Permanent magnet



Den information, vi har kunnet samle om Permanent magnet, er blevet omhyggeligt gennemgået og struktureret for at gøre den så nyttig som muligt. Du er sandsynligvis kommet her for at finde ud af mere om Permanent magnet. På internettet er det let at fare vild i et virvar af sider, der taler om Permanent magnet, men som ikke giver dig det, du gerne vil vide om Permanent magnet. Vi håber, at du vil fortælle os i kommentarerne, om du kan lide det, du har læst om Permanent magnet nedenfor. Hvis de oplysninger om Permanent magnet, som vi giver dig, ikke er hvad du søgte, så lad os det vide, så vi kan forbedre denne hjemmeside dagligt.

.

En permanent magnet eller simpelthen magnet i almindelig sprogbrug er en genstand lavet af et hårdt magnetisk materiale , det vil sige en med stor remanent magnetisering og tvangsfelt (se nedenfor). Dette giver det særlige egenskaber knyttet til eksistensen af ​​magnetfeltet, såsom at udøve en tiltrækningskraft på ethvert ferromagnetisk materiale .

Etymologi

Ordet magnet er, ligesom ordet diamant , der stammer fra den antikke græske ἀδάμας, Adámas ( "særligt hårdt jern eller diamant"), relateret til adjektivet ἀδάμαστος, Adamastos, ( "ukuelig"), på grund af hårdheden af sten magnet .

Historie

Magneternes historie begynder i antikken.

I Kina , så lidt senere i Grækenland , opdager mænd en sort sten, magnetstenen , som har magten til at tiltrække jern . Desuden har denne sten evnen til at overføre sin kraft til jern. I oldtiden, ifølge Plutarch , blev stenen af magneten kaldet knogle af Horus og jern ben af Typhon .

Plinius den ældre skrev: »Der er to bjerge nær Indus- floden , hvoraf den ene holder tilbage og den anden skubber alle slags jern tilbage (XXXVI, 25); på denne måde, hvis du bærer negle på dine sko, i den ene kan du ikke fjerne din fod, på den anden kan du ikke tage den på. "

Overalt hvor disse forbløffende egenskaber ved magnetit bemærkes, kom der fristelsen til at forbinde den med magi  : "En magnetsten placeret under puden til en utro kone havde magten, blev det sagt, til at få hende til at tilstå. Hans skyld. Populær tro tilskrev magneten en sådan styrke, at et enkelt fragment var tilstrækkeligt til at helbrede alle slags lidelser og endda fungere som et præventionsmiddel ” .

Omkring år 1000, i Kina, kom kompasset (kaldet den "sydlige nål"), den første anvendelse af magnetiseringsegenskaben, til udtryk i maritim navigation. Dette kompas eller marinetten, der består af en jernnål magnetiseret ved kontakt med magnetstenen, vil blive introduceret i Europa omkring to århundreder senere i kontakt med araberne. Det jordbaserede magnetfelt ved oprindelsen af ​​magnetiseringen af ​​magnetitten tillod, at manden udstyret med en marinette bedre kunne placeres i rummet og derfor kunne udforske den. Ordet magnetisme kommer fra byen Magnesia i Lilleasien. I det XIII th  århundrede militær ingeniør Pierre af Maricourt , Picard bor i Paris og talt beundrende franciskanske fysiker Roger Bacon , der består af en afhandling De Magnete , hvori han beskriver egenskaberne for magneten. Christopher Columbus kan ved hjælp af sit kompas gå direkte til "Cipangu".

Samuel Purchas påpegede , knap et århundrede efter Columbus 'død, at "magnetismens sten er hjørnestenen, selve frøet, hvor opdagelsen er født . "

William Gilbert skelner i sin De Magnete (1600) for første gang sondringen mellem elektriske (han introducerer dette udtryk) og magnetiske kroppe. Han assimilerer jorden til en magnet, bemærker lovene om frastød og tiltrækning af magneter ved deres pol og indflydelsen af ​​varme på jernets magnetisme. Det giver også de første forestillinger om elektricitet, herunder en liste over organer, der er elektrificeret af friktion. Magnetiseringsegenskaberne er derefter uløseligt forbundet med magnetit.

Indtil for nylig blev en magnet defineret som "et naturligt jernoxid, der tiltrækker jern og nogle metaller" .

Den magnetit (Fe 3 O 4 ) er ikke den eneste materiale at magneter. De samme egenskaber er fundet i mange andre mineralforbindelser. Ansøgningerne er ganget. I dag finder vi magneter på så forskellige områder som sundhed , elektriske motorer, der faktisk er magnetiske motorer, telekommunikation osv.

Salget af magneter i den vestlige verden, der oversteg ti milliarder franc (1,5 mia. Euro) om året i 1994, afspejler deres betydning i nutidens verden.

Forbindelse mellem magnetisering og magnetisk øjeblik

Magnetiseringen af et materiale eller et medium er dets volumendensitet af magnetisk moment (induceret eller permanent):

hvor betegner det magnetiske øjeblik og lydstyrken.

The SI enhed af magnetisering er ampere per meter (A / m).

Polakker

De magnetiske poler kaldes "nord" og "syd" i henhold til de geografiske poler på jorden, som de tiltrækkes til. Da de magnetiske poler med modsat polaritet tiltrækker hinanden, udleder vi, at Jordens geografiske poler har en magnetisk polaritet, der faktisk er modsat deres geografiske polaritet: Jordens geografiske nordpol er en magnetisk sydpol og omvendt.

De to poler er uadskillelige, den ene eksisterer ikke uden den anden (i kraft af en Maxwell-ligning, der viser kontinuiteten i det producerede magnetfelt). Polerne angiver en retning af en enkelt akse, der passerer gennem et centralt punkt, og hvorefter feltlinjerne kommer til at rette sig (med en pludselig vending af feltretningen i nærheden af ​​dette centrum): omkring disse to poler er den magnetiske feltet er maksimalt og orienteret parallelt med aksen, mens det falder med afstanden fra magneten; den kombinerede virkning af de to poler dannes ud af denne akse retningslinjer for det magnetiske felt orienteret langs cirkler, der passerer gennem det magnetiske centrum mellem de to poler, idet disse cirkler med den samme feltstyrke er arrangeret på en torus, der passerer gennem det magnetiske center.

Ansøgninger

Enhver magnetisk bjælke orienterer sig naturligt i nord - syd retning efter linjerne i det jordbaserede magnetfelt , så længe den er efterladt en rotationsakse fri for alle begrænsninger. Denne egenskab bruges til fremstilling af kompasser . De findes for eksempel i højttalere, visse dørlåse i et stort antal former og størrelser (fra små magneter på 4 mg (kobolt-sjældne jordarter) for eksempel i elektriske ure, op til magneter på 40 kg støbt Ticonal 600 (f.eks. Magnet stator af den elektriske generator ).
i begyndelsen af ​​1970'erne kunne store fabrikker producere op til flere hundrede millioner om året.

Eksempler på anvendelser

Magneter bruges i vid udstrækning til fremstilling af jævnstrømsmaskiner eller synkrone maskiner (f.eks. Motorer med lav effekt) og forskellige elektroniske og elektrotekniske enheder.

Eksistensen af ​​et magnetfelt i fravær af strøm udnyttes til produktion af separatorer og sensorer , for eksempel nærhedsfølere, NMR og derfor MR .

Magneter bruges også til design af dipolkilder til fremstilling af mikrobølge-plasmaer. Dette skal dog verificere RCE (elektronisk cyclotron resonans) koblingsbetingelser, dvs. 0,0875 tesla for et roterende elektrisk felt på 2,45  GHz . Generelt magneterne anvendte cobalt samarium eller bor jern neodym .

Magneter bruges i forskellige genstande. Magnetclips er kontorartikler, der giver dig mulighed for at vedhæfte ark papir til en tavle, som et klip eller en stift; de samme fastgørelseselementer bruges til fotoholdere, der udskifter lim eller tape. dekorative og utilitaristiske genstande kaldet "  magneter  " er fastgjort til visse understøtninger (f.eks. køleskab). Nogle legestykker fungerer med magneter, herunder byggespil.

Egenskaber

Permanente magneter indeholder næsten altid atomer med mindst et af følgende kemiske grundstoffer : jern , cobalt eller nikkel eller af lanthanidfamilien ( sjældne jordarter ). Disse elementer har magnetiske egenskaber, men kan ikke nødvendigvis bruges alene som permanente magneter. Legeringer med hårde ferromagnetiske egenskaber (en bred hysteresecyklus) anvendes derfor. Syntetiske magneter fremstilles ved sintring af en legering af sjældne jordpulver, som derefter danner en polariseret keramik under det intense felt af en elektromagnet . Naturlige magneter er blandede oxider af jern II og jern III fra ferritfamilien (blandede oxider af et divalent metal og jern III). Der er også molekylære magneter såsom koordinationskemismagneter, organo-metalliske magneter og rent organiske magneter ( C H N O ). De har alle meget lave Curie- temperaturer undtagen V ( TCNE ) 2 (vanadium di-tetracanoethylenid).

Cykler til hårde materialer.jpg
  • Den remanente induktion B r = μ 0 M mættet er den magnetiske induktion forbliver i materialet med nul magnetisk excitation .
  • Det tvangsmæssige afmagnetiseringsfelt ( H cB , i A / m) er den magnetiske excitation, der skal produceres for at demagnetisere dette materiale, men denne demagnetisering kan være reversibel.
  • Det irreversible tvangsfelt for demagnetisering ( H cM eller H cJ , i A / m) er den magnetiske excitation, der skal produceres for at demagnetisere materialet irreversibelt. Sidstnævnte kan være større end eller lig med den foregående.
  • The Curie  temperatur: temperatur, hvor materialet taber sin magnetisering, men ikke desto mindre reversibelt (efter afkøling genvinder materialet sine ferromagnetiske egenskaber og igen kan magnetiseres).

Hårde materialer er interessante til fremstilling af permanente magneter, fordi de har store hysteresecyklusser. De vigtigste mængder, der skal tages i betragtning B r  : remanent induktion, proportional med magnetiseringen af materialet, og H cM , som er et mål for materialets evne til at holde dette magnetisering.

Materialer Br i tesla HC i kA / m Curie T ° i ° C Diverse bemærkninger
Stål 0,001 til 0,02 6 til 19 750 Gamle magneter
Ferritter 0,2 til 0,4 200 300 Det billigste
Alnico 1.2 50 750 til 850 De-magnetiseres let
Samarium-kobolt 1.1 800 700 til 800 Høj pris på grund af kobolt
Neodym-jern-bor 1.3 1500 310 Stigende pris (sjældne jordarter), underlagt oxidation

Forholdet mellem kontaktkraft og magnetfelt

Hvis vi kender intensiteten af ​​den magnetiske induktion B (i Tesla), der produceres af magneten på dens overflade, kan vi beregne en god tilnærmelse af den krævede kraft for at fjerne den fra en jernoverflade. Vi betragter kraften F som nødvendig for at adskille magneten med en afstand ε fra jernoverfladen. Afstanden ε er meget lille, således at vi kan acceptere, at der i hele volumenet mellem magneten og jern, den magnetiske induktion er lig med B . Arbejdet udført af styrken F er

Dette arbejde blev til magnetisk feltenergi i volumen skabt mellem magneten og strygejernet. Energitætheden pr. Enhed volumen på grund af magnetfeltet er:

J . m −3

Her μ er permeabiliteten af luft, næsten lig med den for vakuum: μ 0 = 4π 10 -7 Hm -1 .

Rumfanget af rummet, der er skabt mellem magneten og strygejernet, er lig med S ε, hvor S er det område af magneten, der sidder fast i strygejernet. Det udførte arbejde blev til energi:

Man udleder værdien af ​​kontaktkraften:

For en magnet på 2,54  cm (1 tomme) i diameter og frembringe en magnetisk induktion svarende til 1  tesla i det magnetiske kredsløb dannet med metaldelen i kontakt med hvilken den er i kontakt, er den opnåede kraft 205  newton , dvs. l 'ækvivalent med den kraft (vægt), der udøves af en masse på ca. 21  kg i Jordens gennemsnitlige tyngdefelt .

Omvendt, og hvis vi kender en magnets kontaktkraft, kan vi ved denne formel have en tilnærmelse af værdien af ​​den magnetiske induktion, der er oprettet nær magneten.

Således genererer en permanent magnet baseret på neodym-jern-bor med en radius på 2  cm med en vedhæftningskraft på 2  kg (eller ca. 20  newton ) en magnetisk induktion nær dens overflade på ca. 0,2  tesla eller 2.000  gauss .

Noter og referencer

  1. Opdagerne , D. Boorstin, 1986, Seghers, Paris.
  2. Plutarch, i Ifide & ofir , In Sympofiac. IV, [1] citeret af Charles de Brosses (1760) sider i Fra kulten af ​​fetishguder eller Parallel med den antikke religion i Egypten med den nuværende religion Nigritia (285 s.)
  3. Plinius den ældre, naturhistorie , bog II, kapitel 97-99 Læs på fransk og latin
  4. Kortene er orienteret nord nedad, som for nedadgående læsning af ideogrammer.
  5. Pierre Germa, siden hvornår : opfindelsens ordbog , s.  18
  6. Syntese og karakterisering af molekylære forstadiemagneter. , Afhandling af J.-C. Colin, 1994, University of Paris XI Orsay.
  7. Den engelske tekst indeholder et ordspil på vejestein , magnetsten og blysten , sten der fører.
  8. Første definition af en magnet i Illustrated Petit Larousse, 1987.
  9. JS Miller; AJ Epstein, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1994, bind. 33, s.  385 .
  10. H. Lemaire , "  Hårdt materiale til permanente magneter  ", Revue de Physique Appliqué , bind.  9, nr .  5,, s.  819-836 ( ISSN  0035-1687 , DOI  10.1051 / rphysap: 0197400905081900 , læst online , adgang til 30. oktober 2020 )
  11. Bertran Nogadère, “Hvad er magneter lavet af », Program Les p'tits bådeFrance Inter , 21. april 2013
  12. for eksempel: [Fe (Cp *) 2 ]. [ TCNE ]. CH 3 CN  : JS Miller, AJ Epstein & WM Reiff, Molecular / Organic Ferromagnets , Science , 1988, bind. 240 (4848), s.  40-47 . DOI : 0.1126 / science.240.4848.40 .
  13. For eksempel: R. Chiarelli, MA Novak †, A. Rassat & JL Tholence, En ferromagnetisk overgang ved 1,48 K i et organisk nitroxid , Nature , 1993, bind 363, s.  147-149 . DOI : 10.1038 / 363147a0 .
  14. Hiroyasu Matsuura, Kazumasa Miyake, Hidetoshi Fukuyama, Theory of Room Temperature Ferromagnet V (TCNE) _x (1,5 <x <2): Roll of Hidden Flat Bands , J. Phys. Soc. Jpn., 2010, bind. 79 (3). arXiv: 1001.3512v2
  15. Anvendelse af magneter på elektriske maskiner, Bernard MULTON
  16. (da-US) “  Samarium Cobalt Magnets | Arnold Magnetic Technologies  ” , på arnoldmagnetics.com (adgang 31. juli 2017 )

Se også

Relaterede artikler

Vi håber, at de oplysninger, vi har indsamlet om Permanent magnet, har været nyttige for dig. Hvis det er tilfældet, så glem ikke at anbefale os til dine venner og familie, og husk, at du altid kan kontakte os, hvis du har brug for os. Hvis du på trods af vores bestræbelser mener, at det, vi har leveret om _title, ikke er helt korrekt, eller at vi bør tilføje eller rette noget, vil vi være taknemmelige, hvis du vil give os besked. At give den bedste og mest omfattende information om Permanent magnet og ethvert andet emne er essensen af denne hjemmeside; vi er drevet af den samme ånd, som inspirerede skaberne af Encyclopedia Project, og derfor håber vi, at det, du har fundet om Permanent magnet på denne hjemmeside, har hjulpet dig med at udvide din viden.

Opiniones de nuestros usuarios

Sandra Sørensen

Sproget ser gammelt ud, men oplysningerne er pålidelige, og generelt er alt, hvad der er skrevet om Permanent magnet, meget troværdigt., Jeg fandt denne artikel om Permanent magnet interessant

Philip Larsson

Jeg var glad for at finde denne artikel om Permanent magnet., Dette indlæg om Permanent magnet., Godt indlæg om Permanent magnet., God artikel