Kalıcı mıknatıslar - türleri ve özellikleri, mıknatısların etkileşimi. Mıknatıs çeşitleri ve çeşitleri
Çocukken herkes elinde bir mıknatıs tutar ve onunla oynardı. Mıknatıslar şekil ve boyut olarak çok farklı olabilir ancak tüm mıknatısların genel mülk- demiri çekerler. Görünüşe göre kendileri demirden yapılmış, en azından bir çeşit metalden yapılmış. Bununla birlikte, "siyah mıknatıslar" veya "taşlar" da vardır; bunlar aynı zamanda demir parçalarını ve özellikle birbirlerini güçlü bir şekilde çekerler.
Ama metale benzemiyorlar; cam gibi kolayca kırılıyorlar. Mıknatısların pek çok yararlı kullanımı vardır; örneğin, kağıt sayfalarını onların yardımıyla demir yüzeylere "sabitlemek" uygundur. Kayıp iğneleri toplamak için bir mıknatıs uygundur, bu nedenle görebildiğimiz gibi bu tamamen faydalı bir şeydir.
Bilim 2.0 - Büyük İleri Atılım - Mıknatıslar
Geçmişte mıknatıs
2000 yılı aşkın bir süre önce, eski Çinliler mıknatısları biliyordu; en azından bu fenomenin yolculuk sırasında yön seçmek için kullanılabileceğini biliyordu. Yani pusulayı icat ettiler. Filozoflar Antik Yunan, meraklı insanlar, çeşitli koleksiyonlar topluyor şaşırtıcı gerçekler Küçük Asya'daki Magnessa kenti yakınlarında mıknatıslarla çarpıştı. Orada demiri çekebilen tuhaf taşlar keşfettiler. O zamanlar bu, uzaylıların bizim zamanımızda olabileceğinden daha az şaşırtıcı değildi.
Mıknatısların tüm metalleri çekmemesi, yalnızca demiri çekmesi ve demirin kendisinin o kadar güçlü olmasa da mıknatıs olabilmesi daha da şaşırtıcı görünüyordu. Mıknatısın sadece demiri değil, bilim adamlarının da merakını çektiğini ve fizik gibi bir bilimi büyük ölçüde ileriye taşıdığını söyleyebiliriz. Miletoslu Thales "bir mıknatısın ruhu" hakkında yazmıştı ve Romalı Titus Lucretius Carus "Nesnelerin Doğası Üzerine" adlı makalesinde "demir talaşlarının ve halkaların şiddetli hareketi" hakkında yazmıştı. Mıknatısın iki kutbunun varlığını zaten fark edebiliyordu; daha sonra denizciler pusulayı kullanmaya başladığında bunlara ana yönlerden isim verildi.
Mıknatıs nedir? Basit kelimelerle. Bir manyetik alan
Mıknatısı ciddiye aldık
Mıknatısların doğası uzun zamandır açıklayamadım. Mıknatısların yardımıyla yeni kıtalar keşfedildi (denizciler hala pusulaya büyük saygı duyuyorlar), ancak kimse hala manyetizmanın doğası hakkında hiçbir şey bilmiyordu. Coğrafyacı ve gezgin Christopher Columbus tarafından da yapılan çalışma yalnızca pusulayı geliştirmek için yapıldı.
1820'de Danimarkalı bilim adamı Hans Christian Oersted büyük bir keşif yaptı. Manyetik bir iğne üzerinde elektrik akımı olan bir telin hareketini belirledi ve bir bilim adamı olarak deneylerle bunun nasıl gerçekleştiğini buldu. farklı koşullar. Aynı yıl Fransız fizikçi Henri Ampere, manyetik madde moleküllerinde akan temel dairesel akımlar hakkında bir hipotez ortaya attı. 1831'de İngiliz Michael Faraday, yalıtılmış tel ve mıknatıstan oluşan bir bobin kullanarak şunu gösteren deneyler yaptı: mekanik iş elektrik akımına dönüştürülebilir. Ayrıca elektromanyetik indüksiyon yasasını oluşturdu ve “manyetik alan” kavramını ortaya attı.
Faraday yasası kuralı belirler: Kapalı bir döngü için elektromotor kuvvet, bu döngüden geçen manyetik akının değişim hızına eşittir. Tüm elektrikli makineler bu prensiple çalışır - jeneratörler, elektrik motorları, transformatörler.
1873'te İskoç bilim adamı James C. Maxwell, manyetik ve elektriksel olayları tek bir teoride, klasik elektrodinamikte birleştirdi.
Mıknatıslanabilen maddelere ferromıknatıs denir. Bu isim mıknatısları demirle ilişkilendirir ancak bunun yanı sıra mıknatıslanma yeteneği nikel, kobalt ve diğer bazı metallerde de bulunur. Manyetik alan zaten bölgeye taşındığından pratik kullanım Daha sonra manyetik malzemeler büyük ilgi odağı haline geldi.
Manyetik metal alaşımları ve bunların içindeki çeşitli katkı maddeleri ile deneyler başladı. Ortaya çıkan malzemeler çok pahalıydı ve Werner Siemens, mıknatısı nispeten küçük bir akımla mıknatıslanan çelikle değiştirme fikrini ortaya çıkarmasaydı, dünya elektrikli tramvayı ve Siemens şirketini asla göremeyecekti. Siemens aynı zamanda telgraf cihazları üzerinde de çalışıyordu, ancak burada çok sayıda rakibi vardı ve elektrikli tramvay şirkete çok para kazandırdı ve sonuçta diğer her şeyi de beraberinde sürükledi.
Elektromanyetik indüksiyon
Teknolojide mıknatıslarla ilgili temel büyüklükler
Esas olarak mıknatıslarla, yani ferromıknatıslarla ilgileneceğiz ve kalan, çok geniş manyetik (daha doğrusu, Maxwell'in anısına elektromanyetik) fenomen alanını biraz bir kenara bırakacağız. Ölçü birimlerimiz SI'da kabul edilenler (kilogram, metre, saniye, amper) ve türevleri olacaktır:
ben Alan kuvveti, H, A/m (metre başına amper).
Bu miktar, aralarındaki mesafe 1 m olan ve aralarından geçen akım 1 A olan paralel iletkenler arasındaki alan gücünü karakterize eder. Alan gücü bir vektör miktarıdır.
ben Manyetik indüksiyon, B, Tesla, manyetik akı yoğunluğu (Weber/m2)
Bu, iletkenden geçen akımın, indüksiyonun büyüklüğüyle ilgilendiğimiz yarıçaptaki dairenin uzunluğuna oranıdır. Daire, telin dik olarak kesiştiği düzlemde yer alır. Bu aynı zamanda manyetik geçirgenlik adı verilen bir faktörü de içerir. Bu bir vektör miktarıdır. Zihinsel olarak telin ucuna bakarsanız ve akımın bizden uzağa doğru aktığını varsayarsak, manyetik kuvvet daireleri saat yönünde "döner" ve indüksiyon vektörü teğete uygulanır ve onlarla aynı yönde çakışır.
ben Manyetik geçirgenlik, μ (göreceli değer)
Vakumun manyetik geçirgenliğini 1 olarak alırsak diğer malzemeler için karşılık gelen değerleri elde ederiz. Yani örneğin hava için neredeyse vakumla aynı değeri elde ederiz. Demir için önemli ölçüde daha büyük değerler elde ederiz, dolayısıyla mecazi olarak (ve çok doğru bir şekilde) demirin manyetik kuvvet çizgilerini kendine "çektiğini" söyleyebiliriz. Çekirdeksiz bir bobindeki alan gücü H'ye eşitse, o zaman çekirdekle μH elde ederiz.
ben Zorlayıcı kuvvet, A/m.
Zorlayıcı kuvvet, manyetik bir malzemenin manyetikliğin giderilmesine ve yeniden mıknatıslanmaya ne kadar direndiğini ölçer. Bobindeki akım tamamen kesilirse çekirdekte artık indüksiyon olacaktır. Sıfıra eşitlemek için, biraz yoğunlukta bir alan yaratmanız gerekir, ancak bunun tersi, yani bir akımın ters yön. Bu gerilime zorlayıcı kuvvet denir.
Mıknatıslar pratikte her zaman elektrikle bağlantılı olarak kullanıldığından, bunların özelliklerini tanımlamak için amper gibi bir elektriksel miktarın kullanılması şaşırtıcı olmamalıdır.
Söylenenlerden, örneğin bir mıknatısın etkisi altındaki bir çivinin, daha zayıf da olsa, kendisinin bir mıknatıs haline gelmesinin mümkün olduğu sonucu çıkmaktadır. Pratikte mıknatıslarla oynayan çocukların bile bunu bildiği ortaya çıktı.
Bu malzemelerin nereye gittiğine bağlı olarak teknolojide mıknatıslara yönelik farklı gereksinimler vardır. Ferromanyetik malzemeler “yumuşak” ve “sert” olarak ikiye ayrılır. Bunlardan ilki, manyetik akının sabit veya değişken olduğu cihazlar için çekirdekler yapmak için kullanılır. Yumuşak malzemelerden bağımsız, iyi bir mıknatıs yapamazsınız. Çok kolay manyetikliği gideriyorlar ve burada da tam olarak bu var. değerli mülk Akım kapatılırsa rölenin "serbest bırakılması" gerektiğinden ve elektrik motorunun ısınmaması gerektiğinden, ısı şeklinde salınan mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi için fazla enerji harcanır.
MANYETİK ALAN GERÇEKTE NASIL GÖRÜNÜR? Igor Beletski
Kalıcı mıknatıslar yani mıknatıs adı verilenler, imalatları için sert malzemeler gerektirir. Sertlik manyetik anlamına gelir, yani büyük artık indüksiyon ve büyük zorlayıcı kuvvet anlamına gelir, çünkü gördüğümüz gibi bu miktarlar birbiriyle yakından ilişkilidir. Bu tür mıknatıslar karbon, tungsten, krom ve kobalt çeliklerinde kullanılır. Zorlayıcılıkları yaklaşık 6500 A/m değerlerine ulaşır.
Alni, alnisi, alnico ve diğerleri olarak adlandırılan özel alaşımlar vardır, tahmin edebileceğiniz gibi bunlar arasında farklı kombinasyonlarda alüminyum, nikel, silikon, kobalt bulunur ve bunlar 20.000...60.000 A/m'ye kadar daha büyük bir zorlayıcı kuvvete sahiptir. Böyle bir mıknatısın demirden kopması o kadar kolay değildir.
Daha yüksek frekanslarda çalışmak üzere özel olarak tasarlanmış mıknatıslar vardır. Bu iyi bilinen “yuvarlak mıknatıstır”. Bir stereo sistemdeki kullanılamaz bir hoparlörden, bir araba radyosundan, hatta geçmişin bir TV'sinden "çıkarılmıştır". Bu mıknatıs demir oksitlerin ve özel katkı maddelerinin sinterlenmesiyle yapılır. Bu malzemeye ferrit denir, ancak her ferrit bu şekilde özel olarak mıknatıslanmaz. Hoparlörlerde ise gereksiz kayıpları azaltmak amacıyla kullanılır.
Mıknatıslar. Keşif. Nasıl çalışır?
Bir mıknatısın içinde ne olur?
Bir maddenin atomlarının kendine özgü elektrik "kümeleri" olması nedeniyle, kendi manyetik alanlarını yaratabilirler, ancak yalnızca benzer atomik yapıya sahip bazı metallerde bu yetenek çok güçlü bir şekilde ifade edilir. Mendeleev'in periyodik tablosunda demir, kobalt ve nikel yan yana yer alır ve benzer elektronik kabuk yapılarına sahiptir, bu elementlerin atomlarını mikroskobik mıknatıslara dönüştürür.
Metaller çeşitli çok küçük kristallerin donmuş bir karışımı olarak adlandırılabildiğinden, bu tür alaşımların çok sayıda manyetik özelliğe sahip olabileceği açıktır. Birçok atom grubu, komşularının ve dış alanların etkisi altında kendi mıknatıslarını "açabilir". Bu tür "topluluklara" manyetik alanlar adı veriliyor ve fizikçiler tarafından hâlâ ilgiyle incelenen çok tuhaf yapılar oluşturuyorlar. Bu harika pratik önemi.
Daha önce de belirtildiği gibi, mıknatıslar neredeyse atom boyutunda olabilir, dolayısıyla manyetik alanın en küçük boyutu, manyetik metal atomlarının gömülü olduğu kristalin boyutuyla sınırlıdır. Bu, örneğin modern kameralardaki neredeyse fantastik kayıt yoğunluğunu açıklıyor. sabit diskler Görünüşe göre disklerin daha ciddi rakipleri olana kadar büyümeye devam edecek bilgisayarlar.
Yerçekimi, manyetizma ve elektrik
Mıknatıslar nerelerde kullanılır?
Çekirdekleri mıknatıslardan yapılmış mıknatıslar olan, genellikle basitçe çekirdek olarak adlandırılsa da mıknatısların daha birçok kullanım alanı vardır. Kırtasiye mıknatısları, mobilya kapılarını mandallamak için mıknatıslar ve gezginler için satranç mıknatısları vardır. Bunlar herkesin bildiği mıknatıslardır.
Daha fazlası için nadir türler Yüklü parçacık hızlandırıcıları için mıknatıslar içerir; bunlar, onlarca ton veya daha fazla ağırlığa sahip olabilen çok etkileyici yapılardır. Her ne kadar şimdi deneysel fizik, piyasaya anında süper kar getiren kısım hariç, otlarla büyümüş olsa da, kendisinin neredeyse hiçbir maliyeti yok.
Bir başka ilginç mıknatıs, manyetik rezonans görüntüleme tarayıcısı adı verilen süslü bir tıbbi cihaza yerleştirilmiştir. (Aslında bu yönteme NMR, nükleer manyetik rezonans adı veriliyor ancak genel olarak fizik konusunda güçlü olmayan insanları korkutmamak adına yeniden adlandırıldı.) Cihaz, gözlenen nesnenin (hastanın) güçlü bir manyetik alana yerleştirilmesini, ve karşılık gelen mıknatısın korkutucu boyutları ve şeytanın tabutunun şekli var.
Bir kişi bir kanepeye yerleştirilip bu mıknatısın içindeki bir tünelden geçirilirken, sensörler doktorların ilgilendiği alanı tarıyor. Genel olarak bu çok büyük bir sorun değil, ancak bazı insanlar paniğe varacak kadar klostrofobi yaşayabilirler. Bu tür insanlar kendilerinin canlı canlı kesilmesine isteyerek izin verecek, ancak MR incelemesini kabul etmeyeceklerdir. Bununla birlikte, bir kişinin iyi para ödedikten sonra 3 Tesla'ya kadar indüksiyonlu alışılmadık derecede güçlü bir manyetik alanda nasıl hissettiğini kim bilebilir?
Böyle güçlü bir alan elde etmek için, süperiletkenlik genellikle bir mıknatıs bobininin sıvı hidrojenle soğutulması yoluyla kullanılır. Bu, tellerin güçlü bir akımla ısıtılmasının mıknatısın yeteneklerini sınırlayacağından korkmadan alanı "pompalamayı" mümkün kılar. Bu hiç de ucuz bir kurulum değil. Ancak akım öngerilim gerektirmeyen özel alaşımlardan yapılmış mıknatıslar çok daha pahalıdır.
Dünyamız aynı zamanda çok güçlü olmasa da büyük bir mıknatıstır. Sadece manyetik pusulanın sahiplerine yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda bizi ölümden de kurtarıyor. O olmasaydı güneş radyasyonu yüzünden ölürdük. Uzaydan yapılan gözlemlere dayanarak bilgisayarlar tarafından simüle edilen Dünya'nın manyetik alanının resmi çok etkileyici görünüyor.
Fizikte ve teknolojide mıknatıs nedir sorusunun kısa cevabını burada bulabilirsiniz.
Öncelikle genel olarak mıknatısın ne olduğunu anlamalısınız. Mıknatıs, tükenmez bir enerji alanına ve kuzey ve güney olarak adlandırılan iki kutba sahip doğal bir enerji malzemesidir. Her ne kadar zamanımızda insanlık elbette bunu yaratmayı öğrenmiş olsa da sıradışı fenomen yapay olarak.
İnsanoğlu, mıknatısın iki kutbunun gücünü hemen hemen her yerde kullanmayı öğrenmiştir. Modern toplum her gün bir fan kullanıyor - motorunun özel manyetik fırçaları var, kesinlikle her gün ve gece geç saatlere kadar TV izliyorlar, bilgisayarda çalışıyorlar ve yeterince var çok sayıda bu unsurlar. Herkesin evinde duvarda bir saat asılı, buzdolabının kapısında her türlü güzel küçük oyuncak var, tüm ses ekipmanlarındaki hoparlörler bu harika mıknatıs sayesinde özel olarak çalışıyor.
Endüstriyel işletmelerde işçiler elektrik motorları ve kaynak makineleri kullanmaktadır. İnşaatta manyetik vinç ve demir sıyırma bandı kullanılmaktadır. Dahili manyetik cihaz, talaşların ve pulların tamamen ayrılmasına yardımcı olur. bitmiş ürün. Bu manyetik bantlar gıda sektöründe de kullanılmaktadır.
Mıknatıslar ayrıca bilezikler, zincirler, her türlü kolye ucu, yüzük, küpe ve hatta saç tokası dahil olmak üzere takılarda da kullanılır.
Bu doğal unsur olmadan varoluşumuzun çok daha zor hale geleceğini anlamamız gerekiyor. Çocuk oyuncaklarından oldukça ciddi şeylere kadar pek çok nesne ve cihaz mıknatıs kullanır. Elektrik mühendisliği ve fiziğin özel bir bölümünün olması boşuna değil: elektrik ve manyetizma. Bu iki bilim birbiriyle yakından ilişkilidir. Bu öğeyi içeren tüm öğeleri hemen listelemek imkansızdır.
Günümüzde giderek daha fazla yeni icat ortaya çıkıyor ve bunların birçoğu, özellikle elektrik mühendisliği ile ilgiliyse, mıknatıs içeriyor. Dünyaca ünlü çarpıştırıcı bile yalnızca elektromıknatısları kullanarak çalışıyor.
Mıknatıs ayrıca yaygın olarak kullanılır tıbbi amaçlar– örneğin rezonans taraması için iç organlar insanlar ve ayrıca cerrahi amaçlar için. Her türlü manyetik kemer, masaj koltuğu vb. için kullanılır. İyileşme özellikleri mıknatıslar icat edilmedi - örneğin, Karadeniz'deki Gürcistan'da, kumun sıradan - sarı değil, siyah - manyetik olduğu eşsiz bir Ureki beldesi var. İnsanlar oraya pek çok hastalığı, özellikle de çocuk hastalıklarını (serebral palsi, sinir bozuklukları ve hatta hipertansiyon) tedavi etmek için gidiyorlar.
Mıknatıslar aynı zamanda işleme tesislerinde de kullanılmaktadır. Örneğin eski arabalar önce presleniyor, ardından manyetik yükleyiciyle yükleniyor.
Ayrıca neodimyum mıknatıslar da vardır. Sıcaklığın 80°C'yi aşmadığı çeşitli endüstrilerde kullanılırlar. Bu mıknatıslar artık hemen hemen her yerde kullanılmaktadır.
Mıknatıslar artık hayatımıza o kadar yakından girdi ki, onlarsız hayatımız çok zorlaşacak - yaklaşık olarak 18-19. Yüzyıl seviyesinde. Tüm mıknatıslar şu anda ortadan kaybolsaydı, anında elektriği kaybederdik - yalnızca akümülatörler ve piller gibi kaynaklar kalırdı. Aslında herhangi bir akım jeneratörünün tasarımında en önemli kısım mıknatıstır. Ve arabanızın aküyle çalışacağını düşünmeyin; marş motoru aynı zamanda bir elektrik motorudur ve en önemli kısmı mıknatıstır. Evet, mıknatıslar olmadan da yaşayabilirsiniz ama atalarımızın 100 yıl veya daha önce yaşadığı gibi yaşamak zorunda kalacaksınız...
Antik Çin'de bile bazı metallerin çekici özelliklerine dikkat ediliyordu. Bu fiziksel olaya manyetizma, bu yeteneğe sahip olan malzemelere ise mıknatıs adı verilir. Artık bu özellik radyo elektroniği ve endüstrisinde aktif olarak kullanılmaktadır ve diğer şeylerin yanı sıra büyük hacimli metallerin kaldırılması ve taşınması için özellikle güçlü mıknatıslar kullanılmaktadır. Bu malzemelerin özellikleri günlük yaşamda da kullanılmaktadır - birçok kişi çocuklara öğretmek için manyetik kartları ve harfleri bilir. Ne tür mıknatıslar vardır, nerede kullanılırlar, neodim nedir, bu yazı size bunları anlatacak.
Mıknatıs türleri
İÇİNDE modern dünya Yarattıkları manyetik alanın türüne göre üç ana kategoriye ayrılırlar:
- kalıcı, bu özelliklere sahip doğal malzemelerden oluşan fiziki ozellikleriörneğin neodimyum;
- geçici, manyetik alanın etki alanındayken bu özelliklere sahip olan;
- Elektromıknatıslar, enerji iletkenden geçtiğinde elektromanyetik alan oluşturan bir çekirdek üzerindeki tel bobinlerdir.
En yaygın kalıcı mıknatıslar kimyasal bileşimlerine göre beş ana sınıfa ayrılır:
- demir bazlı ferromıknatıslar ve baryum ve stronsiyumlu alaşımları;
- demir ve bor içeren bir alaşımda nadir toprak metali neodimyum içeren neodimyum mıknatıslar (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
- neodimyumla karşılaştırılabilir manyetik özelliklere sahip, ancak aynı zamanda daha geniş bir sıcaklık uygulama aralığına sahip olan samaryum-kobalt alaşımları (SmCo);
- UNDC olarak da bilinen Alnico alaşımı, bu alaşım yüksek korozyon direnci ve yüksek sıcaklık limiti ile karakterize edilir;
- manyetik bir alaşımın bir bağlayıcı ile karışımı olan manyetoplastlar, bu, çeşitli şekil ve boyutlarda ürünler oluşturmanıza olanak sağlar.
Manyetik metal alaşımları ortalama kalitede kırılgan ve oldukça ucuz ürünlerdir. Genellikle stronsiyum ve baryum ferritleri olan bir demir oksit alaşımıdır. Mıknatısın kararlı çalışması için sıcaklık aralığı 250-270°C'den yüksek değildir. Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 200 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,4 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 20-30 yıldır.
Neodim mıknatıslar nelerdir
Bunlar kalıcı olanların en güçlüleridir, ancak aynı zamanda oldukça kırılgandırlar ve korozyona karşı dayanıklı değildirler, bu alaşımlar nadir toprak minerali neodimyuma dayanmaktadır. Bu en güçlü kalıcı mıknatıstır.
Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 1000 kA/m;
- artık indüksiyon – 1,1 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 50 yıla kadardır.
Kullanımları yalnızca sıcaklık aralığının alt sınırı ile sınırlıdır; ısıya en dayanıklı neodim mıknatıs markaları için bu 140°C'dir, daha az dirençli olanlar ise 80 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda yok edilir.
Samaryum-kobalt alaşımları
Yüksek teknik özelliklere sahip, ancak aynı zamanda çok pahalı alaşımlar.
Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 700 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,8-1,0 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 15-20 yıldır.
Zorlu çalışma koşullarında kullanılırlar: yüksek sıcaklıklar, agresif ortamlar ve ağır yükler. Nispeten yüksek maliyetlerinden dolayı kullanımları biraz sınırlıdır.
Alniko
Alüminyum ve nikel ilaveli toz kobalt (%37-40) alaşımı, 550°C'ye kadar sıcaklıklarda manyetik özelliklerini koruma kabiliyetinin yanı sıra iyi performans özelliklerine de sahiptir. Onların özellikler ferromanyetik alaşımlardan daha düşüktür ve:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 50 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,7 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 10-20 yıldır.
Ancak buna rağmen bilimsel alanda kullanım için en ilginç olan bu alaşımdır. Ayrıca alaşıma titanyum ve niyobyum eklenmesi, alaşımın zorlayıcı kuvvetinin 145-150 kA/m'ye çıkarılmasına yardımcı olur.
Manyetik plastikler
Esas olarak günlük yaşamda manyetik kartlar, takvimler ve diğer küçük şeyler yapmak için kullanılırlar; manyetik bileşimin düşük konsantrasyonu nedeniyle manyetik alanın özellikleri biraz azalır.
Bunlar ana kalıcı mıknatıs türleridir. Bir elektromıknatısın çalışma prensibi ve uygulama prensibi bu tür alaşımlardan biraz farklıdır.
İlginç. Neodimyum mıknatıslar, yüzen yapılar oluşturmak için tasarımda ve aynı amaçlarla kültürde dahil olmak üzere hemen hemen her yerde kullanılmaktadır.
Elektromıknatıs ve mıknatıslığı giderici
Bir elektromıknatıs, elektrik sargısının dönüşlerinden geçerken bir alan oluşturursa, o zaman manyetikliği giderici, tam tersine, kalan manyetik alanı ortadan kaldırır. Bu etki çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Örneğin, manyetikliği giderici ile neler yapılabilir? Daha önce manyetikliği giderici, kayıt cihazlarının, televizyon resim tüplerinin oynatma kafalarının manyetikliğini gidermek ve diğer benzer işlevleri gerçekleştirmek için kullanılıyordu. Bugün genellikle yasa dışı amaçlarla, sayaçların üzerinde mıknatıs kullanıldıktan sonra manyetikliği gidermek için kullanılıyor. Ayrıca bu cihaz, aletlerdeki artık manyetik alanları gidermek için de kullanılabilir ve kullanılmalıdır.
Demanyetizatör genellikle sıradan bir bobinden oluşur, yani tasarım açısından bu cihaz bir elektromıknatısı tamamen kopyalar. Bobine alternatif bir voltaj uygulanır, ardından artık alanı çıkardığımız cihaz manyetikliği gidericinin kapsama alanından çıkarılır ve ardından kapanır.
Önemli! Sayacı "bükmek" için mıknatıs kullanmak yasa dışıdır ve para cezasına neden olur. Manyetik giderme cihazının yanlış kullanılması, cihazın tamamen mıknatıssız hale gelmesine ve arızalanmasına yol açabilir.
Kendi mıknatısını yapmak
Bunu yapmak için çelikten veya başka bir ferroalyajdan yapılmış metal bir çubuk bulmak yeterlidir, transformatörün kompozit çekirdeğini kullanabilir ve ardından bir sarım yapabilirsiniz. Çekirdeğin etrafına birkaç tur bakır sargı teli sarın. Güvenlik için devreye bir sigorta dahil etmeye değer. Güçlü bir mıknatıs nasıl yapılır? Bunu yapmak için sarımdaki akım gücünü artırmanız gerekir, ne kadar yüksek olursa cihazın manyetik kuvveti de o kadar büyük olur.
Cihaz ağa bağlandığında ve sargıya elektrik verildiğinde, cihaz metali çekecektir, yani aslında biraz basitleştirilmiş bir tasarıma rağmen gerçek bir elektromıknatıstır.
Kontrol ve otomasyon sistemlerinin elemanlarını ve cihazlarını oluşturmak için kullanılırlar manyetik malzeme Temel olarak aşağıdaki gereksinimleri belirleyen s:
1. Malzeme, sabit bir alanın veya tek kutuplu bir alan darbesinin etkisi altında kolayca mıknatıslanmalı ve alternatif bir alanda kolayca yeniden mıknatıslanmalıdır; histerezis döngüsü, küçük bir H C değeri ve büyük bir m değeri ile oldukça dar olmalıdır. Bu tür gereksinimler elektromanyetik elemanların hassasiyetinin arttırılmasını mümkün kılar.
2. Malzemeler yüksek bir doygunluk indüksiyon değerine B S sahip olmalıdır; büyük bir manyetik akının uygun bir kesite sahip bir çekirdeğe nüfuz etmesini sağlayın. Bu gereksinimin karşılanması, cihazın en küçük boyutlarını ve ağırlığını elde etmemizi ve boyutlar belirtilirse cihazın çıkışındaki en büyük gücü veya voltajı elde etmemizi sağlar.
3. Alternatif bir manyetik alanda çalışırken, malzeme, çekirdeğin ve cihazın çalışma sıcaklığını belirledikleri için girdap akımları, manyetik viskozite ve histerezi oluşturan en düşük maliyetlere sahip olmalıdır. Bunların azaltılması yalnızca cihazın verimliliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda daha yüksek frekanslarda (400, 500, 1000 Hz ve daha fazla) çalışan ve güç kaynağı olan elemanlara göre önemli ölçüde daha yüksek hıza ve daha küçük boyutlara ve ağırlığa sahip elemanların oluşturulmasını mümkün kılar. 50 Hz'lik endüstriyel frekans voltajı.
Belirli elektromanyetik cihazlarda kullanılan manyetik malzemeler için listelenen temel gereksinimlere ek olarak özel gereksinimler de belirlenmiştir.
Bu nedenle, sıcaklık stabilitesini arttırmak (sıcaklık değiştiğinde manyetik özelliklerin sabit kalması) çevre) malzemenin Curie noktasının mümkün olduğu kadar yüksek olması önemlidir.
Malzemenin karelik katsayısı birliğe ne kadar yakınsa, çıkış sinyalinin giriş sinyaline doğrusal bağımlılığı o kadar fazla olur ve dijital cihazlardaki sinyallerin tanınması o kadar kolay olur.
Açıkça tespit edilen manyetik anizotropi, ince manyetik film cihazlarının kalitesini artırır ve malzemenin kristal yapısının yüksek saflığı, gerekli bir durum silindirik manyetik alanlarda cihazların oluşturulması.
Manyetik malzemeler sert manyetik malzemelere ayrılabilir Hc yoğunluğu santimetre başına onlarca ve yüzlerce amperdir ve Hc yoğunluğu santimetre başına bir amperin onda biri ve yüzde biri cinsinden yumuşak manyetiktir. Kalıcı mıknatısların yapımında sert manyetik malzemeler kullanılır. yumuşak manyetik - alanın sargılardan geçen akımlar tarafından oluşturulduğu elemanların üretimi için.
ACS elemanları ve cihazları oluşturmak için esas olarak kullanılırlar yumuşak manyetik malzemeler. Manyetik bantları ve diskleri kaplayan ferolakların içinde manyetik sert toz malzemeler bulunur.
Yumuşak manyetik malzemeler üç gruba ayrılabilir: elektrikli çelikler, demir bazlı diğer metallerle alaşımlar (nikel, kobalt, alüminyum) ve ferritler (metalik olmayan ferromıknatıslar).
Elektrikli çelikler, yüksek doygunluk indüksiyonlarına (yaklaşık 1,8 ... 2,3 T) sahip olan en ucuz malzemelerdir ve bu, onlardan kompakt ve ucuz elektromanyetik elemanlar oluşturmayı mümkün kılar. Ancak elektrikli çeliğin nispeten büyük (demir-nikel alaşımlarına kıyasla) zorlayıcı kuvveti nedeniyle (yaklaşık 0,1 ¸ 0,5 A / cm), çelik elemanların sargılar tarafından oluşturulan dış alandaki değişikliklere karşı duyarlılığı düşüktür.
Zalizonikel alaşımları (permalloy), çelik alaşımlarından 15-20 kat daha pahalıdır, daha düşük doyma indüksiyonuna sahiptir, ancak düşük zorlayıcı kuvveti ve yüksek başlangıçtaki manyetik geçirgenliği nedeniyle oldukça hassas manyetik elemanların elde edilmesini mümkün kılar. Zalizonikel alaşımları levha veya şerit halinde üretilmektedir. Bandın kalınlığı bazen birkaç mikrometreye ulaşır.
% 16 alüminyum içeren Zalizoalüminyum alaşımları 16YUKH ve 16YUM, manyetik özellikler açısından permalloy'a göre daha düşük değildir, ancak aşınma direncini arttırmıştır (permalloy'dan 10 ... 20 kat daha fazla). Manyetik kayıt cihazlarında manyetik kafaların üretiminde yaygın olarak kullanılırlar; burada çalışma sırasında kafa sürekli olarak bant yüzeyine sürtünür.
Ferritler, demir oksitlerin magnezyum, bakır, manganez, nikel ve diğer metal oksitlerle karışımından yapılan metalik olmayan manyetik malzemelerdir (katı çözeltiler). Ferritlerin genel formülü MeO × Fe2 Oz'dur; burada Me herhangi bir metaldir.
Oksitler küçük parçalara bölünür ve belli oranda karıştırılır. Elde edilen karışımdan gerekli boyut ve konfigürasyondaki manyetik çekirdekler 10-30 kN/cm2 (1-3 t/cm2) basınçta preslenir ve 1200-1400 °C sıcaklıkta yakılır. Bitmiş gri-siyah manyetik çekirdekler yüksek sertliğe sahiptir ancak oldukça kırılgandır. Sargılar genellikle ferrit manyetik çekirdeklerin üzerine, ikincisinin ek yalıtımı olmadan doğrudan sarılır. Özel
Ferritlerin elektriksel direnci, girdap akımlarını pratik olarak ortadan kaldıran metal ferromıknatıslarınkinden milyonlarca kat daha fazladır. Bu, ferritlerin yüzlerce kilohertz frekansta mıknatıslanmasını tersine çevirir ve modern kontrol ve bilgi işlem makinelerinin yüksek hızda çalışmasını sağlar. En yaygın magnezyum-manganez ferritleri VT kaliteleridir (1.3VT, 0.16 VT, vb.) Göreceli olarak düşük bir Curie noktasına (140 - 300 ° C) sahiptirler, bu da Önemli değişiklikısıtıldığında manyetik parametreleri. Curie noktası 630 ° C olan lityum bazlı ferritler önemli ölçüde daha iyi sıcaklık özelliklerine sahiptir. Biferitler, dijital cihazların manyetik devreleri için yaygın olarak kullanılır; iki metalli ferritler, örneğin magnezyum-manganez veya lityum-sodyum ferritler ve ayrıca üç veya daha fazla ferritin katı çözeltileri olan poliferitler vardır.
Manyetik sert malzemeler. Daha önce de belirtildiği gibi manyetik sert malzemeler kullanılır:
— Kalıcı mıknatısların imalatı için;
— Bilgileri kaydetmek için (örneğin ses kaydı için).
Manyetik olarak sert malzemelerin özellikleri değerlendirilirken, mekanik özellikler (mukavemet), malzemenin üretim süreci sırasında işlenebilirliği, ayrıca yoğunluk, elektriksel direnç vb. önemli olabilir. Bazı durumlarda manyetik özelliklerin stabilitesi özellikle önemlidir. .
Kalıcı mıknatıslar için en önemli malzemeler Fe-Ni-Al alaşımlarıdır. Dispersiyon sertleşmesi mekanizması bu alaşımların oldukça zorlayıcı durumunun oluşumunda önemli bir rol oynar.
Bu tür malzemelerin zorlayıcılık değeri yüksektir çünkü Mıknatıslanma esas olarak dönme süreçleri nedeniyle meydana gelir.
Alaşım elementleri içermeyen Fe-Ni-Al alaşımları nispeten düşük manyetik özelliklerinden dolayı kullanılmaz. En yaygın alaşımlar bakır ve kobaltla alaşımlananlardır. %15'ten fazla Co içeren yüksek kobaltlı alaşımlar genellikle manyetik veya manyetik ve kristal dokuyla kullanılır.
Manyetik doku, alaşımın 160-280 kA/m gücündeki bir manyetik alanda yüksek sıcaklıklardan (1250-1300 0 C) yaklaşık 500 0 C'ye kadar soğutulmasını içeren termomanyetik işlemin sonucudur. Bu durumda, Manyetik özelliklerde bir artış yalnızca alan eylemi yönünde meydana gelir. malzeme manyetik olarak anizotropik hale gelir.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının manyetik özelliklerinde daha da önemli bir artış, sütunlu kristaller formundaki bir makro yapıdan mıknatıslar oluşturularak mümkündür. Kristal yapı, alaşımın özel soğutma koşullarıyla elde edilir.
Alaşım kalitelerini seçmek için kısa öneriler aşağıda verilmiştir. Kobalt içermeyen alaşımlar (UND, vb.). Ucuz olanlar var, özellikleri nispeten düşük. YUNDK15 ve YUNDK18 alaşımları nispeten yüksek manyetik özellikler gerektiğinde ve malzemenin manyetik anizotropiye sahip olmaması gerektiğinde kullanılır. %24 Co içeren alaşımlar (YuN13DK24 vb.) manyetik dokuları doğrultusunda yüksek manyetik özelliklere sahiptirler, teknolojik olarak oldukça gelişmişlerdir ve yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Yönlü kristalizasyona sahip alaşımlar, örneğin YuN13DK25BA vb., en yüksek W max'a sahiptir ve bu nedenle manyetik sistemlerin en küçük kütlesini ve boyutlarını sağlayabilir.
Sistemin açık olduğu durumlarda en yüksek Hc'ye sahip alaşımlar kullanılır, örneğin titanyum alaşımı YUNDK35T5.
Tek kristal yapıya sahip alaşımlar (YUNDK35T5AA ve YUNDK40T8AA), yönlü kristalizasyona sahip alaşımlara kıyasla aşağıdaki avantajlara sahiptir: yapının daha da iyileştirilmesi nedeniyle daha yüksek manyetik özellikler, özelliklerin optimal olduğu karşılıklı olarak üç dik yönün varlığı; daha iyi mekanik özellikler.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının ana dezavantajları, mekanik işlemlerini önemli ölçüde zorlaştıran zayıf mekanik özelliklerdir (yüksek sertlik ve kırılganlık).
Toz mıknatıslar. Toz metalurjisi yöntemleriyle üretilen mıknatıslar metal-seramik, metal-plastik ve oksit olarak ayrılabilir.
İlk iki grup için fiziksel süreçler Yüksek zorlayıcı durumun oluşumu, monolitik mıknatıslarla aynı nedenlere bağlıdır; diğer iki grup için, yüksek zorlayıcı özelliklerin elde edilmesi için gerekli bir koşul, tek bir dağılıma karşılık gelen belirli bir dağılım derecesine sahip bir durum temelidir. etki alanı yapısı.
Seramik-metal mıknatıslar, metal tozlarının, onları birbirine bağlayan hiçbir madde olmadan preslenmesi ve sinterlenmesiyle üretilir. Yüksek sıcaklık. Manyetik özellikler açısından, dökme mıknatıslardan yalnızca biraz daha düşüktürler, ancak diğerlerinden daha pahalıdırlar.
Metal-seramik mıknatıslar gibi metal-plastik mıknatıslar da metal tozlarından üretilir, ancak bunlar yalıtkan bir bağlayıcı ile birlikte preslenir ve onları bağlayan maddenin polimerizasyonu için gerekli olan düşük bir sıcaklığa ısıtılır. Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında manyetik özellikleri azaltılmış olmakla birlikte, elektrik direnci yüksektir, yoğunluğu düşüktür ve nispeten ucuzdurlar.
Oksitleyici mıknatıslar arasında baryum ve kobalt ferrit bazlı mıknatıslar pratik öneme sahiptir.
Baryum mıknatısları. Endüstri iki grup baryum mıknatısı üretmektedir: izotropik (BI) ve anizotropik (BA).
Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında baryum mıknatıslar çok yüksek bir zorlayıcı kuvvete ve düşük artık indüksiyona sahiptir. Baryum mıknatısların elektriksel direnci metalik malzemelerinkinden milyonlarca kat daha yüksektir, bu da baryum mıknatısların yüksek frekans alanlarına maruz kalan manyetik devrelerde kullanılmasına olanak tanır. Baryum mıknatıslar az bulunan ve pahalı malzemeler içermezler; UNDC24'e sahip mıknatıslardan yaklaşık 10 kat daha ucuzdurlar.
Baryum mıknatısların dezavantajları arasında zayıf mekanik özellikler (yüksek kırılganlık ve sertlik) ve en önemlisi, manyetik özelliklerin sıcaklığa daha fazla bağımlılığı yer alır. Baryum mıknatısların artık manyetik indüksiyonu TC Br'nin sıcaklık katsayısı, döküm mıknatısların TC Br'sinden yaklaşık 10 kat daha yüksektir. Ayrıca baryum mıknatısları geri döndürülemez soğutma sırasındaki özellikler, yani Baryumdan daha yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir. Ancak onların da sıcaklık histerezisi var ama bölgede görünmüyor negatif sıcaklıklar baryum mıknatıslarda olduğu gibi, ancak pozitif sıcaklıklarda (80 ° C'nin üzerine ısıtıldığında).
Kalıcı mıknatıslar için diğer malzemeler.
Martensitik çelikler. Martenzit, çeliğin sertleştirildiğinde elde edilen mikro yapı tipine verilen addır. Martenzit oluşumuna önemli hacimsel değişiklikler, büyük iç kafes geriliminin oluşması ve büyük zorlayıcı kuvvet değerlerinin ortaya çıkması eşlik eder.
Martenzitik çelikler, kalıcı mıknatısların üretiminde diğer malzemelerden daha erken kullanılmaya başlandı. Günümüzde düşük manyetik özelliklerinden dolayı nispeten az kullanılmaktadırlar. Ancak ucuz olmaları ve metal kesme makinelerinde işlenebilmeleri nedeniyle henüz tamamen terk edilmiş değiller.
Alaşımlar plastik olarak deforme olur. Bu alaşımlar yüksek işlenebilirlik özelliklerine sahiptir. İyi bir şekilde damgalanırlar, makasla kesilirler ve metal kesme makinelerinde işlenirler. Plastik olarak deforme olabilen alaşımlar bant, levha, levha ve tel yapımında kullanılabilir. Bazı durumlarda (karmaşık konfigürasyonda küçük mıknatıslar üretirken), metal-seramik teknolojisinin kullanılması tavsiye edilir. Plastik olarak deforme olan birçok alaşım sınıfı vardır ve bunların yüksek manyetik özelliklere sahip olmalarını sağlayan fiziksel süreçler de farklılık gösterir. En yaygın alaşımlar künife (Cu-Ni-Fe) ve vikaloydur (Co-V). Kunife alaşımları anizotropiktir, haddeleme yönünde mıknatıslanır ve sıklıkla ince tel ve damgalama şeklinde kullanılır. Vikaloy, karmaşık veya delikli konfigürasyona sahip en küçük mıknatısların üretiminde ve yüksek mukavemetli manyetik bantlar veya tellerde kullanılır.
Asil metallere dayalı alaşımlar. Bunlar arasında gümüşün manganez ve alüminyumla alaşımları (silmanal) ve platinin demirle alaşımları (%77,8 Pt; %22,2 Fe) veya platinin kobaltla (%76,7 Pt; %23,3 Co) alaşımları bulunur. Bu gruptaki malzemeler, özellikle platin içerenler çok pahalı olduğundan yalnızca birkaç miligram ağırlığındaki minyatür mıknatıslar için kullanılırlar. Bu grubun tüm alaşımlarından mıknatısların üretiminde metal-seramik teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elastik mıknatıslar. Belirtildiği gibi, kalıcı mıknatıslar için ana malzeme gruplarının (döküm alaşımları ve sert manyetik ferritler) en önemli dezavantajı zayıf mekanik özellikleridir (yüksek sertlik ve kırılganlık). Plastik olarak deforme olabilen alaşımların kullanımı yüksek maliyetleri nedeniyle sınırlıdır. İÇİNDE Son zamanlarda kauçuk bazlı mıknatıslar ortaya çıktı. Kauçuk teknolojisinin izin verdiği herhangi bir şekilde olabilirler - kordonlar, uzun şeritler, tabakalar vb. şeklinde. Bu tür malzemeler makasla kolayca kesilir, damgalanır, bükülür ve bükülür. “Manyetik kauçuğun” bilgisayarlar için manyetik hafıza harfleri, televizyondaki saptırma sistemleri için mıknatıslar, düzeltme amaçlı mıknatıslar vb. olarak kullanıldığı bilinmektedir.
Elastik mıknatıslar kauçuktan ve sert manyetik malzemelerden (dolgu maddesi) ince tozdan yapılmıştır. Baryum ferrit çoğunlukla dolgu maddesi olarak kullanılır.
Manyetik bantlar için malzemeler. Manyetik bantlar, manyetik kayıt ortamı anlamına gelir. En yaygın olanları paslanmaz çelikten yapılmış katı metal bantlar, bimetalik bantlar ve toz çalışma katmanına sahip plastik bazlı bantlardır. Katı metal bantlar esas olarak özel amaçlar için ve geniş bir sıcaklık aralığında çalışırken kullanılır; Plastik bazlı bantlar daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Manyetik kayıt ortamının temel amacı, yeniden üretilen kafanın yüzeyinde, gücü (bant çekildikçe) kaydedilen sinyalle aynı şekilde zamanla değişen bir manyetik alan oluşturmaktır. Manyetik tozlarla kaplanmış bantların özellikleri önemli ölçüde yalnızca kaynak malzemelerin özelliklerine değil, aynı zamanda parçacıkların öğütülme derecesine, çalışma katmanındaki manyetik malzemenin hacimsel yoğunluğuna, parçacıkların şekli varsa yönelimine de bağlıdır. anizotropi vb.
Çalışma katmanı (veya metal bandın kalınlığı) mümkün olduğu kadar ince olmalı ve bandın manyetik malzemeleri ile kafa arasında maksimum etkileşimi (manyetik temas) sağlamak için bandın kendisi pürüzsüz ve esnek olmalıdır. Malzemenin artık mıknatıslanması mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.
Zorlayıcı kuvvete çelişkili gereksinimler getirilmektedir: kendi kendine manyetikliği gidermeyi azaltmak için, mümkün olan daha yüksek bir Hc değeri gereklidir (en az 24 kA / m) ve bir kaydı silme işlemini kolaylaştırmak için küçük bir Hc arzu edilir. Yüksek artık mıknatıslanma ve kendi kendine manyetikliği gidermeye karşı minimum hassasiyet için gereksinimler en iyi yol Mıknatıslanma histerezis döngüsünün kesiti dikdörtgen bir şekle sahip olduğunda tatmin olur; sahip olmak arzu edilir maksimum değer dışbükeylik katsayısı. Bant malzemesinin manyetik özelliklerindeki sıcaklık ve diğer değişiklikler minimum düzeyde olmalıdır.
Endüstri, paslanmaz alaşım EP-31A ve bimetal EP-352/353'ten yapılmış manyetik bantlar üretmektedir. Bantların kalınlığı 0,005-0,01 mm, Nc = 24 - 40 kA / m'dir; B r = 0,08 T.
Evsel plastik bazlı bantlar esas olarak A2601-6 (tip 6 - stüdyo kayıt cihazları için) ve A4402 - 6 (tip 10 - ev ve röportaj için) tiplerinden yapılmıştır. GOST'a göre, bantların belirlenmesinde aşağıdakiler kullanılır: ilk eleman - harf indeksi - bandın amacını gösterir: A - ses kaydı, T - video kaydı, B - Bilgisayar Mühendisliği, Ve - kesin gösterim: ikinci eleman dijital bir indekstir (0'dan 9'a kadar), temel malzemeyi gösterir: 2 - diasetilselüloz, 3 - triasetilselüloz, 4 - polietilen tereftalag (lavsan), üçüncü eleman dijital bir indekstir ( itibaren 0 ila 9), bant kalınlığı anlamına gelir:
2 - 18 mikron, 3 - 27 mikron, 4 - 36 mikron, 6 - 55 mikron, 9 - 100 mikrondan fazla, dördüncü unsur dijital bir indekstir (01'den 99'a kadar), teknolojik gelişme sayısını ifade eder; beşinci eleman, bandın nominal genişliğinin milimetre cinsinden sayısal değeridir. Beşinci öğeden sonra ek bir harf dizini bulunmalıdır: P - delikli bantlar için; P - radyo yayınında kullanılan bantlar için B - ev tipi kayıt cihazlarından gelen bantlar için.
Manyetik tozlar için aşağıdaki malzemeler kullanılır: demir ferrit (manyetit), kobalt ferrit, krom dioksit vb. Her birinin kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır. En yaygın olarak kullanılanı, yaklaşık 0,4 μm parçacık uzunluğuna ve uzunluk/çap oranına yaklaşık üç olan iğne şekilli gama demir oksittir (g-Fe2O3). Toz (g-Fe 2 O 3), manyetitin (demir ferrit) FeO × Fe 2 O 3'ün yaklaşık 150 o C sıcaklıkta havada ısıtılarak oksitlenmesiyle elde edilir.
Manyetik bantların üretimi çeşitlilik gösterebilmektedir. Daha sıklıkla, çalışma katmanı (manyetik vernik) bitmiş tabana, örneğin bir kalıptan vernik dökülerek uygulanır. Manyetik vernik önceden hazırlanır ve manyetik toz, bağlayıcı, çözücü, plastikleştirici ve toz parçacıklarının ıslanmasını ve ayrılmasını destekleyen ve çalışma katmanının aşındırıcılığını azaltan çeşitli katkı maddelerinden oluşur.
Bandın üretim sürecinde parçacık şeklinin anizotropisine (örneğin iğne şeklindeki g-Fe) sahip tozlar kullanıldığında, loblar, manyetik alanın üzerlerindeki etkisinin bir sonucu olarak belirli bir şekilde yönlendirilir. Kayışın son işlemi, yüzeyinin kalitesini artırmak için perdahlama ve cilalamadan oluşur.
Tip 6 bant şunları sağlar yüksek kalite Profesyonel ekipmanlarda 19,05 cm/s hızında ve ev tipi kayıt cihazlarında 9,53 ve 4,75 cm/s hızında kullanıldığında sesin kaydedilmesi ve oynatılması.
Bantlar 10-25°C sıcaklıkta saklanmalı ve bağıl nem hava %50-60; 30°C'nin üzerindeki sıcaklıklar kabul edilemez, 10°C'nin altındaki sıcaklıklar önerilmez.
Tip 6 ve 10'a ek olarak, yerli endüstri başka tipte bantlar da üretmektedir; örneğin, siyah beyaz görüntülerin çapraz çizgi kaydı için 50,8 mm genişliğinde T4402-50 bant.
Nadir toprak metallerine (REM) dayalı alaşımlar. Nadir toprak metalleri içeren bir dizi bileşik ve alaşım, çok yüksek zorlayıcı kuvvet değerlerine ve maksimum özgül enerjiye sahiptir. Bu malzeme grubundan en ilginç olanı, R'nin nadir toprak metali olduğu RCo 5 tipi intermetalik bileşiklerdir.
Dikkate alınan ana manyetik malzeme gruplarına ek olarak, sınırlı uygulama kapsamına sahip olan bazıları da teknolojide kullanılmaktadır.
Termomanyetik malzemeler. Termomanyetik, belirli bir aralıktaki (çoğu durumda +60 ¸ -60 0 C) sıcaklığa önemli ölçüde manyetik indüksiyona (daha kesin olarak doyma mıknatıslanması, çünkü genellikle termomanyetik malzeme doyma modunda çalıştığı için) bağımlı olan malzemelerdir. Termomanyetik malzemeler esas olarak manyetik şöntler veya ek destekler olarak kullanılır. Bu tür elemanların manyetik devrelere dahil edilmesi, sıcaklık hatalarının telafi edilmesini veya belirli bir yasaya (termal düzenleme) göre hava boşluğundaki manyetik indüksiyonda bir değişiklik sağlanmasını mümkün kılar.
Manyetostriktif malzemeler. Manyetostriksiyon, ses ve ultrasonik titreşimlerin manyetostriktif vibratörlerinde (jeneratörlerde) ve ayrıca bazı radyo devrelerinde ve cihazlarda (frekans stabilizasyonu için kuvars yerine, elektromekanik filtrelerde vb.) doğrudan teknik uygulamaya sahiptir.
Manyetostriktif malzemeler olarak nikel, permendur (yüksek doygunluk mıknatıslanmasıyla karakterize edilen Fe-Co alaşımları), Alfer (Fe-Al alaşımları), nikel ve nikel-kobalt ferritleri vb. kullanılır.
Nikel, doygunluk manyetostriksiyon katsayısının büyük bir mutlak değerine sahiptir l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l, plakanın alana olan uzunluğu, D l, alanın bir sonucu olarak uzunluktaki değişikliktir) ; eksi işareti uzunlukta azalma anlamına gelir). Tipik olarak, H sınıfı nikel, sert, fırınlanmamış bir şerit formunda 0,1 mm kalınlığında kullanılır. Kesimden sonra plakalar havada 800 o C'ye kadar 15-25 dakika ısıtılarak oksitlenir. Bu şekilde oluşturulan oksit film, yığın oluşturulurken plakaların elektriksel olarak yalıtılmasına hizmet eder. Nikel, yüksek korozyon önleyici özelliklere ve düşük sıcaklık elastik modül katsayısına sahiptir.
Son zamanlarda manyetostriktif ferritler özellikle hassas filtrelerde daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yüksek doygunluk indüksiyonlu alaşımlar. Yaygın malzemeler arasında demir en yüksek indüksiyona sahiptir (»2,1 T).
Cihazın boyutlarına, kütlesine ve akış boyutuna en yüksek gereksinimlerin getirildiği durumlarda, doygunluk indüksiyonunun 2,43 T'ye ulaştığı, demire kıyasla kütle ve hacimde 15 oranında tasarruf sağlayan yüksek alkobaltlı alaşımlar kullanılır. -%20. Uygulamada %30-51 Co ve %1,5-2,0 V içeren alaşımlar kullanılır, bu da alaşımların teknolojik özelliklerini ve soğuk halde işlenme yeteneğini geliştirir. Bu alaşımlara permendur denir.
Yüksek ve düşük kobalt içerikli alaşımların doyma indüksiyonu yaklaşık olarak aynıdır. Zayıf ve orta alanlardaki yüksek kobaltlı alaşımlar, düşük kobaltlı alaşımlara göre daha yüksek manyetik geçirgenlik değerlerine sahiptir ancak ikincisi daha ucuzdur.
Yüksek doygunluk indüksiyon değerine ek olarak permendur, önemli ölçüde tersinir geçirgenliğe sahiptir, bu da onu özellikle telefon membranları için bir malzeme olarak değerli kılmaktadır. Permendurun dezavantajları: düşük elektrik direnci r, yüksek maliyet ve kobalt ve vanadyumun azlığı. Permendur, sabit manyetik alanlarda veya sabit bir alan tarafından güçlü mıknatıslanmaya sahip zayıf alternatif alanlarda kullanılır. Bu gruptaki malzemelerden standart alaşım 50 KF'dir (%49,0-51 Co; %1,5-2,0 V). Alaşımın doyma indüksiyonu en az 2,35 T ve q = 980 °C'dir.
Yüksek kobaltlı alaşımların teknik olarak saf demire göre avantajı, 1,0 Tesla'nın üzerindeki manyetik indüksiyonda hissedilir. Manyetik geçirgenlik değerlerindeki fark, yaklaşık 1,8 T manyetik indüksiyon değerinde maksimuma ulaşırken, kobalt alaşımlarının geçirgenliği yumuşak demir çeşitlerinin geçirgenliğinden onlarca kat daha fazladır.
Vasyura A.S. — Kitap “Otomasyon kontrol sistemlerinin elemanları ve cihazları”
Mıknatıslar, belirli malzemeleri çeken veya iten manyetik alana sahip nesnelerdir. Mıknatısların metalleri çekme yetenekleri açısından çok faydalı olduğu bulunmuştur. Mıknatıslar hem günlük hayatımızda hem de çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Oyuncaklarda kullanılırlar. Ev aletleri ve evde olan yüzlerce şey. Mıknatıslar esas olarak madencilik ve madencilik gibi endüstrilerde, seramik, plastik ve cam üretiminde ve daha birçok alanda kullanılmaktadır.
Mıknatıslar çeşitli şekillerde, boyutlarda ve güçlerde gelir. İki ana mıknatıs türüne ayrılırlar:
- İnsan yapımı mıknatıslar
- Doğal mıknatıslar.
İnsanlar doğal olanlardan daha güçlü olan sentetik mıknatıslar yarattılar, bunlar metal alaşımlarından yapıldı. Yapay mıknatıslar binlerce amaç için kullanılır ve güç ve manyetik özellikler bakımından farklılık gösterir.
Aşağıda üç tür yapay mıknatıs bulunmaktadır:
- Kalıcı mıknatıslar
- Geçici mıknatıslar
Kalıcı mıknatıslar çok güçlüdür ve en yaygın kullanılanlardır. Bu mıknatıslar, bir kez mıknatıslandıklarında mıknatıslıklarını uzun süre veya sonsuza kadar korudukları için bu şekilde adlandırılmıştır.
Bunun nedeni mıknatısların birbirini güçlendiren manyetik alana sahip atom ve molekülleri içeren maddelerden yapılmış olmasıdır. Ancak belirli belirli koşullar altında bu mıknatıslar, örneğin şok durumunda manyetik özelliklerini kaybedebilir.
Kalıcı mıknatıslar, buzdolabı mıknatıslarından büyük endüstriyel tesislere kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bunlar farklı boyutlar ve formları ve bileşimleri bakımından farklılık gösterir.
Bazı yaygın kalıcı mıknatıs türleri:
- Seramik
- Alniko mıknatıslar
- Samaryum-kobalt
- Neodimyum, demir ve bor
Seramik mıknatıslara ferrit de denir ve demir oksit, baryum veya stronsiyum karbonattan yapılır. Bunlar gerçekten güçlü mıknatıslardır ve bilimsel laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Deneysel amaçlar için en yaygın kullanılanlardır.
Alniko mıknatıslar
İsim ilk harflerden oluşuyor kimyasal elementler mıknatısların yapıldığı: al (huminyum), nikel (kel), co (balt). Alniko mıknatıslar çok güçlüdür ve daha kararlı ve demanyetizasyona karşı daha dirençli oldukları için çeşitli deneylerde seramik mıknatısların yerine kullanılır. Ancak daha pahalıdırlar.
Samaryum-kobalt mıknatıslar
Nadir toprak mıknatısları kategorisine aittirler. Bu mıknatıslar çok yüksek manyetik güce sahiptir ve demanyetizasyona ve oksidasyona karşı çok dayanıklıdır. Çok pahalıdırlar ve yüksek manyetizma ve stabilite gerektiren amaçlar için kullanılabilirler. İlk kez 1970'lerde ortaya çıktılar.
Neodimyum-demir-bor
Bu başka bir tür nadir toprak mıknatısıdır. Neodimyum mıknatıslar samaryum kobalt mıknatıslara çok benzer, ancak daha az kararlıdır. Bu mıknatısın bir santimetresi, birkaç metre büyüklüğündeki bir metal plakayı kaldırabilir. Son derece yüksek manyetizmaları nedeniyle dünyadaki en pahalı mıknatıslardır ve yüksek maliyetleri nedeniyle daha az kullanılırlar.
Esnek mıknatıslar düz şeritlerden ve tabakalardan yapılır. Bu mıknatıslar en az manyetizmaya sahiptir.
Geçici mıknatıslar
Geçici mıknatıslar yalnızca güçlü bir mıknatıstan gelen güçlü bir manyetik alana yerleştirildiğinde mıknatıs görevi görür. Ataç ve çivi gibi herhangi bir metal nesne, güçlü bir manyetik alana maruz kaldığında mıknatıs görevi görebilir. Ancak alandan kaldırılır kaldırılmaz mıknatıslıklarını anında kaybederler. Geçici mıknatıslar, geçici mıknatıslıklarına rağmen birçok fayda sağlar. Esas olarak telefonlarda ve elektrik motorlarında kullanılırlar.
Elektromıknatıslar, yukarıdaki mıknatıslardan farklı olarak çok güçlü mıknatıslardır. Bu mıknatıslar, elektrik akımı içeren bir telin manyetik alan oluşturması prensibiyle çalışır.
Tel makaralı ağır metal bir orta kısımdan oluşur. Akım tellerden geçtiğinde, metal çekirdeği mıknatıslayan bir manyetik alan yaratılır.
Bir mıknatısın polaritesi, akan akımın miktarı ayarlanarak ve ayrıca yönü değiştirilerek değiştirilebilir. Televizyonlarda, radyolarda, video kasetlerde, bilgisayarlarda, monitörlerde vb. yaygın olarak kullanılırlar.
