالي 200 كيلو أمبير / م ؛
• الحث المتبقي - حتى 0.4 تسلا ؛
• متوسط ​​عمر الخدمة 20-30 سنة.

ما هي مغناطيس النيوديميوم

هذه هي أقوى السبائك الدائمة ، ولكنها في نفس الوقت هشة للغاية وغير مستقرة للتآكل ، وتعتمد هذه السبائك على معدن أرضي نادر - نيوديميوم. إنه أقوى مغناطيس دائم.

الخصائص:

• القوة القسرية - حوالي 1000 كيلو أمبير / م ؛
• الحث المتبقي - حتى 1.1 تسلا ؛
• متوسط ​​عمر الخدمة - حتى 50 عامًا.

يحد استخدامها فقط من الحد الأدنى لنطاق درجة الحرارة ، بالنسبة لأكثر درجات مغناطيس النيوديميوم مقاومة للحرارة ، تبلغ 140 درجة مئوية ، بينما يتم تدمير الأصناف الأقل مقاومة عند درجات حرارة أعلى من 80 درجة.

سبائك الكوبالت السماريوم

لها خصائص تقنية عالية ، ولكن في نفس الوقت سبائك باهظة الثمن.

الخصائص:

• القوة القسرية - حوالي 700 كيلو أمبير / م ؛
• الحث المتبقي - ما يصل إلى 0.8-1.0 تسلا ؛
• متوسط ​​عمر الخدمة - 15-20 سنة.

يتم استخدامها لظروف العمل الصعبة: درجات الحرارة المرتفعة ، والبيئات القاسية والأحمال الثقيلة. نظرًا لتكلفتها العالية نسبيًا ، فإن استخدامها محدود إلى حد ما.

النيكو

سبائك مسحوق الكوبالت (37-40٪) مع إضافة الألمنيوم والنيكل لها خصائص أداء جيدة ، بالإضافة إلى قدرتها على الاحتفاظ بخصائصها المغناطيسية عند درجات حرارة تصل إلى 550 درجة مئوية. هم تحديدأقل من السبائك المغناطيسية وهي:

• القوة القسرية - حوالي 50 كيلو أمبير / م ؛
• الحث المتبقي - ما يصل إلى 0.7 تسلا ؛
• متوسط ​​عمر الخدمة 10-20 سنة.

ولكن ، على الرغم من ذلك ، فإن هذه السبيكة هي الأكثر إثارة للاهتمام للاستخدام في المجال العلمي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إضافة التيتانيوم والنيوبيوم إلى السبيكة يساهم في زيادة القوة القسرية للسبيكة إلى 145-150 كيلو أمبير / م.

مغناطيسي

يتم استخدامها بشكل أساسي في الحياة اليومية لتصنيع البطاقات البريدية المغناطيسية والتقويمات والأشياء الصغيرة الأخرى ، وتنخفض خصائص المجال المغناطيسي قليلاً بسبب التركيز المنخفض للتركيب المغناطيسي.

هذه هي الأنواع الرئيسية للمغناطيس الدائم. يختلف المغناطيس الكهربائي وفقًا لمبدأ التشغيل والتطبيق إلى حد ما عن هذه السبائك.

مثير للانتباه.تُستخدم مغناطيس النيوديميوم في كل مكان تقريبًا ، بما في ذلك في التصميم لإنشاء الهياكل العائمة ، وفي الثقافة لنفس الأغراض.

مغناطيس كهربائي ومزيل مغناطيسي

إذا كان المغناطيس الكهربائي يخلق حقلاً عند المرور عبر لفات لف الكهرباء ، فإن مزيل المغناطيسية ، على العكس من ذلك ، يزيل المجال المغناطيسي المتبقي. يمكن استخدام هذا التأثير لأغراض مختلفة. على سبيل المثال ، ما الذي يمكن عمله باستخدام مزيل المغناطيسية؟ في السابق ، تم استخدام أداة إزالة المغناطيسية لإزالة مغناطيسية الرؤوس المتكاثرة لمسجلات الأشرطة ومناظير الحركة التلفزيونية وأداء وظائف أخرى من هذا النوع. اليوم ، غالبًا ما يتم استخدامه لأغراض غير قانونية إلى حد ما ، لإزالة المغناطيسية من العدادات بعد تطبيق المغناطيس عليها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن وينبغي استخدام هذا الجهاز لإزالة المجال المغناطيسي المتبقي من الأدوات.

يتكون جهاز إزالة المغناطيسية عادةً من ملف عادي ، بمعنى آخر ، وفقًا للجهاز ، يكرر هذا الجهاز مغناطيسًا كهربائيًا تمامًا. يتم تطبيق جهد متناوب على الملف ، وبعد ذلك يتم إزالة الجهاز الذي نزيل منه الحقل المتبقي من منطقة تغطية مزيل المغناطيسية ، وبعد ذلك يتم إيقاف تشغيله

الأهمية!استخدام المغناطيس لـ "لف" العداد أمر غير قانوني ويترتب عليه دفع غرامة. يمكن أن يؤدي الاستخدام غير السليم لمزيل المغناطيسية إلى إزالة مغناطيسية كاملة للجهاز وفشلها.

مغناطيس عصامي

للقيام بذلك ، يكفي العثور على قضيب معدني مصنوع من الفولاذ أو سبيكة حديدية أخرى ، يمكنك استخدام اللب المركب للمحول ، ثم عمل لف. لف عدة لفات من الأسلاك النحاسية حول القلب. من أجل السلامة ، يجدر تضمين الصمامات في الدائرة. كيف تصنع مغناطيس قوي؟ للقيام بذلك ، تحتاج إلى زيادة التيار في الملف ، فكلما زاد ارتفاعه ، زادت القوة المغناطيسية للجهاز.

عندما يكون الجهاز متصلاً بالشبكة ويتم توفير الكهرباء للملف ، فإن الجهاز سوف يجذب المعدن ، وهذا في الواقع مغناطيس كهربائي حقيقي ، وإن كان تصميمًا مبسطًا إلى حد ما.

لإنشاء عناصر وأجهزة لأنظمة التحكم والأتمتة ، مادة مغناطيسيةق ، حيث يتم تحديد المتطلبات التالية بشكل أساسي:

1. يجب أن تكون المادة ممغنطة بسهولة تحت تأثير مجال ثابت أو نبضة مجال أحادي القطب وإعادة مغنطيتها بسهولة في مجال متناوب ، يجب أن تكون حلقة التباطؤ ضيقة بدرجة كافية مع قيمة صغيرة لـ H C وقيمة كبيرة لـ m. هذه المتطلبات تجعل من الممكن زيادة حساسية العناصر الكهرومغناطيسية.

2. يجب أن تحتوي المواد على قيمة تحريض عالية للتشبع في S ، أي تأكد من تغلغل تدفق مغناطيسي كبير في قلب بمقطع عرضي مناسب. إن استيفاء هذا المطلب يجعل من الممكن الحصول على أصغر أبعاد وكتلة الجهاز ، وإذا تم إعطاء الأبعاد ، فإن أقصى طاقة أو جهد عند خرج الجهاز.

3- يجب أن يكون العمل Pid في مجال مغناطيسي متناوب في المادة هو الأقل تكلفة ، والتي تشكل تيارات دوامة ، ولزوجة مغناطيسية وتباطؤ ، لأنها تحدد درجة حرارة تشغيل اللب والجهاز. لا يؤدي تقليلها إلى زيادة كفاءة الجهاز فحسب ، بل يتيح لك أيضًا إنشاء عناصر تعمل بترددات أعلى (400 و 500 و 1000 هرتز وأكثر) وتتميز بأداء أسرع وأبعاد ووزن أصغر من العناصر التي يتم تشغيلها بواسطة جهد التردد الصناعي 50 هرتز.

بالإضافة إلى المتطلبات الأساسية المدرجة للمواد المغناطيسية المستخدمة في مختلف الأجهزة الكهرومغناطيسية ، يتم تعيين متطلبات محددة.

لذلك ، لتحسين استقرار درجة الحرارة (ثبات الخصائص المغناطيسية مع تغير درجة الحرارة بيئة) من المهم أن تكون نقطة كوري للمادة عالية قدر الإمكان.

كلما اقترب معامل تربيع المادة من الوحدة ، والاعتماد الخطي لإشارة الخرج على إشارة الإدخال ، كلما كان من الأسهل التعرف على الإشارات في الأجهزة الرقمية.

يعمل التباين المغناطيسي المكتشف بوضوح على تحسين جودة الأجهزة بناءً على الأفلام المغناطيسية الرقيقة ، كما أن النقاوة العالية للبنية البلورية للمادة شرط ضروريإنشاء أجهزة على المجالات المغناطيسية الأسطوانية.

يمكن تقسيم المواد المغناطيسية إلى مغناطيسية صلبة، حيث تكون شدتها H c عشرات ومئات الأمبيرات لكل سنتيمتر وتكون ناعمة مغناطيسيًا مع كثافة H c في أعشار ومئات الأمبير لكل سنتيمتر. تستخدم المواد المغناطيسية الصلبة لصنع مغناطيس دائم ، مغناطيسي ناعم - لتصنيع العناصر التي يتم فيها إنشاء المجال بواسطة التيارات التي تمر عبر اللفات.

لإنشاء عناصر وأجهزة SUA ، يتم استخدامها بشكل أساسي مواد مغناطيسية ناعمة. يتم تضمين مواد المسحوق الصلب مغناطيسيًا في حبات الحديد ، والتي تُستخدم لتغليف الأشرطة والأقراص المغناطيسية.

يمكن تقسيم المواد المغناطيسية اللينة إلى ثلاث مجموعات: الفولاذ الكهربائي ، والسبائك القائمة على الحديد مع معادن أخرى (النيكل ، والكوبالت ، والألمنيوم) والفريت (المغناطيسات الحديدية غير المعدنية).

يعد الفولاذ الكهربائي أرخص المواد ذات الحث عالي التشبع (من 1.8 ... 2.3 T) ، وهذا يسمح لك بإنشاء عناصر كهرومغناطيسية مدمجة ورخيصة منها. ولكن نظرًا للقوة القسرية الكبيرة نسبيًا (مقارنة بسبائك الحديد والنيكل) للفولاذ الكهربائي (حوالي 0.1 ¸ 0.5 أمبير / سم) ، فإن حساسية عناصر الصلب للتغيرات في المجال الخارجي الذي يتكون من اللفات صغيرة.

سبائك Zalizonickel (permalloy) أغلى بـ 15-20 مرة من سبائك الصلب ، ولديها تحريض أقل للتشبع ، لكنها تجعل من الممكن الحصول على عناصر مغناطيسية عالية الحساسية بسبب القوة القسرية المنخفضة والنفاذية المغناطيسية الأولية العالية. سبائك Zalizonickel مصنوعة على شكل صفائح أو شرائط. يصل سمك الشريط أحيانًا إلى عدة ميكرومتر.

سبائك Zalizoaluminum 16YuKh و 16YuM ، والتي تحتوي على 16 ٪ من الألومنيوم في تركيبها ، ليست أقل شأنا من بيرمالوي في الخصائص المغناطيسية ، ولكنها زادت (10 ... 20 مرة أكثر من مقاومة التآكل في Permalloy). يتم استخدامها على نطاق واسع لتصنيع الرؤوس المغناطيسية في أجهزة التسجيل المغناطيسية ، حيث أثناء التشغيل يستمر الرأس في الاحتكاك بسطح الشريط.

الفريت عبارة عن مواد مغناطيسية غير معدنية (محاليل صلبة) مصنوعة من خليط من أكاسيد الحديد مع أكاسيد المغنيسيوم والنحاس والمنغنيز والنيكل ومعادن أخرى. الصيغة العامة للفريت هي MeO × Fe2 Oz ، حيث Me هو أي معدن.

يتم سحق الأكاسيد إلى قطع صغيرة وخلطها بنسبة معينة. يتم ضغط النوى المغناطيسية للأحجام والتكوينات المطلوبة من الخليط الناتج عند ضغط 10-30 كيلو نيوتن / سم 2 (1-3 طن / سم 2) ويتم حرقها عند درجة حرارة 1200-1400 درجة مئوية. تتميز النوى المغناطيسية السوداء بصلابة عالية ، ولكنها هشة نوعًا ما. عادة ما يتم لف اللفات مباشرة على قلب مغناطيسي من الفريت بدون عزل إضافي لهذا الأخير. محددة
المقاومة الكهربائية للفريت أكبر بملايين المرات من المقاومة للمغناطيس الحديدي المعدني ، مما يقضي عمليًا على التيارات الدوامة. وهذا يسمح بعاكس مغناطيسي مع تردد يصل إلى مئات الكيلوهرتز ويوفر سرعة عالية لعمليات التحكم وأجهزة الكمبيوتر الحديثة. أكثر أنواع الفريت المغنيسيوم والمنغنيز شيوعًا هي درجات BT (1.3W ، 0.16W ، إلخ.) ولديها نقطة كوري منخفضة نسبيًا (140-300 درجة مئوية) ، مما يسبب تغيرًا كبيرًا في المعلمات المغناطيسية عند تسخينها. تتميز الفريتات القائمة على الليثيوم ، مع نقطة كوري تبلغ 630 درجة مئوية ، بخصائص درجة حرارة أفضل بشكل ملحوظ. بالنسبة للدوائر المغناطيسية للأجهزة الرقمية ، يتم استخدام البيفريتات على نطاق واسع ، وهناك حديدي مع معدنين ، على سبيل المثال ، الفريت المغنيسيوم والمنغنيز أو الليثيوم والصوديوم ، وكذلك البوليفيريتات ، وهي حلول صلبة من ثلاثة أو أكثر من الفريت.

المواد الصلبة المغناطيسية. المواد الصلبة المغناطيسية ، كما لوحظ بالفعل ، تستخدم:

— لتصنيع المغناطيس الدائم.

- لتسجيل المعلومات (على سبيل المثال ، للتسجيل الصوتي).

عند تقييم خصائص المواد الصلبة مغناطيسيًا ، يمكن أن تكون الخصائص الميكانيكية (القوة) وإمكانية تشغيل المواد أثناء الإنتاج ، وكذلك الكثافة والمقاومة الكهربائية ، وما إلى ذلك ، أمرًا مهمًا.في بعض الحالات ، يكون استقرار الخصائص المغناطيسية مهمًا بشكل خاص.

أهم المواد للمغناطيس الدائم هي سبائك Fe-Ni-Al. يلعب تصلب الترسيب دورًا مهمًا في تكوين حالة الإكراه العالية لهذه السبائك.

هذه المواد لها قيمة قوة قسرية عالية لأنها يحدث المغنطة بشكل رئيسي بسبب عمليات الدوران.

لا يتم استخدام سبائك Fe-Ni-Al التي لا تحتوي على عناصر سبائك بسبب خصائصها المغناطيسية المنخفضة نسبيًا. الأكثر شيوعًا هي السبائك الممزوجة بالنحاس والكوبالت. عادةً ما تستخدم السبائك عالية الكوبالت التي تحتوي على أكثر من 15٪ Co مع مغناطيسية أو ذات ملمس مغناطيسي وبلوري.

الملمس المغناطيسي هو نتيجة المعالجة الحرارية المغناطيسية ، والتي تتكون من تبريد السبيكة في مجال مغناطيسي بقوة 160-280 كيلو أمبير / م من درجات حرارة عالية (1250-1300 0 درجة مئوية) إلى حوالي 500 درجة مئوية في هذه الحالة ، يحدث نمو الخصائص المغناطيسية فقط في اتجاه المجال ، هؤلاء. تصبح المادة متباينة الخواص مغناطيسيًا.

من الممكن حدوث زيادة كبيرة أخرى في الخصائص المغناطيسية لسبائك Fe-Ni-Al- (Co) عن طريق إنشاء مغناطيس من بنية كبيرة في شكل بلورات عمودية. يتم الحصول على الهيكل البلوري أثناء ظروف التبريد الخاصة للسبيكة.

نقدم توصيات موجزة بشأن اختيار درجات السبائك. السبائك الخالية من الكوبالت (YUND وغيرها). هناك عقارات رخيصة ، وخصائصها منخفضة نسبيًا. يتم استخدام السبائك YUNDK15 و YUNDK18 عند الحاجة إلى خصائص مغناطيسية عالية نسبيًا ويجب ألا تحتوي المادة على تباين مغناطيسي. السبائك التي تحتوي على 24٪ Co (YuN13DK24 وغيرها) لها خصائص مغناطيسية عالية في اتجاه الملمس المغناطيسي ، وهي مطورة جيدًا من الناحية التكنولوجية وتستخدم على نطاق واسع.

السبائك ذات التبلور الاتجاهي ، مثل YUN13DK25BA ، وما إلى ذلك ، والتي تحتوي على أعلى W max وبالتالي يمكن أن توفر أصغر كتلة وأبعاد للأنظمة المغناطيسية.

في الحالات التي يكون فيها النظام مفتوحًا ، يتم استخدام السبائك التي تحتوي على أعلى نسبة Hc ، على سبيل المثال ، سبائك التيتانيوم YUNDK35T5.

تتمتع السبائك ذات الهيكل أحادي البلورة (YUNDK35T5AA و YUNDK40T8AA) بالمزايا التالية مقارنةً بالسبائك ذات التبلور الاتجاهي: خصائص مغناطيسية أعلى بسبب زيادة تحسين الهيكل ، وجود ثلاثة اتجاهات متعامدة متبادلة تكون فيها الخصائص مثالية ؛ أفضل الخواص الميكانيكية.

تتمثل العيوب الرئيسية لسبائك Fe-Ni-Al- (Co) في الخصائص الميكانيكية الضعيفة (صلابة عالية وهشاشة) ، مما يعقد بشكل كبير تصنيعها.

مغناطيس المسحوق. يمكن تقسيم المغناطيسات ، التي يتم الحصول عليها عن طريق تعدين المساحيق ، إلى سيراميك - معدن ، معدن - بلاستيك وأكسيد.

لأول مجموعتين العمليات الفيزيائيةيعتمد تكوين حالة عالية الإكراه على نفس أسباب المغناطيسات المتجانسة ؛ بالنسبة للمجموعتين الأخريين ، فإن الشرط الضروري للحصول على خصائص عالية الإكراه هو حالة سحقها إلى درجة معينة من التشتت ، والتي تتوافق مع- هيكل المجال.

يتم الحصول على مغناطيسات السيراميك والمعدن من مساحيق المعادن عن طريق الضغط عليها بدون مادة تربطها وتلبيدها درجة حرارة عالية. من حيث الخصائص المغناطيسية ، فهي أقل شأنا من المغناطيس المصبوب قليلاً ، ولكنها أغلى من غيرها.

يتم إنتاج المغناطيسات المعدنية والبلاستيكية ، مثل تلك المصنوعة من المعدن والسيراميك ، من مساحيق المعادن ، ولكن يتم ضغطها مع مادة رابطة عازلة وتتعرض للتسخين إلى درجة حرارة منخفضة ، وهو أمر ضروري لبلمرة المادة التي تربطها. بالمقارنة مع المغناطيس المصبوب ، فقد قللوا من الخصائص المغناطيسية ، لكن لديهم مقاومة كهربائية عالية ، وكثافة منخفضة ، ورخيصة نسبيًا.

من بين المغناطيسات المؤكسدة ، فإن المغناطيسات القائمة على الباريوم والفريت الكوبالت لها أهمية عملية.

مغناطيس الباريوم. تنتج الصناعة مجموعتين من مغناطيس الباريوم: الخواص (BI) ومتباين الخواص (BA).

تحتوي مغناطيسات الباريوم على قوة قسرية عالية جدًا وتحريض متبقي منخفض مقارنةً بمغناطيسات المصبوب. المقاومة الكهربائية المحددة لمغناطيس الباريوم أعلى بملايين المرات من تلك الموجودة في المواد المعدنية ، مما يجعل من الممكن استخدام مغناطيس الباريوم في الدوائر المغناطيسية التي تتعرض لمجالات عالية التردد. لا تحتوي مغناطيسات الباريوم على مواد نادرة وباهظة الثمن ، فهي أرخص بحوالي 10 مرات من المغناطيس مع UNDK24.

تشمل عيوب مغناطيس الباريوم خواص ميكانيكية رديئة (هشاشة وصلابة عالية) ، والأهم من ذلك ، اعتماد كبير للخصائص المغناطيسية على درجة الحرارة. معامل درجة الحرارة للحث المغناطيسي المتبقي TK B r لمغناطيس الباريوم أكبر بحوالي 10 مرات من TK B r للمغناطيس المصبوب. بالإضافة إلى ذلك ، مغناطيس الباريوم لا رجعة فيهخصائص التبريد ، أي لديها استقرار درجة حرارة أعلى من الباريوم. ومع ذلك ، لديهم أيضًا تباطؤ في درجة الحرارة ، لكنه لا يظهر في المنطقة درجات حرارة سلبية، كما هو الحال في مغناطيس الباريوم ، ولكن عند درجات حرارة موجبة (عند التسخين فوق 80 درجة مئوية).

مواد أخرى للمغناطيس الدائم.

فولاذ مارتينسيتي. Martensite هو الاسم الذي يطلق على نوع البنية المجهرية للصلب التي يتم الحصول عليها عن طريق تصلبها. يصاحب تكوين المارتينسيت تغيرات حجمية كبيرة ، وخلق ضغط داخلي كبير للشبكة ، وظهور قيم كبيرة للقوة القسرية.

بدأ استخدام الفولاذ المارتنزيتي في تصنيع المغناطيس الدائم قبل المواد الأخرى. في الوقت الحاضر ، يتم استخدامها قليلًا نسبيًا نظرًا لخصائصها المغناطيسية المنخفضة. ومع ذلك ، لم يتم التخلي عنها بالكامل بعد ، لأنها غير مكلفة ويمكن تشكيلها على آلات قطع المعادن.

السبائك مشوهة بشكل بلاستيكي. هذه السبائك لها خصائص تصنيع عالية. إنها مختومة جيدًا ومقطعة بالمقص ومعالجة على آلات تقطيع المعادن. من السبائك المشوهة بالبلاستيك ، من الممكن عمل أشرطة وألواح وألواح وأسلاك. في بعض الحالات (في تصنيع مغناطيسات صغيرة ذات تكوين معقد) ، يُنصح باستخدام تقنية السيراميك والمعدن. هناك العديد من درجات السبائك المشوهة بالبلاستيك ، وتتنوع العمليات الفيزيائية بسبب خصائصها المغناطيسية العالية. أكثر السبائك شيوعًا هي Kunife (Cu-Ni-Fe) و Vicaloy (Co-V). سبائك Kunife متباينة الخواص ، ممغنطة في اتجاه التدحرج ، وغالبًا ما تستخدم في شكل أسلاك صغيرة السماكة ، وكذلك الختم. يستخدم Vikaloy لصنع أصغر مغناطيس بتكوين معقد أو مخرم وكأشرطة أو أسلاك مغناطيسية عالية القوة.

سبائك أساسها معادن نبيلة. وتشمل سبائك الفضة مع المنغنيز والألمنيوم (silmanal) وسبائك البلاتين مع الحديد (77.8٪ نقطة ، 22.2٪ حديد) أو البلاتين مع الكوبالت (76.7٪ نقطة ، 23.3٪ كوبلت). المواد في هذه المجموعة ، وخاصة تلك التي تحتوي على البلاتين ، باهظة الثمن ، وبالتالي فهي تستخدم فقط للمغناطيسات شبه المصغرة التي تزن بضعة مليغرامات. في صناعة المغناطيس من جميع سبائك هذه المجموعة ، تستخدم تقنية المعدن والسيراميك على نطاق واسع.

مغناطيس مرن. كما لوحظ ، فإن أهم عيوب المجموعات الرئيسية للمواد للمغناطيس الدائم - السبائك المصبوبة والفريتات المغناطيسية الصلبة - هي خواصها الميكانيكية الضعيفة (صلابة عالية وهشاشة). استخدام السبائك البلاستيكية القابلة للتشوه محدود بسبب تكلفتها العالية. في مؤخراظهرت مغناطيسات مطاطية. يمكن أن تكون بأي شكل تسمح به تكنولوجيا المطاط - في شكل حبال ، وشرائط طويلة ، وألواح ، وما إلى ذلك. يتم قطع هذه المواد بسهولة بمقص ، مختوم ، مثني ، ملتوي. يُعرف استخدام "المطاط المغناطيسي" بأحرف ذاكرة مغناطيسية لأجهزة الكمبيوتر ، ومغناطيس لأنظمة الانحراف في التلفزيون ، والمغناطيس ، والصحيح ، وما إلى ذلك.

المغناطيسات المرنة مصنوعة من المطاط ومسحوق ناعم من المواد المغناطيسية الصلبة (حشو). الحشو الأكثر شيوعًا هو الباريوم الفريت.

مواد للأشرطة المغناطيسية. الأشرطة المغناطيسية هي وسائط تسجيل مغناطيسية. الأكثر شيوعًا هي الأحزمة المعدنية الصلبة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، والأحزمة ثنائية المعدن ، والأحزمة البلاستيكية مع طبقة عمل مسحوق. تستخدم الأشرطة المعدنية الصلبة بشكل أساسي لأغراض خاصة وعند العمل في نطاق درجات حرارة واسعة ؛ الأشرطة البلاستيكية لها تطبيقات أوسع. الغرض الرئيسي من وسيط التسجيل المغناطيسي هو إنشاء مجال مغناطيسي على سطح الرأس المعاد إنتاجه ، حيث تتغير شدته (عند سحب الشريط) في الوقت المناسب بنفس طريقة الإشارة التي يتم تسجيلها. تعتمد خصائص الأشرطة المطلية بالمساحيق المغناطيسية بشكل كبير ليس فقط على خصائص المواد الأولية ، ولكن أيضًا على درجة صقل الجسيمات ، والكثافة الظاهرية للمادة المغناطيسية في طبقة العمل ، وتوجيه الجسيمات في وجود الشكل تباين الخواص ، إلخ.

يجب أن تكون طبقة العمل (أو سمك الشريط المعدني) رفيعة قدر الإمكان ، ويجب أن يكون الشريط نفسه سلسًا ومرنًا لضمان أقصى قدر من التفاعل (التلامس المغناطيسي) بين المواد المغناطيسية للشريط والرأس. يجب أن تكون المغنطة المتبقية للمادة عالية قدر الإمكان.

يتم فرض متطلبات متناقضة على القوة القسرية: لتقليل إزالة المغناطيسية الذاتية ، من الضروري الحصول على أعلى قيمة ممكنة لـ Hc (على الأقل 24 كيلو أمبير / متر) ، ولتسهيل عملية محو السجل ، من المستحسن استخدام Hc صغير . متطلبات البقية العالية والحد الأدنى من الحساسية لإزالة المغناطيسية الذاتية أفضل طريقةراضون عن شكل مستطيل لقسم حلقة التباطؤ لإزالة المغناطيسية ، أي مرغوب فيه أقصى قيمةعامل التحدب. يجب أن تكون درجة الحرارة والتغيرات الأخرى في الخصائص المغناطيسية لمادة الشريط ضئيلة.

تنتج الصناعة شرائط من سبيكة غير قابلة للصدأ ، EP-31A وثنائية المعدن EP-352/353. يبلغ سمك الأشرطة 0.005-0.01 مم ، Hc = 24-40 كيلو أمبير / م ؛ ب ص = 0.08 ت.

يتم إنتاج الأشرطة البلاستيكية المنزلية بشكل أساسي من الأنواع A2601-6 (النوع 6 - لمسجلات الأشرطة في الاستوديو) و A4402 - 6 (النوع 10 - للمنزل والتقرير). وفقًا لـ GOST ، يتم استخدام ما يلي في تسمية الأشرطة: العنصر الأول - مؤشر الحرف يعني الغرض من الشريط: أ - تسجيل الصوت ، T - تسجيل الفيديو ، ب - تقنية الكمبيوتر ، I - التسجيل الدقيق: العنصر الثاني - الفهرس الرقمي (من 0 إلى 9) ، يشير إلى قواعد المواد: 2 - ثنائي أسيتيل سلولوز ، 3 - ثلاثي أسيتيل سلولوز ، 4 - بولي إيثيلين تيريفثالاغ (لافسان) ، العنصر الثالث هو مؤشر رقمي (من 0 إلى 9) ، ويعني السماكة من الشريط:
2-18 ميكرون ، 3 - 27 ميكرون ، 4 - 36 ميكرون ، 6-55 ميكرون ، 9 - أكثر من 100 ميكرون ، العنصر الرابع هو مؤشر رقمي (من 01 إلى 99) ، يعني عدد التطور التكنولوجي ؛ العنصر الخامس هو القيمة العددية للعرض الاسمي للشريط بالمليمترات. بعد العنصر الخامس ، يجب أن يكون هناك فهرس أحرف إضافي: P - للأشرطة المثقوبة ؛ R - للأشرطة المستخدمة في البث ؛ ب - للأشرطة من مسجلات الأشرطة المنزلية.

تستخدم المساحيق المغناطيسية المواد التالية: حديد الفريت (أكسيد الحديد الأسود) ، الفريت الكوبالت ، ثاني أكسيد الكروم ، إلخ. لكل منها مزاياها وعيوبها. أكثر أنواع أكسيد غاما-الحديد استخدامًا (g-Fe 2 O 3) له شكل أستيكي بطول جسيمي يبلغ حوالي 0.4 ميكرومتر ونسبة طول إلى قطر تبلغ حوالي ثلاثة. يتم الحصول على مسحوق (g-Fe 2 O 3) نتيجة لأكسدة أكسيد الحديد الأسود (الحديد الفريت) FeO × Fe 2 O 3 عن طريق تسخينه في الهواء عند درجة حرارة حوالي 150 درجة مئوية.

يمكن أن يتنوع تصنيع الأشرطة المغناطيسية. في كثير من الأحيان ، يتم تطبيق طبقة العمل (الورنيش المغناطيسي) على القاعدة النهائية ، على سبيل المثال ، عن طريق صب الورنيش من قالب. يتم تحضير الورنيش المغناطيسي مسبقًا ويتكون من مسحوق مغناطيسي وموثق ومذيب وملدن ومواد مضافة مختلفة تساعد على ترطيب جزيئات المسحوق وفصلها وتقليل تآكل طبقة العمل.

عند استخدام المساحيق مع تباين شكل الجسيمات (على سبيل المثال ، أقيري g Fe) ، أثناء إنتاج الشريط ، يتم توجيه الأسهم بطريقة معينة نتيجة التعرض لمجال مغناطيسي. تتكون المعالجة النهائية للشريط من الصقل والتلميع لتحسين جودة سطحه.

يوفر الشريط من النوع 6 جودة عاليةتسجيل الصوت وتشغيله عند استخدامه في معدات احترافية بسرعة 19.05 سم / ثانية وفي مسجلات شرائط المستهلك عند 9.53 و 4.75 سم / ثانية.

يجب تخزين الأشرطة عند درجة حرارة 10-25 درجة مئوية ورطوبة نسبية من 50-60٪ ؛ درجات الحرارة التي تزيد عن 30 درجة مئوية غير مقبولة ، ولا ينصح بدرجات حرارة أقل من 10 درجة مئوية.

بالإضافة إلى النوعين 6 و 10 ، تنتج الصناعة المحلية أيضًا أنواعًا أخرى من الأشرطة ، على سبيل المثال ، شريط T4402-50 بعرض 50.8 مم للتسجيل المتقاطع لصورة بالأبيض والأسود.

السبائك القائمة على معادن الأرض النادرة (REM). يحتوي عدد من المركبات والسبائك ذات حركة العين السريعة على قيم عالية جدًا للقوة القسرية والطاقة المحددة القصوى. من بين هذه المجموعة من المواد ، فإن المركبات المعدنية الأكثر إثارة للاهتمام هي من النوع RCo 5 ، حيث R هو معدن أرضي نادر.

بالإضافة إلى المجموعات الرئيسية المدروسة من المواد المغناطيسية ، يتم استخدام البعض الآخر أيضًا في التكنولوجيا ، والتي لها نطاق محدود.

المواد المغناطيسية الحرارية. تسمى المواد المغناطيسية الحرارية المواد ذات الاعتماد الكبير على الحث المغناطيسي (بتعبير أدق ، مغنطة التشبع ، لأن المادة المغناطيسية الحرارية تعمل في وضع التشبع عادةً) على درجة حرارة في نطاق معين (في معظم الحالات +60 درجة مئوية -60 درجة مئوية). تُستخدم المواد المغناطيسية الحرارية بشكل أساسي كمحولات مغناطيسية أو دعامات إضافية. إن إدراج هذه العناصر في الدوائر المغناطيسية يجعل من الممكن تعويض خطأ درجة الحرارة أو توفير تغيير في الحث المغناطيسي في فجوة الهواء وفقًا لقانون معين (التحكم الحراري).

المواد المغناطيسية. يحتوي التضيق المغناطيسي على تطبيق تقني مباشر في هزازات التقبض المغناطيسي (مولدات) الاهتزازات الصوتية والموجات فوق الصوتية ، وكذلك في بعض دوائر وأجهزة الهندسة الراديوية (بدلاً من الكوارتز لتثبيت التردد ، في المرشحات الكهروميكانيكية ، إلخ).

تستخدم النيكل ، البيرميندور (سبائك الحديد ، التي تتميز بمغناطيسية عالية التشبع) ، والفير (سبائك الحديد) ، وحديد النيكل والنيكل والكوبالت ، وما إلى ذلك كمواد تقبُّض مغناطيسي.

للنيكل قيمة مطلقة كبيرة لمعامل التشبع المغناطيسي l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l طول اللوحة إلى المجال ، D l هو التغير في الطول نتيجة المجال ؛ علامة الطرح تعني انخفاض في الطول). عادةً ما يتم استخدام النيكل بدرجة H بسمك 0.1 مم في شكل شريط صلب غير محترق. بعد التثقيب ، تتأكسد الألواح بالتسخين في الهواء حتى 800 درجة مئوية لمدة 15-25 دقيقة. يعمل فيلم الأكسيد المتشكل بهذه الطريقة على عزل الألواح كهربائيًا أثناء التكديس. يتميز النيكل بخصائص عالية في مقاومة التآكل ومعامل درجة حرارة منخفضة لمعامل المرونة.

في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الفريتات المغناطيسية على نطاق واسع ، خاصة في المرشحات الدقيقة.

سبائك عالية التشبع الحث. من بين المواد التقليدية ، يحتوي الحديد على أعلى نسبة تحريض (»2.1 T).

في الحالات التي يتم فيها تقديم أعلى المتطلبات لأبعاد الجهاز ، وحجم كتلته وتدفقه ، يتم استخدام سبائك الأيزوكوبالت الفائقة ، حيث يصل تحريض التشبع إلى 2.43 طنًا ، مما يجعل من الممكن تحقيق وفورات في الكتلة والحجم مقارنة للكي بنسبة 15-20٪. في الممارسة العملية ، يتم استخدام السبائك التي تحتوي على 30-51٪ Co و 1.5-2.0٪ V ، مما يحسن الخصائص التكنولوجية للسبائك ، وإمكانية معالجتها في حالة باردة. تسمى هذه السبائك بيرمندور.

تحريض التشبع للسبائك ذات المحتوى العالي والمنخفض من الكوبالت هو نفسه تقريبًا. السبائك عالية الكوبالت في المجالات الضعيفة والمتوسطة لها نفاذية مغناطيسية أعلى من السبائك منخفضة الكوبالت ، لكن الأخيرة أرخص.

بالإضافة إلى القيمة العالية لتحريض التشبع ، تتمتع البيرمندور بنفاذية عكسية كبيرة ، مما يجعلها ذات قيمة خاصة كمواد لأغشية الهاتف. العيوب تسمح: المقاومة الكهربائية المنخفضة r ، التكلفة العالية وندرة الكوبالت والفاناديوم. يتم استخدام Permendur في المجالات المغناطيسية الثابتة أو في الحقول المتناوبة الضعيفة ذات التحيز القوي بواسطة مجال ثابت. من مواد هذه المجموعة ، السبيكة المقيسة هي 50 KF (49.0-51٪ Co؛ 1.5-2.0٪ V). تحتوي السبيكة على تحريض تشبع لا يقل عن 2.35 T و q = 980 درجة مئوية.

يتم الشعور بميزة سبائك الأيزوكوبالت الإضافية على الحديد النقي تجاريًا عند الحث المغناطيسي فوق 1.0 تسلا. يصل الاختلاف في قيم النفاذية المغناطيسية إلى حد أقصى عند قيمة الحث المغناطيسي بحوالي 1.8 تسلا ، في حين أن نفاذية سبائك الكوبالت أكبر بعشر مرات من نفاذية درجات الحديد اللينة.

Vasyura A.S. - كتاب "عناصر وأجهزة التحكم الآلي".

المغناطيسات عبارة عن أجسام لها مجال مغناطيسي يجذب أو يطرد مواد معينة. تم العثور على المغناطيس ليكون مفيدًا جدًا لقدرته على جذب المعادن. المغناطيسات لها تطبيقات واسعة في كل من حياتنا اليومية وفي مختلف الصناعات.

يتم استخدامها في الألعاب والأجهزة المنزلية ومئات الأشياء التي لديك في المنزل. وجد المغناطيس تطبيقه الرئيسي في صناعات مثل: التعدين والتعدين ، في إنتاج السيراميك والبلاستيك والزجاج ، وغيرها الكثير.

تأتي المغناطيسات في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام ونقاط القوة. تقع في نوعين رئيسيين من المغناطيس:

• مغناطيس من صنع الإنسان
• مغناطيس طبيعي.

المغناطيس الطبيعي يسمى أكسيد الحديد الأسود. فهي غنية بالحديد والمعادن.

لقد صنع الناس مغناطيسات اصطناعية أقوى من المغناطيسات الطبيعية المصنوعة من السبائك المعدنية. تستخدم المغناطيسات الصناعية لآلاف الأغراض وتتنوع في القوة والخصائص المغناطيسية.

فيما يلي ثلاثة أنواع من المغناطيس الصناعي:

• مغناطيس دائم
• مغناطيس مؤقت

مغناطيس دائم

المغناطيس الدائم قوي جدًا والأكثر استخدامًا. سميت هذه المغناطيسات بهذا الاسم لأنها بمجرد ممغنطة ، فإنها تحتفظ بمغناطيسيتها لفترة طويلة أو إلى الأبد.

والسبب في ذلك أن المغناطيس مصنوع من مواد تحتوي على ذرات وجزيئات لها مجالات مغناطيسية تعزز بعضها البعض. ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة محددة ، يمكن أن تفقد هذه المغناطيسات خصائصها المغناطيسية ، على سبيل المثال ، في حالة حدوث صدمة.

المغناطيس الدائم لديه مجموعة واسعة من التطبيقات التي تتراوح من مغناطيس الثلاجة إلى المنشآت الصناعية الكبيرة. هم انهم مقاسات مختلفةوأشكالها وتختلف في تكوينها.

بعض الأنواع الشائعة من المغناطيس الدائم هي:

• سيراميك
• مغناطيس النيكو
• الكوبالت السماريوم
• النيوديميوم والحديد والبورون

من بين هؤلاء ، يتم تصنيف مغناطيس السماريوم الكوبالت والنيوديميوم كمغناطيسات أرضية نادرة.

سيراميك

تسمى مغناطيسات السيراميك أيضًا الفريت وتتكون من أكسيد الحديد والباريوم أو كربونات السترونتيوم. هذه مغناطيسات قوية حقًا وتستخدم على نطاق واسع في مختبرات العلوم. هم الأكثر استخداما للأغراض التجريبية.

مغناطيس النيكو

الاسم يتكون من الأحرف الأولى العناصر الكيميائية، والتي يصنع منها المغناطيس: (ألمنيوم) ، نيكل (كل) ، كو (بالت). مغناطيس النيكو قوي للغاية ويستخدم كبديل لمغناطيس السيراميك في تجارب مختلفة لأنها أكثر استقرارًا وأكثر مقاومة لإزالة المغناطيسية. ومع ذلك ، فهي أكثر تكلفة.

مغناطيس الكوبالت السماريوم

تنتمي إلى فئة المغناطيسات الأرضية النادرة. هذه المغناطيسات لها قوة مغناطيسية عالية جدًا ومقاومة جدًا لإزالة المغناطيسية والأكسدة. إنها باهظة الثمن ويمكن استخدامها للتطبيقات التي تتطلب مغناطيسية عالية واستقرارًا. ظهرت لأول مرة في السبعينيات.

نيوديميوم - حديد - بورون

هذا نوع آخر من المغناطيسات الأرضية النادرة. تشبه مغناطيسات النيوديميوم مغناطيس الكوبالت السماريوم ولكنها أقل استقرارًا. سم واحد من هذا المغناطيس قادر على رفع صفيحة معدنية بحجم عدة أمتار. نظرًا لمغناطيسها المرتفع للغاية ، فهي أغلى مغناطيس في العالم وبسبب تكلفتها العالية ، يتم استخدامها بشكل أقل تكرارًا.

المغناطيسات المرنة مصنوعة من شرائح وألواح مسطحة. هذه المغناطيسات لديها أقل مغناطيسية.

مغناطيس مؤقت

تعمل المغناطيسات المؤقتة فقط مثل المغناطيس عند وضعها في مجال مغناطيسي قوي من مغناطيس قوي. يمكن أن تعمل أي أجسام معدنية مثل مشابك الورق والمسامير كمغناطيس عند تعرضها لمجال مغناطيسي قوي. ومع ذلك ، بمجرد إزالتها من الحقل ، فإنها تفقد مغناطيسيتها على الفور. المغناطيسات المؤقتة ، على الرغم من مغناطيسيتها المؤقتة ، تجلب العديد من الفوائد. تستخدم بشكل رئيسي في الهواتف والمحركات الكهربائية.

المغناطيسات الكهربائية هي مغناطيسات قوية جدًا ، تختلف عن المغناطيسات المذكورة أعلاه. تعمل هذه المغناطيسات على مبدأ أن السلك الذي يحتوي على تيار كهربائي يخلق مجالًا مغناطيسيًا.

يتكون من نواة معدنية ثقيلة مع ملف سلكي. عندما يمر التيار عبر الأسلاك ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي ، والذي بدوره يمغنط اللب المعدني.

يمكن تغيير قطبية المغناطيس عن طريق ضبط كمية التيار المتدفق ، وكذلك عن طريق تغيير اتجاهه. تستخدم على نطاق واسع في أجهزة التلفزيون والراديو وشرائط الفيديو وأجهزة الكمبيوتر والشاشات وما إلى ذلك.