انواع و انواع آهنربا. آهنرباهای دائمی

هر کدام یک آهنربا در دست داشتند و در کودکی با آن بازی می کردند. آهنرباها می توانند از نظر شکل و اندازه بسیار متفاوت باشند، اما همه آهنرباها اینگونه هستند اموال عمومی- آهن را جذب می کنند. به نظر می رسد که آنها خود از آهن ساخته شده اند، در هر صورت، مطمئناً از نوعی فلز ساخته شده اند. با این حال، "آهنربای سیاه" یا "سنگ" وجود دارد، آنها همچنین قطعات آهن و به ویژه یکدیگر را به شدت جذب می کنند.

اما شبیه فلز نیستند، مثل شیشه به راحتی می شکنند. در خانه آهنربا چیزهای مفید زیادی وجود دارد، به عنوان مثال، راحت است که صفحات کاغذ را با کمک آنها به سطوح اتو کنید. جمع آوری سوزن های گم شده با آهنربا راحت است، بنابراین، همانطور که می بینیم، این یک چیز کاملا مفید است.

Science 2.0 - Big Leap Forward - Magnets

آهنربا در گذشته

حتی چینی های باستان بیش از 2000 سال پیش در مورد آهنرباها می دانستند، حداقل اینکه می توان از این پدیده برای انتخاب جهت هنگام سفر استفاده کرد. یعنی قطب نما را اختراع کردند. فیلسوفان در یونان باستان، مردم کنجکاو، جمع آوری مختلف حقایق شگفت انگیز، با آهن ربا در مجاورت شهر مگنس در آسیای صغیر برخورد کرد. در آنجا سنگ های عجیبی پیدا کردند که می توانست آهن را جذب کند. برای آن زمان‌ها، این شگفت‌انگیز کمتر از چیزی نبود که بیگانگان در زمان ما تبدیل شوند.

شگفت‌انگیزتر به نظر می‌رسید که آهن‌رباها به دور از همه فلزات، اما فقط آهن را جذب می‌کنند، و خود آهن می‌تواند به آهنربا تبدیل شود، هرچند نه چندان قوی. می توان گفت که آهنربا نه تنها آهن، بلکه کنجکاوی دانشمندان را نیز به خود جلب کرد و به شدت علمی مانند فیزیک را به جلو برد. تالس از میلتوس در مورد "روح آهنربا" نوشت و تیتوس لوکرتیوس کاروس رومی در مورد "حرکت خشمگین براده ها و حلقه های آهن" در مقاله خود در مورد طبیعت اشیا نوشت. قبلاً می توانست متوجه وجود دو قطب در آهنربا شود ، که بعداً ، هنگامی که ملوانان شروع به استفاده از قطب نما کردند ، نام هایی به افتخار نقاط اصلی دریافت کردند.

آهنربا چیست. به زبان ساده. یک میدان مغناطیسی

آهنربا را جدی بگیرید

ماهیت آهنرباها برای مدت طولانینتوانست توضیح دهد با کمک آهنربا، قاره های جدیدی کشف شد (دریانوردان هنوز با قطب نما با احترام زیادی برخورد می کنند)، اما هیچ کس چیزی در مورد ماهیت مغناطیس نمی دانست. کار فقط برای بهبود قطب نما انجام شد که توسط جغرافیدان و دریانورد کریستف کلمب نیز انجام شد.

در سال 1820، دانشمند دانمارکی هانس کریستین اورستد به یک کشف بزرگ دست یافت. او عمل یک سیم با جریان الکتریکی را بر روی یک سوزن مغناطیسی ایجاد کرد و به عنوان یک دانشمند، با آزمایشاتی متوجه شد که چگونه این اتفاق در شرایط مختلف. در همان سال، هانری آمپر، فیزیکدان فرانسوی، فرضیه ای در مورد جریان های دایره ای ابتدایی در مولکول ها ارائه کرد. ماده مغناطیسی. در سال 1831، مایکل فارادی انگلیسی، با استفاده از سیم پیچی از سیم عایق و آهنربا، آزمایشاتی را انجام داد که نشان داد کارهای مکانیکیمی تواند به برق تبدیل شود. او همچنین قانون القای الکترومغناطیسی را وضع کرده و مفهوم "میدان مغناطیسی" را معرفی می کند.

قانون فارادی این قاعده را ایجاد می کند: برای یک مدار بسته، نیروی الکتروموتور برابر با نرخ تغییر شار مغناطیسی عبوری از این مدار است. تمام ماشین های الکتریکی بر اساس این اصل کار می کنند - ژنراتورها، موتورهای الکتریکی، ترانسفورماتورها.

در سال 1873، دانشمند اسکاتلندی، جیمز سی ماکسول، پدیده های مغناطیسی و الکتریکی را در یک نظریه، الکترودینامیک کلاسیک، گرد هم می آورد.

موادی که می توانند مغناطیسی شوند فرومغناطیس نامیده می شوند. این نام آهنرباها را با آهن متصل می کند، اما در کنار آن، قابلیت مغناطیسی در نیکل، کبالت و برخی فلزات دیگر نیز یافت می شود. از آنجایی که میدان مغناطیسی قبلاً به منطقه منتقل شده است استفاده عملی، سپس مواد مغناطیسی به موضوع توجه زیادی تبدیل شده اند.

آزمایش ها با آلیاژهای فلزات مغناطیسی و مواد افزودنی مختلف در آنها آغاز شد. مواد به دست آمده بسیار گران بودند و اگر ورنر زیمنس به این فکر نمی افتاد که آهنربا را با فولاد مغناطیسی شده توسط جریان نسبتا کمی جایگزین کند، دنیا هرگز تراموا الکتریکی و زیمنس را نمی دید. زیمنس در زمینه ماشین‌های تلگراف نیز فعالیت می‌کرد، اما در اینجا او رقبای زیادی داشت و تراموا برقی پول زیادی به شرکت داد و در نهایت همه چیزهای دیگر را با خود کشید.

القای الکترومغناطیسی

کمیت های اساسی مرتبط با آهن ربا در مهندسی

ما عمدتاً به آهن‌رباها، یعنی فرومغناطیس‌ها علاقه مند خواهیم شد، و بقیه، میدان بسیار وسیعی از پدیده‌های مغناطیسی (به یاد ماکسول، بهتر است بگوییم الکترومغناطیسی) را کنار بگذاریم. واحدهای اندازه گیری ما واحدهای پذیرفته شده در SI (کیلوگرم، متر، ثانیه، آمپر) و مشتقات آنها خواهد بود:

ل قدرت میدان, H, A/m (آمپر بر متر).

این مقدار قدرت میدان بین هادی های موازی را مشخص می کند که فاصله بین آنها 1 متر است و جریانی که از آنها می گذرد 1 A است. قدرت میدان یک کمیت برداری است.

ل القای مغناطیسی، B، تسلا، چگالی شار مغناطیسی (Weber/m.sq.)

این نسبت جریان عبوری از هادی به محیط است، در شعاعی که در آن به بزرگی القاء علاقه مندیم. دایره در صفحه ای قرار دارد که سیم به طور عمود بر آن می گذرد. این شامل عامل دیگری به نام نفوذپذیری مغناطیسی است. این یک کمیت برداری است. اگر از نظر ذهنی به انتهای سیم نگاه کنیم و فرض کنیم که جریان در جهت دور از ما جریان می یابد، دایره های نیروی مغناطیسی در جهت عقربه های ساعت "چرخش" می شوند و بردار القایی به مماس اعمال می شود و در جهت با آنها منطبق می شود.

ل نفوذپذیری مغناطیسی، μ (مقدار نسبی)

اگر نفوذپذیری مغناطیسی خلاء را 1 در نظر بگیریم، برای بقیه مواد مقادیر مربوطه را بدست می آوریم. بنابراین، به عنوان مثال، برای هوا مقداری به دست می آوریم که عملاً همان مقدار خلاء است. برای آهن، اساساً دریافت می کنیم مقادیر زیاد، به طوری که می توان به صورت مجازی (و کاملاً دقیق) گفت که آهن خطوط مغناطیسی نیرو را به درون خود "کشش" می کند. اگر قدرت میدان در یک سیم پیچ بدون هسته H باشد، در آن صورت با یک هسته، میکروH را بدست می آوریم.

ل نیروی اجباری، صبح.

نیروی اجباری نشان می دهد که یک ماده مغناطیسی چقدر در برابر مغناطیس زدایی و مغناطیس زدایی مقاومت می کند. اگر جریان در سیم پیچ به طور کامل حذف شود، القای باقی مانده در هسته وجود خواهد داشت. برای ساختن او صفر، باید میدانی با شدت ایجاد کنید، اما برعکس، یعنی اجازه دهید جریان در جهت مخالف جریان یابد. این تنش را نیروی اجباری می نامند.

از آنجایی که آهنرباها همیشه در عمل در ارتباط با الکتریسیته استفاده می شوند، جای تعجب نیست که از مقدار الکتریکی مانند آمپر برای توصیف خواص آنها استفاده شود.

از آنچه گذشت چنین برمی‌آید که مثلاً میخی که آهن‌ربا بر آن اثر گذاشته، خود به آهنربا تبدیل می‌شود، هرچند ضعیف‌تر. در عمل، معلوم می شود که حتی کودکانی که با آهن ربا بازی می کنند، این موضوع را می دانند.

بسته به اینکه این مواد کجا می روند، الزامات مختلفی برای آهنرباها در مهندسی وجود دارد. مواد فرومغناطیسی به دو دسته "نرم" و "سخت" تقسیم می شوند. اولین مورد به ساخت هسته ها برای دستگاه هایی می رود که شار مغناطیسی ثابت یا متغیر است. شما نمی توانید یک آهنربای مستقل خوب از مواد نرم بسازید. آنها به راحتی مغناطیس زدایی می کنند و در اینجا این فقط خاصیت ارزشمند آنها است ، زیرا در صورت خاموش شدن جریان ، رله باید "رها" شود و موتور الکتریکی نباید گرم شود - انرژی اضافی برای مغناطیس مجدد مصرف می شود که به شکل آزاد می شود. از گرما

یک میدان مغناطیسی واقعاً چه شکلی است؟ ایگور بلتسکی

آهنرباهای دائمی، یعنی آنهایی که آهنربا نامیده می شوند، برای ساخت خود به مواد سخت نیاز دارند. منظور از صلبیت، مغناطیسی است، یعنی یک القاء باقیمانده بزرگ و یک نیروی اجباری بزرگ، زیرا، همانطور که دیدیم، این مقادیر ارتباط نزدیکی با هم دارند. برای چنین آهنربایی از فولادهای کربن، تنگستن، کروم و کبالت استفاده می شود. نیروی اجباری آنها به حدود 6500 A/m می رسد.

آلیاژهای خاصی به نام آلنی، آلنیسی، آلنیکو و بسیاری دیگر وجود دارد، همانطور که ممکن است حدس بزنید، آنها شامل آلومینیوم، نیکل، سیلیکون، کبالت هستند. ترکیبات مختلف، که دارای نیروی اجباری بیشتری هستند - تا 20000 ... 60000 A / m. جدا کردن چنین آهنربایی از آهن چندان آسان نیست.

آهنرباهایی وجود دارند که به طور خاص برای کار در فرکانس های بالاتر طراحی شده اند. این آهنربای گرد معروف است. از یک بلندگوی بی ارزش از یک بلندگوی مرکز موسیقی، یا یک رادیو ماشین یا حتی یک تلویزیون سال گذشته "استخراج" شده است. این آهنربا از پخت اکسیدهای آهن و افزودنی های ویژه ساخته می شود. چنین ماده ای فریت نامیده می شود، اما هر فریتی به طور خاص به این روش مغناطیسی نمی شود. و در بلندگوها به دلایل کاهش تلفات بیهوده استفاده می شود.

آهنرباها کشف. چگونه کار می کند؟

در داخل آهنربا چه اتفاقی می افتد؟

با توجه به این واقعیت که اتم های ماده نوعی "توده" الکتریسیته هستند، می توانند میدان مغناطیسی خود را ایجاد کنند، اما فقط در برخی از فلزات که ساختار اتمی مشابهی دارند، این توانایی بسیار برجسته است. و آهن و کبالت و نیکل داخل هستند سیستم دوره ایمندلیف در نزدیکی، و ساختارهای مشابهی دارند پوسته های الکترونیکه اتم های این عناصر را به آهنرباهای میکروسکوپی تبدیل می کند.

از آنجایی که فلزات را می توان مخلوط منجمد از کریستال های مختلف با اندازه بسیار کوچک نامید، واضح است که چنین آلیاژهایی می توانند خواص مغناطیسی زیادی داشته باشند. بسیاری از گروه‌های اتم می‌توانند آهنرباهای خود را تحت تأثیر همسایگان و میدان‌های خارجی «باز کنند». چنین "جامعه هایی" حوزه های مغناطیسی نامیده می شوند و ساختارهای بسیار عجیبی را تشکیل می دهند که هنوز با علاقه توسط فیزیکدانان مورد مطالعه قرار می گیرند. این از اهمیت عملی زیادی برخوردار است.

همانطور که قبلاً ذکر شد، آهنرباها می توانند تقریباً از نظر اندازه اتمی باشند، بنابراین کوچکترین اندازه حوزه مغناطیسی به اندازه کریستالی که اتم های فلز مغناطیسی در آن تعبیه شده است محدود می شود. این به عنوان مثال، تراکم ضبط تقریباً خارق‌العاده در هارد دیسک‌های کامپیوتری مدرن را توضیح می‌دهد، که ظاهراً تا زمانی که دیسک‌ها رقبای جدی‌تری نداشته باشند، به رشد خود ادامه خواهند داد.

جاذبه، مغناطیس و الکتریسیته

آهن ربا در کجا استفاده می شود؟

هسته‌های آن‌ها آهن‌رباهای آهن‌ربایی هستند، اگرچه معمولاً به آنها هسته‌ها گفته می‌شود، اما آهن‌رباها کاربردهای بسیار بیشتری دارند. آهنرباهای لوازم التحریر، آهنرباهای درب مبلمان، آهنرباهای شطرنج برای مسافران وجود دارد. اینها آهنرباهای معروفی هستند.

به بیشتر گونه های نادرشامل آهنربا برای شتاب دهنده های ذرات، اینها ساختارهای بسیار چشمگیری هستند که می توانند ده ها تن یا بیشتر وزن داشته باشند. اگرچه در حال حاضر فیزیک تجربی پر از علف است، به استثنای بخشی که فوراً سودهای فوق العاده ای را در بازار به ارمغان می آورد و خود تقریباً هیچ هزینه ای ندارد.

آهنربای عجیب دیگری در یک دستگاه پزشکی فانتزی به نام اسکنر تصویربرداری تشدید مغناطیسی نصب شده است. (در واقع، این روش NMR، هسته ای نامیده می شود تشدید مغناطیسیاما برای اینکه مردم را که عموماً در فیزیک قوی نیستند نترسانند نام آن را تغییر دادند.) دستگاه نیاز به قرار دادن جسم مشاهده شده (بیمار) در میدان مغناطیسی قوی دارد و آهنربای مربوطه دارای اندازه بسیار عالی است و شکل تابوت شیطان

در حالی که حسگرها مکان مورد نظر پزشکان را اسکن می کنند، فردی را روی یک کاناپه قرار می دهند و از طریق یک تونل در این آهنربا عبور می کنند. به طور کلی، مشکلی نیست، اما برای برخی، کلاستروفوبیا به مرز وحشت می رسد. چنین افرادی با کمال میل به خود اجازه می دهند که زنده بریده شوند، اما با معاینه MRI موافقت نمی کنند. با این حال، چه کسی می داند که یک فرد پس از پرداخت پول خوب برای آن، در یک میدان مغناطیسی غیرمعمول قوی با القای تا 3 تسلا چه احساسی دارد.

برای به دست آوردن چنین میدان قوی، ابررسانایی اغلب با خنک کردن سیم پیچ آهنربا با هیدروژن مایع استفاده می شود. این امکان "پمپ کردن" میدان را بدون ترس از اینکه گرم کردن سیم ها با جریان قوی باعث محدود شدن قابلیت آهنربا می شود را ممکن می کند. این یک راه اندازی ارزان نیست. اما آهنرباهای ساخته شده از آلیاژهای خاص که نیازی به بایاس جریان ندارند بسیار گران تر هستند.

زمین ما نیز یک آهنربای بزرگ، هرچند نه چندان قوی است. این نه تنها به صاحبان قطب نما مغناطیسی کمک می کند، بلکه ما را از مرگ نجات می دهد. بدون آن، ما توسط تشعشعات خورشیدی کشته می شدیم. تصویر میدان مغناطیسی زمین که توسط کامپیوترها از مشاهدات فضا مدل سازی شده است، بسیار چشمگیر به نظر می رسد.

در اینجا یک پاسخ کوچک به این سوال که آهنربا در فیزیک و فناوری چیست، آورده شده است.

از آنجایی که آهنربای نئودیمیم در اوایل دهه 80 اختراع شد، استفاده از آن تقریباً در تمام زمینه های صنعت - از پوشاک و غذا گرفته تا ساخت ماشین آلات و فضا - گسترش یافته است. امروزه عملا هیچ صنعتی وجود ندارد که در آن از چنین وسایلی استفاده شود. علاوه بر این، در بیشتر موارد، آنها عملاً جایگزین آهنربای آهنی سنتی شده اند که به طور قابل توجهی از نظر خصوصیات پایین تر هستند.

دلیل محبوبیت محصولات نئودیمیم چیست؟

در چند کلمه بیایید در مورد اینکه آهنربای نئودیمیم چیست و کجا استفاده می شود صحبت کنیم.

خواص مغناطیسی نئودیمیم نسبتاً اخیراً کشف شد و اولین محصولات از آن تنها در سال 1982 ظاهر شد. با وجود این، او بلافاصله شروع به محبوبیت کرد. دلیل آن ویژگی های شگفت انگیز آلیاژ است که می تواند اجسام آهنی را صدها برابر وزن خود و ده ها برابر قوی تر از دستگاه های فرومغناطیسی جذب کند. به همین دلیل، روشی که در آن از آهنرباهای نئودیمیم استفاده می شود، از نظر اندازه کوچکتر شده است، اما در عین حال بسیار کارآمدتر شده است.

ترکیب آلیاژ، علاوه بر نئودیمیم، حاوی آهن و بور است. برای به دست آوردن محصول مورد نظر، این مواد به شکل پودر ذوب نمی شوند، بلکه متخلخل می شوند، که منجر به یک اشکال قابل توجه - شکنندگی می شود. لایه ای از آلیاژ مس نیکل به خلاص شدن از شر براده ها و خوردگی کمک می کند و به لطف آن محصول برای استفاده کامل آماده است.

آهنرباهای نئودیمیم - استفاده در زندگی روزمره

امروزه هر کسی می تواند میله، دیسک یا حلقه نئودیمیم بخرد و از آنها در خانه استفاده کند. بسته به وظایف، می توانید اندازه، وزن و شکل محصول مورد نظر را متناسب با کیف پول خود انتخاب کنید. در زیر چندین گزینه برای استفاده از دستگاه های مغناطیسی ارائه می دهیم ، اگرچه در واقعیت دامنه استفاده تقریباً نامحدود است و فقط با تخیل مالک محدود می شود.

بنابراین، کجا از آهنربای نئودیمیم در زندگی روزمره استفاده می شود؟

جستجو و جمع آوری اشیاء فلزی

اکنون در یافتن وسایل آهنی که زیر مبلمان غلتیده اند یا در چاه افتاده اند مشکلی نخواهید داشت. به عنوان مثال، فقط یک دیسک مغناطیسی را به انتهای یک چوب ببندید یا آن را به یک طناب ببندید و یک دستگاه ساده را روی محلی که احتمالاً جسم در آن افتاده است، بکشید. به معنای واقعی کلمه در چند دقیقه، گمشده در دستان شما سالم و سلامت خواهد بود.

استفاده از آهنربای نئودیمیم همچنین به جمع آوری تراشه های فلزی یا پیچ های خودکشی خرد شده کمک می کند. برای راحتی، مورد نئودیمیم را در یک پارچه، جوراب یا کیسه پلاستیکی بپیچید. این کار از یک طرف به محافظت از سطح کار در برابر چسبیدن ذرات آهن کمک می کند و از طرف دیگر هر چیزی که چسبیده است را به یکباره جدا می کند و هر پیچ را جداگانه جدا نمی کند.

دارندگان

در مورد مناطقی که در زندگی روزمره از آهنرباهای نئودیمیم استفاده می شود، به انواع مختلف گیره ها اشاره خواهیم کرد. با کمک آنها می توانید هر شیء حاوی آهن را روی سطوح عمودی آویزان کنید: ظروف آشپزخانه یا لوله کشی، باغبانی و هر ابزار دیگری. به سادگی نوارهای نئودیمیم را به ترتیب خاصی روی پایه نصب کنید و در صورت لزوم، به عنوان مثال چاقو یا پیچ گوشتی به آنها وصل کنید.

استفاده از آهنربای نئودیمیم در زندگی روزمره برای آویزان کردن اشیاء غیر آهنی نیز امکان پذیر است: نقاشی، آینه، قفسه، پشه بند و غیره. برای انجام این کار، یک صفحه مغناطیسی را روی چیزها و روی سطحی که قصد دارید آن را نصب کنید، یک ورقه آهن کوچک ثابت کنید.

همانطور که قبلاً گفتیم ، آلیاژ نئودیمیم کاملاً شکننده است ، بنابراین شکستن یکپارچگی آن با حفاری یا برش نامطلوب است ، که به طور قابل توجهی بر خواص فلز تأثیر می گذارد. بهتر است آهنرباهای نئودیمیم را به عنوان تعلیق انتخاب کنید که استفاده از آنها نیازی به پردازش اضافی ندارد. خوشبختانه، فروشگاه های آنلاین محصولاتی با پیکربندی های مختلف با سوراخ هایی با قطر دلخواه، با بست ها و برش های مختلف ارائه می دهند. بنابراین، به راحتی می توانید دستگاه پیکربندی مورد نظر را انتخاب کنید. با همین موفقیت، می توانید از عناصر مغناطیسی به عنوان ضامن درب، برای چسباندن یک نشان یا ساخت آهنربای یخچال خود استفاده کنید. این دور از ذهن است لیست کاملمناطقی که از آهنربای نئودیمیوم استفاده می شود.

گیره ها

اگر نیاز به چسباندن دو سطح دارید و به دلیل پیچیدگی شکل، امکان استفاده از گیره وجود ندارد، قطعات مغناطیسی دوباره به حل مشکل کمک می کند. به سادگی اجسامی را که قرار است چسبانده شوند، بین آنها قرار دهید که به دلیل نیروی جذاب نئودیمیم، به شدت روی یکدیگر فشرده می شوند.

با استفاده از این نوع گیره ها می توانید به راحتی سطوحی را که کاملاً غیرقابل دسترس به نظر می رسید، تمیز یا بشویید. آهنرباهای نئودیمیم به طور خاص در کجا استفاده می شوند؟ برای شستشوی سطوح بیرونی شیشه بالکن، تمیز کردن آکواریوم و سایر ظروف شیشه ای که دسترسی به آنها سخت است. میله مغناطیسی را داخل دستمال شستشو که در قسمت بیرونی بالکن ثابت شده است قرار دهید و با آهنربای دیگری از داخل آن را نگه دارید. به این ترتیب می توانید دستمال شستشوی بیرونی را به هر کجا که می خواهید هدایت کنید و شیشه را به خوبی تمیز کنید.

خودکار

شما می توانید با استفاده از آهنربای نئودیمیم از شر تراشه ها و سایر بقایای فلزی در روغن موتور خلاص شوید، ویدئویی در این مورد در شبکه وجود دارد. دستگاه مغناطیسی را روی پلاگین تخلیه میل لنگ ثابت کنید، نئودیمیم ریزذرات آهن را جذب می کند و آنها وارد مکانیسم های کار ماشین نمی شوند.

با یک صفحه کوچک نئودیمیوم می توانید هر جسمی را روی بدنه خودرو نیز ثابت کنید و با کمک دیسک ها یا میله های مغناطیسی بزرگ می توانید فرورفتگی های کوچک را حتی یکنواخت کنید.

آهنربای نئودیمیم - کاربرد در زندگی روزمره. لحظات ناشناخته

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که امواج الکترومغناطیسی تأثیر مفیدی بر موجودات زنده دارند. در این راستا، دستگاه های زیادی ظاهر شده اند که اعتقاد بر این است که رشد گیاه را تقویت کرده و بدن را التیام می بخشد. بسیاری از باغبان‌ها میله‌های مغناطیسی را در کنار گیاهان کاشته شده می‌چسبانند و دامداران وسایلی را در قفس حیوانات خانگی قرار می‌دهند. علاوه بر این، دستبندهای مغناطیسی مختلف، تکمیل نئودیمیم لباس، تصفیه آب و موارد دیگر در حال حاضر محبوب هستند.

البته، در مقاله ای که تنها به بخش کوچکی از مناطقی که آهنرباهای نئودیمیم کاربرد پیدا کرده اند، پرداخته ایم، می توانید ویدیوها و مقالاتی را با روش های دیگر استفاده از این محصولات در شبکه پیدا کنید.

KOMPAS  قطب نما - وسیله ای که جهت یابی را در منطقه تسهیل می کند. احتمالاً قطب نما در چین اختراع شده است. در اروپا، اختراع قطب نما به قرن های 12-13 برمی گردد، اما دستگاه آن بسیار ساده باقی ماند - یک سوزن مغناطیسی که بر روی چوب پنبه نصب شده و در ظرفی با آب فرو می رود. اصل عملکرد یک قطب نما مغناطیسی بر اساس جاذبه-دفعه دو آهنربا است. قطب های مخالف آهن ربا جذب می شوند، مانند قطب هایی که دفع می کنند.

3. استفاده از آهنربا در داخل خانه

4. استفاده از آهنربا در داخل خانه  هدفون  بلندگوهای استریو  گوشی  زنگ برقی  نگهدارنده در اطراف محیط درب یخچال  ضبط و تکثیر هد تجهیزات صوتی و تصویری  دیسک های ضبط و تولید مجدد دیسک هارد دیسک یک کامپیوتر  نوار مغناطیسی روی کارت بانکی  سیستم های مغناطیسی را در تلویزیون کنترل و ضدعفونی کردن

5. ذخیره داده های مغناطیسی  هارد دیسک های کامپیوتری (هارد دیسک) کاست های ویدئویی (هر فرمتی، از جمله Betacam) کاست های صوتی کاست های پخش کننده فلاپی دیسک، دیسک های ZIP

6. قفل های مغناطیسی.  قفل مغناطیسی یک وسیله قفل کننده خاص است که اصل آن بر تعامل مغناطیسی استوار است. قفل مغناطیسی می تواند با یا بدون برق اضافی کار کند. یک قفل مغناطیسی که بدون نیروی اضافی کار می کند یک طراحی ساده با نیروی انسانی کمتر است. از قفل های مغناطیسی مشابهی برای بستن درهای کابینت استفاده می شود کیف دستی زنانه، لباس و غیره قفل مغناطیسی زیر خوراک کار می کند جریان الکتریسیتهبه عنوان وسیله ای برای قفل و باز کردن قفل درب ها در اتاق هایی با دسترسی محدود و کنترل بازدیدها رایج شده است. مزیت فنی اصلی قفل مغناطیسی این است که طراحی وجود مکانیسم ها و قطعات متحرک را فراهم نمی کند. این یکی از عواملی است که اطمینان و دوام بالای کار را تضمین می کند. با تمام این اوصاف، نصب قفل مغناطیسی خیلی وقت گیر نیست و به راحتی کار می کند. برای انواع دیگر قفل ها، قفل مغناطیسی فقط در یک چیز از بین می رود - در غیاب منبع تغذیه کاملاً ناتوان است.

7. اسباب بازی 

8. هدفون  هدفون - وسیله ای برای گوش دادن شخصی به موسیقی، گفتار یا سایر سیگنال های صوتی.

9. کارت های اعتباری  کارت اعتباری (کارت اعتباری محاوره ای) - یک کارت پرداخت بانکی که برای معاملات در نظر گرفته شده است، تسویه حساب های آن منحصراً با هزینه نقدی انجام می شود.

10. گوشی

11. بلندگوهای استریو

12. تماس برقی

13. نگهدارنده در محیط درب یخچال

14. ترانسفورماتورها

15. هواداران

16. کنترل و غیر مغناطیسی کردن سیستم های مغناطیسی در تلویزیون

17. باند فرکانس فوق العاده بالا (SHF)  محدوده فرکانس فوق العاده بالا (SHF) - محدوده فرکانس تابش الکترومغناطیسی (100h300 000 میلیون هرتز)، واقع در طیف بین فرکانس های تلویزیون فوق العاده بالا و فرکانس های منطقه مادون قرمز دور. . امواج رادیویی مایکروویو به طور گسترده ای در فناوری ارتباطات استفاده می شود. تابش مایکروویو برای عملیات حرارتی محصولات غذایی در خانه و در صنایع غذایی استفاده می شود.

18. در پزشکی  پیس میکر  توموگرافی  تونومتر

19. ضربان ساز

20. توموگرافی  تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، تصویربرداری رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMRI) یا تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، ابزار اصلی تصویربرداری پزشکی است که در رادیولوژی برای تصویربرداری دقیق از ساختارهای داخلی و اندام های فرد استفاده می شود. توموگراف کنتراست خوبی را بین بافت‌های نرم مختلف بدن ایجاد می‌کند و در مقایسه با سایر روش‌های تصویربرداری پزشکی در تشخیص‌های مغز، ماهیچه، قلب و سرطان مفید است.

به لطف ظهور یک آلیاژ مبتنی بر Nd -Fe -B (نئودیمیم، آهن و بور)، استفاده از آهن ربا در صنعت به طور قابل توجهی گسترش یافته است. در میان مزایای کلیدی این آهنربای خاکی کمیاب نسبت به SmCo و Fe-P که قبلاً استفاده شده بود، به ویژه قابل ذکر است که مقرون به صرفه بودن آن است. ترکیب کردن استحکام بالاکلاچ هایی با ابعاد جمع و جور و عمر طولانی، چنین محصولاتی بیشترین تقاضا را داشته اند مناطق مختلففعالیت اقتصادی.

استفاده از آهنرباهای نئودیمیم در صنایع مختلف

محدودیت در استفاده از آهنرباهای خاکی کمیاب مبتنی بر نئودیمیم با ضعف آنها در گرمای بیش از حد مرتبط است. نشانگر بالایی دمای عملیاتیبرای محصولات استاندارد + 80⁰C و برای آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت اصلاح شده - + 200⁰C است. با توجه به این ویژگی، استفاده از آهنرباهای نئودیمیم در صنعت موارد زیر را پوشش می دهد:

1) فناوری کامپیوتربخش قابل توجهی از حجم کل محصولات مغناطیسی در تولید درایوهای DVD و هارد دیسک برای رایانه های شخصی استفاده می شود. در ساخت سر خواندن/نوشتن از صفحه آلیاژ نئودیمیم استفاده می شود. آهنربای نئودیمیوم - بخشی جدایی ناپذیر از بلندگوها در گوشی های هوشمند و تبلت هابرای محافظت در برابر مغناطیس زدایی ناشی از میدان های خارجی، این عنصر با مواد محافظ ویژه پوشانده شده است.

2) پزشکی.از آهنرباهای دائمی فشرده و قدرتمند در ساخت دستگاه های تصویربرداری تشدید مغناطیسی استفاده می شود. چنین دستگاه هایی در مقایسه با دستگاه هایی که آهنرباهای الکتریکی در آنها نصب می شوند بسیار مقرون به صرفه تر و قابل اعتمادتر هستند.

3) ساخت و ساز.در سایت های ساخت و ساز در سطوح مختلف، از گیره های مغناطیسی کاربردی و راحت استفاده می شود که با موفقیت فرم های جوش داده شده را جابجا می کند. با کمک آهنربا، آب برای اختلاط ملات سیمان آماده می شود. با توجه به خواص ویژه مایع مغناطیسی، بتن حاصل سریعتر سخت می شود و در عین حال استحکام بیشتری دارد.

4) حمل و نقلآهنرباهای خاکی کمیاب در تولید موتورهای الکتریکی مدرن، روتورها و توربین ها ضروری هستند. ظاهر آلیاژ نئودیمیم باعث کاهش هزینه تجهیزات و بهبود خواص عملکرد آن شد. به طور خاص، آهنرباهای دائمی قدرتمند و در عین حال فشرده، کاهش ابعاد موتورهای الکتریکی، کاهش اصطکاک و افزایش راندمان را ممکن ساخت.

5) پالایش نفت.آهنرباها بر روی سیستم های خط لوله نصب می شوند که به محافظت از آنها در برابر تشکیل رسوبات ذخایر آلی و معدنی کمک می کند. با تشکر از این اثر، ایجاد اقتصادی تر و غیر مضرتر امکان پذیر شد محیطسیستم هایی با چرخه فن آوری بسته

6) جداکننده و جداکننده آهنی.روی بسیاری شرکت های تولیدیلازم است از عدم وجود ناخالصی های فلزی در مواد مایع یا حجیم اطمینان حاصل شود. آهنرباهای نئودیمیم به شما این امکان را می دهند که با حداقل هزینه و حداکثر کارایی از عهده این کار برآیید. این از ورود آلاینده های فلزی به داخل جلوگیری می کند محصولات نهاییو از تجهیزات صنعتی در برابر خرابی محافظت می کند.

دو نوع اصلی آهنربا وجود دارد: آهنرباهای دائمی و الکترومغناطیس. می توان بر اساس خاصیت اصلی آهنربای دائمی تعیین کرد. آهنربای دائمی نام خود را از این واقعیت گرفته است که مغناطیس آن همیشه "روشن" است. این میدان مغناطیسی خود را تولید می کند، برخلاف آهنربای الکتریکی که از سیم پیچیده شده به دور یک هسته آهنی ساخته شده است و برای ایجاد میدان مغناطیسی نیاز به جریان دارد.

تاریخچه مطالعه خواص مغناطیسی

قرن ها پیش مردم کشف کردند که انواع خاصی سنگ هاویژگی های اصلی دارند: جذب اجسام آهنی می شوند. ذکر مگنتیت در تواریخ تاریخی باستان یافت می شود: بیش از دو هزار سال پیش در اروپا و خیلی زودتر در شرق آسیا. در ابتدا به عنوان یک شیء کنجکاو ارزیابی شد.

بعدها، مگنتیت برای ناوبری مورد استفاده قرار گرفت و دریافت که وقتی آزادی چرخش به آن داده می شود، تمایل دارد موقعیت خاصی را بگیرد. تحقیق علمیکه توسط P. Peregrine در قرن 13 انجام شد، نشان داد که فولاد می تواند این ویژگی ها را پس از مالش با مگنتیت به دست آورد.

اجرام مغناطیسی شده دو قطب داشتند: «شمال» و «جنوب»، نسبت به میدان مغناطیسی زمین. همانطور که پرگرین کشف کرد، جدا کردن یکی از قطب ها با بریدن یک قطعه مگنتیت به دو قسمت امکان پذیر نبود - در نتیجه هر قطعه جداگانه دارای جفت قطب خاص خود بود.

مطابق با ایده های امروزی، میدان مغناطیسی آهنرباهای دائمی جهت گیری الکترون ها در یک جهت واحد است. فقط انواع خاصی از مواد با آنها تعامل دارند میدانهای مغناطیسی، تعداد بسیار کمتری از آنها قادر به حفظ یک MF ثابت هستند.

خواص آهنرباهای دائمی

خواص اصلی آهنرباهای دائمی و میدانی که آنها ایجاد می کنند عبارتند از:

• وجود دو قطب؛
• قطب های مخالف جذب و قطب های مشابه دفع می کنند (مانند بارهای مثبت و منفی).
• نیروی مغناطیسی به طور نامحسوس در فضا منتشر می شود و از اجسام (کاغذ، چوب) عبور می کند.
• افزایش شدت MF در نزدیکی قطب ها وجود دارد.

آهنرباهای دائمی MT را بدون کمک خارجی پشتیبانی می کنند. مواد بسته به خواص مغناطیسی به انواع اصلی تقسیم می شوند:

• فرومغناطیس - به راحتی مغناطیسی می شود.
• پارامغناطیس - مغناطیسی با دشواری زیاد؛
• دیامغناطیس ها - تمایل دارند MF خارجی را با مغناطش در جهت مخالف منعکس کنند.

مهم!مواد مغناطیسی نرم مانند فولاد هنگامی که به آهنربا متصل می شوند، خاصیت مغناطیسی را هدایت می کنند، اما زمانی که آهنربا برداشته می شود، متوقف می شود. آهنرباهای دائمی از مواد مغناطیسی سخت ساخته می شوند.

چگونه یک آهنربای دائمی کار می کند

کار او مربوط به ساختار اتمی است. همه فرومغناطیس ها به لطف الکترون های احاطه کننده هسته اتم ها، یک میدان مغناطیسی طبیعی، البته ضعیف ایجاد می کنند. این گروه از اتم ها قادر به جهت گیری در یک جهت واحد هستند و حوزه های مغناطیسی نامیده می شوند. هر دامنه دو قطب دارد: شمال و جنوب. هنگامی که یک ماده فرومغناطیسی مغناطیسی نمی شود، نواحی آن در جهت های تصادفی جهت گیری می کنند و MF های آنها یکدیگر را خنثی می کنند.

برای ایجاد آهنرباهای دائمی، فرومغناطیس ها با سرعت بسیار زیاد گرم می شوند دمای بالاو در معرض یک MF خارجی قوی قرار دارند. این منجر به این واقعیت می شود که حوزه های مغناطیسی منفرد در داخل ماده شروع به جهت گیری خود در جهت MF خارجی می کنند تا زمانی که همه حوزه ها در یک راستا قرار گیرند و به نقطه اشباع مغناطیسی برسند. سپس مواد سرد می‌شوند و حوزه‌های تراز شده در موقعیت خود قفل می‌شوند. پس از حذف MF خارجی، مواد مغناطیسی سخت بیشتر حوزه های خود را حفظ می کنند و یک آهنربای دائمی ایجاد می کنند.

ویژگی های آهنربای دائمی

1. نیروی مغناطیسی با القای مغناطیسی باقیمانده مشخص می شود. منتخب برادر این نیرویی است که پس از ناپدید شدن MT خارجی باقی می ماند. اندازه گیری شده در آزمون (Tl) یا گاوس (Gs)؛
2. اجبار یا مقاومت در برابر مغناطیس زدایی - Ns. بر حسب A/m اندازه گیری شد. نشان می دهد که شدت MF خارجی باید چقدر باشد تا ماده مغناطیسی زدایی شود.
3. حداکثر انرژی - BHmax. با ضرب نیروی مغناطیسی باقیمانده Br و اجبار Hc محاسبه می شود. اندازه گیری شده بر حسب MGSE (megagausserted);
4. ضریب دمایی نیروی مغناطیسی باقیمانده Тс Br است. وابستگی Br را به مقدار دما مشخص می کند.
5. Tmax - بالاترین ارزشدمایی که در آن آهنرباهای دائمی خواص خود را با امکان بازیابی معکوس از دست می دهند.
6. Tcur بالاترین مقدار دمایی است که در آن ماده مغناطیسی برای همیشه خواص خود را از دست می دهد. این شاخص دمای کوری نامیده می شود.

ویژگی های فردی یک آهنربا با دما تغییر می کند. در معانی مختلفدما انواع مختلف مواد مغناطیسی متفاوت عمل می کنند.

مهم!همه آهنرباهای دائمی با افزایش دما درصدی از مغناطیس خود را از دست می دهند، اما با سرعت متفاوتبسته به نوع آنها

انواع آهنرباهای دائمی

در مجموع پنج نوع آهنربا دائمی وجود دارد که هر کدام بر اساس موادی با خواص متفاوت ساخته می شوند:

• alnico;
• فریت ها؛
• SmCo خاک کمیاب بر پایه کبالت و ساماریوم.
• نئودیمیم؛
• پلیمری

آلنیکو

اینها آهنرباهای دائمی هستند که عمدتاً از ترکیبی از آلومینیوم، نیکل و کبالت تشکیل شده اند، اما ممکن است شامل مس، آهن و تیتانیوم نیز باشند. با توجه به خواص آهنرباهای Alnico، آنها می توانند در بالاترین دماها عمل کنند و در عین حال مغناطیس خود را حفظ کنند، با این حال، آنها راحت تر از فریت یا خاک کمیاب SmCo مغناطیسی زدایی می کنند. آنها اولین آهنرباهای دائمی تولید انبوه بودند که جایگزین فلزات مغناطیسی شده و آهنرباهای الکتریکی گران قیمت شدند.

کاربرد:

• موتورهای الکتریکی؛
• حرارت درمانی؛
• بلبرینگ؛
• وسایل نقلیه هوافضا؛
• تجهیزات نظامی؛
• تجهیزات بارگیری و تخلیه در دمای بالا؛
• میکروفون ها

فریت ها

برای ساخت آهنرباهای فریت که به سرامیک نیز معروف هستند از کربنات استرانسیم و اکسید آهن به نسبت 90/10 استفاده می شود. هر دو مواد فراوان و از نظر اقتصادی در دسترس هستند.

به دلیل هزینه های تولید پایین، مقاومت در برابر حرارت (تا 250 درجه سانتی گراد) و خوردگی، آهنرباهای فریت یکی از محبوب ترین ها برای استفاده روزمره هستند. آنها نیروی اجباری داخلی بیشتری نسبت به آلنیکو دارند، اما نیروی مغناطیسی کمتری نسبت به همتایان نئودیمیم دارند.

کاربرد:

• بلندگوهای صدا؛
• سیستم های امنیتی؛
• آهنرباهای صفحه بزرگ برای حذف آلودگی آهن از خطوط فرآیند.
• موتورهای الکتریکی و ژنراتورها؛
• تجهیزات پزشکی؛
• آهنرباهای بالابر؛
• آهنرباهای جستجوی دریایی;
• دستگاه های مبتنی بر عملکرد جریان های گردابی؛
• سوئیچ ها و رله ها؛
• ترمزها

آهنرباهای خاکی کمیاب SmCo

آهنرباهای کبالت و ساماریوم در محدوده دمایی وسیعی کار می کنند، دارای ضرایب دمایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالا هستند. این دیدگاه حفظ می شود خواص مغناطیسیحتی در دماهای زیر صفر مطلق، که آنها را برای استفاده در کاربردهای برودتی محبوب می کند.

کاربرد:

• توربوتکنیک؛
• کوپلینگ پمپ؛
• محیط های مرطوب؛
• دستگاه های با دمای بالا؛
• ماشین های مسابقه ای الکتریکی مینیاتوری;
• دستگاه های الکترونیکی برای کار در شرایط بحرانی.

آهنرباهای نئودیمیم

قوی ترین آهنرباهای موجود، متشکل از آلیاژ نئودیمیم، آهن و بور. به دلیل قدرت بسیار زیاد، حتی آهنرباهای مینیاتوری نیز موثر هستند. این امر تطبیق پذیری استفاده را فراهم می کند. هر فرد دائماً در کنار یکی از آهنرباهای نئودیمیم است. آنها، به عنوان مثال، در یک گوشی هوشمند هستند. ساخت موتورهای الکتریکی، تجهیزات پزشکی، الکترونیک رادیویی متکی به آهنرباهای نئودیمیوم سنگین است. به دلیل استحکام فوق العاده، نیروی مغناطیسی عظیم و مقاومت در برابر مغناطیس زدایی، می توان نمونه هایی تا 1 میلی متر تولید کرد.

کاربرد:

• دیسکهای سخت؛
• دستگاه های بازتولید صدا - میکروفون، سنسورهای صوتی، هدفون، بلندگو؛
• پروتز؛
• پمپ های کوپلینگ مغناطیسی؛
• بسته های درب؛
• موتورها و ژنراتورها؛
• قفل روی جواهرات؛
• اسکنر MRI؛
• مغناطیس درمانی؛
• سنسورهای ABS در خودروها؛
• تجهیزات بالابری؛
• جداکننده های مغناطیسی؛
• سوئیچ های نی و غیره

آهنرباهای انعطاف پذیر حاوی ذرات مغناطیسی در داخل یک چسب پلیمری هستند. آنها برای دستگاه های منحصر به فردی استفاده می شوند که در آن نصب آنالوگ های جامد غیرممکن است.

کاربرد:

• تبلیغات نمایشی - تثبیت سریع و حذف سریع در نمایشگاه ها و رویدادها.
• تابلوهای وسایل نقلیه، تابلوهای آموزشی مدارس، آرم های شرکت؛
• اسباب بازی، پازل و بازی؛
• پوشش سطوح برای نقاشی؛
• تقویم و نشانک های مغناطیسی؛
• مهر و موم پنجره و در.

بیشتر آهنرباهای دائمی شکننده هستند و نباید به عنوان عناصر ساختاری استفاده شوند. آنها به اشکال استاندارد ساخته می شوند: حلقه ها، میله ها، دیسک ها و تکی: ذوزنقه ها، قوس ها، و غیره. تیتانیوم، لاستیک و مواد دیگر.

ویدئو