Aimants permanents - types et propriétés, interaction des aimants. Types et types d'aimants

Chacun tenait un aimant dans ses mains et jouait avec quand il était enfant. Les aimants peuvent être de formes et de tailles très différentes, mais tous les aimants ont propriété commune- ils attirent le fer. Il semble qu'ils soient eux-mêmes en fer, en tout cas, à partir d'une sorte de métal à coup sûr. Il existe cependant des "aimants noirs" ou "cailloux", ils s'attirent aussi fortement les morceaux de fer, et surtout les uns les autres.

Mais ils ne ressemblent pas à du métal, ils se cassent facilement, comme du verre. Il y a beaucoup de choses utiles dans le ménage des aimants, par exemple, il est pratique d'«épingler» des feuilles de papier sur des surfaces en fer avec leur aide. Il est pratique de collecter les aiguilles perdues avec un aimant, donc, comme nous pouvons le voir, c'est une chose tout à fait utile.

Science 2.0 - Grand bond en avant - Aimants

Aimant dans le passé

Même les anciens Chinois connaissaient les aimants il y a plus de 2000 ans, du moins que ce phénomène pouvait être utilisé pour choisir la direction lors d'un voyage. Autrement dit, ils ont inventé une boussole. Philosophes en la Grèce ancienne, personnes curieuses, collectionnant diverses faits incroyables, sont entrés en collision avec des aimants à proximité de la ville de Magness en Asie Mineure. Là, ils ont trouvé des pierres étranges qui pouvaient attirer le fer. À cette époque, ce n'était pas moins étonnant que ce que les extraterrestres pouvaient devenir à notre époque.

Il semblait encore plus surprenant que les aimants attirent loin de tous les métaux, mais seulement le fer, et le fer lui-même est capable de devenir un aimant, bien que moins puissant. On peut dire que l'aimant a attiré non seulement le fer, mais aussi la curiosité des scientifiques, et a fortement fait avancer une science telle que la physique. Thalès de Milet a écrit sur "l'âme de l'aimant", et le romain Titus Lucretius Carus a écrit sur le "mouvement déchaîné de la limaille de fer et des anneaux" dans son essai Sur la nature des choses. Déjà, il pouvait remarquer la présence de deux pôles à l'aimant, qui plus tard, lorsque les marins ont commencé à utiliser la boussole, ont reçu des noms en l'honneur des points cardinaux.

Qu'est-ce qu'un aimant. En mots simples. Un champ magnétique

Prenez l'aimant au sérieux

La nature des aimants pendant longtemps ne pouvait pas expliquer. Avec l'aide d'aimants, de nouveaux continents ont été découverts (les marins traitent encore la boussole avec beaucoup de respect), mais personne ne savait rien de la nature même du magnétisme. Des travaux ont été effectués uniquement pour améliorer la boussole, ce qui a également été fait par le géographe et navigateur Christophe Colomb.

En 1820, le scientifique danois Hans Christian Oersted fait une découverte majeure. Il a établi l'action d'un fil avec un courant électrique sur une aiguille magnétique et, en tant que scientifique, a découvert par des expériences comment cela se produit dans conditions différentes. La même année, le physicien français Henri Ampère émet une hypothèse sur les courants circulaires élémentaires circulant dans les molécules d'une substance magnétique. En 1831, l'Anglais Michael Faraday, utilisant une bobine de fil isolé et un aimant, mène des expériences montrant que le travail mécanique peut être converti en courant électrique. Il établit également la loi de l'induction électromagnétique et introduit la notion de « champ magnétique ».

La loi de Faraday établit la règle : pour un circuit fermé, la force électromotrice est égale à la vitesse de variation du flux magnétique traversant ce circuit. Toutes les machines électriques fonctionnent sur ce principe - générateurs, moteurs électriques, transformateurs.

En 1873, le scientifique écossais James C. Maxwell réunit les phénomènes magnétiques et électriques en une seule théorie, l'électrodynamique classique.

Les substances qui peuvent être magnétisées sont appelées ferromagnétiques. Ce nom relie les aimants au fer, mais à côté de cela, la capacité de magnétiser se retrouve également dans le nickel, le cobalt et certains autres métaux. Comme le champ magnétique est déjà passé dans la région utilisation pratique, alors les matériaux magnétiques sont devenus l'objet d'une grande attention.

Les expériences ont commencé avec des alliages de métaux magnétiques et divers additifs. Les matériaux résultants étaient très chers, et si Werner Siemens n'avait pas eu l'idée de remplacer l'aimant par de l'acier magnétisé par un courant relativement faible, le monde n'aurait jamais vu un tramway électrique et Siemens. Siemens était également impliqué dans les machines télégraphiques, mais ici, il avait de nombreux concurrents, et le tramway électrique a rapporté beaucoup d'argent à l'entreprise et a finalement entraîné tout le reste.

Induction électromagnétique

Grandeurs de base associées aux aimants en ingénierie

Nous nous intéresserons principalement aux aimants, c'est-à-dire aux ferromagnétiques, et laissons un peu de côté le reste, un domaine très vaste de phénomènes magnétiques (pour mieux dire électromagnétiques, en mémoire de Maxwell). Nos unités de mesure seront celles acceptées en SI (kilogramme, mètre, seconde, ampère) et leurs dérivées :

je Intensité du champ, H, A/m (ampères par mètre).

Cette valeur caractérise l'intensité du champ entre des conducteurs parallèles, dont la distance est de 1 m et le courant qui les traverse est de 1 A. L'intensité du champ est une quantité vectorielle.

je Induction magnétique, B, Tesla, densité de flux magnétique (Weber/m.sq.)

C'est le rapport du courant traversant le conducteur à la circonférence, sur le rayon auquel on s'intéresse à la grandeur de l'induction. Le cercle se trouve dans le plan que le fil traverse perpendiculairement. Cela inclut un autre facteur appelé perméabilité magnétique. C'est une grandeur vectorielle. Si nous regardons mentalement l'extrémité du fil et supposons que le courant circule dans la direction opposée à nous, alors les cercles de force magnétique «tournent» dans le sens des aiguilles d'une montre et le vecteur d'induction est appliqué à la tangente et coïncide avec eux en direction.

je Perméabilité magnétique, μ (valeur relative)

Si nous prenons la perméabilité magnétique du vide comme 1, alors pour le reste des matériaux, nous obtenons les valeurs correspondantes. Ainsi, par exemple, pour l'air, nous obtenons une valeur pratiquement la même que pour le vide. Pour le fer, nous obtiendrons des valeurs sensiblement plus grandes, de sorte que nous pouvons dire au sens figuré (et très précisément) que le fer "attire" des lignes de force magnétiques en lui-même. Si l'intensité du champ dans une bobine sans noyau est H, alors avec un noyau, nous obtenons μH.

je Force coercitive, Un m.

La force coercitive indique à quel point un matériau magnétique résiste à la démagnétisation et à la remagnétisation. Si le courant dans la bobine est complètement supprimé, il y aura une induction résiduelle dans le noyau. Pour le rendre égal à zéro, vous devez créer un champ d'une certaine force, mais le contraire, c'est-à-dire laisser le courant circuler dans la direction opposée. Cette tension s'appelle la force coercitive.

Étant donné que les aimants sont toujours utilisés dans la pratique en relation avec l'électricité, il ne devrait pas être surprenant qu'une quantité électrique telle qu'un ampère soit utilisée pour décrire leurs propriétés.

De ce qui a été dit, il s'ensuit que, par exemple, un clou, sur lequel un aimant a agi, devient lui-même un aimant, quoique plus faible. En pratique, il s'avère que même les enfants qui jouent avec des aimants le savent.

Il existe différentes exigences pour les aimants en ingénierie, selon l'endroit où ces matériaux vont. Les matériaux ferromagnétiques sont divisés en « mous » et « durs ». Les premiers vont à la fabrication de noyaux pour des appareils où le flux magnétique est constant ou variable. Vous ne pouvez pas fabriquer un bon aimant indépendant à partir de matériaux mous. Ils sont trop faciles à démagnétiser et ici il n'y a qu'eux. propriété de valeur, puisque le relais doit «se libérer» si le courant est coupé et que le moteur électrique ne doit pas chauffer - l'excès d'énergie est dépensé pour l'inversion de magnétisation, qui est libérée sous forme de chaleur.

À QUOI RESSEMBLE VRAIMENT UN CHAMP MAGNÉTIQUE ? Igor Beletski

Les aimants permanents, c'est-à-dire ceux que l'on appelle aimants, nécessitent des matériaux durs pour leur fabrication. On entend par rigidité magnétique, c'est-à-dire une grande induction résiduelle et une grande force coercitive, puisque, comme on l'a vu, ces grandeurs sont étroitement liées. Des aciers au carbone, au tungstène, au chrome et au cobalt sont utilisés pour ces aimants. Leur force coercitive atteint des valeurs d'environ 6500 A/m.

Il existe des alliages spéciaux appelés alni, alnisi, alnico et bien d'autres, comme vous pouvez le deviner, ils comprennent l'aluminium, le nickel, le silicium, le cobalt dans diverses combinaisons, qui ont une plus grande force coercitive - jusqu'à 20 000 ... 60 000 A / m. Un tel aimant n'est pas si facile à arracher du fer.

Il existe des aimants spécialement conçus pour fonctionner à des fréquences plus élevées. C'est le fameux "aimant rond". Il est "extrait" d'un haut-parleur sans valeur d'un haut-parleur de centre de musique, ou d'un autoradio ou même d'un téléviseur d'antan. Cet aimant est fabriqué par frittage d'oxydes de fer et d'additifs spéciaux. Un tel matériau est appelé ferrite, mais toutes les ferrites ne sont pas spécialement magnétisées de cette manière. Et dans les haut-parleurs, il est utilisé pour des raisons de réduction des pertes inutiles.

Aimants. Découverte. Comment ça fonctionne?

Que se passe-t-il à l'intérieur d'un aimant ?

Du fait que les atomes de matière sont une sorte de "touffes" d'électricité, ils peuvent créer leur propre champ magnétique, mais seulement dans certains métaux qui ont une structure atomique similaire, cette capacité est très prononcée. Et le fer, le cobalt et le nickel se trouvent côte à côte dans le système périodique de Mendeleev et ont des structures similaires de coquilles d'électrons, qui transforment les atomes de ces éléments en aimants microscopiques.

Étant donné que les métaux peuvent être appelés un mélange congelé de divers cristaux de très petite taille, il est clair que de tels alliages peuvent avoir de nombreuses propriétés magnétiques. De nombreux groupes d'atomes peuvent "dérouler" leurs propres aimants sous l'influence de voisins et de champs externes. De telles "communautés" sont appelées domaines magnétiques et forment des structures très bizarres qui sont encore étudiées avec intérêt par les physiciens. Cela a un grand valeur pratique.

Comme déjà mentionné, les aimants peuvent être de taille presque atomique, de sorte que la plus petite taille du domaine magnétique est limitée par la taille du cristal dans lequel les atomes du métal magnétique sont intégrés. Cela explique, par exemple, la densité d'enregistrement presque fantastique sur les disques durs des ordinateurs modernes, qui, apparemment, continuera de croître jusqu'à ce que les disques aient des concurrents plus sérieux.

Gravité, magnétisme et électricité

Où sont utilisés les aimants ?

Dont les noyaux sont des aimants d'aimants, bien qu'ils soient généralement appelés simplement noyaux, les aimants ont de nombreuses autres utilisations. Il y a des aimants de papeterie, des aimants de porte de meubles, des aimants d'échecs pour les voyageurs. Ce sont des aimants bien connus.

Pour plus espèces rares comprennent des aimants pour les accélérateurs de particules, ce sont des structures très impressionnantes qui peuvent peser des dizaines de tonnes ou plus. Bien que maintenant la physique expérimentale soit envahie par l'herbe, à l'exception de la partie qui apporte immédiatement de super bénéfices sur le marché, et qui ne coûte presque rien.

Un autre aimant curieux est installé dans un dispositif médical sophistiqué appelé scanner d'imagerie par résonance magnétique. (En fait, la méthode s'appelle RMN, résonance magnétique nucléaire, mais pour ne pas effrayer les personnes qui ne sont généralement pas fortes en physique, elle a été renommée.) L'appareil nécessite le placement de l'objet observé (patient) dans un champ magnétique puissant. champ, et l'aimant correspondant a une taille effrayante et la forme du cercueil du diable.

Une personne est placée sur un canapé et roulée à travers un tunnel dans cet aimant tandis que des capteurs scannent le lieu d'intérêt pour les médecins. En général, ça va, mais pour certains, la claustrophobie va jusqu'à la panique. Ces personnes se laisseront volontiers couper vivantes, mais n'accepteront pas un examen IRM. Cependant, qui sait comment une personne se sent dans un champ magnétique inhabituellement fort avec une induction allant jusqu'à 3 Tesla, après avoir payé beaucoup d'argent pour cela.

Pour obtenir un champ aussi puissant, la supraconductivité est souvent utilisée en refroidissant la bobine de l'aimant avec de l'hydrogène liquide. Cela permet de "gonfler" le champ sans craindre que chauffer les fils avec un courant fort ne limite les capacités de l'aimant. Ce n'est pas une configuration bon marché. Mais les aimants fabriqués à partir d'alliages spéciaux qui ne nécessitent pas de polarisation de courant sont beaucoup plus chers.

Notre Terre est aussi un grand aimant, bien que pas très puissant. Cela aide non seulement les propriétaires du compas magnétique, mais nous sauve également de la mort. Sans elle, nous serions tués par le rayonnement solaire. L'image du champ magnétique terrestre, modélisée par des ordinateurs à partir d'observations depuis l'espace, est très impressionnante.

Voici une petite réponse à la question sur ce qu'est un aimant en physique et en technologie.

Vous devez d'abord comprendre ce qu'est un aimant en général. Un aimant est un matériau énergétique naturel qui possède un champ énergétique inépuisable et deux pôles, appelés nord et sud. Bien qu'à notre époque, l'humanité, bien sûr, ait appris à créer ce phénomène inhabituel artificiellement.

L'homme a appris à utiliser presque partout la puissance des deux pôles d'un aimant. La société moderne utilise un ventilateur tous les jours - il y a des brosses magnétiques spéciales dans son moteur, absolument tous les jours et jusque tard dans la nuit, ils regardent la télévision, travaillent sur un ordinateur et il en a assez un grand nombre de ces éléments. Tout le monde dans la maison a une horloge accrochée au mur, toutes sortes de beaux petits jouets sur la porte du réfrigérateur, les haut-parleurs de tous les équipements sonores fonctionnent uniquement grâce à ce merveilleux aimant.

Dans les entreprises industrielles, les travailleurs utilisent des moteurs électriques, des machines à souder. La construction utilise une grue magnétique, un ruban de séparation en fer. Le dispositif magnétique intégré aide à séparer complètement les puces et l'échelle de produits finis. Ces bandes magnétiques sont également utilisées dans l'industrie alimentaire.

Un autre aimant est utilisé dans les bijoux, et ce sont des bracelets, des chaînes, toutes sortes de pendentifs, des bagues, des boucles d'oreilles et même des épingles à cheveux.

Nous devons comprendre que sans cet élément naturel, notre existence deviendra beaucoup plus difficile. De nombreux objets et appareils utilisent des aimants - des jouets pour enfants aux choses assez sérieuses. Après tout, ce n'est pas en vain qu'il existe une section spéciale en génie électrique et en physique - électricité et magnétisme. Ces deux sciences sont étroitement liées. Tous les objets où cet élément est présent ne peuvent pas être immédiatement listés.

De nos jours, de plus en plus de nouvelles inventions apparaissent et beaucoup d'entre elles contiennent des aimants, surtout si elles sont liées à l'électrotechnique. Même le collisionneur de renommée mondiale fonctionne exclusivement à l'aide d'électroaimants.

L'aimant est également largement utilisé dans à des fins médicales– par exemple pour le balayage de résonance les organes internes humain, ainsi qu'à des fins chirurgicales. Il est utilisé pour toutes sortes de ceintures magnétiques, fauteuils de massage, etc. Les propriétés curatives d'un aimant ne sont pas inventées - par exemple, en Géorgie sur la mer Noire, il y a une station balnéaire unique d'Ureki, où le sable n'est pas ordinaire - jaune, mais noir - magnétique. Beaucoup de gens s'y rendent pour soigner de nombreuses maladies, en particulier pour les enfants - paralysie cérébrale, troubles nerveux et même hypertension.

Les aimants sont également utilisés dans les usines de transformation. Par exemple, les vieilles voitures sont d'abord écrasées avec une presse, puis chargées avec un chargeur magnétique.

Il existe également des aimants dits en néodyme. Ils sont utilisés dans diverses industries où la température ne dépasse pas 80°C. Ces aimants sont maintenant utilisés presque partout.

Les aimants sont désormais si étroitement intégrés à nos vies que sans eux, notre vie deviendra très difficile - environ au niveau des 18e et 19e siècles. Si tous les aimants disparaissaient en ce moment, nous perdrions instantanément de l'électricité - il ne resterait que des sources telles que les accumulateurs et les batteries. En effet, dans le dispositif de tout générateur de courant, la partie la plus importante est précisément l'aimant. Et ne pensez pas que votre voiture démarrera sur batterie - le démarreur est également un moteur électrique, où la partie la plus importante est l'aimant. Oui, vous pouvez vivre sans aimants, mais vous devrez vivre comme nos ancêtres vivaient il y a 100 ans ou plus...

Même dans la Chine ancienne, on prêtait attention à la propriété de certains métaux à attirer. Ce phénomène physique est appelé magnétisme et les matériaux dotés de cette capacité sont appelés aimants. Aujourd'hui, cette propriété est activement utilisée dans l'électronique radio et l'industrie, et des aimants particulièrement puissants sont utilisés, notamment pour soulever et transporter de gros volumes de métal. Les propriétés de ces matériaux sont également utilisées dans la vie quotidienne - beaucoup de gens connaissent les cartes postales magnétiques et les lettres pour enseigner aux enfants. Ce que sont les aimants, où ils sont utilisés, ce qu'est le néodyme, ce texte en parlera.

Types d'aimants

À monde moderne ils sont classés en trois grandes catégories selon le type de champ magnétique qu'ils créent :

• permanent, composé de matériaux naturels possédant ces propriétés physiques, par exemple, néodyme;
• temporaire, ayant ces propriétés lorsqu'il se trouve dans le champ d'action du champ magnétique ;
• les électroaimants sont des bobines de fil sur un noyau qui créent un champ électromagnétique lorsque l'énergie traverse le conducteur.

À leur tour, les aimants permanents les plus courants sont divisés en cinq classes principales, selon leur composition chimique :

• ferromagnétiques à base de fer et de ses alliages avec du baryum et du strontium;
• aimants en néodyme contenant le métal de terre rare néodyme, dans un alliage avec du fer et du bore (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
• alliages samarium-cobalt avec des caractéristiques magnétiques comparables au néodyme, mais en même temps une plage de température d'application plus large (SmCo);
• Alliage Alnico, alias YUNDK, cet alliage se distingue par une haute résistance à la corrosion et une limite de température élevée ;
• les magnétoplastes, qui sont un mélange d'un alliage magnétique avec un liant, cela vous permet de créer des produits de différentes formes et tailles.

Les alliages de métaux magnétiques sont des produits fragiles et assez bon marché avec des qualités moyennes. Il s'agit généralement d'un alliage d'oxyde de fer avec des ferrites de strontium et de baryum. La plage de température de fonctionnement stable de l'aimant n'est pas supérieure à 250-270°C. Caractéristiques:

• force coercitive - environ 200 kA/m ;
• induction résiduelle - jusqu'à 0,4 Tesla;
• la durée de vie moyenne est de 20 à 30 ans.

Que sont les aimants en néodyme

Ce sont les plus puissants des permanents, mais en même temps assez fragiles et instables à la corrosion, ces alliages sont basés sur un minéral de terre rare - le néodyme. C'est l'aimant permanent le plus puissant.

Les caractéristiques:

• force coercitive - environ 1000 kA/m ;
• induction résiduelle - jusqu'à 1,1 Tesla;
• durée de vie moyenne - jusqu'à 50 ans.

Leur utilisation ne limite que la limite inférieure de la plage de température, pour les grades d'aimants en néodyme les plus résistants à la chaleur, il est de 140 ° C, tandis que les moins résistants sont détruits à des températures supérieures à 80 degrés.

Alliages samarium-cobalt

Ayant des caractéristiques techniques élevées, mais en même temps des alliages très coûteux.

Les caractéristiques:

• force coercitive - environ 700 kA/m ;
• induction résiduelle - jusqu'à 0,8-1,0 Tesla;
• durée de vie moyenne - 15-20 ans.

Ils sont utilisés pour des conditions de travail difficiles : températures élevées, environnements agressifs et charges lourdes. En raison de leur coût relativement élevé, leur utilisation est quelque peu limitée.

Alnico

L'alliage en poudre de cobalt (37-40%) avec addition d'aluminium et de nickel présente également de bonnes caractéristiques de performance, en plus de la capacité de conserver ses propriétés magnétiques à des températures allant jusqu'à 550°C. Leur Caractéristiques inférieure à celle des alliages ferromagnétiques et sont :

• force coercitive - environ 50 kA/m ;
• induction résiduelle - jusqu'à 0,7 Tesla;
• la durée de vie moyenne est de 10 à 20 ans.

Mais, malgré cela, c'est cet alliage qui est le plus intéressant pour une utilisation dans le domaine scientifique. De plus, l'ajout de titane et de niobium à l'alliage contribue à une augmentation de la force coercitive de l'alliage à 145–150 kA/m.

Magnétoplastiques

Ils sont principalement utilisés dans la vie de tous les jours pour la fabrication de cartes postales magnétiques, calendriers et autres bagatelles, les caractéristiques du champ magnétique diminuent légèrement du fait de la plus faible concentration de la composition magnétique.

Ce sont les principaux types d'aimants permanents. L'électroaimant par le principe de fonctionnement et d'application est quelque peu différent de ces alliages.

Intéressant. Les aimants au néodyme sont utilisés presque partout, y compris en conception pour créer des structures flottantes, et en culture aux mêmes fins.

Électroaimant et démagnétiseur

Si l'électroaimant crée un champ en traversant les spires de l'enroulement d'électricité, le démagnétiseur, au contraire, supprime le champ magnétique résiduel. Cet effet peut être utilisé à diverses fins. Par exemple, que peut-on faire avec un démagnétiseur ? Auparavant, le démagnétiseur était utilisé pour démagnétiser les têtes de lecture des magnétophones, des kinéscopes TV et pour effectuer d'autres fonctions de ce type. Aujourd'hui, il est souvent utilisé à des fins quelque peu illégales, pour démagnétiser les compteurs après leur avoir appliqué des aimants. De plus, cet appareil peut et doit être utilisé pour éliminer le champ magnétique résiduel des outils.

Le démagnétiseur est généralement constitué d'une bobine ordinaire, autrement dit, selon l'appareil, cet appareil répète complètement un électroaimant. Une tension alternative est appliquée à la bobine, après quoi l'appareil dont nous supprimons le champ résiduel est retiré de la zone de couverture du démagnétiseur, après quoi il s'éteint

Important! L'utilisation d'un aimant pour "tordre" le compteur est illégale et entraîne une amende. Une mauvaise utilisation du démagnétiseur peut entraîner une démagnétisation complète de l'appareil et sa panne.

Aimant fait maison

Pour ce faire, il suffit de trouver une barre métallique en acier ou en un autre ferroalliage, vous pouvez utiliser le noyau composite du transformateur, puis faire un enroulement. Enroulez plusieurs tours de fil de bobinage en cuivre autour du noyau. Pour la sécurité, il vaut la peine d'inclure un fusible dans le circuit. Comment fabriquer un aimant puissant ? Pour ce faire, vous devez augmenter le courant dans l'enroulement, plus il est élevé, plus la force magnétique de l'appareil est importante.

Lorsque l'appareil est connecté au réseau et que l'électricité est fournie à l'enroulement, l'appareil attirera le métal, c'est-à-dire qu'il s'agit en fait d'un véritable électroaimant, bien que de conception quelque peu simplifiée.

Pour créer des éléments et des dispositifs de systèmes de contrôle et d'automatisation, matériau magnétique s, dans lequel, principalement, les exigences suivantes sont définies :

1. Le matériau doit être facilement magnétisé sous l'action d'un champ constant ou d'une impulsion de champ unipolaire et facilement réaimanté dans un champ alternatif, il y a une boucle d'hystérésis qui doit être assez étroite avec une petite valeur de H C et une grande valeur de m. De telles exigences permettent d'augmenter la sensibilité des éléments électromagnétiques.

2. Les matériaux doivent avoir une valeur d'induction de saturation élevée en S, c'est-à-dire assurer la pénétration d'un flux magnétique important dans un noyau de section appropriée. Le respect de cette exigence permet d'obtenir les plus petites dimensions et masse de l'appareil, et si les dimensions sont données, alors la puissance ou tension maximale en sortie de l'appareil.

Le travail 3.Pid dans un champ magnétique alternatif dans le matériau devrait être le moins coûteux, qui forme des courants de Foucault, une viscosité magnétique et une hystérésis, car ils déterminent la température de fonctionnement du noyau et de l'appareil. Leur réduction augmente non seulement l'efficacité de l'appareil, mais vous permet également de créer des éléments qui fonctionnent à des fréquences plus élevées (400, 500, 1000 Hz et plus) et ont des performances nettement plus rapides et des dimensions et un poids plus petits que les éléments qui sont alimentés par un tension de fréquence industrielle de 50 Hz .

En plus des exigences de base énumérées pour les matériaux magnétiques utilisés dans divers appareils électromagnétiques, des exigences spécifiques sont définies.

Ainsi, pour améliorer la stabilité de la température (l'invariance des propriétés magnétiques avec un changement de température environnement), il est important que le point de Curie du matériau soit aussi élevé que possible.

Plus le coefficient d'équerrage du matériau est proche de l'unité, la dépendance linéaire du signal de sortie sur le signal d'entrée, plus il est facile de reconnaître les signaux dans les appareils numériques.

L'anisotropie magnétique clairement détectée améliore la qualité des dispositifs basés sur des films magnétiques minces, et la grande pureté de la structure cristalline du matériau est condition nécessaire création de dispositifs sur des domaines magnétiques cylindriques.

Les matériaux magnétiques peuvent être divisés en magnétiques durs, pour laquelle l'intensité H c est en dizaines et centaines d'ampères par centimètre et magnétiquement douce avec l'intensité H c en dixièmes et centièmes d'ampère par centimètre. Des matériaux magnétiques durs sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents, magnétique doux - pour la fabrication d'éléments dans lesquels le champ est créé par des courants traversant les enroulements.

Pour créer des éléments et des dispositifs du SUA, ils sont principalement utilisés matériaux magnétiques doux. Les matériaux en poudre magnétiquement durs sont inclus dans les ferolacks, qui sont utilisés pour revêtir les bandes magnétiques et les disques.

Les matériaux magnétiques doux peuvent être divisés en trois groupes : les aciers électriques, les alliages à base de fer avec d'autres métaux (nickel, cobalt, aluminium) et les ferrites (ferromagnétiques non métalliques).

Les aciers électriques sont les matériaux les moins chers à induction à saturation élevée (de l'ordre de 1,8 ... 2,3 T), ce qui vous permet d'en créer des éléments électromagnétiques compacts et bon marché. Mais en raison de la force coercitive relativement importante (par rapport aux alliages fer-nickel) de l'acier électrique (environ 0,1 ¸ 0,5 A / cm), la sensibilité des éléments en acier aux modifications du champ externe formé par les enroulements est faible.

Les alliages de zalizonickel (permalloy) sont 15 à 20 fois plus chers que les alliages d'acier, ils ont une induction de saturation plus faible, mais ils permettent d'obtenir des éléments magnétiques très sensibles en raison d'une faible force coercitive et d'une perméabilité magnétique initiale élevée. Les alliages de zalizonickel sont réalisés sous forme de feuilles ou de bandes. L'épaisseur du ruban atteint parfois plusieurs micromètres.

Les alliages de Zalizoaluminium 16YuKh et 16YuM, qui contiennent 16% d'aluminium dans leur composition, ne sont pas inférieurs au permalloy en termes de propriétés magnétiques, mais ont une résistance à l'usure accrue (10 ... 20 fois plus que dans le permalloy). Ils sont largement utilisés pour la fabrication de têtes magnétiques dans les appareils d'enregistrement magnétique, où pendant le fonctionnement, la tête frotte continuellement contre la surface de la bande.

Les ferrites sont des matériaux magnétiques non métalliques (solutions solides) constitués d'un mélange d'oxydes de fer avec des oxydes de magnésium, de cuivre, de manganèse, de nickel et d'autres métaux. La formule générale des ferrites est MeO × Fe2 Oz, où Me est n'importe quel métal.

Les oxydes sont broyés en petits morceaux et mélangés dans une certaine proportion. Les noyaux magnétiques des tailles et configurations requises sont pressés à partir du mélange résultant à une pression de 10-30 kN / cm 2 (1-3 t / cm 2) et brûlés à une température de 1200-1400 ° C. Fini gris- les noyaux magnétiques noirs ont une dureté élevée, mais sont plutôt cassants. Les bobinages sont généralement enroulés directement sur des noyaux magnétiques en ferrite sans isolation supplémentaire de ces derniers. Spécifique
la résistance électrique des ferrites est des millions de fois supérieure à celle des ferromagnétiques métalliques, ce qui élimine pratiquement les courants de Foucault. Cela permet des ferrites d'inversion magnétique avec une fréquence de centaines de kilohertz et fournit une grande vitesse d'opérations de contrôle et d'ordinateurs modernes. Les ferrites magnésium-manganèse les plus courantes sont les grades BT (1.3W, 0.16W, etc.) Elles ont un point de Curie relativement bas (140 - 300°C), ce qui provoque changement significatif leurs paramètres magnétiques lorsqu'ils sont chauffés. Les ferrites à base de lithium, avec un point de Curie de 630°C, ont des caractéristiques de température nettement meilleures. Pour les circuits magnétiques des appareils numériques, les biférites sont largement utilisées, il existe des ferrites à deux métaux, par exemple des ferrites magnésium-manganèse ou lithium-sodium, ainsi que des polyphérites, qui sont des solutions solides de trois ferrites ou plus.

Matériaux durs magnétiques. Des matériaux magnétiquement durs, comme déjà indiqué, sont utilisés:

— Pour la fabrication d'aimants permanents;

- Pour enregistrer des informations (par exemple, pour l'enregistrement sonore).

Lors de l'évaluation des propriétés de matériaux magnétiquement durs, les propriétés mécaniques (résistance), l'usinabilité du matériau pendant la production, ainsi que la densité, la résistivité électrique, etc., peuvent être importantes.Dans certains cas, la stabilité des propriétés magnétiques est particulièrement importante.

Les matériaux les plus importants pour les aimants permanents sont les alliages Fe-Ni-Al. Le durcissement par précipitation joue un rôle important dans la formation de l'état de haute coercivité de ces alliages.

De tels matériaux ont une valeur de force coercitive élevée parce que leur la magnétisation se produit principalement en raison de processus de rotation.

Les alliages Fe-Ni-Al sans éléments d'alliage ne sont pas utilisés en raison de leurs propriétés magnétiques relativement faibles. Les plus courants sont les alliages alliés au cuivre et au cobalt. Les alliages à haute teneur en cobalt contenant plus de 15 % de Co sont généralement utilisés avec une texture magnétique ou avec une texture magnétique et cristalline.

La texture magnétique est le résultat d'un traitement thermomagnétique, qui consiste à refroidir l'alliage dans un champ magnétique d'une intensité de 160-280 kA/m depuis des températures élevées (1250-1300 0 C) jusqu'à environ 500 0 C. Dans ce cas, la croissance des caractéristiques magnétiques ne se produit que dans la direction du champ, celles-ci. le matériau devient magnétiquement anisotrope.

Une autre augmentation significative des propriétés magnétiques des alliages Fe-Ni-Al-(Co) est possible en créant des aimants à partir d'une macrostructure sous forme de cristaux colonnaires. La structure cristalline est obtenue dans le processus de conditions de refroidissement spéciales de l'alliage.

Nous donnons de brèves recommandations sur le choix des nuances d'alliages. Alliages sans cobalt (YUND et autres). Il y en a des bon marché, leurs propriétés sont relativement faibles. Les alliages YUNDK15 et YUNDK18 sont utilisés lorsque des propriétés magnétiques relativement élevées sont requises et que le matériau ne doit pas présenter d'anisotropie magnétique. Les alliages contenant 24% de Co (YuN13DK24 et autres) ont des propriétés magnétiques élevées dans le sens de la texture magnétique, sont bien développés technologiquement et sont largement utilisés.

Les alliages à cristallisation directionnelle, tels que YUN13DK25BA, etc., qui ont le W max le plus élevé et, par conséquent, peuvent fournir la masse et les dimensions les plus petites des systèmes magnétiques.

Dans les cas où le système est ouvert, les alliages avec le Hc le plus élevé sont utilisés, par exemple l'alliage de titane YUNDK35T5.

Les alliages à structure monocristalline (YUNDK35T5AA et YUNDK40T8AA) présentent les avantages suivants par rapport aux alliages à cristallisation directionnelle : propriétés magnétiques supérieures dues à une amélioration supplémentaire de la structure, présence de trois directions mutuellement perpendiculaires dans lesquelles les propriétés sont optimales ; les meilleures propriétés mécaniques.

Les principaux inconvénients des alliages Fe-Ni-Al-(Co) sont de mauvaises propriétés mécaniques (dureté et fragilité élevées), ce qui complique grandement leur usinage.

Aimants à poudre. Les aimants, qui sont obtenus par métallurgie des poudres, peuvent être divisés en céramique-métal, métal-plastique et oxyde.

Pour les deux premiers groupes processus physiques la formation d'un état de forte coercivité dépend des mêmes raisons que pour les aimants monolithiques ; pour les deux autres groupes, une condition nécessaire pour obtenir des propriétés de forte coercivité est un état écrasé à un certain degré de dispersion, ce qui correspond à un seul structure du domaine.

Les aimants céramique-métal sont obtenus à partir de poudres métalliques en les pressant sans matériau qui les lie, et en les frittant à haute température. En termes de propriétés magnétiques, ils ne sont que légèrement inférieurs aux aimants coulés, mais plus chers que les autres.

Les aimants en métal-plastique sont produits, comme ceux en métal-céramique, à partir de poudres métalliques, mais ils sont pressés avec un liant isolant et soumis à un chauffage à basse température, nécessaire à la polymérisation de la substance qui les lie. Comparés aux aimants coulés, ils ont des propriétés magnétiques réduites, mais ont une résistance électrique élevée, une faible densité et sont relativement bon marché.

Parmi les aimants oxydants, les aimants à base de ferrites de baryum et de cobalt ont une importance pratique.

aimants au baryum. L'industrie produit deux groupes d'aimants au baryum : isotropes (BI) et anisotropes (BA).

Les aimants au baryum ont une force coercitive très élevée et une faible induction résiduelle par rapport aux aimants en fonte. La résistance électrique spécifique r des aimants au baryum est des millions de fois supérieure à celle des matériaux métalliques, ce qui permet d'utiliser des aimants au baryum dans des circuits magnétiques exposés à des champs à haute fréquence. Les aimants au baryum ne contiennent pas de matériaux rares et coûteux, ils sont environ 10 fois moins chers que les aimants avec UNDK24.

Les inconvénients des aimants au baryum comprennent de mauvaises propriétés mécaniques (fragilité et dureté élevées) et, surtout, une grande dépendance des propriétés magnétiques à la température. Le coefficient de température de l'induction magnétique résiduelle TK B r des aimants au baryum est environ 10 fois supérieur au TK B r des aimants coulés. De plus, les aimants au baryum ont une irréversibilité propriétés de refroidissement, c'est-à-dire ont une plus grande stabilité à la température que le baryum. Cependant, ils ont aussi une hystérésis de température, mais celle-ci n'apparaît pas dans la région températures négatives, comme dans les aimants au baryum, mais à des températures positives (lorsqu'il est chauffé au-dessus de 80 ° C).

Autres matériaux pour aimants permanents.

aciers martensitiques. La martensite est le nom donné au type de microstructure de l'acier obtenu en le durcissant. La formation de martensite s'accompagne de changements volumétriques importants, de la création d'une importante contrainte interne du réseau et de l'apparition de grandes valeurs de la force coercitive.

Les aciers martensitiques ont commencé à être utilisés pour la fabrication d'aimants permanents avant d'autres matériaux. Actuellement, ils sont relativement peu utilisés en raison de leurs faibles propriétés magnétiques. Cependant, ils ne sont pas encore complètement abandonnés, car ils sont peu coûteux et peuvent être usinés sur des machines à couper les métaux.

Les alliages sont déformés plastiquement. Ces alliages ont des propriétés d'usinage élevées. Ils sont bien estampés, coupés avec des ciseaux, traités sur des machines à couper les métaux. A partir d'alliages, déformés plastiquement, il est possible de fabriquer des rubans, des plaques, des feuilles, du fil. Dans certains cas (dans la fabrication de petits aimants de configuration complexe), il est conseillé d'utiliser la technologie céramique-métal. Il existe de nombreuses qualités d'alliages déformés plastiquement et les processus physiques grâce auxquels ils ont des propriétés magnétiques élevées sont divers. Les alliages les plus courants sont le Kunife (Cu-Ni-Fe) et le Vicaloy (Co-V). Les alliages Kunife sont anisotropes, magnétisés dans le sens du laminage, et sont souvent utilisés sous forme de fils de faible épaisseur, ainsi que d'emboutis. Vikaloy est utilisé pour fabriquer les plus petits aimants d'une configuration complexe ou ajourée et sous forme de bandes ou de fils magnétiques à haute résistance.

Alliages à base de métaux nobles. Il s'agit notamment des alliages d'argent avec du manganèse et d'aluminium (silmanal) et des alliages de platine avec du fer (77,8 % Pt ; 22,2 % Fe) ou de platine avec du cobalt (76,7 % Pt ; 23,3 % Co). Les matériaux de ce groupe, en particulier ceux contenant du platine, sont très coûteux et ne sont donc utilisés que pour des aimants subminiatures pesant quelques milligrammes. Dans la fabrication d'aimants à partir de tous les alliages de ce groupe, la technologie métal-céramique est largement utilisée.

Aimants élastiques. Comme indiqué, l'inconvénient le plus important des principaux groupes de matériaux pour aimants permanents - alliages coulés et ferrites magnétiques dures - est leurs mauvaises propriétés mécaniques (dureté et fragilité élevées). L'utilisation d'alliages plastiquement déformables est limitée par leur coût élevé. À Ces derniers temps des aimants à base de caoutchouc sont apparus. Ils peuvent avoir n'importe quelle forme permise par la technologie du caoutchouc - sous forme de cordons, de longues bandes, de feuilles, etc. Un tel matériau est facilement coupé avec des ciseaux, estampé, plié, tordu. L'utilisation de "caoutchouc magnétique" est connue sous le nom de lettres à mémoire magnétique pour ordinateurs, aimants pour systèmes de déviation dans la télévision, aimants, corrects, etc.

Les aimants élastiques sont constitués de caoutchouc et d'une fine poudre de matériaux magnétiques durs (remplissage). La charge la plus couramment utilisée est la ferrite de baryum.

Matériaux pour bandes magnétiques. Les bandes magnétiques sont des supports d'enregistrement magnétiques. Les plus courantes sont les bandes métalliques pleines en acier inoxydable, les bandes bimétalliques et les bandes à base de plastique avec une couche de travail en poudre. Les rubans métalliques solides sont principalement utilisés à des fins spéciales et lors de travaux dans une large plage de températures; les rubans à base de plastique ont une application plus large. Le but principal d'un support d'enregistrement magnétique est de créer un champ magnétique à la surface de la tête reproduite, dont l'intensité change (lorsque la bande est tirée) dans le temps de la même manière que le signal qui est enregistré. Les propriétés des bandes recouvertes de poudres magnétiques dépendent de manière significative non seulement des propriétés des matériaux initiaux, mais également du degré de raffinement des particules, de la densité apparente du matériau magnétique dans la couche de travail, de l'orientation des particules en présence de forme anisotropie, etc.

La couche de travail (ou l'épaisseur de la bande métallique) doit être aussi mince que possible, et la bande elle-même doit être lisse et flexible pour assurer une interaction maximale (contact magnétique) entre les matériaux magnétiques de la bande et la tête. L'aimantation résiduelle du matériau doit être aussi élevée que possible.

Des exigences contradictoires sont imposées à la force coercitive: pour réduire l'auto-démagnétisation, il est nécessaire d'avoir la valeur la plus élevée possible de Hc (au moins 24 kA / m), et pour faciliter le processus d'effacement d'un enregistrement, un petit Hc est souhaitable . Exigences pour une rémanence élevée et une sensibilité minimale à l'auto-démagnétisation le meilleur moyen se contentent d'une forme rectangulaire de la section de la boucle d'hystérésis de démagnétisation, c'est-à-dire souhaitable d'avoir valeur maximum facteur de convexité. La température et les autres changements dans les propriétés magnétiques du matériau de la bande doivent être minimes.

L'industrie produit des rubans à partir d'un alliage, ne rouille pas, EP-31A et bimétal EP-352/353. Les bandes ont une épaisseur de 0,005-0,01 mm, Hc = 24 - 40 kA/m ; B r = 0,08 T.

Les bandes domestiques à base de plastique sont produites principalement des types A2601-6 (type 6 - pour les magnétophones de studio) et A4402 - 6 (type 10 - pour le ménage et le reportage). Conformément à GOST, les éléments suivants sont utilisés dans la désignation des bandes: le premier élément - l'index des lettres signifie le but de la bande: A - enregistrement sonore, T - enregistrement vidéo, B - Ingénierie informatique, Et - enregistrement exact: le deuxième élément est un indice numérique (de 0 à 9), indique le matériau de base: 2 - diacétylcellulose, 3 - triacétylcellulose, 4 - polyéthylène téréphtalag (lavsan), le troisième élément - indice numérique (de 0 à 9), signifie épaisseur de ruban :
2 - 18 microns, 3 - 27 microns, 4 - 36 microns, 6 - 55 microns, 9 - plus de 100 microns, le quatrième élément est un index numérique (de 01 à 99), signifie le nombre de développements technologiques ; le cinquième élément est la valeur numérique de la largeur nominale du ruban en millimètres. Après le cinquième élément, il devrait y avoir un index de lettres supplémentaire: P - pour les bandes perforées; R - pour les bandes utilisées dans la radiodiffusion ; B - pour les bandes de magnétophones domestiques.

Les matériaux suivants sont utilisés pour les poudres magnétiques : ferrite de fer (magnétite), ferrite de cobalt, dioxyde de chrome, etc. Chacun d'eux a ses propres avantages et inconvénients. L'oxyde de fer gamma le plus largement utilisé (g-Fe 2 O 3 ) a une forme aciculaire avec une longueur de particule d'environ 0,4 μm et un rapport longueur sur diamètre d'environ trois. Une poudre (g-Fe 2 O 3) est obtenue grâce à l'oxydation de la magnétite (ferrite de fer) FeO × Fe 2 O 3 en la chauffant dans l'air à une température d'environ 150 o C.

La fabrication des bandes magnétiques peut être variée. Le plus souvent, la couche de travail (vernis magnétique) est appliquée sur la base finie, par exemple en versant du vernis à partir d'une matrice. Le vernis magnétique est préparé à l'avance et se compose d'une poudre magnétique, d'un liant, d'un solvant, d'un plastifiant et de divers additifs qui aident à mouiller et à séparer les particules de poudre et à réduire l'abrasivité de la couche de travail.

Lors de l'utilisation de poudres à anisotropie de forme particulaire (par exemple, g-Fe aciculaire), lors de la fabrication de la bande, les actions sont orientées d'une certaine manière en raison du champ magnétique agissant sur elles. Le traitement final du ruban consiste en un calandrage et un polissage pour améliorer la qualité de sa surface.

Le ruban de type 6 fournit haute qualité enregistrement et lecture du son lorsqu'il est utilisé dans un équipement professionnel à 19,05 cm/s et dans des magnétophones grand public à 9,53 et 4,75 cm/s.

Les bandes doivent être stockées à 10-25°C et humidité relative air 50-60%; les températures supérieures à 30°C sont inacceptables, les températures inférieures à 10°C ne sont pas recommandées.

Outre les types 6 et 10, la branche de production nationale produit également d'autres types de bandes, par exemple une bande T4402-50 de 50,8 mm de large pour l'enregistrement en croix d'une image en noir et blanc.

Alliages à base de métaux de terres rares (REM). Un certain nombre de composés et d'alliages avec REM ont des valeurs très élevées de force coercitive et d'énergie spécifique maximale. Parmi ce groupe de matériaux, les composés intermétalliques les plus intéressants sont du type RCo 5 où R est un métal de terre rare.

En plus des principaux groupes de matériaux magnétiques considérés, certains autres sont également utilisés dans la technologie, qui ont une portée limitée.

matériaux thermomagnétiques. Les matériaux thermomagnétiques sont appelés matériaux avec une dépendance significative de l'induction magnétique (plus précisément de l'aimantation à saturation, car généralement un matériau thermomagnétique fonctionne en mode saturation) de la température dans une certaine plage (dans la plupart des cas +60 ¸ -60 0 С). Les matériaux thermomagnétiques sont principalement utilisés comme shunts magnétiques ou supports supplémentaires. L'inclusion de tels éléments dans des circuits magnétiques permet de compenser l'erreur de température ou d'assurer une variation de l'induction magnétique dans l'entrefer selon une loi donnée (régulation thermique).

matériaux magnétostrictifs. La magnétostriction a une application technique directe dans les vibrateurs magnétostrictifs (générateurs) de vibrations sonores et ultrasonores, ainsi que dans certains circuits et dispositifs d'ingénierie radio (au lieu du quartz pour la stabilisation de fréquence, dans les filtres électromécaniques, etc.).

Le nickel, le permendur (alliages Fe-Co à forte aimantation à saturation), l'Alfer (alliages Fe-Al), les ferrites de nickel et de nickel-cobalt, etc. sont utilisés comme matériaux magnétostrictifs.

Le nickel a une grande valeur absolue du coefficient de magnétostriction de saturation l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l est la longueur de la plaque au champ, D l est le changement de longueur résultant du champ ; le signe moins signifie une diminution de la longueur). Typiquement, le nickel de grade H est utilisé avec une épaisseur de 0,1 mm sous la forme d'un ruban rigide non cuit. Après poinçonnage, les plaques sont oxydées par chauffage à l'air jusqu'à 800°C pendant 15 à 25 minutes. Le film d'oxyde ainsi formé sert à isoler électriquement les plaques lors de l'empilement. Le nickel a des propriétés anti-corrosion élevées et un faible coefficient de température du module d'élasticité.

Récemment, les ferrites magnétostrictifs ont été plus largement utilisés, en particulier dans les filtres de précision.

Alliages à induction à haute saturation. Parmi les matériaux conventionnels, le fer a l'induction la plus élevée (» 2,1 T).

Dans les cas où les exigences les plus élevées sont mises en avant pour les dimensions de l'appareil, sa masse et sa taille de débit, on utilise des alliages super-isocobalt, dans lesquels l'induction à saturation atteint 2,43 T, ce qui permet d'obtenir des économies de masse et de volume par rapport repasser de 15 à 20 % . En pratique, des alliages contenant 30-51% Co et 1,5-2,0% V sont utilisés, ce qui améliore les propriétés technologiques des alliages, la possibilité de les traiter à froid. Ces alliages sont appelés permendur.

L'induction de saturation des alliages à haute et basse teneur en cobalt est approximativement la même. Les alliages à haute teneur en cobalt dans les champs faibles et moyens ont une perméabilité magnétique plus élevée que les alliages à faible teneur en cobalt, mais ces derniers sont moins chers.

En plus de la valeur élevée de l'induction de saturation, le permendur a une perméabilité réversible importante, ce qui le rend particulièrement précieux comme matériau pour les membranes téléphoniques. Inconvénients permanents : faible résistivité électrique r, coût élevé et rareté du cobalt et du vanadium. Permendur est utilisé dans des champs magnétiques constants ou dans des champs alternatifs faibles à forte polarisation par un champ constant. Parmi les matériaux de ce groupe, l'alliage normalisé est de 50 KF (49,0-51 % Co ; 1,5-2,0 % V). L'alliage a une induction à saturation d'au moins 2,35 T et q = 980 °C.

L'avantage des alliages extra-isocobalt par rapport au fer commercialement pur se fait sentir à une induction magnétique supérieure à 1,0 T. La différence des valeurs de perméabilité magnétique atteint un maximum à une valeur d'induction magnétique d'environ 1,8 T, tandis que la perméabilité des alliages de cobalt est dix fois supérieure à la perméabilité des nuances de fer doux.

Vasyura A.S. — Le livre "Éléments et dispositifs des systèmes de contrôle d'automatisation"

Les aimants sont des objets qui ont un champ magnétique qui attire ou repousse certains matériaux. Les aimants se sont avérés très utiles pour leur capacité à attirer les métaux. Les aimants ont une large application à la fois dans notre vie quotidienne et dans diverses industries.

Ils sont utilisés dans les jouets, les appareils électroménagers et des centaines de choses que vous avez à la maison. Les aimants ont trouvé leur principale application dans des industries telles que : l'exploitation minière et minière, dans la production de céramique, de plastique et de verre, et bien d'autres.

Les aimants sont disponibles dans une variété de formes, de tailles et de forces. Ils se répartissent en deux principaux types d'aimants :

• aimants fabriqués par l'homme
• aimants naturels.

Les aimants naturels sont appelés magnétite. Ils sont riches en fer et en minéraux.

Les gens ont créé des aimants synthétiques plus puissants que les aimants naturels, fabriqués à partir d'alliages métalliques. Les aimants artificiels sont utilisés à des milliers de fins et varient en force et en propriétés magnétiques.

Voici trois types d'aimants artificiels :

• aimants permanents
• Aimants temporaires

aimants permanents

Les aimants permanents sont très puissants et les plus couramment utilisés. Ces aimants sont ainsi nommés car une fois magnétisés, ils conservent leur magnétisme pendant longtemps voire pour toujours.

La raison en est que les aimants sont constitués de substances contenant des atomes et des molécules qui ont des champs magnétiques qui se renforcent mutuellement. Cependant, dans certaines conditions stipulées, ces aimants peuvent perdre leurs propriétés magnétiques, par exemple lors d'un choc.

Les aimants permanents ont une large gamme d'applications allant des aimants de réfrigérateur aux grandes installations industrielles. Elles sont tailles différentes et les formes et diffèrent dans leur composition.

Certains types courants d'aimants permanents sont :

• Céramique
• Aimants Alnico
• Cobalt de samarium
• néodyme, fer et bore

Parmi ceux-ci, les aimants au samarium-cobalt et au néodyme sont classés dans la catégorie des aimants de terres rares.

Céramique

Les aimants en céramique sont également appelés ferrites et sont constitués d'oxyde de fer et de carbonate de baryum ou de strontium. Ce sont des aimants très puissants et sont largement utilisés dans les laboratoires scientifiques. Ils sont les plus couramment utilisés à des fins expérimentales.

Aimants Alnico

Le nom est composé des premières lettres éléments chimiques, à partir desquels sont fabriqués les aimants : al (uminium), nickel (kel), co (balt). Les aimants Alnico sont très puissants et sont utilisés en remplacement des aimants en céramique dans diverses expériences car ils sont plus stables et plus résistants à la démagnétisation. Cependant, ils sont plus chers.

Aimants Samarium Cobalt

Appartiennent à la catégorie des aimants de terres rares. Ces aimants ont une force magnétique très élevée et sont très résistants à la démagnétisation et à l'oxydation. Ils sont très coûteux et peuvent être utilisés pour des applications nécessitant un magnétisme et une stabilité élevés. Ils sont apparus pour la première fois dans les années 1970.

néodyme-fer-bore

Il s'agit d'un autre type d'aimants de terres rares. Les aimants en néodyme sont très similaires aux aimants en samarium cobalt mais sont moins stables. Un centimètre de cet aimant est capable de soulever une plaque métallique de plusieurs mètres de diamètre. En raison de leur magnétisme extrêmement élevé, ce sont les aimants les plus chers au monde et, en raison de leur coût élevé, ils sont moins fréquemment utilisés.

Les aimants flexibles sont fabriqués à partir de bandes et de feuilles plates. Ces aimants ont le moins de magnétisme.

Aimants temporaires

Les aimants temporaires n'agissent comme des aimants que lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique puissant à partir d'un aimant puissant. Tous les objets métalliques tels que les trombones et les clous peuvent agir comme des aimants lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique puissant. Cependant, dès qu'ils sont retirés du champ, ils perdent instantanément leur magnétisme. Les aimants temporaires, malgré leur magnétisme temporaire, apportent de nombreux avantages. Ils sont principalement utilisés dans les téléphones et les moteurs électriques.

Les électro-aimants sont des aimants très puissants, différents des aimants ci-dessus. Ces aimants fonctionnent sur le principe qu'un fil contenant un courant électrique crée un champ magnétique.

Il se compose d'un noyau en métal lourd avec une bobine de fil. Lorsque le courant passe à travers les fils, un champ magnétique est créé, qui à son tour magnétise le noyau métallique.

La polarité d'un aimant peut être modifiée en ajustant la quantité de courant circulant, ainsi qu'en changeant sa direction. Ils sont largement utilisés dans les téléviseurs, les radios, les cassettes vidéo, les ordinateurs, les moniteurs, etc.