Разное

Как называется магнит: РС «Магнит» АО «Тандер»: финансовые показатели — топ 100 компаний

15.07.2021

Содержание

Виды постоянных магнитов

Виды постоянных магнитов

     Прежде, чем начать разбираться, какие бывают магниты, необходимо обрести понимание, что же такое магнит. Магнитом называется изделие из магнитотвердого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, которая остается в изделие на долгое время. Характеристики того или иного магнита прежде всего зависят от его основы, а именно из какого материала они сделаны.

Бариевые и стронциевые ферриты

     Исходя из названия, легко можно предположить, что в данном магните присутствуют такие материалы Ba (Барий) и Sr (Стронций). Рассмотрим преимущества и недостатки таких магнитов:

     

Преимущества:

  •      В данном виде магнитов, основным преимуществом является его цена. Именно из-за его малой себестоимости и производят данный тип магнитов.
  •      Данный вид магнитов имеют очень высокую устойчивость к размагничиванию. На размагничивание, практически не влияет внешнее магнитное поле или положительный температурный режим
  •      Магниты, практически не подвержены коррозии, что является одним из главных факторов в некоторых отраслях, где применяются эти магниты

Недостатки:

  •      Несмотря на состав магнитов (металл с высокой механической прочностью) данный вид магнитов довольно хрупок.
  •      При отрицательных температурах магниты могут полностью размагничиваться

Неодимовые магниты

     Пожалуй, самый распространенный вид магнитов. Данные магниты состоят из сплава NdFeB (Неодим, Железо, Бор). Для более высокой коррозийной устойчивости неодимовые магниты покрывают никелем или цинком, реже медью. Они имеют огромное усилие притяжения, что является его главной особенностью. Разнообразие в применении магнитов поражает воображение любого человека. Практически во всех областях производства применяются неодимовые магниты

Преимущества:

  •      Главным преимуществом данного типа магнита является, высокие магнитные свойства
  •      Практически не размагничиваются со временем
  •     Относительно невысокая стоимость

Недостатки:

  •      Высокая коррозийность неодимового сплава
  •      Температурный режим, при котором магниты полностью размагничиваются.

 

 Самарий-Кобальтовые магниты

     Данный вид магнитов SmCo, очень редко используется в обычной промышленности, пожалуй главной отраслью для этих магнитов, является – космическая отрасль. Именно из-за своих преимуществ его используют в производстве двигателей, различных сенсорах и других устройств.

Преимущества:

  •      Температурный режим при котором магнит не теряет своих магнитных свойств (от -60 до +350 градусов по Цельсию). Полная потеря магнитных свойств, примерно при температуре равной 800 градусов по Цельсию.
  •      Не подвержен коррозии, в отличие от неодимовых магнитов, не нуждается в дополнительном покрытии
  •      Сплав легок в обработке, легко придать любую форму

Недостатки:

  •      Высокая стоимость материала за счет редкоземельных материалов – самария и кобальта. Процесс очистки металлов затратный и очень дорогостоящий.
  •      Самарий-кобальтовые магниты очень хрупкие, самый хрупкий вид магнитов из всех представленных

 

Магниты Альнико (ЮНДК)

     Свое название данный вид магнитов получил за счет формулы материала, из которого он состоит AlNiCO (Алюминий+Никель+Кобальт+Железо). Изготавливается методом литья порошковой массы на основе железа и последующим равномерным охлаждением.

Преимущества:

  •      Температурный режим при котором магнит не теряет своих магнитных свойств (от -60 до +550 градусов по Цельсию).
  •      Не подвержен коррозии, не нуждается в дополнительном покрытии
  •      Более низкая стоимость в отличие от самарий-кобальтовых магнитов

 

Недостатки:

  •      Хрупкость магнита, требует более аккуратного обращения при использовании.
  •      Не высокие магнитные свойства по сравнению с остальными видами магнитов

Характеристики неодимовых магнитов

Данную статью мы написали, чтобы дать ответ на вопрос о классах магнитов, их стандартах, физических характеристиках.

Несмотря на то, что предлагаемые нами магниты называются неодимовыми, они могут очень сильно отличаться друг от друга, ведь у каждого магнита есть свои физические характеристики, а не только размеры, форма и покрытие. Поэтому вопрос, какие именно неодимовые магниты Вас интересуют, не должен ставить Вас в тупик. В этой статье Вы получите ответы на многие свои вопросы.

Что обозначают буквы и цифры в классах неодимовых магнитов?

Зачастую, мы, как производители и продавцы, хотим услышать технические характеристики магнита, а именно буквы и цифры, в которых они (технические характеристики) зашифрованы. А покупатель зачастую досконально знает свою область применения магнитов, но номенклатуру, тем более международную, не знает.
Итак, начинаем разбираться с международной номенклатурой магнитов, а именно классами, техническими характеристиками и обозначениями.

В первую очередь, неодимовые магниты делят на классы, которые обозначаются буквами и числами (например, N35), в которых и заложена основная информация о магните.  Ниже приведена стандартная номенклатурная таблица характеристик неодимовых магнитов (смотрите в левый столбик – там указаны классы).

 В таблице все численные величины мы представили в двух единицах измерения. Первая, без скобочек, – это величина измерения в системе СИ (эта та система, в которой работает наша страна),  а вторая (указана в скобках), – это измерения в международной  системе СГСЕ (европейские стандарты). Для  Вашего удобства мы решили указать в таблице обе единицы измерения.

Таблица характеристик неодимовых магнитов

Начинаем изучать таблицу справа налево. Как Вы можете увидеть по правому столбику таблицы, основное классовое отличие магнитов – это их рабочая температура использования, то есть та допустимая максимальная температура, превышая которую магнит начинает терять свои магнитные свойства. Таким образом, на температурный диапазон использования магнита указывает буквенная часть его маркировки (левый столбец). Дадим расшифровку этих букв:

  • Магниты марки N (Normal)– могут применяться при нормальных температурах, то есть до 80 градусов Цельсия;
  • Магниты марки M (Medium) – могут применяться при повышенных температурах, то есть до 100 градусов Цельсия;
  • Магниты марки H (High) – могут применяться при высоких температурах, до 120 градусов Цельсия;
  • Магниты марки SH (Super High) – могут применяться при температурах до 150 градусов Цельсия;
  • Магниты марки UH (Ultra High) – могут применяться при температурах до 180 градусов Цельсия;
  • Магниты марки EH (Extra High) – могут применяться при температурах до 200 градусов Цельсия.

Стоит оговориться, что отрицательные температуры не оказывают влияния на магнитные свойства для большинства магнитов.

Цифры, указанные в обозначении класса магнитов: N30, 33M, 35H, 38SH, 40UH и т.д., указывают на Магнитную Энергию (четвертый столбец таблицы), измеряется в килоДжоуль на кубический метр. Этот критерий магнитов отвечает за их мощность или, так называемое, «усилие на отрыв», то есть сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его «оторвать» от поверхности. Необходимо понимать, что поверхность (стальной лист) должен быть идеально ровным, а приложенная сила должна быть перпендикулярной к листу. Это, так называемые, идеальные или теоритические условия. Совершенно понятно, что чем выше цифровое обозначение магнита, тем выше его усилие на отрыв.

Сила на отрыв магнита

Но, кроме того, «сила на отрыв» зависит не только от физических характеристик магнита, но и от его размера и веса. Например, магнит 25*20 мм легче оторвать от стального листа, чем магнит 40*5 мм, так как площадь соприкосновения у второго магнита больше (25 мм против 40мм). Но линии магнитного поля, если их визуализировать, распространяются у первого магнита (25*20 мм) «дальше», значит, и «цепляется» за стальной лист он лучше.

Класс

Остаточная магнитная индукция, миллиТесла (КилоГаусс)

Коэрцитивная сила, КилоАмпер/метр (КилоЭрстед)

Магнитная энергия, килоДжоуль/м3 (МегаГаусс-Эрстед)

Рабочая температура, градус Цельсия

N35

1170-1220 (11,7-12,2)

≥955 (≥12)

263-287 (33-36)

80

N38

1220-1250 (12,2-12,5)

≥955 (≥12)

287-310 (36-39)

80

N40

1250-1280 (12,5-12,8)

≥955 (≥12)

302-326 (38-41)

80

N42

1280-1320 (12,8-13,2)

≥955 (≥12)

318-342 (40-43)

80

N45

1320-1380 (13,2-13,8)

≥955 (≥12)

342-366 (43-46)

80

N48

1380-1420 (13,8-14,2)

≥876 (≥12)

366-390 (46-49)

80

N50

1400-1450 (14,0-14,5)

≥876 (≥11)

382-406 (48-51)

80

N52

1430-1480 (14,3-14,8)

≥876 (≥11)

398-422 (50-53)

80

33M

1130-1170 (11,3-11,7)

≥1114 (≥14)

247-263 (31-33)

100

35M

1170-1220 (11,7-12,2)

≥1114 (≥14)

263-287 (33-36)

100

38M

1220-1250 (12,2-12,5)

≥1114 (≥14)

287-310 (36-39)

100

40M

1250-1280 (12,5-12,8)

≥1114 (≥14)

302-326 (38-41)

100

42M

1280-1320 (12,8-13,2)

≥1114 (≥14)

318-342 (40-43)

100

45M

1320-1380 (13,2-13,8)

≥1114 (≥14)

342-366 (43-46)

100

48M

1380-1420 (13,8-14,3)

≥1114 (≥14)

366-390 (46-49)

100

50M

1400-1450 (14,0-14,5)

≥1114 (≥14)

382-406 (48-51)

100

30H

1080-1130 (10,8-11,3)

≥1353 (≥17)

223-247 (28-31)

120

33H

1130-1170 (11,3-11,7)

≥1353 (≥17)

247-271 (31-34)

120

35H

1170-1220 (11,7-12,2)

≥1353 (≥17)

263-287 (33-36)

120

38H

1220-1250 (12,2-12,5)

≥1353 (≥17)

287-310 (36-39)

120

40H

1250-1280 (12,5-12,8)

≥1353 (≥17)

302-326 (38-41)

120

42H

1280-1320 (12,8-13,2)

≥1353 (≥17)

318-342 (40-43)

120

45H

1320-1380 (13,2-13,8)

≥1353 (≥17)

326-358 (43-46)

120

48H

1380-1420 (13,8-14,3)

≥1353 (≥17)

366-390 (46-49)

120

30SH

1080-1130 (10,8-11,3)

≥1592 (≥20)

233-247 (28-31)

150

33SH

1130-1170 (11,3-11,7)

≥1592 (≥20)

247-271 (31-34)

150

35SH

1170-1220 (11,7-12,2)

≥1592 (≥20)

263-287 (33-36)

150

38SH

1220-1250 (12,2-12,5)

≥1592 (≥20)

287-310 (36-39)

150

40SH

1240-1280 (12,4-12,8)

≥1592 (≥20)

302-326 (38-41)

150

42SH

1280-1320 (12,8-13,2)

≥1592 (≥20)

318-342 (40-43)

150

45SH

1320-1380 (13,2-13,8)

≥1592 (≥20)

342-366 (43-46)

150

28UH

1020-1080 (10,2-10,8)

≥1990 (≥25)

207-231 (26-29)

180

30UH

1080-1130 (10,8-11,3)

≥1990 (≥25)

223-247 (28-31)

180

33UH

1130-1170 (11,3-11,7)

≥1990 (≥25)

247-271 (31-34)

180

35UH

1180-1220 (11,7-12,2)

≥1990 (≥25)

263-287 (33-36)

180

38UH

1220-1250 (12,2-12,5)

≥1990 (≥25)

287-310 (36-39)

180

40UH

1240-1280 (12,4-12,8)

≥1990 (≥25)

302-326 (38-41)

180

28EH

1040-1090 (10,4-10,9)

≥2388 (≥30)

207-231 (26-29)

200

30EH

1080-1130 (10,8-11,3)

≥2388 (≥30)

233-247 (28-31)

200

33EH

1130-1170 (11,3-11,7)

≥2388 (≥30)

247-271 (31-34)

200

35EH

1170-1220 (11,7-12,2)

≥2388 (≥30)

263-287 (33-36)

200

38EH

1220-1250 (12,2-12,5)

≥2388 (≥30)

287-310 (36-39)

200

Как сравнить силу магнитов?

Если возникает необходимость сравнить, какой из двух выбранных магнитов сильнее, рекомендуем Вам воспользоваться следующими способами.

  • При одинаковых линейных размерах (точная методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо значение остаточной магнитной индукции одного магнита (второй столбец таблицы) разделить на значение остаточной магнитной индукции другого магнита. Пример: неодимовый магнит N40 с В=1250 мТ и неодимовый магнит N50 с В=1400 мТ, делим их магнитные индукции и получаем 1400/1250 = 1,12, то есть магнит N50 «сильнее» магнита N40 на 12%, при условии, что линейные размеры магнитов одинаковые.

  • При разных линейных размерах (грубая методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо сравнить их массы. Пример: магнит 30*10 мм весит примерно 55 грамм, а магнит 25*20 мм весит 76 грамм. Делим их массы 76/55=1,38, то есть магнит 25*20 мм сильнее магнита 30*10 мм примерно на 38%, при условии, что их классы, то есть физические характеристики, одинаковые.

Коэрцитивная сила магнита

И в таблице осталась одна незатронутая колонка – Коэрцитивная Сила (третий столбец). Кратко, Коэрцитивная сила – это величина магнитного поля, в которое нужно поместить магнит, чтобы его «размагнитить». Данная величина, как правило, очень важна в случаях, если магнит эксплуатируется в условиях жёсткого внешнего магнитного поля, как правило, вблизи мощных электроузлов.

Надеемся, что в данной статье (характеристики неодимовых магнитов) Вы нашли ответы на часть Ваших вопросов. На другие вопросы мы с удовольствием ответим по телефону или электронной почте, которые указаны в контактах.

Читайте также:

Что такое неодимовый магнит?

Что такое самариевый магнит?

Правила работы с магнитами

Что такое аксиальная намагниченность?

Можно ли изготовить магниты по Вашим размерам?

 

Влияние магнитных автомобильных держателей на смартфон

Споры о влиянии магнитов на телефоны ведутся очень давно – с тех пор, как в устройствах использовались электронно-лучевые трубки. Сейчас, когда они сменились органическими светодиодами и жидкими кристаллами, влияния магнитов можно не опасаться.

На форумах можно найти массу историй-страшилок о том, как у людей «гибли» новые телефоны из-за магнитика на чехле. Разумеется, в 100% случаев дело было вовсе не в магните, т.к. в современных смартфонах просто нет элементов, на которые могла бы повлиять всего лишь магнитная застежка чехла или держатель. Это касается всех устройств вне зависимости от производителя и операционной системы, т. к и айфоны, и гаджеты на андроиде, и планшеты созданы по одному принципу.

Воздействие магнита на экран

Несколько лет назад, в «эпоху» ЭЛТ-экранов, воздействие внешних магнитов действительно могло повлиять на работу экрана. Магнитное поле внутри экрана, отвечающее за создание изображения, начинало резонировать с другими магнитами – и это приводило к искажениям картинки.

Для выведения изображения на экран смартфона сейчас применяются технологии OLED и жидкие кристаллы – здесь просто нет магнитного поля, поэтому никакого влияния быть не может.

Воздействие магнита на память телефона

За хранение информации в мобильных гаджетах отвечает флеш-память, в которой нет никаких магнитных элементов. То есть внешние магниты не могут на нее повлиять.

Опасения по поводу воздействия магнитов на память смартфона берут свое начало в ассоциациях с жестким диском ПК. В них действительно есть мощный магнит, но к смартфонам это не относится.

В теории можно предположить, что рядом с телефоном окажется супермощный магнит, способный отделить металлы разных видов в сложном сплаве и нарушить работу флеш-памяти. Но в реальности никто не попадает в такие ситуации и не оказывается возле подобного магнита с телефоном в кармане.

Воздействие магнита на аккумуляторы мобильных устройств

Аккумуляторы в телефонах бывают следующих видов:

  • Никель – металлогидридные;
  • Никель – кадмиевые;
  • Литий – полимерные;
  • Литий – ионные.

Первые два типа, основанные на никеле, уже не используются. В современных смартфонах аккумуляторы выполнены на основе лития.

Литиевые аккумуляторы в некоторой степени подвержены влиянию внешних магнитов, но это крайне малые значения. Чтобы оценить влияние на аккумулятор, представьте, что к батарейке прислонили магнит – по сравнению с этим, обычный GPS-навигатор будет разряжать аккумулятор в сотни раз быстрее! То есть о серьезном влиянии магнита на батарейку говорить не приходится, даже от непосредственного контакта никакого вреда не будет.

Воздействие магнита на GPS навигатор

Работа навигатора основана на том, что он улавливает сигналы спутников и на основании этих данных определяет координаты объекта.

Никаких магнитных полей в этом процессе не задействовано, значит и внешний магнит ни на что влиять не будет. Поэтому Вы можете быть спокойны за сохранность и функциональность GPS-навигатора в телефоне, даже если постоянно пользуетесь чехлом с магнитной застежкой.

Воздействие внешних магнитов на симку

Магнитные застежки и держатели никак не мешают работе сим-карты. Она не размагнитится и не перестанет функционировать даже после продолжительного контакта с магнитом – это было не раз опробовано и доказано экспериментально.

Тем более, если не прислонять карту прямо к магниту, слабенькие застежки точно на нее не повлияют.

Воздействие внешних магнитов на динамики смартфона

В динамиках мобильных устройств действительно есть небольшие магниты, и, теоретически, они могут размагнититься.

Чтобы этого не произошло, производители устанавливают специальную защиту вокруг динамиков, которая предотвращает воздействие на них даже самых сильных полей, и, тем более, небольших слабых магнитиков, которые ставятся в чехлы.

Потенциальная опасность магнитов для мобильных телефонов – в чем она заключается?

Предыдущие поколения телефонов – раскладушки и сладеры – были оснащены особыми электромагнитными датчиками, отвечающими за блокировку клавиатуры. Этот вид датчиков называется геркон, и он действительно мог вступать во взаимодействие с внешними полями – при этом происходило «замыкание», и телефон оказывался наглухо заблокированным.

В обычных телефонах-моноблоках геркон не использовался и не используется. Более того, он не используется и в современных раскладушках. Да, их мало, но все же они есть, и в них применяются сенсоры другого типа – датчики Холла, у которых тоже есть свои особенности.

Функции датчиков Холла

  • Выполняют роль цифрового компаса, работающего вместе с навигаторами устройства для точного определения координат объекта.
  • Отвечают за отключение и включение экрана в современных телефонах-раскладушках.
  • Выполняют роль магнитометра, предназначенного для контроля внешних магнитных полей и оптимизации взаимодействия устройства с ними (как раз здесь речь идет о магнитных застежках, держателях и пр).

Теоретически, датчики Холла могут представлять некоторую опасность для компаса смартфона. Если держать телефон рядом с магнитом несколько суток (например, постоянно хранить его на держателе в машине), компас навигатора может сбиться.

Поэтому, если для Вас очень важно всегда иметь точные координаты и возможность определить стороны света – следите за продолжительностью контакта телефона с внешними магнитами.

Это не значит, что их нельзя использовать вообще, просто не стоит злоупотреблять. Достаточно соблюдать два простых совета:

1. Не оставляйте телефон на магнитном держателе на ночь.

2. Не используйте держатели, в которых магнит крепится прямо на смартфон.

«Магнит» превратит свои марки в торговые бренды

С 2020 года «Магнит» представит в магазинах около 26 собственных уникальных брендов, которые включают около тысячи товарных позиций, сообщается в релизе компании. Речь идет о трех покупательских сегментах, среди которых есть и премиум-товары. Первый бренд, который уже можно увидеть в магазинах сети, называется «Магнит Свежесть».

Компания пересматривает портфель собственных торговых марок, чтобы создать принципиально новую семью брендов, которая будет учитывать изменившиеся предпочтения покупателей. «Магнит» надеется сделать собственные бренды узнаваемыми, увеличить продажи товаров под частными марками, чтобы отделиться от конкурентов.

В конце 2018 года «Магнит» имел 69 собственных торговых марок, большинство из которых имели слабый спрос у покупателей. В новом портфеле 26 СТМ, которые представляют 1000 товарных позиций вместо 3600 как раньше. Компания сформирует предложение в трех ценовых сегментах: «эконом», «средний» и «премиум».

В первом ценовом сегменте представлен бренд «Моя цена», который включает товары первой необходимости за приемлемые деньги. В среднем ценовом сегменте будет несколько базовых категорий: молочная продукция, напитки, dry-food, кулинария и бытовая химия.

Кроме того, с собственными брендами компания выйдет в сегмент «премиум», с которым прежде не работала. На первом этапе это будут снеки, орехи, консервация, сыры и другая продукция. Также планируется запустить линейку товаров для поддержания здорового образа жизни. Первые бренды в этих сегментах появятся в 2020 году.

В октябре 2019 года «Магнит» запустит национальную рекламную кампанию бренда «Магнит Свежесть» на федеральном телевидении, в ATL и диджитал-каналах, а также в точках продаж. Кампания пройдет под слоганом «От поля до полки — со скоростью свежести» и будет подчеркивать натуральность и качество собственной продукции «Магнита».

Недавно президенты «Магнита» и PepsiCo станцевали между овощами и консервами во флешмобе Pepsi.

Моделирование ферромагнитных материалов в COMSOL Multiphysics®

Ферромагнитные материалы встречаются в самых разных электронных компонентах и устройствах. При электродинамических расчетах мы сталкиваемся с магнитными эффектами как в процессе моделирования широких прикладных задач, так и для анализа ряда характеристик используемых материалов (например, механической прочности конструкционной стали). В обоих случаях важно учитывать, что детали из ферромагнитных материалов изменяют окружающее их магнитное поле, что может повлиять на нормальную работу устройств и систем.

Классификация магнитных материалов

Чтобы понять, как отличаются магнитные свойства разных материалов, будет полезно их систематизировать и разделить на несколько классов. Самая простая классификация магнитных материалов такова:

  1. Слабо магнитные материалы
    1. Слабо влияют на внешние приложенные магнитные поля (к ним относятся, например, парамагнитные и диамагнитные материалы)
  2. Мягкие стали
    1. Эффективно концентрируют внешний магнитный поток, но не обладают собственной намагниченностью. В области без внешнего магнитного поля они не создают своего поля
  3. Твердые стали, которые мы будем называть постоянными магнитами
    1. Даже в отсутствие внешнего приложенного магнитного поля создают магнитный поток

Материалы второй и третьей категории называются ферромагнитными.

Эта классификация, впрочем, не лишена недостатков: разделение на мягкие стали и постоянные магниты не всегда однозначно, и некоторые материалы могут проявлять промежуточные свойства. У материала может быть небольшая намагниченность в отсутствие внешних источников (как у постоянного магнита), которая будет значительно возрастать во внешнем магнитном поле (как у мягкой стали).

Кроме того, материал может проявлять гистерезисные свойства, то есть намагниченность будет изменяться при включении и выключении внешней нагрузки. Внешняя нагрузка может быть не обязательно магнитным полем, создаваемым электрическим током, но и физическим смещением (как показано на видео ниже).

При работе с ферромагнитными материалами нужно уметь и иметь возможность описывать самые разные их свойства и особенности поведения. В этой статье мы рассмотрим доступный в пакете COMSOL® функционал для моделирования ферромагнитных материалов.

Обзор используемых магнитных материальных уравнений

Различные свойства магнитных материалов — желательные и нежелательные — проявляются в разных системах, и важно уметь описывать диапазон различных свойств.

Модуль AC/DC позволяет учитывать при моделировании все виды типичного поведения магнитных материалов благодаря восьми предопределенным материальным уравнениям, перечисленным в первом столбце таблицы внизу, а также позволяет задавать так называемые внешние материалы (external material) при помощи пользовательских скриптов. Слабомагнитные материалы обычно описываются с помощью первой опции, Relative permeability (Относительная проницаемость), которая выбрана по умолчанию в программном пакете COMSOL Multiphysics®.

Для описания ферромагнитных материалов используйте одну из оставшихся опций. Первые четыре опции в таблице лучше подходят для мягких сталей, а последние — для постоянных магнитов. В обеих этих группах опции упорядочены по нарастанию сложности материальных уравнений и увеличению числа свойств, описывающих динамику намагниченности.

Материальные уравнения и соотношения Soft Iron (Fully Time-dependent) (Мягкая сталь (исследование во временной области)) Soft Iron (AC Feeding) (Мягкая сталь (исследование в частотной области)) Permanent Magnets (Fully Time-Dependent) (Постоянные магниты (исследование во временной области)) Требуемая информация
Relative Permeability (Относительная проницаемость) 1 скалярная (или тензорная) величина
Magnetic Losses (Магнитные потери) 2 скалярных (или тензорных) величины
B-H Curve (Кривая намагничивания) 1 функция
Effective B-H Curve (Эффективная кривая намагничивания)* 1 функция
Magnetization (Намагниченность) 1 векторная величина
Remanent Flux Density (Остаточная магнитная индукция) 1 скалярная (или тензорная) величина и 1 векторная величина
B-H Nonlinear Permanent Magnet (Нелинейный постоянный магнит с B-H-кривой) Функция и направление
Модель гистерезиса Джилса-Атертона 5 скалярных (или тензорных) величин
External Magnetic Material (Внешний магнитный материал)** Сторонний скомпилированный код

Сводная таблица по вариантам физических законов для моделирования твердых и мягких сталей и количеству необходимых исходных параметров и/или функций. *Эффективная кривая намагничивания может быть получена путем преобразования стандартной кривой с помощью приложения из Библиотеки приложений модуля AC/DC. Подробнее об этих возможностях рассказывается в предыдущей записи нашего блога.) ** External Magnetic Material (Внешний магнитный материал) является подопцией для кривой намагничивания (B-H curve). Дополнительная информация о данном условии содержится в нашем материале о задании и доступе к моделям внешних материалов.

Восемь графиков в осях B и H в нижеследующем разделе иллюстрируют типичную динамику намагниченности для различных материальных уравнений, приведенных в таблице выше. На графиках вдоль оси y откладывается магнитная индукция B. Эта величина напрямую измеряется и однозначно интерпретируется. Ось x показывает магнитное поле H. Интерпретация этой величины зависит от исследуемой системы, как будет показано на примере ниже.

Для описания указанных графиков будем рассматривать идеальную магнитную цепь с магнитным тором длины L, равномерно обмотанным N витками катушки с током I. В этом случае H = N*I/L. В зависимости от прикладной задачи, производители используют такую конструкцию (или рамку Эпштейна) для измерения кривых намагничивания.

Мы также приведем несколько примеров использования этих условий в обычных магнитных материалах и применения в типичных прикладных задачах.

Соотношения для мягких (в магнитном отношении) сталей
Материальные уравнения и соотношения Зависимость B от H Комментарии
Relative Permeability (Относительная проницаемость)
  • Можно использовать для описания мягких сталей в малых полях
  • Пластинчатые сердечники силовых трансформаторов при коротком замыкании очень хорошо описываются этим соотношение
Magnetic Losses (Магнитные потери)
  • Типично для всех ферромагнитных материалов на высоких частотах
  • Для ферритов, используемых в высокочастотных катушках индуктивности, трансформаторах и концентраторах потока, такие данные обычно указаны в технических спецификациях
B-H Curve (Кривая намагничивания)
  • Самое классическое уравнение для описания мягких в магнитном отношении сталей
  • Учитывает магнитное насыщение
  • Используется для описания подвижных магнитных контуров с переменным магнитным сопротивлением, например, в электродвигателях и генераторах
  • При малых магнитных полях совпадает с материальным соотношением Relative Permeability (Относительная проницаемость)
Effective B-H Curve (Эффективная кривая намагничивания)
  • Обобщение материального соотношения B-H Curve (Кривая намагничивания) для случая питания переменным током при исследовании в частотной области
  • Работает для стационарных контуров или случаев, когда геометрия цепи меняется медленно по сравнению с внешним переменным магнитным полем
  • Это условие можно использовать для ферромагнитных деталей в установках индукционного нагрева или сердечниках трансформаторов в разомкнутых цепях
  • При малых магнитных полях совпадает с материальным соотношением Relative Permeability (Относительная проницаемость)
Соотношения для постоянных магнитов
Материальные уравнения и соотношения Зависимость B от H Комментарии
Magnetization (Намагниченность)
  • Типовое описание редкоземельных постоянных магнитов
    • Используется в моделях современных электрических двигателей, генераторов, датчиков
Remanent Flux Density (Остаточная магнитная индукция)
  • Обобщение материального соотношения Magnetization (Намагниченность)
  • Позволяет лучше учитывать эффекты размагничивания под действием внешнего поля, направленного против вектора текущей намагниченности
  • Можно использовать для сплавов типа альнико при небольших изменениях приложенного поля
B-H Nonlinear Permanent Magnet (Нелинейный постоянный магнит с B-H-кривой)
  • Доступен в интерфейсах Magnetic Fields (Магнитные поля) и Magnetic Fields, No Current (Магнитные поля, без токов) модуля AC/DC начиная с версии 5.3a программного пакета COMSOL Multiphysics
  • Специальное условие для моделирования размагничивания постоянных магнитов, использующее только данные об одноосных свойствах магнита
  • Часто используется для сплавов типа альнико и редкоземельных магнитов, работающих при высокой температуре
  • Похоже одновременно на соотношения B-H Curve (Кривая намагничивания) и Magnetization (Намагниченность), так как описывает поведение материалов, близкое к материальному соотношению B-H Curve (Кривая намагничивания), но сдвигает кривую в плоскости B-H
Модель гистерезиса Джилса-Атертона
  • Гибкое уравнение для моделирования разных материалов, содержащее большое число параметров
  • Можно использовать для точной подстройки расчетов потерь в электродвигателях и других электрических машинах, хотя применимость модели иногда и ограничена сложностью получения некоторых параметров материала

Обратите внимание, что мы не упоминули опцию external magnetic material (Внешний магнитный материал), указанную в первой таблице. Это дополнительная опция к материальному уравнению B-H Curve (Кривая намагничивания), позволяющая моделировать самые общие произвольные законы для магнитных материалов. Подробный пример изложен в предыдущей статье. Эта опция обычно используется для описания пользовательских моделей гистерезиса с условной логикой.

Все параметры и функции, упомянутые в таблицах выше, могут зависеть от остальных параметров модели. Это чрезвычайно важно: таким образом функция может учитывать мультифизические эффекты или свободно обрабатывать нелинейные эффекты в материалах.

В учебной модели топологической оптимизации магнитной цепи приведен пример, в котором нелинейная зависимость вручную добавляется к опции Relative Permeability (Относительная проницаемость), воспроизводя поведение опции B-H Curve (Кривая намагничивания). Этот пример показывает, что для перехода от одной опции к другой достаточно написать в поле для относительной проницаемости выражение murOfB(mf.2*murOfB(mf.normB). Этот закон описывает воздух при p = 0 и мягкую сталь при p = 1. Значение p в рамках модели выбирается во время топологической оптимизации. Обратите внимание, что задание функции от переменной normB может потребовать дополнительных действий для улучшения сходимости, что подробно описано в документации к указанной модели. В этой модели была активирована опция "Split complex variables in real and imaginary parts" (Разбивать комплексные переменные на действительную и мнимую части).

Другая прикладная задача, в которой полезно задавать проницаемость как функцию, — индукционный нагрев. В этом случае материал проходит через точку Кюри. Обычно для этого проницаемость задается в виде функции типа 1+f(T)*(mur(normB)-1), где f(T) — функция, равная единице при низких температурах, понижающаяся до нуля при температуре Кюри и равная нулю выше температуры Кюри. Этот метод используется для точного моделироватния различных процессов индукционного нагрева сталей (например, закалки). В общем случае функциональные зависимости параметров кривых намагничивания от температуры можно взять из статей и технических спецификаций и задать с помощью того же метода.

Многие параметры, описанные в таблице как “скаляры” и “функции”, можно задать как тензоры или наборы функций, описывающих компоненты вектора или тензора. Это важно, потому что магнитные свойства по своей природе являются векторными. Модуль AC/DC позволяет задавать все описанные в первой таблице свойства для полностью анизотропных материалов. Такой пример описан и обсуждается в учебной модели векторного гистерезиса, которая использует анизотропный материал Джилса-Атертона и воспроизводит опубликованные данные.

Векторная природа полей важна для моделирования подвижного магнитного оборудования. На анимации ниже показана плотность магнитного потока во вращающемся оборудовании, в которой внешняя область описана согласно модели гистерезиса Джилса-Атертона. Слева вращается область с гистерезисом, а справа — внутренний магнит. Все компоненты векторов B и H при переходе от левого изображения к правому изменяются так, как должны изменяться векторы при вращении. Таким образом, правая анимация выглядит так же, как левая анимация при жестком вращении тела.

Магнитная индукция во вращающемся оборудовании, включающем материал с гистерезисом, показывает, что векторная природа полей приводит к одинаковым локальным полям в системе отсчета, связанной с источником магнитного поля (слева), и в системе отсчета, связанной с областью с гистерезисом (справа).

Моделирование ферромагнитных материалов в COMSOL Multiphysics®

Теперь рассмотрим пример, в котором для одной и той же детали из ферромагнитного материала последовательно используются разные законы, моделирующие свойства детали в разных процессах. Мы принимаем за данность, что нам доступна только некоторая информация о свойствах материала.

На рисунке ниже изображена модель магнитного контура. Красным отмечена деталь, выполненная из мягкой стали с нелинейным поведением, малым остаточным магнитным потоком и кривой намагничивания с гистерезисом. Для нее использовали материал Soft Iron (Мягкая сталь) из Библиотеки материалов модуля AC/DC: излом кривой достигает 1,5 Тл при значении 5400 А/м. Синим отмечена катушка, обвитая вокруг сердечника из мягкой стали. Зеленая область — интересующая нас деталь, которую мы и будем изучать, используя разные законы. Например, это может быть деталь из сплава альнико (AlNiCo) без начальной намагниченности.


Геометрия магнитной цепи. На схеме показаны мягкая сталь (красная область), катушка (синяя область) и сплав типа альнико (зеленая область). Изначально брусок из альнико не намагничен; при появлении тока в катушке он намагничивается, а при извлечении из магнитной цепи (вверх по стрелке) размагничивается.

Мы можем моделировать четыре рабочих режима в магнитной цепи:

  1. Деталь из сплава альнико изначально не намагничена; при протекании тока в катушке деталь намагничивается
  2. Деталь из сплава альнико намагничивается током, текущим на шаге 1, и остается намагниченной даже после исчезновения тока в катушке
  3. Намагниченная деталь из сплава альнико в конце шага 2 извлекается из сердечника и частично размагничивается
  4. Размагниченная деталь из сплава альнико включается обратно в магнитную цепь; остаточный магнитный поток остается почти таким же малым, каким он был вне магнитной цепи

Было бы заманчиво настроить материальные соотношения один раз для всего рабочего цикла. Это возможно сделать, но для этого нам понадобятся специальные независимые измерения от производителя стали. Например, можно легко узнать значение напряженности магнитного поля H, при котором материал полностью намагничен, соответствующее значение остаточного магнитного потока и вид кривой размагничивания.

Но для этого примера давайте предположим, что насыщение достигается при приложенном внешнем магнитном поле напряженностью 30 кА/м, а одноосная кривая размагничивания во втором квадранте плоскости B-H приведена в таблице ниже. Кривая начинается с остаточного магнитной индукции Br при H = 0 и стремится к B = 0 при отрицательном значении коэрцитивного поля Hc. Обратите внимание, что данные, приведенные в таблице, полностью соответствуют материалу, который вы найдете в COMSOL Multiphysics — это материал Demagnetizable Nonlinear Permanent Magnet (Размагничиваемый нелинейный постоянный магнит) в Библиотеке материалов модуля AC/DC.

Если вы хотите использовать свои собственные данные, изучите встроенный типовой материал. Обратите внимание, что вам нужно будет указать значение коэрцитивного магнитного поля Hc и соответствующую кривую размагничивания. Так как кривая размагничивания обычно расположена во втором квадранте, ее нужно сдвинуть вдоль оси H на величину abs(Hc). После такого сдвига кривая в плоскости B-H будет начинаться в точке (0, 0) и достигнет значения остаточной плотности потока Br в точке abs(Hc). Подробные указания содержатся в Руководстве пользователя модуля AC/DC.

H, кА/м B, Тл
-50 (коэрцитивное магнитное поле Hc) 0
-48 0.5
-47 0.7
-46 0.85
-44 0.96
-40 1.03
-35 1.08
-30 1.11
-20 1.155
-10 1.187
0 1.2 (остаточная индукция, Br)

Данные для второго квадранта кривой намагничивания для такого материала, как Demagnetizable Nonlinear Permanent Magnet (Размагничиваемый нелинейный постоянный магнит) содержатся в Библиотеке материалов модуля AC/DC.

Траектория горизонтального компонента магнитной индукции в центре компонента из сплава Альнико для каждого из четырех описанных процессов представлена на иллюстрации ниже. Цвета обозначают следующие стадии:

  1. Синяя кривая: при включении тока (этот шаг процесса начинается слева с точки H = 0 при нулевом токе и достигает максимальной намагниченности справа)
  2. Зеленая кривая: процесс отключения тока (начинается справа, достигает конечной магнитной индукции слева на уровне H = 0 при нулевом токе в катушке)
  3. Красная кривая: процесс размагничивания при извлечении образца из магнитной цепи; точно соответствует данным в таблице выше
  4. Голубая кривая: повторное включение магнита в цепь; процесс начинается слева (образец вне контура) и заканчивается справа при полностью включенном в в контур образце магнита

Горизонтальный компонент магнитной индукции в центре компонента из сплава Альнико для каждого из четырех описанных процессов.

В следующем видеоматериале представлены условия, приложенные к компоненту из сплава Альнико, а также итоговые траектории, представленные на графике выше.

Обратите внимание, что эти исследования представляют собой достаточно простые и надежные стационарные параметрические исследования, которые основаны на предыдущем решении. Подобная настройка позволяет нам с легкостью выполнять трехмерное моделирование или использовать более сложную геометрию. Как уже было отмечено, мы использовали данные предыдущего решения для того, чтобы связать друг с другом кривые, отвечающие различным областям. Именно из-за этого на кривой, представленной на графике выше, заметны небольшие разрывы.

Эту модель можно подстроить так, чтобы избавиться от разрывов, но появляющиеся при этом дополнительные параметры потребуют проведения новых измерений. Следуя процедуре, изложенной выше, мы убедились, что проводить такие измерения не обязательно, и правдоподобные решения можно найти и на основе стандартных доступных данных.

Следует сделать одно замечание о величине, отложенной вдоль оси x на графике выше. Величина, отложенная вдоль оси x, на шаге 1 и шаге 2 естественным образом связана с током, текущим через катушку. На шаге 3 и шаге 4 ток в катушке не течет, и напряженность магнитного поля зависит от пространственного перемещения деталей. Таким образом, не так просто однозначно выбрать величину, которую разумно откладывать вдоль оси x. На шаге 3 мы использовали встроенную переменную axialH. На шаге 4 мы использовали нормированное смещение детали от магнитной цепи. При изучении кривой намагничивания важно помнить о том, какие из определений были использованы, какими были цели исследования и какие приборы использовались.

На этом примере мы показали, что мы можем менять материальные соотношения в зависимости от задачи и использовать произвольные выражения, построенные на ранее рассчитанных переменных. Здесь мы рассмотрели самый простой случай, чтобы не усложнять задачу. Более строгое и сложное описание трехмерной модели извлечения и вставки бруска из сплава альнико в магнитный контур вы найдете в этой модели саморазмагничивания. В эту модель добавлена локальная линейная модель отдачи при вставке магнита.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели большой набор опций для моделирования магнитных материалов, доступных в программном пакете COMSOL Multiphysics и модуле AC/DC. Мы начали с основных принципов электромагнетизма и набора встроенных условий и изучили, какие материальные соотношения лучше подходят для различных материалов и устройств. Мы также указали, какие функциональные возможности используются для мультифизического моделирования и задания более сложных условий. Несмотря на это, мы затронули только малую часть соображений, которые надо учесть при выборе материальных соотношений.

Мы советуем вам изучить дополнительную литературу, указанную ниже, и/или связаться с нами, чтобы узнать больше о программном пакете COMSOL.

Дальнейшие шаги

Узнайте о том, как моделировать магнитные материалы с помощью модуля AC/DC. Если вы хотите попробовать программный пакет в работе, на странице продукта вы можете оставить заявку на демонстрацию.

Дополнительные источники
  • Просмотрите запись вебинара по моделированию ферромагнитов
  • Прочтите связанные заметки в нашем корпоративном блоге:
  • Изучите следующие учебные модели:

Особенности и хитрости работы с поисковым магнитом в реке

Статья об использовании поискового магнита от нашего покупателя

Свой двусторонний поисковый магнит НЕПРА на 200 кг я приобрёл за 40 долларов. Цена приемлемая, хотя мне казалось, что 200 кг для начала – это много. Я не имел представления о том, как, что и где нужно ловить. Следуя нехитрым советам с Ютуба, я купил также 20 метров троса и перчатки. На этом всё. Никто из поисковиков не пожелал делиться секретами удачного лова. Так что до всего пришлось доходить самостоятельно. В сети есть много роликов про ловлю на магнит. В основном искатели работают с магнитом в озёрах, прудах, старых затопленных карьерах, колодцах и маловодных спокойных реках. У меня ситуация была несколько иная. Река, выбранная мною для проведения поисков, была достаточно глубокая и быстрая. Тут и возникли первые проблемы. Течение быстро сносило магнит, не давая ему сразу опуститься на дно. В результате за один заброс получалось исследовать сравнительно небольшую площадь дна. Другие сложности возникли, когда я стал пробовать ловить с моста.

Особенности ловли поисковым магнитом с моста.

Как уже было сказано, ловить на мосту оказалось делом неблагодарным. При забросе с середины сильное течение тут же уносило магнит на всю длину троса. При этом, если удавалось ухватить большую вещь, течение тут же срывало её обратно. Трос в таких случаях начинает сильно вибрировать, и ты прямо чувствуешь, как пойманная вещь упорно сползает с «крючка». В результате на поверхность можно вытащить только компактные и небольшие вещи вроде замков или патронов. При этом из-за скорости течения практически нет резона опускать магнит вертикально. Если его всё равно унесёт на всю длину троса, и вам придётся вести его по дну, собирая верёвку, то это даже удобнее делать, если магнит будет идти плашмя. Ловить с моста у берега проще, но там в основном попадается самый настоящий мусор. При таких условиях забрасывать магнит вертикально имеет смысл только с большим усилием. Получается так, что, если русло реки не слишком широкое, то лучше всего обследовать дно возле моста, забрасывая магнит с берега. Ситуация совершенно меняется, если вы ловите в спокойных водах. Тут можно опустить магнит на дно и спокойно перемещать его параллельно поверхности до тех пор, пока он не зацепит металл.

Особенности ловли с берега.

Много раз убеждался, что водоросли – злейший враг поисковиков. Нет ничего хуже, чем чувствовать, когда магнит надёжно схватил интересную вещицу, после этого она застревает в водорослях, а на свет божий появляется чистейший магнит. Поэтому, если есть возможность, от водорослей нужно уходить подальше. То же самое и с заиленным дном. В этом случае магнит будет при проводке дёргать «ложными поклёвками», но хорошенько примагнититься к вещи он не сможет, равно как и вырвать её из плена тины и грязи. Удовольствия от такой ловли мало. Поэтому очень важно выбрать подходящее место. Мне удалось найти такое место, при этом берега реки тут были забетонированы, как и дно. Более удобную дислокацию было трудно придумать. Тактика была выбрана такая: выбираешь 10 метров берега и забрасываешь магнит на всю длину верёвки, примерно под углом 45 градусов к берегу. Кидать дальше, как оказалось, не имеет смысла. Все вещи в основном находятся не очень далеко. Ещё одна особенность, которую я отметил – вещи лежат «кучами». Найдя такую кучу, её надо хорошенько облавливать, даже если сразу выловить что-то не получается. Часто бывает так, если вытащить из этих залежей какую-то объемную вещь, то потом и остальные вещички будут вынуты одна за другой. Такая ловля похожа на игру в бирюльки. Ловля на бетонированных берегах оказалась неудобна только в одном. Трос, завязанный на рым-болте, быстро истирался при проводке по шероховатой поверхности. Приходилось перевязывать и обрезать конец каждые 3-4 «охоты». Решение было найдено при помощи обычной изоленты, плотно обмотанной вокруг узлов.

Несколько хитростей.

Самое интересное – вытащить что-либо объемное или необычное. Моего магнита на 200 кг для этих задач оказалось вполне достаточно, хотя теперь я выбрал бы более мощный магнит. Бывает так, что магнит настолько крепко схватывает большую вещь под водой, что его едва можно отодрать. В такой ситуации главное не переборщить, иначе можно порвать трос и остаться ни с чем. Если магнит примагнитился к какой-то вещи, вытащить которую не получается, вам следует изменить угол приложения усилия, чтобы сорвать магнит. В большинстве случаев это отлично работает. Стоит даже незначительно отклониться в сторону, и препятствие тут же исчезает. Этот же закон, только применяемый с точностью до наоборот, применяется, когда вы ухватили что-то большое. Это ощущение знакомо всем поисковикам – ты чувствуешь, что магнит надёжно сел, но силы его не хватает, и когда ты начинаешь тянуть с усилием, магнит предательски сползает. Чтобы этого избежать можно попробовать также изменить угол. Это помогает! Ещё одно важное правило – тянуть добычу непрерывно. Если вы примагнитили большую вещь и смогли её сдвинуть с места, то нужно её проводить плавно и без остановок. Стоит только остановиться, и никто не даст гарантии, что вы сможете её вновь сдвинуть с места. Благодаря этой технике я смог вытащить на берег двухметровый уголок, на конце которого был внушительный бетонный булыган. Общий вес находки составил более 50 кг!

На что рассчитывать?

Покупая магнит, я не имел чёткого представления о том, что буду с ним делать. Ловля показала, что в основном со дна реки удаётся достать обычный металлолом: уголки, арматуру, запчасти машин и прочую мелочь. Выкидывать всё это обратно было глупо, поэтому металл был перевезён в пункт приёма. Именно металлолом позволили окупить магнит. Не могу точно сказать, сколько для этого потребовалось походов на реку. В среднем за 1,5-2 часа ловли удаётся набрать 40-60 кг железяк. Но это так, проза… Кроме этого на магнит попались: топор, лом, фомка, старинный утюг, мясорубка, подсвечник, грабли, кайло, различные ножи, отвёртки. Это то, что удалось вспомнить навскидку. Ещё удалось выудить несколько десятков автоматных патронов, несколько патронов от крупнокалиберного танкового пулемёта и даже танковый снаряд. Всё это с осторожностью было немедленно возвращено на дно. Ловля при помощи поискового магнита – это довольно увлекательное занятие. Здесь есть свои нюансы, и никто не даст гарантию, что завтра вам это не наскучит, кроме того, заработать на этом навряд ли удастся. Заработать получится разве что, нацелившись на металлолом и обзаведясь более мощным магнитом. Впрочем, кто знает, что попадётся на удочку именно вам?

Закон Фарадея или как магнит застревает в медной трубе / Хабр


Изображение взято с сайта «Популярная механика»

Многие видели опыт с постоянным магнитом, который как бы застревает внутри толстостенной медной трубки. В этой статье будем разбираться в физике процесса.
Сначала запишем формулу магнитного поля постоянного магнита, и посчитаем, какой магнитный поток проходит через поперечное сечение трубы, потом заставим магнитик двигаться и узнаем, какой возникает индуцированный электрический ток в металле, какова рассеиваемая электрическая мощность, запишем и решим уравнение движения постоянного магнита.

И если вы дочитали до этого места и не испугались, добро пожаловать под кат — дальше будет интереснее!

Сам я давно подумывал над тем, чтобы хорошенько разобраться в этом вопросе. И вот недавно зашёл разговор с коллегой по работе. Его ребёнку задали сделать научную демонстрацию в школе, на что папа раздобыл кусок медной трубы и неодим-железо-борный магнит. Ребёнок разобрался, произвёл демонстрацию опыта перед классом, дал пояснения, но ни класс ни учитель особо не впечатлились. На конкурсе научных опытов победил вулкан (!) из соды и лимонной кислоты =) Мы с коллегой прикинули на словах и поняли, что дело ясное, что дело тёмное. Да и в литературе не особо много написано по данной тематике. Этот разговор и сподвиг меня попробовать продраться сквозь дебри. В этой статье пишу, что у меня получилось.

Описание эксперимента



Начнём с просмотра видео с демонстрацией опыта. Прежде чем углубиться в теорию, будет полезно представить картину происходящего в общем. В интернете этот опыт был объяснён и продемонстрирован на видео много раз. Но мне тоже нужно его здесь описать, чтобы далее было понятно, от чего мы отталкиваемся.

Экспериментатор помещает постоянный магнит в виде небольшого шарика в медную трубу, которую он держит вертикально. Вопреки ожиданиям, шарик не падает сквозь трубу с ускорением свободного падения, а движется внутри трубы гораздо медленнее.

Итак, в опыте мы наблюдаем, как постоянный магнит движется внутри полой медной трубы с постоянной скоростью. Зафиксируем произвольную точку в теле медной трубки и мысленно проведем поперечное сечение. Через данное сечение медной трубы проходит магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Из-за того, что магнит движется вдоль трубы, в сечении проводника возникает переменный магнитный поток, то ли нарастающий, то ли убывающий в зависимости от того, приближается или отдаляется магнит от точки, где мы мысленно провели сечение. Переменный магнитный поток, согласно уравнениям Максвелла, порождает вихревое электрическое поле, вообще говоря, во всём пространстве. Однако, только там, где есть проводник, это электрическое поле приводит в движение свободные заряды, находящиеся в проводнике — возникает круговой электрический ток, который создает уже своё собственное магнитное поле и взаимодействует с магнитным полем движущегося постоянного магнита. Проще говоря, круговой электрический ток создает магнитное поле того же знака, что и постоянный магнит, и на магнит действует некая диссипативная сила, а если конкретно — сила трения. Читатель может справедливо задать вопрос: «Трение чего обо что?» Трение возникает между магнитным полем диполя и проводником. Да, это трение не механическое. Вернее сказать, тела не соприкасаются. Ну и пусть! Трение всё равно есть!

В целом, на словах всё выглядит более или менее складно, а можно ли это описать на языке математики? Приступим…

Математическое описание


Перво-наперво, нам понадобится математическая модель постоянного магнита. На мой взгляд, будет удобно представить постоянный магнит как магнитный диполь.


Здесь приняты обозначения — радиус-вектор из центра диполя в точку наблюдения, — вектор дипольного момента.

Далее, нам нужно записать -компоненту вектора магнитной индукции для вычисления магнитного потока, захваченного в поперечном сечении металла медной трубы. Выпишем -компоненту магнитного поля здесь


Теперь запишем выражение для магнитного потока через площадь, охватываемую окружностью радиуса на расстоянии от диполя.


Вы не поверите, но этот интеграл берётся. Не буду утомлять. В ответе получается очень красиво


Из-за того, что диполь движется вдоль оси со скоростью , нужно также сделать стандартную подстановку
Похоже, пора призвать на помощь одно из великих уравнений Максвелла, а именно, то самое уравнение, которое описывает закон Фарадея:
Изменение потока магнитной индукции, проходящего через незамкнутую поверхность , взятое с обратным знаком, пропорционально циркуляции электрического поля на замкнутом контуре , который является границей поверхности


Или, что то же самое,


Здесь мы воспользовались аксиальной симметрией задачи по отношению к оси , а также учли, что индуцированное электрическое поле имеет только азимутальную компоненту .
Отсюда можно найти азимутальную компоненту электрического поля, индуцированного магнитом.


Теперь, когда у нас есть выражение для электрического поля, можно вспомнить и о трубе. Как показано на рисунке выше, внутренний радиус трубы равен , а внешний — . Материал трубы — медь. В данный момент нам будет нужна только электрическая проводимость меди. Обозначим проводимость за .
Электрическое поле внутри проводника вызывает электрический ток. Поэтому можем записать закон Ома в дифференциальной форме


Электрический ток, в свою очередь вызывает омические потери внутри проводника. Иными словами, энергия рассеивается внутри проводника и переходит в форму тепла, строго говоря, в нашем случае во всём объёме проводника.
Объёмная плотность мощности омических потерь по определению равна


С другой стороны, при движении магнита сверху вниз потенциальная энергия магнита в поле тяжести Земли уменьшается, однако, скорость движения при этом остаётся постоянной, то есть не растёт, как это бывает при свободном падении. Это означает только одно: потенциальная энергия магнита рассеивается внутри проводника. А с точки зрения сил, действующих на магнит, на него действует сила трения, которая его тормозит и рассеивает потенциальную энергию магнита в тепло.
Запишем теперь баланс мощности в задаче: скорость убывания потенциальной энергии равна мощности омических потерь в проводнике.


Здесь необходимо заметить, что потенциальная энергия в координатах, изображенных на рисунке выше будет равна , а чтобы найти полную мощность омических потерь, следует проинтегрировать по всему объёму проводника. Длину трубы считаем бесконечной. Это не так далеко от истины, если учесть, что в опыте из видеоролика диаметр магнитика много меньше длины трубы.

Последний тройной интеграл выглядит очень сложным. И так оно и есть! Но, во-первых, интегрирование по азимутальному углу можно заменить просто домножением на в силу аксиальной симметрии задачи. Во-вторых, порядок интегрирования в данном конкретном интеграле можно изменить и сначала проинтегрировать по , а уж потом по . В-третьих, при интегрировании по по бесконечным пределам можно смело отбросить слагаемое . Оставшийся интеграл берется машиной.


В итоге получается ответ для полной мощности омических потерь


Здесь после второго знака равенства мы обозначили коэффициент трения


Отметим что, коэффициент трения зависит только от намагниченности магнита , свойств материала проводника и геометрических размеров трубы и — то есть зависит исключительно от параметров магнита и трубы и не зависит от, например, скорости или времени. Это хороший знак для нас и маленький зачётик в копилку найденных формул! Отсюда же становится понятно, почему для демонстрации опыта выбрана именно медная труба, а не, скажем, стальная. Трение зависит от проводимости линейно , а у стали проводимость меньше на порядок.А что если труба сделана из сверхпроводника?

Это же обстоятельство объясняет и почему магнит левитирует над поверхностью сверхпроводника. Когда мы подносим постоянный магнит к сверхпроводнику, в последнем индуцируются незатухающие внутренние токи, которые создают своё магнитное поле и отталкивают магнитик.

Теперь можно записать


И внезапно (!), перед нами третий закон Ньютона! Сила действия равна силе противодействия. Можем найти установившуюся скорость движения магнита

Уравнение движения


Настал черёд уравнения движения. С помощью второго закона Ньютона его будет записать очень просто


Решать уравнение для неинтересно, потому что ну просто координата меняется с постоянной скоростью. Гораздо полезнее знать, как быстро стабилизируется падение, чему равна установившаяся скорость падения. В общем, надо решать это уравнение для скорости


А решение будет такое


Здесь — коэффициент затухания. Характерное время выхода на установившийся режим падения — . Начальная скорость — , установившаяся скорость — .

А вообще, это уравнение парашютиста. Вот, наверное, почему статья Популярной Механики называется «Магнитный парашют».

Численный эксперимент


А теперь будет то, ради чего всё это затевалось. Навели тут, понимаешь, теорию. А на что она способна? Вдруг это всего лишь как тень на плетень? Или вообще не работает…

Для начала нужно разобраться с геометрией задачи. Видео у нас из MIT, стало быть, американское. Попробую угадать размеры их демонстрационной установки в дюймах (они же в дюймах любят всё измерять). Размер магнитика похож на дюйма в диаметре. Это из тех какие есть в продаже. Тогда масса такого магнитика будет равна примерно г. Размер медной трубы в длину похож на дюймов (1 фут), а внутренний и внешний диаметры трубы, скорее всего, дюйма, дюйма.

С геометрией, вроде разобрались. Теперь физические свойства. Проводимость меди См/м.

Ранее здесь было написано, что я не смог увязать остаточную намагниченность неодимового магнита с его эквивалентным магнитным моментом. Но нашлись добрые люди в комментариях. Пользователь DenisHW подсказал источник (см. п. 5 в списке литературы), где можно прочитать, помог сделать необходимые расчёты и даже проверил их на симуляторе FEMM.


Расчёт магнитного поля шарика из NdFeB на симуляторе FEMM. Изображение предоставлено пользователем DenisHW

Итак, что удалось выяснить. NdFeB магнит относится к классу парамагнетиков, поскольку под воздействием внешнего поля, внутреннее поле усиливается. Более того, сплав NdFeB способен сохранять внутреннее поле после прекращения воздействия внешнего поля. Этот факт классифицирует NdFeB как ферромагнетик. Если обозначить индукцию внутреннего поля магнетика за , а напряжённость внешнего магнитного поля за , то выполняется равенство


Здесь — магнитная восприимчивость вещества, а — вектор намагниченности вещества.

Когда магнит изготавливают на фабрике, его замагничивают внешним полем , а затем внешнее поле отключают, причём магнит сохраняет некоторую остаточную намагниченность . Известно, что для неодимовых магнитов остаточная намагниченность равна примерно Т. Теперь, если исключить внешнее поле из предыдущего уравнения, получится


Откуда находим магнитный момент, приходящийся на единицу объёма материала как


Чтобы найти магнитный момент магнита в целом, нужно умножить на объём шарика


Для остаточной намагниченности Т получается Ам².
Ниже построен график -компоненты магнитного поля в зависимости от радиальной координаты в нашей задаче на расстоянии половины диаметра шарика.


-компонента магнитного поля рядом с поверхностью постоянного магнита

Когда-то доводилось измерять прибором. Поля прямо на поверхности таких магнитов обычно оказываются меньше остаточной намагниченности и составляют порядка нескольких тысяч гаусс. То, что я измерял для прямоугольного магнита, было около 4500 Гс. Поэтому у нас на графике магнитного поля получился вполне реалистичный результат.

Теперь воспользуемся решением уравнения движения, чтобы построить график скорости магнита. Для всех выбранных выше параметров коэффициент трения получается равным Н/(м/с), установившаяся скорость — см/с — как раз примерно 3 дюйма в секунду! На видео шарик проходит через трубу длиной в 12 дюймов примерно за 4 секунды.


График решения уравнения движения магнитика в медной трубе

ЭТО ЗАЧОТ!

Знаю, что правильно «зачёт» писать через «ё», но в данном случае правильнее будет через «о» 😉


А мы продолжаем. Рассеиваемая мощность оказывается равной примерно мВт, а характерное время выхода на установившийся режим — мс. Ниже построены графики для двух разных начальных скоростей: нулевой, и см/с.

И вдобавок, пользователь vashu1 справедливо заметил, что неплохо бы было узнать ток, наведённый в медной трубке. Что ж, и это можно. Проинтегрируем


Интегрировать по нужно именно по полубесконечным пределам, поскольку в другой половине трубы ток течёт в обратном направлении. У меня в ответе получилось А. Честно говоря, я не ожидал, что получится такой большой ток. У пользователя vashu1 получилось 50 А, что, по-видимому, тоже недалеко от действительности. Думаю, vashu1 посчитал сумму токов во всей трубе, что из соображений мощности, тоже разумно.

Вот такое вот получилось исследование. Надеюсь, что было интересно. Оставляйте ваши комментарии. Постараюсь ответить всем. Если вам понравилась статья, поддержите автора лайком или плюсиком в карму. Спасибо, что прочитали.

Литература


  1. Джексон, Дж. Классическая электродинамика: Пер. с англ. Мир, 1965.
  2. Ландау, Л. Д., & Лифшиц, Е. М. (1941). Теория поля. Москва; Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы.
  3. Сивухин, Д. В. «Общий курс физики. Том 3. Электричество.» Москва, издательство “Наука”, главная редакция физико-математической литературы (1977).
  4. Яворский, Б. М., and А. А. Детлаф. «Справочник по физике.» (1990).
  5. Кириченко Н.А. Электричество и магнетизм. Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2011. — 420 с.

Кто открыл самый первый магнит?

Как давно существуют магниты и кто первым открыл этот удивительный материал?

Хороший вопрос, и ответ зависит от того, кого вы спрашиваете и что вы подразумеваете под «открытием». Видите ли, магниты заставляют мир вращаться, и истории об открытии и использовании магнитов, кажется, приходят почти из всех уголков мира. Читайте интересные истории об эволюции современного магнита.

В Греции

Примерно 4000 лет назад греческий пастух по имени Магнес пас своих овец в регионе на севере Греции под названием Магнезия.Он сделал шаг и внезапно обнаружил, что гвозди, скреплявшие его ботинок, и металлический наконечник его посоха были приклеены к камню, на котором он стоял! Заинтригованный, он начал копать и обнаружил первый зарегистрированный магнитный камень. Отныне магнитные камни были известны как «магнетит», вероятно, в честь Магнезии или Магнезии.

В Риме

В начале нашей эры Плиний Старший, римский писатель и естествоиспытатель, проводивший значительные научные исследования для римского императора Веспасиана, задокументировал холм, сделанный из камня, притягивающего железо.Плиний приписал силу магнетита магии, положив начало многолетним суеверным теориям о материале, включая возможность того, что корабли, исчезнувшие в море, на самом деле были привлечены к магнитным островам. На несвязанной, но интересной ноте, Плиний умер во время извержения Помпеи.

В Скандинавии

В связи с наличием большого месторождения магнитного камня в Скандинавии и недостаточным освещением для судов зимой у викингов было много стимулов для практического использования магнитных свойств магнитного камня.Говорят, что еще в 1000 году до нашей эры викинги использовали инструмент, похожий на компас, сделанный из магнита и железа. История гласит, что моряки викингов использовали намагниченную железную иглу, вставленную в кусок соломы и плававшую в чаше с водой, чтобы указать север и юг.

В Китае

Китайцы, возможно, изобрели морской компас даже раньше, чем викинги, и с аналогичной конструкцией. Китайцы использовали для навигации осколок магнитного камня, плавающий на воде еще в 800 A.D. Исследователи, такие как Марко Поло, вернули магнитный компас в Италию, что, наконец, позволило европейцам исследовать океаны, по которым викинги уже путешествовали, используя свою версию компаса в течение как минимум 500 лет.

Во Франции

В 1200-х годах французский ученый Петрус Перегринус написал один из первых письменных отчетов о научных свойствах магнитов. Его отчет включает рисунок и обсуждение свободно вращающейся стрелки компаса - ключевого компонента первого сухого компаса.Легенда гласит, что Перегринус написал эти произведения, участвуя в санкционированном Папой крестовом походе / нападении на итальянский город Лучера. Поговорим о многозадачности!

В Англии

Первым ученым, который действительно создал магнит, был врач - британец Уильям Гилберт. В 1600 году он обнаружил, что не только Земля сама по себе является магнитом, но и что магниты можно выковать из железа и что их магнитные свойства могут быть потеряны при нагревании этого железа.

В Дании

Двести лет спустя, в 1820 году, Ганс Кристиан Эрстед начал исследовать взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Он продемонстрировал свою теорию, установив магнитный компас возле электрического провода, что снизило точность компаса.

Ученые продолжают исследовать удивительные свойства магнетизма и электромагнетизма в лабораториях по всему миру. Станете ли вы одним из них?

Теги: китайский компас, компас, сухой компас, первый магнит, Руки Кристиана Эрстеда, история магнитов, магнит, магниты, открытие магнита, история магнита, происхождение магнита, магнетит, магниты, Петрус Перегринус, Пини Старший, Навигация викингов, кто обнаружил магниты, Уильям Гилберт

Поделиться:

Сильнейшие магниты

Самыми сильными постоянными магнитами в мире являются неодимовые (Nd) магниты, они сделаны из магнитного материала из сплава неодима, железа и бора, образующего структуру Nd 2 Fe 14 B.Неодимовые магниты считаются частью семейства редкоземельных магнитов, потому что их основным элементом является редкоземельный элемент, неодим. Несмотря на название, редкоземельные элементы относительно многочисленны в земной коре, однако они редко встречаются в концентрированной форме, а, скорее, обычно рассредоточены с другими элементами.

Самариевый кобальт - другой тип редкоземельного магнита; Самариево-кобальтовые (SmCo) магниты были разработаны раньше неодимовых магнитов, и хотя они не такие сильные, как неодимовые магниты, они обладают большей устойчивостью к коррозии и могут работать и сохранять свои характеристики при более высоких температурах.Для увеличения производительности магнитов из неодима и самария кобальта добавляются следы дополнительных редкоземельных элементов, таких как диспрозий (Dy) и празеодим (Pr).

Редкоземельные элементы в таблице Менделеева выделены красным цветом

Соединение неодима, Nd 2 Fe 14 B было впервые обнаружено в 1982 году компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals. С тех пор, как они были впервые представлены, более сильные марки неодимовых магнитов стали коммерчески доступными по мере того, как технологии производства стали более продвинутыми.Самая сильная марка, доступная в настоящее время, - это N55, хотя она еще не получила широкого распространения. Чаще встречаются марки N42 и N52; Неодимовый блок N52 размером 50 мм x 50 мм x 25 мм способен выдерживать стальной вес 116 кг по вертикали при плотном контакте с поверхностью из низкоуглеродистой стали такой же толщины и дает оценку Гаусса, единицу измерения плотности потока, в 5500 более чем в 7800 раз сильнее. чем то, что производит Земля на ее магнитных полюсах. Электромагниты, которые используют электрические токи для создания магнитных полей, могут быть во много раз сильнее, чем постоянные магниты, однако им нужен значительный электрический ток для создания своего магнитного поля.

Неодимовые магниты настолько сильны из-за их высокого сопротивления размагничиванию (коэрцитивной силы) и высокого уровня магнитного насыщения, что позволяет им создавать большие магнитные поля. Сила магнита представлена ​​его максимальным значением произведения энергии (BHmax), которое измеряется в мегагаусс-эрстедах (MGOe). Максимальное произведение энергии представляет собой произведение остаточной намагниченности (Br) и коэрцитивной силы (Hc) и представляет собой площадь под графиком петли гистерезиса второго квадранта.

Пример петли гистерезиса

Типичные значения максимального произведения энергии неодимовых магнитов

Благодаря своей прочности даже крошечные неодимовые магниты могут быть эффективными.Это также делает их невероятно универсальными; Поскольку все мы живем в нашей современной жизни, мы всегда рядом с неодимовым магнитом, он, скорее всего, будет прямо сейчас у вас в кармане, или, если вы читаете эту статью на смартфоне, он может быть даже у вас в руке!

Заинтересованы в неодимовых магнитах? Подробнее здесь

Какие металлы являются магнитными? | Металлические супермаркеты

Магниты были впервые обнаружены древними цивилизациями на протяжении 2500 лет, а к XII и XIII векам нашей эры магнитные компасы широко использовались для навигации в Китае и Европе.Сегодня магниты являются неотъемлемой частью современной техники. Они присутствуют практически в любой бытовой технике, которую вы можете назвать, от динамиков мобильных телефонов до электродвигателей, стиральных машин и кондиционеров.

Магнитная промышленность продолжает расти из-за повышенного спроса на компоненты магнитных цепей, широко используемые в промышленном оборудовании, в то время как технологические достижения позволяют магнитам быть в 60 раз сильнее, чем они были 90 лет назад.

Какие металлы являются магнитными?

Магнитные металлы включают:

  • Утюг
  • Никель
  • Кобальт
  • Некоторые сплавы редкоземельных металлов

Эти магнитные металлы подпадают под следующие категории:

  • Постоянные магниты
  • Электромагниты
  • Неодимовые магниты

Постоянные магниты

Когда люди думают о магнитах, они часто думают о постоянных магнитах.Это объекты, которые можно намагничивать для создания магнитного поля. Самый распространенный пример - магнит на холодильник, который используется для хранения записок на дверце холодильника.

Наиболее распространенными металлами, используемыми для постоянных магнитов, являются железо, никель, кобальт и некоторые сплавы редкоземельных металлов.

Есть два типа постоянных магнитов: из «твердых» магнитных материалов и из «мягких» магнитных материалов. «Твердые» магнитные металлы имеют тенденцию оставаться намагниченными в течение длительного периода. Общие примеры:

  • Сплав альнико , железный сплав с алюминием, никелем и кобальтом.Из сплавов алнико получаются сильные постоянные магниты. Они широко используются в промышленной и бытовой электронике. Например, в больших электродвигателях, микрофонах, громкоговорителях, звукоснимателях электрогитары и микроволновых печах.
  • Феррит , керамическое соединение, состоящее из оксида железа и других металлических элементов. Ферриты используются в магнитах холодильников и небольших электродвигателях.

«Мягкие» магнитные металлы могут намагничиваться, но быстро теряют свой магнетизм. Распространенными примерами являются сплавы железо-кремний и сплавы никель-железо.Эти материалы обычно используются в электронике, например, в трансформаторах и магнитных экранах.

Электромагниты

Электромагниты состоят из катушки из медной проволоки, намотанной на сердечник из железа, никеля или кобальта. Спиральный провод будет генерировать магнитное поле, когда через него проходит электрический ток, однако магнитное поле исчезает в момент прекращения тока. Электромагнитам для работы требуется электричество. Их полезность заключается в способности изменять силу магнитного поля путем управления электрическим током в проводе.

Электромагниты обычно используются в электродвигателях и генераторах. Они оба работают над научным принципом электромагнитной индукции, открытым ученым Майклом Фарадеем в 1831 году, согласно которому движущийся электрический ток создает магнитное поле, и наоборот. В электродвигателях электрический ток создает магнитное поле, которое перемещает электродвигатель. В генераторах внешняя сила, такая как ветер, текущая вода или пар, вращает вал, который перемещает набор магнитов вокруг спирального провода, создавая электрический ток.

Электромагниты также используются для переключения переключателей в реле, используемых в телефонных станциях, железнодорожной сигнализации и светофорах.

Краны

Junkyard также оснащены электромагнитами, которые используются для легкого подъема и опускания крупногабаритных транспортных средств. Эти электромагниты имеют форму круглой пластины, прикрепленной к концу крана.

Современная железнодорожная система, известная как Маглев (сокращение от магнитной левитации), использует электромагниты для левитации поезда над рельсами. Это снижает трение и позволяет поезду двигаться с огромной скоростью.

Передовые области применения электромагнитов включают аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ) и ускорители частиц (например, Большой адронный коллайдер).

Неодимовые магниты

Неодимовые магниты - это разновидность редкоземельных магнитов, состоящих из сплава неодима, железа и бора. Они были разработаны в 1982 году компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals. Неодимовые магниты - это самый мощный из имеющихся на рынке постоянных магнитов. Они используются, когда требуются сильные постоянные магниты, особенно в двигателях аккумуляторных инструментов, жестких дисках и магнитных креплениях.

Превращение немагнитных металлов в магниты

Медь и марганец обычно не обладают магнитными свойствами. Однако новаторский метод, разработанный Оскаром Сеспедесом из Университета Лидса, Великобритания, превратил медь и марганец в магниты.

Сеспедес и его команда изготовили пленки из меди и марганца на углеродных структурах, названных Buckyballs. При приложении и снятии внешнего магнитного поля пленки сохраняли 10% магнитного поля. Этот новый метод призван обеспечить более биосовместимый и экологически чистый способ производства аппаратов МРТ.

Другие возможные применения включают использование в ветровых турбинах. В настоящее время в ветряных турбинах используется железо, кобальт и никель с редкоземельными элементами. Но эти элементы дороги и сложны в добыче. Этот прорыв открывает возможности для более дешевых альтернатив.

Metal Supermarkets - крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

постоянных магнитов | Изготовленные на заказ магниты и магнитные сборки

Пользовательские постоянные магниты для высокопроизводительных приложений

Постоянные магниты изготавливаются из специальных сплавов (ферромагнитных материалов), таких как железо, никель и кобальт, нескольких сплавов редкоземельных металлов и минералов, таких как магнит.В отличие от электромагнитов, постоянные магниты создают постоянное магнитное поле без необходимости в каком-либо внешнем источнике магнетизма или электроэнергии.

Обладая более чем 60-летним опытом в области технических магнитов, Integrated Magnetics специализируется на разработке, проектировании и производстве нестандартных постоянных магнитов и прецизионных магнитных узлов для высокопроизводительных приложений. Из нашей штаб-квартиры в Калвер-Сити, штат Калифорния, и наших собственных производственных мощностей по всему миру, мы производим комплексные магнитные решения под ключ для различных рынков по всему миру.Специализированные отрасли, с которыми мы работаем, включают военную, аэрокосмическую, энергетическую, полупроводниковую, НИОКР, автомобилестроение, промышленную автоматизацию и многое другое.


Ваш индивидуальный проект с постоянными магнитами - чем мы можем помочь?

Отправьте нам запрос цен или свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить требования вашего проекта, и наша опытная команда инженеров поможет вам определить наиболее экономичный способ предоставления вам решения. Мы также предлагаем широкий выбор постоянных магнитов для онлайн-покупки в MagnetShop.com.

Запросить цену Свяжитесь с нами

Материалы для постоянных магнитов

Мы производим магниты по индивидуальному заказу с использованием лицензированных высококачественных магнитных материалов различных премиальных и стандартных марок, включая:

Мы храним большинство магнитных материалов, которые легко доступны в готовом виде для линий с ускоренным производством. Кроме того, у нас есть стандартные сорта стали, алюминия и инконеля для производства магнитных узлов и компонентов. Специальные материалы доступны по запросу.Также доступны спецификации для конкретных материалов магнитов, которые вас интересуют.


Постоянные магниты - Изготовление на заказ по вашему чертежу или спецификациям

Небольшие партии нестандартных магнитов могут быть изготовлены из сырья, которое мы храним на собственном складе, а время выполнения работ для критичных по времени проектов может составлять всего две недели. Мы производим на заказ магниты самых разных форм и конфигураций, а также со специальными функциями для удовлетворения ваших требований к применению и производительности, включая:

  • Прямоугольники, дуги, диски, кольца или сложные формы.
  • Магнитная ориентация на указанный угол.
  • Специальные покрытия
  • Термостабилизация
  • Данные по запросу (размерный и магнитный контроль, отслеживание материалов)

Внутренние возможности и системы управления качеством

Используя наши глобальные производственные, производственные и испытательные центры, мы предлагаем широкий спектр индивидуальных возможностей, включая:

  • Собственная оснастка, обработка, шлифование, электроэрозионная обработка, сборочные цеха, чистые помещения и многое другое.
  • Внутренний контроль времени выполнения заказа для доставки индивидуальных магнитных решений в срок и в соответствии со спецификациями.
  • Мы сертифицированы по ISO 9001: 2015, зарегистрированы в DDTC, соответствуют требованиям ITAR и ROHS 3 . При поддержке команды опытных инженеров по проектированию, применению и производству у нас есть хорошо отлаженная система менеджмента качества, отвечающая важнейшим современным стандартам.

Contact Integrated Magnetics Сегодня

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить специальные требования вашего проекта, мы здесь, чтобы помочь и будем рады получить от вас известие!

Магнитные решения под ключ

От стандартных магнитов до сложных магнитных узлов и электрических машин, мы - вертикально интегрированная компания, предоставляющая готовые магнитные решения под ключ практически для любого типа магнитного поля .

Машиностроение и производство

Инжиниринг лежит в основе нашего бизнеса. Мы обладаем уникальной квалификацией во всех аспектах технической инженерии и предоставляем магнитные решения, оптимизированные по функциональности, срокам поставки, стоимости и надежности.

Системы менеджмента качества

IS0 9000 Сертифицированный с 1998 года, у нас есть хорошо отлаженная система менеджмента качества, соответствующая важнейшим современным стандартам. Мы создаем сборки с многоуровневыми ведомостями материалов, а наши ERP, планирование и QMS поддерживают эти действия.

Какие четыре типа магнитов?

4 типа постоянных магнитов

Существует множество типов магнитов , которые обычно делятся на две категории: постоянный магнит и мягкий магнит. Постоянные магниты делятся на две категории. К первой категории относятся магниты из металлических сплавов, в том числе неодимовые, железо-борные магниты, самариево-кобальтовые магниты и алюминиево-никель-кобальтовые магниты.Вторая основная категория - ферритовые постоянные магниты.

Типы магнитов 1: Ферритовый магнит

Его основное сырье включает BaFe12O19 и SrFe12O19. Это хрупкий материал с твердой текстурой. Ферритовый магнит получил широкое распространение из-за его хорошей термостойкости, низкой цены и умеренных характеристик. Ферритовые магниты обладают высокими магнитными свойствами, хорошей временной стабильностью и низкотемпературным коэффициентом.

Применение ферритовых магнитов: широко используется в счетчиках, счетчиках, двигателях, устройствах автоматического управления, микроволновых устройствах, радарах и медицинских устройствах.

Направление намагничивания ферритового магнита может быть намагничено в осевом и радиальном направлении в соответствии с требованиями.

Форма ферритового магнита: цилиндрический, круглый, прямоугольный, плоский, черепичный и топорик.

Типы магнитов 2: Магнит NdFeB

Nd-Fe-B - наиболее коммерчески доступный тип магнитов , известный как магнитный король, с чрезвычайно высокими магнитными свойствами, его BHmax более чем в 10 раз выше, чем у феррита.Его механические свойства неплохие. Рабочая температура может достигать 200 градусов Цельсия. Более того, его текстура твердая, его характеристики стабильны, а его стоимость очень хорошая, поэтому его применение чрезвычайно обширно. Но из-за его сильной химической активности поверхностный слой необходимо обрабатывать.

Характеристики: Постоянный магнит NdFeB - это материал постоянного магнита на основе интерметаллического соединения Nd2Fe14B. Постоянные магниты с неодимом, железом и бором широко используются в современной промышленности и электронной технике из-за высокого продукта магнитной энергии и силы выпрямления, а также преимуществ высокой плотности энергии.

Характеристики материала: Nd-Fe-B имеет преимущества высокой стоимости и хороших механических свойств; недостатками являются низкая температура Кюри, плохие температурные характеристики, легкость измельчения и коррозии. Он должен быть улучшен путем корректировки его химического состава и применения методов обработки поверхности для удовлетворения требований практического применения.

Производственный процесс: NdFeB производится методом порошковой металлургии.

Формы: неодимовые дуговые магниты, неодимовые цилиндрические магниты, неодимовые блочные магниты, неодимовые кольцевые магниты, неодимовые дисковые магниты, неодимовые магниты с потайной головкой.

Типы магнитов 3: Самариево-кобальтовый магнит Магнит

SmCo делится на SmCo5 и Sm2Co17 в зависимости от их компонентов. Из-за высокой цены на материалы SmCo развитие SmCo ограничено. Магниты SmCo, как редкоземельные постоянные магниты, обладают не только высокой магнитной энергией (14-28MGOe), надежной коэрцитивной силой и хорошими температурными характеристиками.По сравнению с магнитами NdFeB, самариево-кобальтовый магнит представляет собой магниты типа , более подходящие для работы в высокотемпературной среде.

Магниты

Sm-Co также известны как постоянные магниты Sm-Co, постоянные магниты Sm-Co, сильные магниты Sm-Co, постоянные магниты из редкоземельного кобальта и т. Д. Это своего рода магнитный материал, полученный путем смешивания Sm, Co и других материалов из редкоземельных металлов, плавления в сплаве, дробления, прессования и спекания. Он имеет продукт с высокой магнитной энергией и очень низкий температурный коэффициент.Максимальная рабочая температура может достигать 350 ℃, а отрицательная температура не ограничена. Когда рабочая температура превышает 180 ℃, достигается максимальное произведение магнитной энергии и температурная стабильность, а также максимальное произведение магнитной энергии. Химическая стабильность выше, чем у постоянного магнита NdFeB. Он широко используется в аэрокосмической, оборонной, военной, микроволновой устройствах, связи, медицинском оборудовании, инструментах, различных устройствах магнитной передачи, датчиках, магнитных процессорах, двигателях, магнитных кранах и так далее.

Самарий-кобальтовый магнит Типичная форма: круглая, кольцевая, квадратная, плитка и другие особые формы.

Типы магнитов 4: Магнит AlNiCo

Алюминиевый никель-кобальтовый магнит - это разновидность сплава, состоящего из алюминия, никеля, кобальта, железа и других микроэлементов. В процессе литья можно производить различные размеры и формы с хорошей технологичностью. Литой алюминиевый никель-кобальтовый постоянный магнит имеет самый низкий обратимый температурный коэффициент, а его рабочая температура может достигать 600 градусов Цельсия.Постоянные магниты из Al Ni Co широко используются в различных приборах и других приложениях.

Классификация алюминиево-никель-кобальтовых магнитов: литой алюминий, никель-кобальт и спеченный алюминий-никель-кобальт.

Применения: Литой алюминий-никель-кобальтовый продукт в основном используется в автомобильных деталях, приборостроении, электроакустических, моторных, учебных и аэрокосмических военных областях, с низкотемпературным коэффициентом, высокой температурой, влагостойкостью, не легко окисляется и хорошая стабильность работы.Спеченный алюминиевый никель-кобальт получают методом порошковой металлургии. Подходит для производства сложных, легких, тонких и небольших изделий. Он широко используется в приборах, средствах связи, магнитоэлектрических переключателях и различных датчиках.

Формы: цилиндрические, круглые, прямоугольные, плоские, черепичные, подковообразные.

Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять четыре типа магнитов . Если вы хотите узнать больше о постоянных магнитах , мы хотели бы порекомендовать вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Stanford Magnets - ведущий поставщик магнитов по всему миру, который занимается исследованиями и разработками, производством и продажей магнитов с 1990-х годов. Он предоставляет клиентам высококачественные изделия из редкоземельных постоянных магнитов и другие постоянные магниты, не являющиеся редкоземельными элементами, по очень конкурентоспособной цене.

Следуйте за нами на

Просмотры сообщений: 6 385

Теги: неодимовые железо-борные магниты, Самарий-кобальтовый магнит, тип магнита, типы магнитов

магнитных полюсов

магнитных полюсов

Магниты

Энн Бастер

Мелисса Кук

1 марта 2000 г.

Описание урока: это практический, справочный урок, позволяющий учащимся использовать магниты и обнаруживают, что противоположные полюса притягиваются друг к другу и подобные полюса отталкиваются Другой.

Класс: 1 st класс

Нормы содержания обучения:

# 16 Изучите, как движение объектов влияет на другие объекты.

# 4 Используйте навыки критического мышления в повседневной жизни.

# 2 Используйте научные исследования для различных целей.

Справочная информация:

Магнитное поле магнита - это область вокруг него, в которой находятся металл.Область магнитного поля, в которой мощность магнита равна сильнейшие называются магнитными полюсами. Если магнит повесить так, чтобы он мог свободно вращаться, он будет повернуть в направлении север-юг. Конец, обращенный к северу, называется ищущим север. полюс или северный полюс магнита. Другой конец называется южным полюсом. Когда два магниты сведены вместе, противоположные полюса будут притягиваться друг к другу, но подобные полюса будут отталкивать друг друга. Это похоже на электрические заряды.Как заряды отталкивают, и в отличие от обвинений привлекают. Поскольку свободно висящий магнит всегда будет направлен на север, магниты имеют давно использовался для поиска направления. Тысячи лет назад китайские моряки использовали намагниченная игла, плавающая в воде, определяющая направление. Это сделало простой вид компас. Колумб, как и другие исследователи, также использовал магнитные стрелки в качестве компаса. чтобы помочь им пересечь Атлантический океан.

Земля похожа на гигантский магнит, но в отличие от двух свободно висящих магнитов, северный полюс магнита притягивается к северному полюсу земли.Земля самая большая магнит на самой земле. Он состоит в основном из железа и никеля. Внешнее ядро состоит из расплавленной, расплавленной породы, в которой есть металл. Центр или внутреннее ядро Земля тоже состоит из металла. Когда внутреннее ядро ​​движется относительно внешнего ядра, это превращает землю в один огромный магнит.

Основных концепций урока:

Когда я пытаюсь коснуться северной (зеленой) стороны магнитов вместе, они толкают друг друга далеко.

Когда я пытаюсь прикоснуться к южной (розовой) стороне моих магнитов вместе, они толкают друг друга далеко.

Когда я складываю северную (зеленую) и южную (розовую) стороны магнитов вместе, они слипаются. все вместе.

Такое ощущение, что воздух (сила) раздвигает их.

Материалы и оборудование:

17/18 магнитов

- 17/18 Экспериментальные листы «Магнитные полюса рисуют то, что происходит»

- карандаши 17/18

Процедур:

Начните урок, повторив то, что мы уже знаем о магнитах."Может ли одно имя что-то, что прилипает к магниту? "" Кто-нибудь может сказать нам что-нибудь еще, что у нас есть про магниты узнали? »

Эксперимент: разбейте учащихся на пары. Дайте каждому ребенку по магнитику.

Отметьте зеленую и розовую стороны магнита.

Раздайте каждой паре лист экспериментов. Объясните и смоделируйте, как делать лист с фактически проводя эксперимент. Скажите ученикам рисовать стрелками, что происходит когда они касаются каждой из сторон вместе.

Коллоквиум и драма: обсудите свои открытия. Пусть дети разыграют это. Один ребенок мог быть на севере и держать руки перед собой. Другой ребенок тоже будет на севере и сделай то же самое. Эти двое не присоединятся, а оттолкнут друг друга. Для юга- Дети будут держать руки по бокам. Собравшись вместе, они не присоединятся. Для север / юг - дети будут делать то же самое и обниматься.

Скажите детям: «Магниты как друзья, им не нравятся стороны, которые такие же, как они, они хочу встретить кого-то другого.«

Если студенты, кажется, понимают магниты и полюса, введите термины сила и полюса.

Оценка:

Студенты будут оцениваться по их участию в эксперименте и коллоквиум. Студенты также завершат рисунок эксперимента.

Полезных интернет-ресурсов:

http://www.eskimo.com/~billb/miscon/miscon4.html#iron

На самом деле, северный и южный магнитные полюса Земли находятся глубоко в центре Земли.Здесь есть интересная информация о том, как у Земли есть магнитные полюса. Это проясняет неправильные представления об этом.

Навыки научного процесса, используемые детьми на уроке:

Студенты будут наблюдать, что происходит, когда они помещают одинаковые и противоположные полюса магнита. все вместе.

Учащиеся будут записывать в своих таблицах экспериментов, что происходит, рисовая их.

Студенты поймут, почему полюса притягиваются и отталкиваются.

Урок критики

1 марта 2000 г.

Магнитные полюса

Этот урок побудил студентов подумать о магнитах и ​​позволил им возможность исследовать и открывать для себя свойства полюсов магнита. Некоторый то, что, как мне кажется, я сделал, чтобы урок был успешным, состоял в том, что я сказал студентам просто достаточно, чтобы они начали свое открытие. Когда я отключил магниты, я сказал ученикам обращать внимание на кирку и зеленые стороны магнитов, потому что это будет означать кое-что им позже.Затем я смоделировал для студентов, как проводить эксперимент. без фактического проведения эксперимента и выдачи результатов.

Этот урок был почти разобщен до того, как он начался. Я совершил серьезную ошибку; я сделал не тестировать мои материалы достаточно глубоко, чтобы убедиться, что они будут работать, прежде чем я урок с моими учениками. Моя партнерша, Энн, должна была преподать урок раньше меня, и мы ошибочно предположили, что полюса будут притягиваться и отталкиваться, как и должно быть.Они не. За несколько минут до начала урока Энн обнаружила, что они не работает. Мы смогли достать больше магнитов и провести урок, но что, если бы мы этого не сделали? узнать, что магниты не работают, и мы дали их студентам, и студенты могли не делаете урок правильно? Это был ценный опыт обучения: всегда проверяйте свой материалы!

Были некоторые методы обучения, которые я бы также изменил на этом уроке. Во-первых, я бы объяснил, как они должны были нарисовать то, что они видели, с помощью магниты по-другому, иначе я бы не заставил их рисовать, а записал свои наблюдения по-другому.Я бы тоже снял свою творческую драму немного раньше во время мой коллоквиум, чтобы придать их обсуждению больше смысла. Вместо того, чтобы ждать, пока мы поговорим обо всех комбинациях полюсов и их влиянии, я бы снял драму после того, как мы обсудили каждый, с севера на север, с юга на юг, с севера на юг. Я бы также ждал введения словаря, такого как полюса и сила, в обсуждение, потому что дети еще не имели четкого представления о значении этих слов.я буду также записали факты или идеи, которые дети излагали во время нашего обсуждение, чтобы дети лучше прояснили свои мысли. Я начал расстраиваться из-за конец урока, потому что я не знал, как его закрыть. Дети все были такими взволнованы их открытиями, которыми многие из них хотели поделиться, но я терял внимание остального класса. Когда и как вы заканчиваете урок или рисуете вернуть внимание студентов, которых вы потеряли?

В целом, я считаю, что это был захватывающий урок.Детям было предложено думать о том, почему магниты притягивают и отталкивают, особенно отталкивают. Они хотели чтобы узнать и поделиться тем, что они узнали.

Магнетизм: бесконтактная сила

Эта идея фокусировки исследована через:

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Ежедневный опыт студентов

Многие молодые студенты испытали запоминающийся, но часто сбивающий с толку опыт работы с магнитами и магнитными материалами.Магнитные материалы регулярно встречаются в доме, часто они держат мелкие предметы на кухонном холодильнике или держат шкафы и дверцы холодильника закрытыми. Во многих детских игрушках используются слабые магниты, чтобы «склеивать» материалы (например, деревянные вагоны поезда), или они используются в простых детских конструкторах, чтобы они могли быстро собирать более сложные конструкции без использования грязного клея или сложных соединений. В игрушках очень редко используется магнитное отталкивание.

Многие младшие школьники еще не сформировали четких представлений или, во многих случаях, вообще каких-либо представлений о том, как магниты взаимодействуют с материей или друг с другом.Они не видят необходимости различать магнитные силы и электростатические силы (или гравитацию). Для них это часто кажется обычным переживанием одной и той же невидимой бесконтактной силы, обычно только притяжения. Например, воздушный шар, «натертый» тканью, приводящий к его притяжению к другому объекту, часто неправильно описывается молодыми студентами (и даже некоторыми взрослыми) как каким-то образом «намагниченный».

Путаница студентов по поводу бесконтактных сил исследуется в основной идее Электростатика - Уровень 4.

Хорошо известно, что старшие ученики придерживаются различных взглядов на магнетизм, которые значительно различаются по степени сложности, от магнитных моделей с окружающими их «облаками» действия до идей об «электрических лучах» и «полях». Однако многие младшие школьники просто ассоциируют магнетизм с «притягивающей силой». Понятно, что их наивная модель не имеет предсказательной или объяснительной силы, и они обычно не осознают необходимости делать больше, чем идентифицировать и маркировать привлекательное или менее частое отталкивающее поведение как магнитное.

Исследование: Эриксон (1994), Борхес и Гилберт (1998), Хаупт (2006), Ван Хук и Хузиак-Кларк (2007), Эшбрук (2005), Хикки и Шибечи (1999), Мэлони, О'Кума, Хейггельке и Ван Хеувелен (2001)

Научная точка зрения

Мы часто встречаемся с магнитные поля в нашем повседневном опыте (например, магнитное поле Земли и магнитные поля, создаваемые электрическим током). Однако подавляющее большинство магнитных полей вокруг нас просто слишком слабы, чтобы вызывать какие-либо наблюдаемые эффекты, или остаются «удаленными от нас», потому что они используются в более сложных машинах, таких как электродвигатели и жесткие диски компьютеров.

Магнитное притяжение и отталкивание - одна из трех фундаментальных сил бесконтактной природы. Две другие силы электростатические и гравитационные (см. идею фокусировки Бесконтактные силы на уровне 4, Электростатика - Уровень 4 и Гравитация - Уровень 6).

Подавляющее большинство магнитов, с которыми мы сталкиваемся (например, магниты на холодильник, дверные защелки и магнитные игрушки), изготовлены из материалов, которые ферромагнетик. Эти материалы основаны на смесях железа, никеля или кобальта, поскольку это единственные три известных ферромагнитных элемента.С их помощью и добавлением более дорогих редкоземельных элементов можно сделать более сильные промышленные магниты.

Атомы в ферромагнитных материалах разные, потому что они могут вести себя как маленькие магниты. Обычно магнитное поле вокруг каждого атома направлено в случайном направлении, в результате чего они компенсируют друг друга (см. Рисунок 1). Однако, если окружающее магнитное поле достаточно сильное, они могут выровняться так, чтобы каждый из них способствовал созданию более сильного магнитного поля в материале (см. Рисунок 2).Они также могут оставаться выровненными, когда окружающее поле удаляется, создавая постоянный магнит.

Типичные магниты, которые можно найти вокруг дома или использовать в гитарных «звукоснимателях» или очистителях стекла аквариумов, сделаны из ферромагнитных материалов и могут создавать постоянные магнитные поля с интенсивностью до 3000 раз большей, чем магнитное поле Земли.

Ферромагнитные материалы обычно очень хрупкие и легко раскалываются или ломаются при падении или ударе.Они также потеряют свои постоянные магнитные свойства при сильном нагревании. Все эти действия приводят к тому, что отдельные атомы теряют выравнивание.

Считается, что магнитные поля, окружающие все магниты, имеют два полюса: северный и южный. Эти названия происходят из наблюдения, что магниты будут выровнены в направлении слабого магнитного поля Земли, если им позволено свободно вращаться, то есть магнитные компасы для определения направления полагаются на этот принцип для работы. «Северный полюс» магнита получил это название, потому что он всегда указывает на северный географический магнитный полюс Земли.
Подобные магнитные полюса отталкиваются, а разные магнитные полюса притягиваются друг к другу.

Критические идеи обучения

  • Магнитные силы - это неконтактные силы; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
  • Магниты притягиваются только к нескольким «магнитным» металлам, а не ко всей материи.
  • Магниты притягиваются к другим магнитам и отталкивают их.

В соответствии со стандартами до Уровня 3 включительно, уместно поощрять учащихся наблюдать и исследовать магнитные явления в игре.Студентам следует помочь развить простое понимание наблюдаемого притяжения магнитов к некоторым «особым» металлам (не ко всем металлам), а также их притяжения и отталкивания к другим магнитам. Учащимся следует поощрять различать магнитные, электростатические и гравитационные силы как разные друг от друга, но примеры сил, которые могут действовать без физического контакта, то есть примеры бесконтактных сил.

Изучите взаимосвязь между идеями о магнетизме и неконтактными силами в Карты развития концепции - Электричество и магнетизм.

Учебные задания

Предложите открытую проблему для изучения в игре или путем решения задач.

Предоставьте учащимся различные материалы, чтобы они могли исследовать, какие из них обладают магнитными свойствами. Эти материалы могут включать образцы: бумаги, пластика, полистирола, дерева, стекла, веревки, листьев, керамики, камня и некоторых предметов из железа или стали. Старайтесь использовать только металлические предметы, сделанные из железа или стали, чтобы учащиеся могли понять, что быть состоящими из твердого металлического материала - обычное свойство.

Раздайте ученикам пакеты с образцами (скажем, 12–15) и попросите их протестировать образцы с помощью стержневого магнита или магнита на холодильник, чтобы увидеть, какие из них притягиваются к магниту. Попросите их разделить предметы на две отдельные группы: те, которые кажутся притягиваемыми магнитом, и те, которые не притягиваются.

Предложите студентам предложить общие черты объектов в группе, которые были привлечены магнитом. Может ли разница в их цвете, весе или веществе, из которого они сделаны? Попросите учащихся предложить и проверить свои идеи, чтобы определить возможные общие свойства.

Затем спросите учащихся, все ли предметы из металлических материалов магнитные. Был ли у кого-нибудь из студентов опыт, свидетельствующий об обратном? Теперь предоставьте учащимся несколько предметов, сделанных из разных металлов, и попросите их рассортировать предметы на две стопки, предсказывая, какие предметы будут притягиваться к магниту, а какие нет. Некоторыми примерами металлов и их источников могут быть: алюминиевые банки или фольга, латунные ключи, медные гвозди или проволока, стальные винты или гвозди, цинкование или припой, железные болты или гвозди, свинцовые грузила и никелевые сварочные стержни.

После сортировки объектов ученики могут протестировать их, чтобы убедиться, что они правильно предсказали, какие материалы являются магнитными.

Цель состоит в том, чтобы побудить студентов испытать различные материалы и путем исследования признать, что только некоторые металлы обладают магнитными свойствами. Важно отметить, что в нашем повседневном опыте большинство металлов кажутся магнитными, потому что наиболее широко используемым металлом является сталь, содержащая железо.

Начать обсуждение через общий опыт

Большинство студентов знакомы с магнитами, «притягивающими» магнитные материалы или с притяжением к некоторым металлическим поверхностям, таким как холодильники и белые доски, но они гораздо менее знакомы с магнитными силами, которые отталкивают друг друга.Студентам становится труднее исследовать это, потому что у них должно быть как минимум два магнита сопоставимой силы, а многие из знакомых рекламных магнитов на холодильник, используемых для простых исследований, являются слабыми и сконструированы таким образом, что у них нет идентифицируемых магнитных полюсов.

Постарайтесь приобрести несколько магнитов для чистки стекла «аквариум», которые поставляются парами, или «магниты для коров», которые можно приобрести в некоторых магазинах сельскохозяйственной продукции. Поверхности этих магнитов хорошо защищены и уменьшают риск случайного защемления учениками пальцев или разбрасывания фрагментов магнитов при неосторожном обращении.

Попросите учеников выяснить, что им нужно сделать, чтобы магниты притягивались и отталкивались друг от друга. Попросите их идентифицировать разные концы каждого магнита с помощью стикеров. Насколько хорошо ученики могут предсказать, что произойдет, когда магниты поднесут друг к другу?

Теперь предложите ученикам прикрепить один магнит изолентой к крыше игрушечной машины. Используйте ручной магнит, чтобы толкать автомобиль, не касаясь его, или притягивать автомобиль к себе, изменяя его ориентацию.Могут ли студенты предсказать, будет ли магнит на машине притягиваться или отталкиваться приближением нового магнита?

Цель этого урока - показать учащимся, что магниты могут как отталкивать, так и притягивать друг друга. На этом уровне для учащихся не считается важным уметь вспоминать, что одинаковые полюса отталкиваются, а разные полюса притягиваются, но осознавать, что магниты могут отталкиваться и притягиваться без физического контакта, и что важна их ориентация.

Открытое обсуждение через общий опыт

Учащимся можно предложить изучить, проходят ли магнитные силы через другие немагнитные материалы.Чтобы привлечь интерес учащихся, поместите магнит (например, магнит для чистки стекла аквариума) на классный стол. Вставьте еще один магнит (другой магнит для чистки стекла) под стол, чтобы они сильно притягивались. Расположите магнит так, чтобы вы могли перемещать магнит под столом коленом или другой рукой. Магнит на столешнице будет следовать за движением магнита внизу. Это таинственное движение магнита на столе произведет впечатление на студентов, но в конце концов они откроют для себя «уловку» второго магнита под столом.

Попросите учащихся прикрепить магнит к подставке или верхней части небольшой бутылки с водой с помощью «синей застежки» или липкой ленты, чтобы он выступал за боковую поверхность бутылки. Затем попросите их прикрепить канцелярскую скрепку к отрезку хлопка достаточной длины, чтобы протянуть руку от поверхности стола до магнита. Наконец, используйте "синюю кнопку", чтобы прикрепить вату к столу, чтобы скрепка не доходила до магнита и казалась подвешенной в воздухе с зазором между ней и магнитом.

Предложите студентам исследовать, могут ли различные материалы остановить магнитную силу притяжения, когда они помещаются между магнитом и скрепкой для бумаг.Попробуйте листы бумаги, стекла, плитки, алюминиевой фольги, меди и цинкового листа. Влияет ли какой-либо из этих материалов на уменьшение магнитной силы?

Здесь мы хотим показать учащимся, что магнитные силы останутся беспрепятственными и могут проходить через большинство материалов без какого-либо воздействия.

Помогает студентам выработать для себя некоторые «научные» объяснения.

Соберите несколько вешалок из проволоки без покрытия, разрежьте и выпрямите их на короткие отрезки от 10 до 20 см.Раздайте пару штук ученикам, работающим в парах или тройках, убедившись, что они имеют разную длину. Также передайте каждой группе несколько (от 5 до 8) маленьких скрепок. Сознательно пока не выключайте магниты, чтобы ученики не соприкасались с проволокой.

Предложите студентам исследовать, удается ли какой-либо из отрезков проволоки притягивать скрепки. Если отрезки проволоки ранее не контактировали с какими-либо магнитами, они не должны проявлять магнитных свойств и не мешать скрепкам.

Теперь раздайте постоянный магнит каждой группе студентов и продемонстрируйте, как вы можете использовать один конец магнита, чтобы последовательно перемещать провод в одном направлении, заставляя его намагничиваться. Затем ученики могут повторить это со своей собственной длиной проволоки и определить, удалось ли им сделать магнит, проверив его способность притягивать или поднимать несколько скрепок.

Этот метод намагничивания соответствует идее использования магнитного поля (от магнита) для выравнивания направления атомов, действующих как крошечные магниты в проводе.Не рекомендуется делиться этим объяснением со студентами.

Попросите учащихся описать, что они делали, и обсудить, насколько успешно им удалось создать магнит.

Сбор доказательств и данных для анализа

После того, как ученики успешно превратили один кусок проволоки в постоянный магнит, поставьте перед ними задачу сделать самый мощный магнит, который они могут.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *