Types et types d'aimants. aimants permanents

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

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

Science 2.0 - Grand bond en avant - Aimants

Aimant dans le passé

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

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

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

Prenez l'aimant au sérieux

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

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

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

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

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

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

Induction électromagnétique

Grandeurs de base associées aux aimants en ingénierie

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

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

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

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

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

je Perméabilité magnétique, μ (valeur relative)

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

je Force coercitive, Un m.

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

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

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

Il existe différentes exigences pour les aimants en ingénierie, selon l'endroit où ces matériaux vont. Les matériaux ferromagnétiques sont divisés en « mous » et « durs ». Les premiers vont à la fabrication de noyaux pour des appareils où le flux magnétique est constant ou variable. Vous ne pouvez pas fabriquer un bon aimant indépendant à partir de matériaux mous. Ils se démagnétisent trop facilement, et c'est précisément ici leur précieuse propriété, car le relais doit «libérer» si le courant est coupé et le moteur électrique ne doit pas chauffer - l'énergie excédentaire est consommée pour la réaimantation, qui est libérée sous la forme de chaleur.

À QUOI RESSEMBLE VRAIMENT UN CHAMP MAGNÉTIQUE ? Igor Beletski

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

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

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

Aimants. Découverte. Comment ça fonctionne?

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

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

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

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

Gravité, magnétisme et électricité

Où sont utilisés les aimants ?

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

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

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

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

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

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

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

Depuis l'invention de l'aimant au néodyme au début des années 80, son utilisation s'est étendue à presque tous les domaines de l'industrie - de l'habillement et de l'alimentation à la construction de machines-outils et à l'espace. Aujourd'hui, il n'y a pratiquement aucune industrie où de tels dispositifs sont utilisés. De plus, dans la plupart des cas, ils ont pratiquement remplacé les ferrimagnétiques traditionnels, qui sont nettement inférieurs dans leurs caractéristiques.

Quelle est la raison de la popularité des produits en néodyme ?

En quelques mots, parlons de ce qu'est un aimant néodyme et où il est utilisé.

Les propriétés magnétiques du néodyme ont été découvertes relativement récemment et les premiers produits qui en sont issus ne sont apparus qu'en 1982. Malgré cela, elle a immédiatement commencé à gagner en popularité. La raison en est les caractéristiques étonnantes de l'alliage, capable d'attirer des objets en fer des centaines de fois son propre poids et des dizaines de fois plus forts que les dispositifs ferromagnétiques. Pour cette raison, la technique d'utilisation des aimants en néodyme est devenue plus petite, mais en même temps beaucoup plus efficace.

La composition de l'alliage, en plus du néodyme, contient du fer et du bore. Pour obtenir le produit souhaité, ces substances sous forme de poudre ne sont pas fondues, mais frittées, ce qui entraîne un inconvénient important - la fragilité. Une couche d'alliage cuivre-nickel aide à éliminer les copeaux et la corrosion, grâce à quoi le produit est prêt à être utilisé pleinement.

Aimants en néodyme - utilisation dans la vie quotidienne

Aujourd'hui, n'importe qui peut acheter des barres, des disques ou des anneaux en néodyme et les utiliser à la maison. Selon les tâches, vous pouvez choisir la taille, le poids et la forme du produit souhaités, en fonction de votre porte-monnaie. Ci-dessous, nous donnons plusieurs options pour l'utilisation d'appareils magnétiques, bien qu'en réalité le champ d'utilisation soit presque illimité et ne soit limité que par l'imagination du propriétaire.

Alors, où un aimant néodyme est-il utilisé dans la vie de tous les jours ?

Recherche et collecte d'objets métalliques

Désormais, vous n'aurez plus de mal à trouver des objets en fer qui ont roulé sous les meubles ou qui sont tombés dans un puits. Fixez simplement, par exemple, un disque magnétique au bout d'un bâton ou attachez-le à un cordon et faites passer un appareil aussi simple à l'endroit où l'objet est probablement tombé. Littéralement dans quelques minutes, les perdus seront entre vos mains sains et saufs.

L'utilisation d'un aimant en néodyme aidera également à collecter les copeaux de métal ou les vis autotaraudeuses émiettées. Pour plus de commodité, enveloppez l'article en néodyme dans un chiffon, une chaussette ou un sac en plastique. Cela aidera, d'une part, à protéger la surface de travail du collage des débris de fer, et d'autre part, à retirer tout ce qui est collé d'un coup et à ne pas séparer chaque vis séparément.

Titulaires

En parlant des domaines où les aimants en néodyme sont utilisés dans la vie quotidienne, nous mentionnerons différents types de pinces. Avec leur aide, vous pouvez accrocher tous les objets contenant du fer sur des surfaces verticales : ustensiles de cuisine ou de plomberie, jardinage et tout autre outil. Montez simplement les bandes de néodyme sur le support dans un certain ordre et, si nécessaire, fixez-y, par exemple, des couteaux ou des tournevis.

L'utilisation d'un aimant néodyme dans la vie de tous les jours est également possible pour accrocher des objets non ferreux : tableaux, miroirs, étagères, moustiquaires, etc. Pour ce faire, fixez une plaque magnétique sur les objets et sur la surface où vous prévoyez de la monter, une petite feuille de fer.

Comme nous l'avons déjà dit, l'alliage de néodyme est assez fragile, il n'est donc pas souhaitable de briser son intégrité par perçage ou découpage, ce qui affectera considérablement les propriétés du métal. Il est préférable de choisir des aimants en néodyme comme suspensions, dont l'utilisation ne nécessite pas de traitement supplémentaire. Heureusement, les magasins en ligne proposent des produits de différentes configurations avec des trous du diamètre souhaité, avec diverses attaches et découpes. Par conséquent, vous pouvez facilement sélectionner l'appareil de la configuration souhaitée. Avec le même succès, vous pouvez utiliser des éléments magnétiques comme loquet sur la porte, pour fixer un badge ou créer votre propre aimant de réfrigérateur. C'est loin d'être liste complète zones où un aimant néodyme est utilisé.

pinces

Si vous devez coller deux surfaces et qu'en raison de la complexité de la forme, il ne sera pas possible d'utiliser un étau, les pièces magnétiques aideront à nouveau à résoudre le problème. Placez simplement les objets à coller entre eux, qui, grâce à la force d'attraction du néodyme, seront étroitement pressés les uns contre les autres.

En utilisant ce genre de clips, vous pouvez facilement nettoyer ou laver des surfaces qui semblaient complètement inaccessibles. Où les aimants en néodyme sont-ils utilisés spécifiquement ? Pour laver les surfaces extérieures des vitres des balcons, nettoyer l'aquarium et d'autres récipients en verre difficiles d'accès. Placez la barre magnétique à l'intérieur du gant de toilette, qui est fixé à l'extérieur du balcon, en le tenant avec un autre aimant de l'intérieur. De cette façon, vous pouvez diriger le gant de toilette extérieur où vous le souhaitez et nettoyer parfaitement la vitre.

Auto

Vous pouvez vous débarrasser des copeaux et autres débris métalliques dans l'huile moteur en utilisant un aimant en néodyme, il y a une vidéo à ce sujet sur le net. Fixez le dispositif magnétique sur le bouchon de vidange du carter, le néodyme attirera les microparticules de fer et elles ne pénétreront pas dans les mécanismes de travail de la voiture.

Avec une petite plaque en néodyme, vous pouvez également fixer n'importe quel objet sur la carrosserie de la voiture et, à l'aide de grands disques ou barres magnétiques, vous pouvez égaliser les petites bosses.

Aimant néodyme - application dans la vie quotidienne. Moments inexplorés

De nombreux scientifiques pensent que les ondes électromagnétiques ont un effet bénéfique sur les organismes vivants. À cet égard, de nombreux dispositifs sont apparus qui sont censés favoriser la croissance des plantes et guérir le corps. De nombreux jardiniers collent des tiges magnétiques à côté des plantes plantées et les éleveurs placent des objets dans des cages pour animaux de compagnie. De plus, divers bracelets magnétiques, la finition des vêtements en néodyme, la purification de l'eau et bien plus encore sont maintenant populaires.

Bien sûr, dans l'article, nous n'avons abordé qu'une petite partie des domaines où les aimants en néodyme ont trouvé une application, vous pouvez trouver des vidéos et des articles avec d'autres façons d'utiliser ces produits sur le net.

KOMPAS  Boussole - un dispositif qui facilite l'orientation dans la zone. Vraisemblablement, la boussole a été inventée en Chine. En Europe, l'invention de la boussole remonte aux XIIe-XIIIe siècles, mais son dispositif est resté très simple - une aiguille magnétique montée sur un bouchon de liège et descendue dans un récipient rempli d'eau. Le principe de fonctionnement d'un compas magnétique repose sur l'attraction-répulsion de deux aimants. Les pôles opposés des aimants s'attirent, comme les pôles se repoussent.

3. UTILISATION D'AIMANTS A L'INTERIEUR DU LOGEMENT

4. APPLICATION DES AIMANTS À L'INTÉRIEUR DE LA MAISON systèmes magnétiques dans le téléviseur  Ventilateurs  Transformateurs  Serrures magnétiques  Jouets  Supports de stockage magnétiques

5. STOCKAGE DE DONNÉES MAGNÉTIQUES  Disques durs PC (disques durs) Cassettes vidéo (tous formats, y compris Betacam) Cassettes audio Cassettes Streamer Disquettes, disques ZIP

6. SERRURES MAGNÉTIQUES.  La serrure magnétique est un dispositif de verrouillage spécial dont le principe est basé sur l'interaction magnétique. La serrure magnétique peut fonctionner avec ou sans alimentation supplémentaire. Une serrure magnétique qui fonctionne sans alimentation supplémentaire est une conception simplifiée avec moins de main-d'œuvre. Des serrures magnétiques similaires sont utilisées pour fermer les portes des armoires, sur sacs à main pour femmes, vêtements, etc. Serrure magnétique fonctionnant sous l'alimentation courant électrique s'est généralisé en tant qu'équipement de verrouillage et de déverrouillage des portes dans les pièces à accès limité et contrôle des visites. Le principal avantage technique d'une serrure magnétique est que la conception ne prévoit pas la présence de mécanismes et de pièces mobiles. C'est l'un des facteurs qui garantissent une grande fiabilité et durabilité du travail. Avec tout cela, la serrure magnétique n'est pas trop longue à installer et facile à utiliser. Pour les autres types de serrures, une serrure magnétique ne perd qu'une chose - elle est absolument incapable en l'absence d'alimentation électrique.

7. JOUETS 

8. CASQUE D'ÉCOUTE  Casque d'écoute - un appareil pour écouter de la musique, de la parole ou d'autres signaux sonores.

9. CARTES DE CRÉDIT  Carte de crédit (carte de crédit familière) - une carte de paiement bancaire destinée aux transactions dont les règlements sont effectués exclusivement au détriment des espèces.

10. COMBINÉ

11. HAUT-PARLEURS STÉRÉO

12. APPEL ELECTRIQUE

13. SUPPORT SUR LE PÉRIMÈTRE DE LA PORTE DU RÉFRIGÉRATEUR

14. TRANSFORMATEURS

15. VENTILATEURS

16. CONTRÔLE ET DÉMAGNÉTISATION DES SYSTÈMES MAGNÉTIQUES EN TV

17. GAMME DE FRÉQUENCES ULTRA-HAUTE (SHF)  Gamme de fréquences super-hautes (SHF) - la gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique (100h300 000 millions de hertz), située dans le spectre entre les fréquences de télévision ultra-hautes et les fréquences de la région infrarouge lointain . Les ondes radio micro-ondes sont largement utilisées dans les technologies de communication. Le rayonnement micro-ondes est utilisé pour le traitement thermique des produits alimentaires à la maison et dans l'industrie alimentaire.

18. EN MÉDECINE  Pacemakers  Tomographes  Tonomètres

19. Stimulateurs cardiaques

20. TOMOGRAPHIES  L'imagerie par résonance magnétique (IRM), imagerie par résonance magnétique nucléaire (NMRI) ou imagerie par résonance magnétique (IRM), est le principal outil d'imagerie médicale utilisé en radiologie pour l'imagerie détaillée des structures internes et des organes de la personne. Le tomographe offre un bon contraste entre les différents tissus mous du corps, ce qui le rend particulièrement utile dans le diagnostic du cerveau, des muscles, du cœur et du cancer par rapport à d'autres modalités d'imagerie médicale.

Grâce à l'émergence d'un alliage à base de Nd -Fe -B (néodyme, fer et bore), l'utilisation des aimants dans l'industrie s'est considérablement élargie. Parmi les principaux avantages de cet aimant aux terres rares par rapport aux SmCo et Fe-P précédemment utilisés, il convient de noter en particulier son prix abordable. Combiner haute résistance embrayages aux dimensions compactes et à longue durée de vie, ces produits sont devenus très demandés dans la plupart des différentes régions activité économique.

L'utilisation d'aimants en néodyme dans diverses industries

Les limites d'utilisation des aimants de terres rares à base de néodyme sont associées à leur faible résistance à la surchauffe. Indicateur supérieur température de fonctionnement pour les produits standard est de + 80⁰C, et pour les alliages modifiés résistants à la chaleur - + 200⁰C. Compte tenu de cette caractéristique, l'utilisation des aimants néodyme dans l'industrie couvre les domaines suivants :

1) Technologie informatique. Une partie importante du volume total de produits magnétiques est utilisée dans la production de lecteurs de DVD et de disques durs pour PC. Une plaque en alliage de néodyme est utilisée dans la construction de la tête de lecture/écriture. Aimant en néodyme - partie intégrante des haut-parleurs dans les smartphones et les tablettes. Pour protéger contre la démagnétisation due aux champs externes, cet élément est recouvert de matériaux de blindage spéciaux.

2) Médecine. Des aimants permanents compacts et puissants sont utilisés dans la fabrication d'appareils d'imagerie par résonance magnétique. De tels dispositifs sont beaucoup plus économiques et fiables que les dispositifs dans lesquels des électroaimants sont installés.

3) Construction. Sur les chantiers de construction de différents niveaux, des pinces magnétiques pratiques et pratiques sont utilisées, qui déplacent avec succès les formes soudées. À l'aide d'aimants, l'eau est préparée pour mélanger le mortier de ciment. En raison des propriétés particulières du liquide magnétisé, le béton résultant durcit plus rapidement, tout en possédant une résistance accrue.

4) Transports. Les aimants aux terres rares sont indispensables dans la production de moteurs électriques, de rotors et de turbines modernes. L'apparition de l'alliage de néodyme a permis de réduire le coût de l'équipement tout en améliorant ses performances. En particulier, des aimants permanents puissants et en même temps compacts ont permis de réduire les dimensions des moteurs électriques, de réduire les frottements et d'augmenter le rendement.

5) Raffinage du pétrole. Des aimants sont installés sur les systèmes de canalisations, ce qui contribue à les protéger de la formation de sédiments de dépôts organiques et inorganiques. Grâce à cet effet, il est devenu possible de créer des produits plus économiques et non nocifs. environnement systèmes à cycle technologique fermé.

6) Séparateurs et séparateurs de fer. Sur de nombreux entreprises manufacturières il est nécessaire de s'assurer de l'absence d'impuretés métalliques dans les matériaux liquides ou en vrac. Les aimants en néodyme vous permettent de faire face à cette tâche avec un coût minimal et une efficacité maximale. Cela empêche les contaminants métalliques de pénétrer dans le produits finis et protéger les équipements industriels des pannes.

Il existe deux principaux types d'aimants : les aimants permanents et les électroaimants. Il est possible de déterminer ce qu'est un aimant permanent en fonction de sa propriété principale. L'aimant permanent tire son nom du fait que son magnétisme est toujours « activé ». Il génère son propre champ magnétique, contrairement à un électroaimant, qui est constitué d'un fil enroulé autour d'un noyau de fer et nécessite la circulation du courant pour créer un champ magnétique.

Histoire de l'étude des propriétés magnétiques

Il y a des siècles, les gens ont découvert que certains types rochers ont des caractéristiques originales : ils sont attirés par les objets en fer. La mention de la magnétite se retrouve dans les chroniques historiques anciennes : il y a plus de deux mille ans en Europe et bien plus tôt en Asie de l'Est. Au début, il a été évalué comme un objet curieux.

Plus tard, la magnétite a été utilisée pour la navigation, constatant qu'elle a tendance à prendre une certaine position lorsqu'elle a la liberté de tourner. Recherche scientifique, réalisée par P. Peregrine au XIIIe siècle, a montré que l'acier peut acquérir ces caractéristiques après un frottement avec de la magnétite.

Les objets magnétisés avaient deux pôles : "nord" et "sud", par rapport au champ magnétique terrestre. Comme Peregrine l'a découvert, il n'était pas possible d'isoler l'un des pôles en coupant un fragment de magnétite en deux - chaque fragment séparé avait donc sa propre paire de pôles.

Conformément aux idées d'aujourd'hui, le champ magnétique des aimants permanents est l'orientation résultante des électrons dans une seule direction. Seuls certains types de matériaux interagissent avec champs magnétiques, un nombre beaucoup plus petit d'entre eux est capable de maintenir un MF constant.

Propriétés des aimants permanents

Les principales propriétés des aimants permanents et le champ qu'ils créent sont :

• l'existence de deux pôles ;
• les pôles opposés s'attirent et les pôles semblables se repoussent (comme les charges positives et négatives);
• la force magnétique se propage imperceptiblement dans l'espace et traverse les objets (papier, bois) ;
• il y a une augmentation de l'intensité MF près des pôles.

Les aimants permanents prennent en charge la MT sans aide extérieure. Les matériaux en fonction des propriétés magnétiques sont divisés en types principaux:

• ferromagnétiques - facilement magnétisables;
• paramagnétiques - magnétisés avec beaucoup de difficulté;
• diamagnets - ont tendance à réfléchir le MF externe par magnétisation dans la direction opposée.

Important! Les matériaux magnétiques doux tels que l'acier conduisent le magnétisme lorsqu'ils sont attachés à un aimant, mais celui-ci s'arrête lorsqu'il est retiré. Les aimants permanents sont fabriqués à partir de matériaux magnétiquement durs.

Comment fonctionne un aimant permanent

Son travail est lié à la structure atomique. Tous les ferromagnétiques créent un champ magnétique naturel, bien que faible, grâce aux électrons entourant les noyaux des atomes. Ces groupes d'atomes sont capables de s'orienter dans une seule direction et sont appelés domaines magnétiques. Chaque domaine a deux pôles : nord et sud. Lorsqu'un matériau ferromagnétique n'est pas magnétisé, ses régions sont orientées dans des directions aléatoires et leurs MF s'annulent.

Pour créer des aimants permanents, les ferromagnétiques sont chauffés à très hautes températures et sont exposés à un fort MF externe. Cela conduit au fait que les domaines magnétiques individuels à l'intérieur du matériau commencent à s'orienter dans la direction du champ magnétique externe jusqu'à ce que tous les domaines s'alignent, atteignant le point de saturation magnétique. Le matériau est ensuite refroidi et les domaines alignés sont verrouillés en position. Après le retrait du MF externe, les matériaux magnétiquement durs conserveront la plupart de leurs domaines, créant un aimant permanent.

Caractéristiques d'un aimant permanent

1. La force magnétique est caractérisée par une induction magnétique résiduelle. Désigné Br. C'est la force qui reste après la disparition du MT externe. Mesuré en tests (Tl) ou gauss (Gs);
2. Coercivité ou résistance à la démagnétisation - Ns. Mesuré en A/m. Indique quelle doit être l'intensité du MF externe pour démagnétiser le matériau ;
3. Énergie maximale - BHmax. Calculé en multipliant la force magnétique résiduelle Br et la coercivité Hc. Mesuré en MGSE (megagaussersted);
4. Le coefficient de température de la force magnétique résiduelle est Тс de Br. Caractérise la dépendance de Br à la valeur de la température ;
5. Tmax - valeur la plus élevée température à laquelle les aimants permanents perdent leurs propriétés avec possibilité de récupération inverse ;
6. Tcur est la valeur de température la plus élevée à laquelle le matériau magnétique perd définitivement ses propriétés. Cet indicateur s'appelle la température de Curie.

Les caractéristiques individuelles d'un aimant changent avec la température. À différentes significations températures différents types de matériaux magnétiques fonctionnent différemment.

Important! Tous les aimants permanents perdent un pourcentage de leur magnétisme à mesure que la température augmente, mais avec vitesse différente selon leur type.

Types d'aimants permanents

Il existe cinq types d'aimants permanents au total, chacun étant fabriqué différemment en fonction de matériaux aux propriétés différentes :

• alnico;
• ferrites;
• terres rares SmCo à base de cobalt et de samarium ;
• néodyme;
• polymère.

Alnico

Ce sont des aimants permanents composés principalement d'une combinaison d'aluminium, de nickel et de cobalt, mais peuvent également inclure du cuivre, du fer et du titane. En raison des propriétés des aimants alnico, ils peuvent fonctionner aux températures les plus élevées tout en conservant leur magnétisme, cependant, ils se démagnétisent plus facilement que la ferrite ou la terre rare SmCo. Ils ont été les premiers aimants permanents produits en série, remplaçant les métaux magnétisés et les électroaimants coûteux.

Application:

• moteurs électriques;
• traitement thermique;
• roulements;
• véhicules aérospatiaux;
• équipement militaire;
• équipement de chargement et de déchargement à haute température;
• micros.

Ferrites

Pour la fabrication d'aimants en ferrite, également appelés céramique, le carbonate de strontium et l'oxyde de fer sont utilisés dans un rapport de 10/90. Les deux matériaux sont abondants et économiquement disponibles.

En raison de leurs faibles coûts de production, de leur résistance à la chaleur (jusqu'à 250°C) et à la corrosion, les aimants en ferrite sont l'un des plus populaires pour un usage quotidien. Ils ont une plus grande coercivité interne que l'alnico, mais moins de force magnétique que leurs homologues en néodyme.

Application:

• haut-parleurs;
• systèmes de sécurité;
• de grandes plaques aimantées pour éliminer la contamination par le fer des lignes de traitement ;
• moteurs électriques et générateurs;
• instruments médicaux;
• aimants de levage;
• aimants de recherche marine;
• dispositifs basés sur le fonctionnement des courants de Foucault;
• commutateurs et relais;
• freins.

Aimants de terres rares SmCo

Les aimants au cobalt et au samarium fonctionnent sur une large plage de températures, ont des coefficients de température élevés et une résistance élevée à la corrosion. Cette vue conserve Propriétés magnétiques même à des températures inférieures au zéro absolu, ce qui les rend populaires pour une utilisation dans les applications cryogéniques.

Application:

• turbotechnique;
• raccords de pompe;
• environnements humides ;
• appareils à haute température;
• voitures de course électriques miniatures;
• appareils électroniques pour un fonctionnement dans des conditions critiques.

Aimants en néodyme

Les aimants les plus puissants existants, constitués d'un alliage de néodyme, de fer et de bore. En raison de leur énorme force, même les aimants miniatures sont efficaces. Cela offre une polyvalence d'utilisation. Chaque personne est constamment à côté d'un des aimants en néodyme. Ils sont, par exemple, dans un smartphone. La fabrication de moteurs électriques, d'équipements médicaux et d'électronique radio repose sur des aimants en néodyme très résistants. En raison de leur super résistance, de leur énorme force magnétique et de leur résistance à la démagnétisation, des échantillons jusqu'à 1 mm peuvent être produits.

Application:

• disques durs;
• dispositifs de reproduction du son - microphones, capteurs acoustiques, écouteurs, haut-parleurs ;
• prothèses;
• pompes à couplage magnétique;
• ferme-portes;
• moteurs et générateurs;
• serrures à bijoux;
• scanners IRM ;
• magnétothérapie;
• capteurs ABS dans les voitures ;
• matériel de levage;
• séparateurs magnétiques;
• interrupteurs à lames, etc.

Les aimants flexibles contiennent des particules magnétiques à l'intérieur d'un liant polymère. Ils sont utilisés pour des appareils uniques où il est impossible d'installer des analogues solides.

Application:

• affichage publicitaire - fixation rapide et retrait rapide lors d'expositions et d'événements ;
• enseignes de véhicules, panneaux scolaires éducatifs, logos d'entreprise;
• jouets, casse-tête et jeux;
• surfaces de masquage à peindre;
• calendriers et signets magnétiques;
• joints de portes et fenêtres.

La plupart des aimants permanents sont fragiles et ne doivent pas être utilisés comme éléments structurels. Ils sont fabriqués sous des formes standard : anneaux, tiges, disques et individuels : trapèzes, arcs, etc. En raison de la forte teneur en fer, les aimants en néodyme sont sensibles à la corrosion, ils sont donc recouverts de nickel, d'acier inoxydable, de téflon, titane, caoutchouc et autres matériaux.

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