Aimants et propriétés magnétiques de la matière. L'utilisation de l'aimant néodyme dans la vie quotidienne

4. Application d'aimants dans différentes régions Activités la société moderne

L'aimant est principalement utilisé dans l'électrotechnique, l'ingénierie radio, l'instrumentation, l'automatisation et la télémécanique. Ici, les matériaux ferromagnétiques sont utilisés pour fabriquer des circuits magnétiques, des relais, etc. .

Les générateurs de machines électriques et les moteurs électriques sont des machines de type rotatif qui convertissent soit de l'énergie mécanique en énergie électrique (générateurs), soit de l'énergie électrique en énergie mécanique (moteurs). Le fonctionnement des générateurs est basé sur le principe de l'induction électromagnétique : une force électromotrice (FEM) est induite dans un fil se déplaçant dans un champ magnétique. L'action des moteurs électriques repose sur le fait qu'une force agit sur un fil conducteur de courant placé dans un champ magnétique transversal.

Appareils magnétoélectriques. Dans de tels dispositifs, on utilise la force d'interaction du champ magnétique avec le courant dans les spires de l'enroulement de la partie mobile, tendant à faire tourner cette dernière.

Compteurs d'électricité à induction. Un compteur à induction n'est rien de plus qu'un moteur à courant alternatif de faible puissance avec deux enroulements - un enroulement de courant et un enroulement de tension. Un disque conducteur placé entre les enroulements tourne sous l'action d'un couple proportionnel à la puissance absorbée. Ce moment est équilibré par les courants induits dans le disque par l'aimant permanent, de sorte que la vitesse de rotation du disque est proportionnelle à la puissance consommée.

Électrique montre-bracelet alimenté par une batterie miniature. Ils nécessitent beaucoup moins de pièces pour fonctionner que montre mécanique; par exemple, une horloge portable électrique typique a deux aimants, deux inductances et un transistor.

Un dynamomètre est un instrument mécanique ou électrique permettant de mesurer la force de traction ou le couple d'une machine, d'une machine-outil ou d'un moteur.

Les dynamomètres de frein sont disponibles dans une grande variété de modèles ; il s'agit par exemple du frein Prony, des freins hydrauliques et électromagnétiques.

Un dynamomètre électromagnétique peut être réalisé sous la forme d'un appareil miniature adapté à la mesure des caractéristiques de petits moteurs.

Un galvanomètre est un appareil sensible de mesure des courants faibles. Le galvanomètre utilise le couple généré par l'interaction d'un aimant permanent en forme de fer à cheval avec une petite bobine conductrice de courant (électroaimant faible) suspendue dans l'espace entre les pôles de l'aimant. Le couple, et donc la déviation de la bobine, est proportionnel au courant et à l'induction magnétique totale dans l'entrefer, de sorte que l'échelle de l'instrument est presque linéaire avec de petites déviations de la bobine. Les appareils basés sur celui-ci sont le type d'appareils le plus courant.

Les propriétés magnétiques de la matière sont largement utilisées en science et en technologie comme moyen d'étudier la structure. divers organes. C'est ainsi que les sciences sont nées :

La magnétochimie est une branche de la chimie physique qui étudie la relation entre le magnétisme et propriétés chimiques substances; en outre, la magnétochimie étudie l'influence des champs magnétiques sur les processus chimiques. la magnétochimie est basée sur la physique moderne des phénomènes magnétiques. L'étude de la relation entre les propriétés magnétiques et chimiques nous permet de découvrir les caractéristiques structure chimique substances.

Détection de défauts magnétiques, méthode de recherche de défauts basée sur l'étude des distorsions du champ magnétique qui se produisent aux sites de défauts des produits en matériaux ferromagnétiques.

Accélérateur de particules, dispositif dans lequel des faisceaux dirigés d'électrons, de protons, d'ions et d'autres particules chargées d'une énergie bien supérieure à l'énergie thermique sont obtenus à l'aide de champs électriques et magnétiques.

De nombreux et divers types de technologie sont utilisés dans les accélérateurs modernes, incl. puissants aimants de précision.

Les accélérateurs jouent un rôle pratique important dans la thérapie médicale et le diagnostic. De nombreux hôpitaux dans le monde ont aujourd'hui à leur disposition de petits accélérateurs linéaires d'électrons qui génèrent des rayons X intenses utilisés pour le traitement des tumeurs. Dans une moindre mesure, des cyclotrons ou des synchrotrons générant des faisceaux de protons sont utilisés. L'avantage des protons dans le traitement des tumeurs par rapport aux rayons X est une libération d'énergie plus localisée. Par conséquent, la protonthérapie est particulièrement efficace dans le traitement des tumeurs cérébrales et oculaires, lorsque les dommages aux tissus sains environnants doivent être aussi minimes que possible.

Les représentants de diverses sciences tiennent compte champs magnétiques dans leurs recherches. Un physicien mesure les champs magnétiques des atomes et des particules élémentaires, un astronome étudie le rôle des champs cosmiques dans le processus de formation de nouvelles étoiles, un géologue utilise les anomalies du champ magnétique terrestre pour trouver des gisements de minerais magnétiques, et récemment la biologie a également participé activement à l'étude et à l'utilisation des aimants.

La science biologique de la première moitié du XXe siècle décrivait avec confiance les fonctions vitales, sans tenir compte de l'existence de champs magnétiques. De plus, certains biologistes ont jugé nécessaire de souligner que même un fort champ magnétique artificiel n'a aucun effet sur les objets biologiques.

Dans les encyclopédies, rien n'était dit sur l'influence des champs magnétiques sur les processus biologiques. Dans la littérature scientifique du monde entier, des considérations positives uniques sur l'un ou l'autre effet biologique des champs magnétiques apparaissaient chaque année. Cependant, ce ruisseau faible n'a pas pu faire fondre l'iceberg de la méfiance même dans la formulation du problème lui-même... Et soudain, le ruisseau s'est transformé en un ruisseau turbulent. L'avalanche de publications magnétobiologiques, comme en rupture avec un sommet, n'a cessé d'augmenter depuis le début des années 60 et de noyer les déclarations sceptiques.

Des alchimistes du XVIe siècle à nos jours, l'action biologique de l'aimant a trouvé maintes fois admirateurs et critiques. À plusieurs reprises au cours de plusieurs siècles, des poussées et des récessions d'intérêt pour l'effet thérapeutique de l'aimant ont été observées. Avec son aide, ils ont essayé de traiter (et non sans succès) les maladies nerveuses, les maux de dents, l'insomnie, les douleurs au foie et à l'estomac - des centaines de maladies.

À des fins médicinales, l'aimant a commencé à être utilisé, probablement plus tôt que pour déterminer les points cardinaux.

En tant que remède externe local et en tant qu'amulette, l'aimant était très populaire auprès des Chinois, des Hindous, des Égyptiens, des Arabes, des Grecs, des Romains, etc. Ses propriétés curatives sont mentionnées dans leurs écrits par le philosophe Aristote et l'historien Pline.

Dans la seconde moitié du 20e siècle, les bracelets magnétiques se sont généralisés, ayant un effet bénéfique sur les patients souffrant de troubles de la tension artérielle (hypertension et hypotension).

En plus des aimants permanents, des électroaimants sont également utilisés. Ils sont également utilisés pour un large éventail de problèmes dans les domaines de la science, de la technologie, de l'électronique, de la médecine ( maladies nerveuses, maladies des vaisseaux des extrémités, maladies cardiovasculaires, cancers).

Surtout, les scientifiques ont tendance à penser que les champs magnétiques augmentent la résistance du corps.

Il existe des compteurs électromagnétiques de vitesse du sang, des capsules miniatures qui, à l'aide de champs magnétiques externes, peuvent être déplacées dans les vaisseaux sanguins pour les dilater, prélever des échantillons à certaines sections du trajet ou, au contraire, retirer localement divers médicaments des capsules.

La méthode magnétique d'élimination des particules métalliques de l'œil est largement utilisée.

La plupart d'entre nous connaissent l'étude du travail du cœur à l'aide de capteurs électriques - un électrocardiogramme. Les impulsions électriques produites par le cœur créent un champ magnétique du cœur qui, en valeurs maximales, correspond à 10-6 de l'intensité du champ magnétique terrestre. La valeur de la magnétocardiographie est qu'elle fournit des informations sur les zones électriquement "silencieuses" du cœur.

Il convient de noter que les biologistes demandent maintenant aux physiciens de donner une théorie du mécanisme primaire de l'action biologique du champ magnétique, et les physiciens en réponse exigent des biologistes des faits biologiques plus vérifiés. Il est évident qu'une coopération étroite de divers spécialistes sera couronnée de succès.

Un lien important unissant les problèmes magnétobiologiques est la réponse du système nerveux aux champs magnétiques. Le cerveau est le premier à réagir à tout changement de environnement externe. C'est l'étude de ses réactions qui sera la clé de la résolution de nombreux problèmes de magnétobiologie.

Parmi les révolutions technologiques de la fin du XXe siècle, l'une des plus importantes est le transfert des consommateurs vers le combustible nucléaire. Une fois de plus, les champs magnétiques sont à l'honneur. Eux seuls pourront freiner le plasma capricieux dans une réaction thermonucléaire "pacifique", qui devrait remplacer les réactions de fission des noyaux radioactifs d'uranium et de thorium.

Quoi d'autre à brûler? - une question qui tourmente à jamais les ingénieurs électriques sonne comme un refrain obsessionnel. Pendant assez longtemps, le bois de chauffage nous a aidés, mais ils ont une faible intensité énergétique, et donc la civilisation du bois est primitive. Notre prospérité actuelle repose sur la combustion de combustibles fossiles, mais les réserves facilement disponibles de pétrole, de charbon et de gaz naturel se tarissent lentement mais sûrement. Bon gré mal gré, la balance énergétique et énergétique du pays doit être réorientée vers autre chose. Au siècle prochain, les restes d'énergies fossiles devront être préservés pour les besoins en matières premières de la chimie. Et la principale source d'énergie, comme vous le savez, sera le combustible nucléaire.

L'idée de l'isolation thermique magnétique du plasma est basée sur la propriété bien connue des particules chargées électriquement se déplaçant dans un champ magnétique de courber leur trajectoire et de se déplacer dans une spirale de lignes de champ. Cette courbure de la trajectoire dans un champ magnétique non uniforme amène la particule à être poussée dans une région où le champ magnétique est plus faible. La tâche consiste à entourer le plasma de tous les côtés avec un champ plus fort. Ce problème est résolu dans de nombreux laboratoires à travers le monde. Le confinement magnétique du plasma a été découvert par des scientifiques soviétiques qui, en 1950, ont proposé de confiner le plasma dans des pièges dits magnétiques (ou, comme on les appelle souvent, dans des bouteilles magnétiques).

Un exemple de système très simple de confinement magnétique d'un plasma est un piège à miroirs magnétiques ou miroirs (tube miroir). Le système est un long tuyau dans lequel un champ magnétique longitudinal est créé. Des enroulements plus massifs sont enroulés aux extrémités du tuyau qu'au milieu. Cela conduit au fait que les lignes de champ magnétique aux extrémités du tube sont plus denses et que le champ magnétique dans ces zones est plus fort. Ainsi, une particule qui est entrée dans la bouteille magnétique ne peut pas sortir du système, car elle devrait traverser les lignes de force et, en raison de la force de Lorentz, "s'enrouler" autour d'elles. Sur ce principe, un immense piège magnétique de l'installation Ogra-1, lancé à l'Institut énergie atomique nommé d'après I.V. Kurchatov en 1958. La chambre à vide Ogra-1 a une longueur de 19 m avec un diamètre intérieur de 1,4 m. Le diamètre moyen de l'enroulement qui crée un champ magnétique est de 1,8 m, l'intensité du champ au milieu de la chambre est de 0,5 T, en bouchons 0,8 T

Le coût de l'électricité issue des centrales thermonucléaires sera très faible en raison du faible coût de la matière première (l'eau). Le temps viendra où les centrales généreront littéralement des océans d'électricité. Avec l'aide de cette électricité, il sera possible, peut-être, non seulement de changer radicalement les conditions de la vie sur Terre - refouler les rivières, assécher les marécages, arroser les déserts - mais aussi de changer l'apparence de l'espace extra-atmosphérique environnant. - peupler et "faire revivre" la Lune, entourer Mars d'une atmosphère.

L'une des principales difficultés sur cette voie est la création d'un champ magnétique d'une géométrie et d'une amplitude données. Les champs magnétiques dans les pièges thermonucléaires modernes sont relativement faibles. Néanmoins, si l'on tient compte des énormes volumes des chambres, de l'absence de noyau ferromagnétique, ainsi que des exigences particulières pour la forme du champ magnétique, qui rendent difficile la création de tels systèmes, il faut reconnaître que les pièges existants sont une grande prouesse technique.

Sur la base de ce qui précède, on peut conclure qu'il n'existe actuellement aucune industrie dans laquelle un aimant ou le phénomène de magnétisme ne serait pas appliqué.

5. Les supraconducteurs et leurs applications Aimant supraconducteur

Les supraconducteurs sont souvent cités comme la clé de l'électrotechnique du futur. Cela est dû à leurs propriétés vraiment étonnantes. En fait, les supraconducteurs en tant que matériaux spéciaux n'existent pas. Ce sont des matériaux ordinaires des éléments du tableau périodique, qui, sous certaines conditions, apparaissent propriétés insolites. L'aluminium, par exemple, est considéré comme un bon conducteur, transmet bien la chaleur et dans son épaisseur améliore légèrement le champ magnétique (paramagnétique). Lorsqu'il est refroidi en dessous de 1,2 K, la conductivité électrique de l'aluminium augmente à l'infini (supraconducteur), la conductivité thermique se dégrade également fortement (isolant thermique), et le champ magnétique ne peut plus y pénétrer (diamagnet). Il semblerait qu'il faille payer trop cher pour obtenir de telles qualités utiles - atteindre de basses températures n'est pas un plaisir bon marché. Il s'est avéré cependant que le coût des réfrigérateurs et de la protection thermique des zones froides est incomparable avec les avantages obtenus. Il est devenu possible sans coûts excessifs d'obtenir des courants énormes (plusieurs milliers de fois plus importants que dans les conducteurs conventionnels) et des champs magnétiques énormes avec de modestes sections de pneus porteurs de courant : c'est ce qui est extrêmement important lors de la création d'appareils électriques puissants.

Il est clair que de nouvelles solutions de conception et de nouveaux matériaux seront nécessaires pour créer des générateurs de plus grande puissance. À cet égard, les scientifiques et ingénieurs placent des espoirs particuliers dans la supraconductivité. Ce n'est pas sans raison que la recherche théorique et expérimentale dans le domaine des matériaux supraconducteurs est l'une des principales directions du développement de la science, et le développement des turbogénérateurs supraconducteurs est l'une des principales directions du développement de la technologie. Les équipements électriques supraconducteurs permettront d'augmenter fortement les charges électriques et magnétiques dans les éléments des appareils et, de ce fait, de réduire drastiquement leurs dimensions. Dans un fil supraconducteur, une densité de courant autorisée est 10 à 50 fois supérieure à la densité de courant dans les équipements électriques conventionnels. Les champs magnétiques peuvent être portés à des valeurs de l'ordre de 10 T, contre 0,8...1 T dans les machines conventionnelles. Si l'on tient compte du fait que les dimensions des appareils électriques sont inversement proportionnelles au produit de la densité de courant admissible et de l'induction du champ magnétique, il est clair que l'utilisation de supraconducteurs réduira de plusieurs fois la taille et le poids des équipements électriques !

De nombreux obstacles disparaissent d'eux-mêmes si l'effet de la supraconductivité est utilisé et que des matériaux supraconducteurs sont utilisés. Ensuite, les pertes dans l'enroulement du rotor peuvent être pratiquement réduites à zéro, car le courant continu n'y rencontrera pas de résistance. Et si c'est le cas, l'efficacité de la machine augmente. Le courant élevé circulant dans l'enroulement d'excitation supraconducteur crée un champ magnétique si puissant qu'il n'est plus nécessaire d'utiliser un circuit magnétique en acier, traditionnel pour toute machine électrique. La suppression de l'acier réduira la masse du rotor et son inertie. La création de machines électriques cryogéniques n'est pas un hommage à la mode, mais une nécessité, une conséquence naturelle progrès scientifique et technologique. Et tout porte à croire que d'ici la fin du siècle, des turboalternateurs supraconducteurs d'une capacité de plus de 1000 MW fonctionneront dans les systèmes électriques.

Les ingénieurs électriciens n'ont pas seulement besoin de générateurs de froid. Plusieurs dizaines de transformateurs supraconducteurs ont déjà été fabriqués et testés (le premier d'entre eux a été construit par l'américain McPhee en 1961 ; le transformateur fonctionnait à un niveau de 15 kW). Il existe des projets de transformateurs supraconducteurs pour une puissance allant jusqu'à 1 million de kW. À des puissances suffisamment élevées, les transformateurs supraconducteurs seront 40 ... 50% plus légers que les transformateurs conventionnels avec approximativement les mêmes pertes de puissance que les transformateurs conventionnels (la puissance du liquéfacteur a également été prise en compte dans ces calculs).Cependant, les transformateurs supraconducteurs ont également inconvénients importants. Ils sont associés à la nécessité de protéger le transformateur de sa sortie de l'état supraconducteur lors des surcharges, des courts-circuits, surchauffe, lorsque le champ magnétique, le courant ou la température peuvent atteindre des valeurs critiques.

À dernières années le rêve de lignes électriques supraconductrices se rapproche de plus en plus de sa réalisation. La demande sans cesse croissante d'électricité rend très attrayante la transmission d'une puissance élevée sur de longues distances. Les scientifiques soviétiques ont démontré de manière convaincante la promesse des lignes de transmission supraconductrices. Le coût des lignes sera comparable au coût des lignes électriques aériennes classiques (le coût d'un supraconducteur, compte tenu de la valeur élevée de sa densité de courant critique par rapport à la densité de courant économiquement viable dans les fils de cuivre ou d'aluminium, est faible) et inférieur au coût des lignes câblées. Il est censé mettre en œuvre des lignes électriques supraconductrices de la manière suivante : une canalisation d'azote liquide est posée entre les points de transmission finaux dans le sol. À l'intérieur de ce pipeline se trouve un pipeline avec de l'hélium liquide. L'hélium et l'azote circulent dans les canalisations en raison de la création d'une différence de pression entre les points source et destination. Ainsi, les stations de liquéfaction-pompage ne seront qu'aux extrémités de la ligne. L'azote liquide peut être utilisé simultanément comme diélectrique. La tuyauterie d'hélium est supportée à l'intérieur de la tuyauterie d'azote par des entretoises diélectriques (la plupart des isolants ont des propriétés diélectriques à basses températures s'améliorent). La conduite d'hélium est isolée sous vide. La surface interne de la canalisation d'hélium liquide est recouverte d'une couche de supraconducteur. Les pertes dans une telle ligne, compte tenu des pertes inévitables aux extrémités de la ligne, où le supraconducteur doit être relié aux pneus à température normale, ne dépasseront pas quelques fractions de pour cent, et dans les lignes électriques ordinaires, les pertes sont 5...10 fois plus grands !

La base de l'énergie début XXI siècle, des centrales nucléaires et thermonucléaires dotées de générateurs électriques extrêmement puissants peuvent devenir. champs électriques, générées par des électroaimants supraconducteurs, de puissantes rivières pourront couler le long des lignes électriques supraconductrices dans des dispositifs de stockage d'énergie supraconducteurs, d'où elles seront prises par les consommateurs en fonction des besoins. Les centrales électriques pourront produire de l'électricité de manière uniforme jour et nuit, et leur libération des modes planifiés devrait augmenter l'efficacité et la durée de vie des unités principales.

Des stations solaires spatiales peuvent être ajoutées aux centrales électriques au sol. Planant au-dessus de points fixes de la planète, ils devront convertir les rayons du soleil en rayonnement électromagnétique à ondes courtes afin d'envoyer des flux d'énergie focalisés vers des convertisseurs au sol en courants industriels. Tous les équipements électriques des systèmes électriques terrestres et spatiaux doivent être supraconducteurs, sinon les pertes dans les conducteurs de conductivité électrique finie se révéleront apparemment inacceptables.

Conclusion

Les perspectives et le bien-être d'une personne dépendent dans une mesure suffisante des progrès de la science.

A une petite flèche tremblante, peinte en noir à une extrémité et en rouge à l'autre, on doit des découvertes étonnantes. Mondes inconnus, animaux exotiques, îles parfumées, continents de glace et des peuples qui ne connaissaient pas la civilisation apparurent sous les yeux des "pilotes de frégates" étonnés qui vérifiaient leur chemin avec une petite aiguille de boussole ...

Dans un immense arsenal science moderne l'aimant occupe une place toute particulière. Sans elle, aucune recherche, aucune science, aucune industrie, aucune vie civilisée n'est possible. Si nous nous souvenons également que si la Terre n'avait pas de champ magnétique, ce serait maintenant une planète incinérée par le rayonnement cosmique, comme Mars, alors on peut ressentir quelque chose comme de la gratitude envers les aimants.

Mais outre la gratitude, l'aimant est également digne de respect - après tout, si vous pensez à une échelle historique, vous devez admettre que nous ne pouvons pas en dire plus sur la nature de l'attraction de l'aimant.

La question de l'attraction magnétique excitera l'esprit des garçons et des scientifiques pendant des centaines d'années. Ne surestimons pas nos connaissances. Celui qui fait ça se met souvent dans le pétrin. Rappelons-nous ce qui était écrit sur l'électricité en 1755 dans un hebdomadaire londonien : « L'électricité est une force bien étudiée par l'homme. Il est utilisé avec succès pour traiter les maladies, cette force est capable d'accélérer le développement des plantes.

Ces mots ont été écrits avant Faraday, Ampère, Maxwell, quand les gens, comme on peut maintenant l'affirmer sans risque, ne savaient presque rien de l'électricité. Et maintenant, dans la seconde moitié du XXe siècle, presque aucun scientifique ne trouvera le courage de dire : « L'électricité est une force bien étudiée par l'homme.

Nous en savons beaucoup sur l'électricité et le magnétisme, et chaque jour nous en apprenons de plus en plus. Mais derrière un problème il y en a d'autres, non moins complexes et intéressants. La vie sera toujours pleine de mystères. Et avec le plus complexe - le mystère de la vie et le mystère de l'univers - le mystère de l'aimant fournira toujours de la nourriture à un esprit curieux.

Albert Einstein s'est souvenu pour le reste de sa vie du jour où lui, un enfant de quatre ans, a reçu un nouveau jouet - une boussole. Pour le reste de sa vie, il a conservé son émerveillement d'enfance devant les propriétés miraculeuses d'un aimant, ces mêmes propriétés qui inquiétaient nos ancêtres il y a des milliers d'années.

Il est peu probable qu'il y ait jamais une personne qui se permette de dire : « J'ai compris l'énigme de l'aimant ! Cependant, les scientifiques qui ont appris une fraction étonnamment petite du secret ont pu créer des appareils capables de rivaliser avec les aimants les plus puissants créés par la nature.

Bibliographie

1. Grande Encyclopédie soviétique. Maison d'édition "Encyclopédie soviétique", M., 1974.

2. Diaghilev, FM De l'histoire de la physique et de la vie de ses créateurs : Didacticiel pour les universités / F.M. Diaghilev. - M. : Lumières, 1986. – 280 s.

3. Kabardin, O.F. Physique : Réf. Matériaux : Proc. Aide aux étudiants. / DE. Kabardine. - 3e éd. - M. : Lumières, 1991. - 367 p. : ill.

4. Kartsev, vice-président Aimant pour trois millénaires / V.P. Kartsev. - M. : Connaissance, 1986. – 230 p.

5. Los, Virginie Histoire et philosophie des sciences. Bases du cours : manuel / V.A. Wapiti. - M.: Maison d'édition - société commerciale "Dashkov et K 0", 2004.- 404 p.

6. Milkovskaya, LB Répétons la physique : un manuel pour les universités / L.B. Milkovskaïa. - M. : Ecole Supérieure, 1991 - 307 pp. : ill.

7. Simonenko, O.D. La science électrotechnique dans la première moitié du XXe siècle. / O.D. Simonenko. - M. : Connaissances, 1988. - 325s.

8. Électronique radio moderne (années 50-80) / V.P. Borissov [et autres] ; éd. V.P. Borisov, V.M. Rodionov. - M. : Oméga-L, 1993. - 340 p.

9. Kholodov, Yu.A. Homme dans la toile magnétique : / Yu.A. Kholodov. - M. : Connaissance, 1972 - 173 p.

10. Dynamomètres électromagnétiques//Science et technologie. - 2008. - N° 5. - p.25-27

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 de roches ont des caractéristiques originales : elles sont attirées par les objets en fer. La mention de la magnétite se retrouve dans les anciennes annales historiques : 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'on lui donne la liberté de tourner. Recherche scientifique, réalisée par P. Peregrine au XIIIe siècle, a montré que l'acier peut acquérir ces caractéristiques après avoir été frotté 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 les champs magnétiques, un nombre beaucoup plus restreint d'entre eux sont capables de maintenir un champ magnétique 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 cela s'arrête lorsque l'aimant 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 haute température et soumis à un fort champ magnétique 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 significations différentes températures différents types de matériaux magnétiques fonctionnent différemment.

Important! Tous les aimants permanents perdent un pourcentage de magnétisme à mesure que la température augmente, mais à un rythme différent 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. Ce type conserve ses 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.

Vidéo

Au tout début du travail, il sera utile de donner quelques définitions et explications.

Si, à un certain endroit, des corps en mouvement chargés sont affectés par une force qui n'agit pas sur des corps fixes ou non chargés, alors ils disent qu'il y a un un champ magnétique l'une des formes les plus généralesChamp électromagnétique.

Il existe des corps qui peuvent créer un champ magnétique autour d'eux (et un tel corps est aussi affecté par la force du champ magnétique), on dit qu'ils sont magnétisés et qu'ils ont un moment magnétique, qui détermine la propriété du corps à créer un champ magnétique. De tels corps sont appelés aimants.

Il convient de noter que différents matériaux réagissent différemment à un champ magnétique externe.

Il existe des matériaux qui affaiblissent l'effet d'un champ extérieur à l'intérieur d'eux-mêmes– paramagnétiques et renforcer le champ externe en eux-mêmes- les diamants.

Il existe des matériaux avec une énorme capacité (des milliers de fois) à améliorer le champ externe à l'intérieur d'eux-mêmes - fer, cobalt, nickel, gadolinium, alliages et composés de ces métaux, ils sont appelés– ferromagnétiques.

Il existe des matériaux parmi les ferromagnétiques qui, après exposition à un champ magnétique externe suffisamment puissant, deviennent eux-mêmes des aimants - ce sontmatériaux magnétiques durs.

Il existe des matériaux qui concentrent un champ magnétique externe en eux-mêmes et, pendant qu'il agit, se comportent comme des aimants ; mais si le champ externe disparaît, ils ne deviennent pas des aimants - c'estmatériaux magnétiques doux

INTRODUCTION

Nous sommes habitués à l'aimant et le traitons avec un peu de condescendance comme un attribut obsolète des cours de physique à l'école, parfois même sans soupçonner combien d'aimants il y a autour de nous. Il y a des dizaines d'aimants dans nos appartements : dans les rasoirs électriques, les enceintes, les magnétophones, dans les montres, dans les bocaux à clous, enfin. Nous sommes nous-mêmes des aimants : les biocourants qui circulent en nous donnent naissance autour de nous à un étrange schéma de lignes de force magnétiques. La terre sur laquelle nous vivons est un aimant bleu géant. Le soleil est une boule de plasma jaune - un aimant encore plus grand. Les galaxies et les nébuleuses, à peine discernables par les télescopes, sont des aimants d'une taille incompréhensible. Fusion thermonucléaire, production d'énergie magnétodynamique, accélération de particules chargées dans les synchrotrons, récupération de navires coulés - tous ces domaines nécessitent des aimants grandioses, jamais vus auparavant. Le problème de la création de champs magnétiques forts, super forts, ultra forts et encore plus forts est devenu l'un des principaux problèmes de la physique et de la technologie modernes.

L'aimant est connu de l'homme depuis des temps immémoriaux. Nous avons reçu des références

sur les aimants et leurs propriétés dans les travauxThalès de Milet (vers 600 av. J.-C.) et Platon (427-347 av. J.-C.). Le mot même "aimant" est né du fait que des aimants naturels ont été découverts par les Grecs en Magnésie (Thessalie).

Les aimants naturels (ou naturels) se trouvent dans la nature sous forme de gisements de minerais magnétiques. L'Université de Tartu possède le plus grand aimant naturel connu. Sa masse est de 13 kg, et il est capable de soulever une charge de 40 kg.

Les aimants artificiels sont des aimants créés par l'homme sur la base de diversferromagnétiques. Les aimants dits "en poudre" (faits de fer, de cobalt et de quelques autres additifs) peuvent supporter une charge de plus de 5000 fois leur propre poids.

Avec il y a des aimants artificiels différents types:

L'un est le soi-disantaimants permanentsfait à partir de "magnétique dur» matériaux. Leurs propriétés magnétiques ne sont pas liées à l'utilisation de sources ou de courants externes.

Un autre type comprend les soi-disant électro-aimants avec un noyau depuis " magnétique doux» glande. Les champs magnétiques qu'ils créent sont principalement dus au fait que le fil de bobinage entourant le noyau traverse électricité.

En 1600, un livre du médecin royal W. Gilbert "Sur l'aimant, les corps magnétiques et le grand aimant - la Terre" a été publié à Londres. Ce travail était la première tentative que nous connaissions pour étudier les phénomènes magnétiques du point de vue de la science. Cet ouvrage contient les informations alors disponibles sur l'électricité et le magnétisme, ainsi que les résultats des propres expériences de l'auteur.

De tout ce qu'une personne rencontre, elle cherche avant tout à tirer un bénéfice pratique. N'a pas passé ce destin et l'aimant

Dans mon travail, j'essaierai de retracer comment les aimants sont utilisés par les gens non pas pour la guerre, mais à des fins pacifiques, y compris l'utilisation des aimants en biologie, en médecine et dans la vie quotidienne.

UTILISATION D'AIMANTS.

BOUSSOLE, un dispositif pour déterminer des directions horizontales au sol. Il est utilisé pour déterminer la direction dans laquelle la mer, les avions, les véhicules terrestres se déplacent ; la direction dans laquelle le piéton marche ; directions vers un objet ou un point de repère. Les boussoles sont divisées en deux classes principales : les boussoles magnétiques comme les flèches, qui sont utilisées par les topographes et les touristes, et les boussoles non magnétiques, comme un gyrocompas et un radiocompas.

Au XIe siècle fait référence au message des chinois Shen Kua et Chu Yu concernant la fabrication de boussoles à partir d'aimants naturels et leur utilisation en navigation. Si un

une longue aiguille faite d'un aimant naturel est équilibrée sur un axe qui lui permet de tourner librement dans un plan horizontal, elle fait toujours face au nord avec une extrémité et au sud avec l'autre. En marquant l'extrémité pointant vers le nord, vous pouvez utiliser une telle boussole pour déterminer les directions.

Les effets magnétiques étaient concentrés aux extrémités d'une telle aiguille et étaient donc appelés pôles (nord et sud, respectivement).

L'aimant est principalement utilisé dans l'électrotechnique, l'ingénierie radio, l'instrumentation, l'automatisation et la télémécanique. Ici, les matériaux ferromagnétiques sont utilisés pour fabriquer des circuits magnétiques, des relais, etc.

En 1820, G. Oersted (1777–1851) découvrit qu'un conducteur avec du courant agit sur une aiguille magnétique, la faisant tourner. Littéralement une semaine plus tard, Ampère a montré que deux conducteurs parallèles avec un courant dans la même direction s'attirent. Plus tard, il a suggéré que tous les phénomènes magnétiques sont dus à des courants et que les propriétés magnétiques des aimants permanents sont associées à des courants circulant constamment à l'intérieur de ces aimants. Cette hypothèse est tout à fait conforme aux idées modernes.

Générateurs de machines électriques et moteurs électriques -machines tournantes qui convertissent soit de l'énergie mécanique en énergie électrique (générateurs), soit de l'énergie électrique en énergie mécanique (moteurs). Le fonctionnement des générateurs est basé sur le principe de l'induction électromagnétique : une force électromotrice (FEM) est induite dans un fil se déplaçant dans un champ magnétique. L'action des moteurs électriques repose sur le fait qu'une force agit sur un fil conducteur de courant placé dans un champ magnétique transversal.

Appareils magnétoélectriques.De tels dispositifs utilisent la force d'interaction du champ magnétique avec le courant dans les spires de l'enroulement de la partie mobile, tendant à faire tourner cette dernière

Compteurs d'électricité à induction. Un compteur à induction n'est rien de plus qu'un moteur à courant alternatif de faible puissance avec deux enroulements - un enroulement de courant et un enroulement de tension. Un disque conducteur placé entre les enroulements tourne sous l'action d'un couple proportionnel à la puissance absorbée. Ce moment est équilibré par les courants induits dans le disque par l'aimant permanent, de sorte que la vitesse de rotation du disque est proportionnelle à la puissance consommée.

Montre-bracelet électriquealimenté par une batterie miniature. Elles nécessitent beaucoup moins de pièces pour fonctionner que les montres mécaniques ; par exemple, une horloge portable électrique typique a deux aimants, deux inductances et un transistor.

Fermer à clé - un dispositif mécanique, électrique ou électronique qui limite l'utilisation non autorisée de quelque chose. La serrure peut être actionnée par un dispositif (clé) détenu par une certaine personne, une information (code numérique ou alphabétique) saisie par cette personne, ou une caractéristique individuelle (par exemple, un motif rétinien) de cette personne. La serrure connecte généralement temporairement deux nœuds ou deux parties l'une à l'autre dans un seul appareil. Le plus souvent, les serrures sont mécaniques, mais les serrures électromagnétiques sont de plus en plus utilisées.

Serrures magnétiques. Les serrures à cylindre de certains modèles utilisent des éléments magnétiques. La serrure et la clé sont équipées de jeux d'aimants permanents contre-codés. Lorsqu'il est inséré dans le trou de la serrure bonne clé, il attire et place les éléments magnétiques internes de la serrure dans la position souhaitée, ce qui vous permet d'ouvrir la serrure.

Dynamomètre - instrument mécanique ou électrique pour mesurer la force de traction ou le couple d'une machine, d'une machine-outil ou d'un moteur.

Freins dynamométriquesil existe une variété de modèles; il s'agit par exemple du frein Prony, des freins hydrauliques et électromagnétiques.

Dynamomètre électromagnétiquepeut être réalisé sous la forme d'un appareil miniature adapté à la mesure des caractéristiques des petits moteurs.

Galvanomètre - un appareil sensible de mesure des courants faibles. Le galvanomètre utilise le couple généré par l'interaction d'un aimant permanent en forme de fer à cheval avec une petite bobine conductrice de courant (électroaimant faible) suspendue dans l'espace entre les pôles de l'aimant. Le couple, et donc la déviation de la bobine, est proportionnel au courant et à l'induction magnétique totale dans l'entrefer, de sorte que l'échelle de l'instrument est presque linéaire avec de petites déviations de la bobine. Les appareils basés sur celui-ci sont le type d'appareils le plus courant.

La gamme d'appareils fabriqués est large et variée : appareils de tableau pour courant continu et alternatif (magnétoélectriques, magnétoélectriques avec redresseur et systèmes électromagnétiques), appareils combinés, ampère-voltmètres, pour diagnostiquer et régler l'équipement électrique des voitures, mesurer la température des surfaces planes, appareils pour équiper les salles de classe, testeurs et compteurs de divers paramètres électriques

Production d'abrasifs - petites particules dures et pointues utilisées en vrac ou forme liée pour le traitement mécanique (y compris le façonnage, le pelage, le meulage, le polissage) de divers matériaux et produits dérivés (des grandes plaques d'acier aux feuilles de contreplaqué, en passant par les verres optiques et les puces informatiques). Les abrasifs sont naturels ou artificiels. L'action des abrasifs est d'enlever une partie de la matière de la surface traitée.Lors de la production d'abrasifs artificiels, le ferrosilicium présent dans le mélange se dépose au fond du four, mais de petites quantités sont incrustées dans l'abrasif et ensuite retirées par un aimant.

Les propriétés magnétiques de la matière sont largement utilisées en science et en technologie comme moyen d'étudier la structure de divers corps. Ainsi naquit Les sciences:

Magnétokh et mia (magnétochimie) - une section de chimie physique qui étudie la relation entre les propriétés magnétiques et chimiques des substances; en outre, la magnétochimie étudie l'influence des champs magnétiques sur les processus chimiques. la magnétochimie est basée sur la physique moderne des phénomènes magnétiques. L'étude de la relation entre les propriétés magnétiques et chimiques permet d'élucider les caractéristiques de la structure chimique d'une substance.

Détection de défaut magnétique, une méthode de recherche de défauts basée sur l'étude des distorsions de champ magnétique qui se produisent aux endroits des défauts dans les produits en matériaux ferromagnétiques.

. Technologie micro-ondes

Gamme de fréquences super hautes (SHF) - gamme de fréquence du rayonnement électromagnétique (100¸ 300 000 millions de hertz), situé dans le spectre entre les ultra-hautes fréquences de télévision et les fréquences infrarouges lointaines

Lien. Les ondes radio micro-ondes sont largement utilisées dans les technologies de communication. En plus de divers systèmes radio militaires, il existe de nombreuses liaisons hertziennes commerciales dans tous les pays du monde. Comme ces ondes radio ne suivent pas la courbure de la surface terrestre, mais se propagent en ligne droite, ces liaisons de communication consistent généralement en des stations relais installées au sommet de collines ou sur des pylônes radio à des intervalles d'environ 50 km.

Traitement thermique des produits alimentaires.Le rayonnement micro-ondes est utilisé pour le traitement thermique des produits alimentaires à la maison et dans l'industrie alimentaire. L'énergie générée par de puissants tubes à vide peut être concentrée dans un petit volume pour une cuisson très efficace des produits dits. micro-ondes ou fours à micro-ondes, caractérisés par la propreté, le silence et la compacité. De tels dispositifs sont utilisés dans les cuisines d'avions, les wagons-restaurants ferroviaires et les distributeurs automatiques où la préparation et la cuisson de restauration rapide sont nécessaires. L'industrie produit également des fours à micro-ondes domestiques.

Les progrès rapides dans le domaine de la technologie des micro-ondes sont largement associés à l'invention de dispositifs spéciaux à électrovide - le magnétron et le klystron, capables de générer de grandes quantités d'énergie micro-ondes. Un oscillateur basé sur une triode à vide classique, utilisé aux basses fréquences, s'avère très peu efficace dans le domaine des micro-ondes.

Magnétron. Dans le magnétron, inventé en Grande-Bretagne avant la Seconde Guerre mondiale, ces lacunes sont absentes, car une approche complètement différente de la génération de rayonnement micro-ondes est prise comme base - le principe d'un résonateur à cavité

Le magnétron comporte plusieurs résonateurs à cavité disposés symétriquement autour de la cathode située au centre. L'instrument est placé entre les pôles d'un aimant puissant.

Lampe à ondes progressives (TWT).Un autre dispositif à électrovide pour générer et amplifier des ondes électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes est une lampe à ondes progressives. Il s'agit d'un mince tube sous vide inséré dans une bobine magnétique de focalisation.

accélérateur de particules, une installation dans laquelle, à l'aide de champs électriques et magnétiques, des faisceaux dirigés d'électrons, de protons, d'ions et d'autres particules chargées d'une énergie bien supérieure à l'énergie thermique sont obtenus.

De nombreux et divers types de technologie sont utilisés dans les accélérateurs modernes, incl. puissants aimants de précision.

Dans la thérapie médicale et le diagnostic,les accélérateurs jouent un rôle pratique important. De nombreux hôpitaux dans le monde ont aujourd'hui à leur disposition de petits accélérateurs linéaires d'électrons qui génèrent des rayons X intenses utilisés pour le traitement des tumeurs. Dans une moindre mesure, des cyclotrons ou des synchrotrons générant des faisceaux de protons sont utilisés. L'avantage des protons dans le traitement des tumeurs par rapport aux rayons X est une libération d'énergie plus localisée. Par conséquent, la protonthérapie est particulièrement efficace dans le traitement des tumeurs cérébrales et oculaires, lorsque les dommages aux tissus sains environnants doivent être aussi minimes que possible.

Les représentants de diverses sciences tiennent compte des champs magnétiques dans leurs recherches. Un physicien mesure les champs magnétiques des atomes et des particules élémentaires, un astronome étudie le rôle des champs cosmiques dans le processus de formation de nouvelles étoiles, un géologue utilise les anomalies du champ magnétique terrestre pour trouver des gisements de minerais magnétiques, et récemment la biologie a également participé activement à l'étude et à l'utilisation des aimants.

Biologiepremière moitié XX siècle a décrit avec confiance les fonctions vitales, sans tenir compte du tout de l'existence de champs magnétiques. De plus, certains biologistes ont jugé nécessaire de souligner que même un fort champ magnétique artificiel n'a aucun effet sur les objets biologiques.

Dans les encyclopédies, rien n'était dit sur l'influence des champs magnétiques sur les processus biologiques. Dans la littérature scientifique du monde entier, des considérations positives uniques sur l'un ou l'autre effet biologique des champs magnétiques apparaissaient chaque année. Cependant, ce ruisseau faible n'a pas pu faire fondre l'iceberg de la méfiance même dans la formulation du problème lui-même... Et soudain, le ruisseau s'est transformé en un ruisseau turbulent. L'avalanche de publications magnétobiologiques, comme en rupture avec un sommet, n'a cessé d'augmenter depuis le début des années 60 et de noyer les déclarations sceptiques.

Des Alchimistes XVI siècle et jusqu'à nos jours, l'effet biologique de l'aimant a maintes fois trouvé des admirateurs et des critiques. À plusieurs reprises au cours de plusieurs siècles, des poussées et des récessions d'intérêt pour l'effet thérapeutique de l'aimant ont été observées. Avec son aide, ils ont essayé de traiter (et non sans succès) les maladies nerveuses, les maux de dents, l'insomnie, les douleurs au foie et à l'estomac - des centaines de maladies.

À des fins médicinales, l'aimant a commencé à être utilisé, probablement plus tôt que pour déterminer les points cardinaux.

En tant que remède externe local et en tant qu'amulette, l'aimant était très populaire auprès des Chinois, des Hindous, des Égyptiens et des Arabes. GRECS, Romains, etc. Ses propriétés curatives sont mentionnées dans leurs écrits par le philosophe Aristote et l'historien Pline.

Dans la seconde moitié XX siècle, les bracelets magnétiques se sont généralisés, ce qui a un effet bénéfique sur les patients souffrant d'hypertension artérielle et d'hypotension.

En plus des aimants permanents, des électroaimants sont également utilisés. Ils sont également utilisés pour un large éventail de problèmes scientifiques, technologiques, électroniques, médicaux (maladies nerveuses, maladies vasculaires des extrémités, maladies cardiovasculaires, cancers).

Surtout, les scientifiques ont tendance à penser que les champs magnétiques augmentent la résistance du corps.

Il existe des compteurs électromagnétiques de vitesse du sang, des capsules miniatures qui, à l'aide de champs magnétiques externes, peuvent être déplacées dans les vaisseaux sanguins pour les dilater, prélever des échantillons à certaines sections du trajet ou, au contraire, retirer localement divers médicaments des capsules.

La méthode magnétique d'élimination des particules métalliques de l'œil est largement utilisée.

La plupart d'entre nous connaissent l'étude du travail du cœur à l'aide de capteurs électriques - un électrocardiogramme. Les impulsions électriques générées par le cœur créent un champ magnétique dans le cœur, qui maximum les valeurs est de 10-6 force du champ magnétique terrestre. La valeur de la magnétocardiographie est qu'elle fournit des informations sur les zones électriquement "silencieuses" du cœur.

Il convient de noter que les biologistes demandent maintenant aux physiciens de donner une théorie du mécanisme primaire de l'action biologique du champ magnétique, et les physiciens en réponse exigent des biologistes des faits biologiques plus vérifiés. Il est évident qu'une coopération étroite de divers spécialistes sera couronnée de succès.

Un lien important unissant les problèmes magnétobiologiques est la réponse du système nerveux aux champs magnétiques. C'est le cerveau qui réagit en premier à tout changement de l'environnement extérieur. C'est l'étude de ses réactions qui sera la clé de la résolution de nombreux problèmes de magnétobiologie.

La conclusion la plus simple que l'on puisse tirer de ce qui précède est qu'il n'y a pas de domaine d'activité humaine appliquée où les aimants ne seraient pas utilisés.

Références:

1. TSB, deuxième édition, Moscou, 1957
2. Kholodov Yu.A. "L'homme dans la toile magnétique", "La connaissance", Moscou, 1972
3. Documents de l'encyclopédie Internet
4. Poutilov K.A. "Cours de physique", "Physmatgiz", Moscou, 1964.

L'un des phénomènes naturels les plus étonnants est la manifestation du magnétisme dans certains matériaux. Les aimants permanents sont connus depuis l'Antiquité. Avant les grandes découvertes dans le domaine de l'électricité, les aimants permanents étaient activement utilisés par les médecins de différents peuples en médecine. Ils sont arrivés aux gens des entrailles de la terre sous la forme de morceaux de minerai de fer magnétique. Au fil du temps, les gens ont appris à créer des aimants artificiels en plaçant des produits en alliage de fer à côté sources naturelles champ magnétique.

La nature du magnétisme

La démonstration des propriétés d'un aimant pour attirer des objets métalliques vers lui chez les personnes soulève la question : que sont les aimants permanents ? Quelle est la nature d'un phénomène tel que l'apparition d'une poussée d'objets métalliques vers la magnétite ?

La première explication de la nature du magnétisme a été donnée dans son hypothèse par le grand scientifique - Ampère. Dans n'importe quelle matière, des courants électriques d'intensité variable circulent. Sinon, ils sont appelés courants d'ampère. Les électrons, tournant autour de leur propre axe, tournent également autour du noyau d'un atome. De ce fait, des champs magnétiques élémentaires apparaissent, qui, interagissant les uns avec les autres, forment le champ général de la matière.

Dans les magnétites potentielles, en l'absence d'influence extérieure, les champs des éléments du réseau atomique sont orientés de manière aléatoire. Un champ magnétique externe « construit » les microchamps de la structure matérielle dans une direction strictement définie. Les potentiels des extrémités opposées de la magnétite se repoussent. Si nous nous approchons des mêmes pôles de deux bandes PM, les mains humaines ressentiront une résistance au mouvement. Différents pôles tendront les uns vers les autres.

Lorsque de l'acier ou un alliage de fer est placé dans un champ magnétique externe, les champs internes du métal sont strictement orientés dans une direction. En conséquence, le matériau acquiert les propriétés d'un aimant permanent (PM).

Comment voir le champ magnétique

Pour ressentir visuellement la structure du champ magnétique, il suffit de mener une expérience simple. Pour ce faire, prenez deux aimants et de petites puces métalliques.

Important! Dans la vie de tous les jours, les aimants permanents se présentent sous deux formes : sous la forme d'une bande droite et d'un fer à cheval.

Après avoir recouvert la bande PM d'une feuille de papier, on y verse de la limaille de fer. Les particules s'alignent instantanément le long des lignes de champ magnétique, ce qui donne une représentation visuelle de ce phénomène.

Types d'aimants

Les aimants permanents sont divisés en 2 types :

• Naturel;
• artificiel.

Naturel

Dans la nature, un aimant permanent naturel est un fossile sous la forme d'un fragment de minerai de fer. La roche magnétique (magnétite) dans chaque nation a son propre nom. Mais dans chaque nom, il y a quelque chose comme "aimer", "métal attrayant". Le nom Magnitogorsk signifie l'emplacement de la ville à côté des gisements de montagne de magnétite naturelle. Pendant de nombreuses décennies, l'exploitation minière active du minerai magnétique a été réalisée ici. Il ne reste rien de Magnetic Mountain aujourd'hui. C'était le développement et l'extraction de la magnétite naturelle.

Jusqu'à ce que le niveau approprié de progrès scientifique et technologique soit atteint par l'humanité, les aimants permanents naturels servaient à divers divertissements et astuces.

artificiel

Les particules artificielles sont obtenues en induisant un champ magnétique externe sur divers métaux et leurs alliages. Il a été remarqué que certains matériaux conservent longtemps le champ acquis - ils sont appelés aimants solides. Les matériaux qui perdent rapidement les propriétés des aimants permanents sont appelés aimants doux.

Dans les conditions de production en usine, des alliages métalliques complexes sont utilisés. La structure de l'alliage "magnico" comprend du fer, du nickel et du cobalt. L'alliage Alnico contient de l'aluminium au lieu du fer.

Les produits de ces alliages interagissent avec de puissants champs électromagnétiques. En conséquence, des PM assez puissants sont obtenus.

Applications des aimants permanents

Les particules sont d'une importance non négligeable dans divers domaines de l'activité humaine. Selon le domaine d'application, PM a différentes caractéristiques. À Ces derniers temps alliage magnétique principal activement utiliséNdFeBse compose des éléments chimiques suivants :

• "Nd" - niodium,
• "Fe" - fer,
• "B" - bore.

Domaines d'utilisation des aimants permanents :

1. Écologie;
2. galvanoplastie;
3. La médecine;
4. Le transport;
5. Technologies informatiques;
6. Appareils ménagers;
7. Ingénierie électrique.

Écologie

Divers systèmes de traitement des déchets ont été développés et fonctionnent production industrielle. Les systèmes magnétiques purifient les liquides lors de la production d'ammoniac, de méthanol et d'autres substances. Les pièges magnétiques "sélectionnent" toutes les particules contenant du fer du flux.

Les PM en forme d'anneaux sont installés à l'intérieur des conduits de gaz, qui débarrassent les échappements gazeux des inclusions ferromagnétiques.

Les pièges magnétiques séparateurs sélectionnent activement les déchets contenant des métaux sur les lignes de convoyage pour le traitement des déchets artificiels.

galvanoplastie

La production galvanique est basée sur le mouvement des ions métalliques chargés vers les pôles opposés des électrodes CC. Les PM jouent le rôle de détenteurs de produits dans le pool galvanique. Dans les installations industrielles avec procédés galvaniques, seuls des aimants NdFeB sont installés.

La médecine

Récemment, les fabricants d'équipements médicaux ont largement annoncé des appareils et des appareils basés sur des aimants permanents. Permanent champ intense apportée par la caractéristique de l'alliage NdFeB.

La propriété des aimants permanents est utilisée pour normaliser système circulatoire, remboursement des processus inflammatoires, restauration des tissus cartilagineux, etc.

Le transport

Les systèmes de transport en production sont équipés d'installations avec PM. Pendant le mouvement du convoyeur des matières premières, les aimants éliminent les inclusions métalliques inutiles du réseau. À l'aide d'aimants, divers produits sont dirigés dans différents plans.

Noter! Les aimants permanents sont utilisés pour séparer ces matériaux lorsque la présence de personnes peut nuire à leur santé.

Le transport automobile est équipé d'une masse d'instruments, de composants et de dispositifs, où PM joue le rôle principal. Il s'agit de l'allumage électronique, des vitres électriques automatiques, du contrôle du ralenti, de l'essence, des pompes diesel, des instruments du panneau avant et bien plus encore.

Technologies informatiques

Tous les appareils mobiles et appareils en technologie informatique sont équipés d'éléments magnétiques. La liste comprend les imprimantes, les moteurs de pilote, les moteurs d'entraînement et d'autres périphériques.

appareils ménagers

Fondamentalement, ce sont des détenteurs de petits articles ménagers. Étagères avec supports magnétiques, porte-rideaux et porte-rideaux, porte-ensembles couteaux de cuisine et bien d'autres appareils électroménagers.

ingénierie électrique

L'ingénierie électrique, basée sur les PM, concerne des domaines tels que les dispositifs d'ingénierie radio, les générateurs et les moteurs électriques.

Ingénierie radio

PM est utilisé pour augmenter la compacité des appareils d'ingénierie radio, pour assurer l'autonomie des appareils.

Générateurs

Les générateurs sur PM résolvent le problème des contacts mobiles - anneaux avec brosses. Dans les dispositifs traditionnels à usage industriel, il existe des problèmes aigus liés à la maintenance complexe des équipements, à l'usure rapide des pièces et à une perte d'énergie importante dans les circuits d'excitation.

Le seul obstacle à la création de tels générateurs est le problème du montage du PM sur un rotor en rotation. Récemment, des aimants sont placés dans les rainures longitudinales du rotor, les remplissant de matériau fusible.

Moteurs électriques

Dans les appareils électroménagers et dans certains équipements industriels, les moteurs électriques synchrones à aimants permanents se sont généralisés - ce sont des moteurs à courant continu sans balais.

Comme dans les générateurs décrits ci-dessus, le PM est monté sur des rotors tournant à l'intérieur de stators avec un bobinage fixe. Le principal avantage du moteur électrique est l'absence de contacts porteurs de courant de courte durée sur le collecteur du rotor.

Les moteurs de ce type sont des appareils de faible puissance. Cependant, cela ne diminue en rien leur utilité dans le domaine de l'électrotechnique.

Informations Complémentaires. Particularité dispositif est la présence d'un capteur Hall qui régule la vitesse du rotor.

L'auteur espère qu'après avoir lu cet article, le lecteur aura une idée claire de ce qu'est un aimant permanent. L'introduction active d'aimants permanents dans la sphère de l'activité humaine stimule l'invention et la création de nouveaux alliages ferromagnétiques aux caractéristiques magnétiques améliorées.

Vidéo

Les repas à l'école doivent être bien organisés. L'étudiant doit être fourni avec le déjeuner et un petit déjeuner chaud dans la salle à manger. L'intervalle entre le premier et le deuxième repas ne doit pas dépasser quatre heures. La meilleure option devrait être le petit-déjeuner de l'enfant à la maison, tandis qu'à l'école, il prend un deuxième petit-déjeuner

Agressivité des enfants à l'école et difficultés d'apprentissage
Une certaine relation a été établie entre l'agressivité des enfants et les difficultés d'apprentissage. Chaque élève veut avoir beaucoup d'amis à l'école, avoir de bons résultats scolaires et de bonnes notes. Quand l'enfant ne réussit pas, il fait des actes agressifs. Chaque comportement vise quelque chose, a une sémantique

Conseils de psychologues aux parents
Dans toutes les Olympiades et diverses compétitions, l'enfant, avant tout, s'exprime et se réalise. Les parents doivent absolument soutenir leur enfant s'il est passionné par les compétitions intellectuelles. Il est important pour un enfant de se réaliser comme faisant partie d'une société d'intellectuels, dans laquelle règnent des humeurs compétitives, et l'enfant compare ses réalisations

L'enfant refuse de manger à la cafétéria de l'école
Un enfant difficile peut ne pas aimer la nourriture scolaire. C'est souvent la raison la plus courante pour laquelle un élève refuse de manger. Tout vient du fait que le menu de l'école ne tient pas compte des besoins gustatifs de chaque enfant. À l'école, personne n'exclura un aliment de l'alimentation d'un enfant en particulier afin de

Ce que les parents pensent de l'école
Afin de comprendre le rapport des parents à l'école, il est important de caractériser d'abord les parents modernes, dont la catégorie d'âge est très diversifiée. Malgré cela, la plupart d'entre eux sont des parents appartenant à la génération des années 90, qui se distinguent par une période difficile pour l'ensemble de la population.

Uniforme scolaire
Les premiers frais de scolarité resteront à jamais gravés dans la mémoire de chacun d'entre nous. Les parents commencent à acheter toute la papeterie nécessaire à partir du mois d'août. L'attribut principal de l'école est la forme de l'élève. La tenue doit être soigneusement sélectionnée pour que l'élève de première année se sente en confiance. L'introduction des uniformes scolaires est justifiée par de nombreuses raisons.

Chers élèves et étudiants !

Déjà maintenant sur le site, vous pouvez utiliser plus de 20 000 résumés, rapports, feuilles de triche, dissertations et thèses. Envoyez-nous vos nouveaux articles et nous les publierons sans faute. Continuons ensemble à constituer notre collection d'abstraits !!!

Acceptez-vous de soumettre votre résumé (diplôme, dissertation, etc. ?

Merci pour votre contribution à la collecte !

Application d'aimants

Date d'ajout : mars 2006

Au tout début du travail, il sera utile de donner quelques définitions et explications. Si, à un endroit, des corps en mouvement chargés sont affectés par une force qui n'agit pas sur des corps fixes ou non chargés, alors ils disent qu'il existe à cet endroit un champ magnétique - l'une des formes du champ électromagnétique plus général.

Il existe des corps qui peuvent créer un champ magnétique autour d'eux (et un tel corps est aussi affecté par la force du champ magnétique), on dit qu'ils sont magnétisés et qu'ils ont un moment magnétique, qui détermine la propriété du corps à créer un champ magnétique. De tels corps sont appelés aimants.

Il convient de noter que différents matériaux réagissent différemment à un champ magnétique externe.

Il existe des matériaux qui affaiblissent l'action du champ externe à l'intérieur d'eux-mêmes - les paramagnétiques et renforcent le champ externe à l'intérieur d'eux-mêmes - les diamagnets. Il existe des matériaux avec une énorme capacité (des milliers de fois) à améliorer le champ externe à l'intérieur d'eux-mêmes - fer, cobalt, nickel, gadolinium, alliages et composés de ces métaux, ils sont appelés ferromagnétiques.

Parmi les ferromagnétiques, il existe des matériaux qui, après exposition à un champ magnétique externe suffisamment puissant, deviennent eux-mêmes des aimants - ce sont des matériaux magnétiquement durs. Il existe des matériaux qui concentrent un champ magnétique externe en eux-mêmes et, pendant qu'il agit, se comportent comme des aimants ; mais si le champ externe disparaît, ils ne deviennent pas des aimants - ce sont des matériaux magnétiquement doux

INTRODUCTION

Nous sommes habitués à l'aimant et le traitons avec un peu de condescendance comme un attribut obsolète des cours de physique à l'école, parfois même sans soupçonner combien d'aimants il y a autour de nous. Il y a des dizaines d'aimants dans nos appartements : dans les rasoirs électriques, les enceintes, les magnétophones, dans les montres, dans les bocaux à clous, enfin. Nous sommes nous-mêmes des aimants : les biocourants qui circulent en nous donnent naissance autour de nous à un étrange schéma de lignes de force magnétiques. La terre sur laquelle nous vivons est un aimant bleu géant. Le Soleil est une boule de plasma jaune, un aimant encore plus grand. Les galaxies et les nébuleuses, à peine discernables par les télescopes, sont des aimants d'une taille incompréhensible. La fusion thermonucléaire, la production d'énergie magnétodynamique, l'accélération de particules chargées dans les synchrotrons, la récupération de navires coulés - sont autant de domaines où des aimants grandioses, jamais vus auparavant, sont nécessaires. Le problème de la création de champs magnétiques forts, super forts, ultra forts et encore plus forts est devenu l'un des principaux problèmes de la physique et de la technologie modernes.

L'aimant est connu de l'homme depuis des temps immémoriaux. Des mentions d'aimants et de leurs propriétés nous sont parvenues dans les écrits de Thalès de Milet (environ 600 avant JC) et de Platon (427-347 avant JC). Le mot même "aimant" est né du fait que des aimants naturels ont été découverts par les Grecs en Magnésie (Thessalie).

Les aimants naturels (ou naturels) se trouvent dans la nature sous forme de gisements de minerais magnétiques. L'Université de Tartu possède le plus grand aimant naturel connu. Sa masse est de 13 kg, et il est capable de soulever une charge de 40 kg.

Les aimants artificiels sont des aimants créés par l'homme à partir de divers ferromagnétiques. Les aimants dits "en poudre" (faits de fer, de cobalt et de quelques autres additifs) peuvent supporter une charge de plus de 5000 fois leur propre poids.

Il existe deux types différents d'aimants artificiels :

Certains sont des aimants dits permanents, fabriqués à partir de matériaux "magnétiques durs". Leurs propriétés magnétiques ne sont pas liées à l'utilisation de sources ou de courants externes.

Un autre type comprend les soi-disant électro-aimants avec un noyau de fer "magnétique doux". Les champs magnétiques créés par ceux-ci sont principalement dus au fait qu'un courant électrique traverse le fil de l'enroulement recouvrant le noyau. En 1600, un livre du médecin royal W. Gilbert "Sur l'aimant, les corps magnétiques et le grand aimant - la Terre" a été publié à Londres. Ce travail était la première tentative que nous connaissions pour étudier les phénomènes magnétiques du point de vue de la science. Cet ouvrage contient les informations alors disponibles sur l'électricité et le magnétisme, ainsi que les résultats des propres expériences de l'auteur.

De tout ce qu'une personne rencontre, elle cherche avant tout à tirer un bénéfice pratique. N'a pas passé ce destin et l'aimant

Dans mon travail, j'essaierai de retracer comment les aimants sont utilisés par les gens non pas pour la guerre, mais à des fins pacifiques, y compris l'utilisation des aimants en biologie, en médecine et dans la vie quotidienne.

KOMPAS, un dispositif de détermination des directions horizontales au sol. Il est utilisé pour déterminer la direction dans laquelle la mer, les avions, les véhicules terrestres se déplacent ; la direction dans laquelle le piéton marche ; directions vers un objet ou un point de repère. Les boussoles sont divisées en deux classes principales : les boussoles magnétiques comme les flèches, qui sont utilisées par les topographes et les touristes, et les boussoles non magnétiques, comme un gyrocompas et un radiocompas.

Au XIe siècle fait référence au message des chinois Shen Kua et Chu Yu concernant la fabrication de boussoles à partir d'aimants naturels et leur utilisation en navigation. Si un

une longue aiguille faite d'un aimant naturel est équilibrée sur un axe qui lui permet de tourner librement dans un plan horizontal, elle fait toujours face au nord avec une extrémité et au sud avec l'autre. En marquant l'extrémité pointant vers le nord, vous pouvez utiliser une telle boussole pour déterminer les directions.

Les effets magnétiques étaient concentrés aux extrémités d'une telle aiguille et étaient donc appelés pôles (nord et sud, respectivement).

L'aimant est principalement utilisé dans l'électrotechnique, l'ingénierie radio, l'instrumentation, l'automatisation et la télémécanique. Ici, les matériaux ferromagnétiques sont utilisés pour fabriquer des circuits magnétiques, des relais, etc.

En 1820, G. Oersted (1777–1851) découvrit qu'un conducteur avec du courant agit sur une aiguille magnétique, la faisant tourner. Littéralement une semaine plus tard, Ampère a montré que deux conducteurs parallèles avec un courant dans la même direction s'attirent. Plus tard, il a suggéré que tous les phénomènes magnétiques sont dus à des courants et que les propriétés magnétiques des aimants permanents sont associées à des courants circulant constamment à l'intérieur de ces aimants. Cette hypothèse est tout à fait conforme aux idées modernes.

Les générateurs de machines électriques et les moteurs électriques sont des machines de type rotatif qui convertissent soit de l'énergie mécanique en énergie électrique (générateurs), soit de l'énergie électrique en énergie mécanique (moteurs). Le fonctionnement des générateurs est basé sur le principe de l'induction électromagnétique : une force électromotrice (FEM) est induite dans un fil se déplaçant dans un champ magnétique. L'action des moteurs électriques repose sur le fait qu'une force agit sur un fil conducteur de courant placé dans un champ magnétique transversal.

Appareils magnétoélectriques. Dans de tels dispositifs, on utilise la force d'interaction du champ magnétique avec le courant dans les spires d'enroulement de la partie mobile, ce qui tend à faire tourner le dernier Compteurs d'électricité à induction. Un compteur à induction n'est rien de plus qu'un moteur à courant alternatif de faible puissance avec deux enroulements - courant et tension. Un disque conducteur placé entre les enroulements tourne sous l'action d'un couple proportionnel à la puissance absorbée. Ce moment est équilibré par les courants induits dans le disque par l'aimant permanent, de sorte que la vitesse de rotation du disque est proportionnelle à la puissance consommée.

Les montres-bracelets électriques sont alimentées par une pile miniature. Elles nécessitent beaucoup moins de pièces pour fonctionner que les montres mécaniques ; par exemple, une horloge portable électrique typique a deux aimants, deux inductances et un transistor. Une serrure est un dispositif mécanique, électrique ou électronique qui limite la possibilité d'utilisation non autorisée de quelque chose. La serrure peut être actionnée par un dispositif (clé) détenu par une certaine personne, une information (code numérique ou alphabétique) saisie par cette personne, ou une caractéristique individuelle (par exemple, un motif rétinien) de cette personne. La serrure connecte généralement temporairement deux nœuds ou deux parties l'une à l'autre dans un seul appareil. Le plus souvent, les serrures sont mécaniques, mais les serrures électromagnétiques sont de plus en plus utilisées.

Serrures magnétiques. Les serrures à cylindre de certains modèles utilisent des éléments magnétiques. La serrure et la clé sont équipées de jeux d'aimants permanents contre-codés. Lorsque la bonne clé est insérée dans le trou de la serrure, elle attire et met en place les éléments magnétiques internes de la serrure, ce qui permet d'ouvrir la serrure.

Un dynamomètre est un instrument mécanique ou électrique permettant de mesurer la force de traction ou le couple d'une machine, d'une machine-outil ou d'un moteur.

Les dynamomètres de frein sont disponibles dans une grande variété de modèles ; il s'agit par exemple du frein Prony, des freins hydrauliques et électromagnétiques.

Un dynamomètre électromagnétique peut être réalisé sous la forme d'un appareil miniature adapté à la mesure des caractéristiques de petits moteurs.

Un galvanomètre est un appareil sensible de mesure des courants faibles. Le galvanomètre utilise le couple généré par l'interaction d'un aimant permanent en forme de fer à cheval avec une petite bobine conductrice de courant (électroaimant faible) suspendue dans l'espace entre les pôles de l'aimant. Le couple, et donc la déviation de la bobine, est proportionnel au courant et à l'induction magnétique totale dans l'entrefer, de sorte que l'échelle de l'instrument est presque linéaire avec de petites déviations de la bobine. Les appareils basés sur celui-ci sont le type d'appareils le plus courant.

La gamme d'appareils fabriqués est large et variée : appareils de tableau pour courant continu et alternatif (magnétoélectriques, magnétoélectriques avec redresseur et systèmes électromagnétiques), appareils combinés, ampère-voltmètres, pour diagnostiquer et régler l'équipement électrique des voitures, mesurer la température des surfaces planes, appareils pour équiper les salles de classe, testeurs et compteurs de divers paramètres électriques

Production d'abrasifs - petites particules dures et tranchantes utilisées sous forme libre ou liée pour le traitement mécanique (y compris le façonnage, l'ébauche, le meulage, le polissage) de divers matériaux et produits dérivés (des grandes plaques d'acier aux feuilles de contreplaqué, aux verres optiques et aux puces informatiques ). Les abrasifs sont naturels ou artificiels. L'action des abrasifs est d'enlever une partie de la matière de la surface traitée. Lors de la production d'abrasifs artificiels, le ferrosilicium présent dans le mélange se dépose au fond du four, mais de petites quantités sont incrustées dans l'abrasif et ensuite retirées par un aimant.

Les propriétés magnétiques de la matière sont largement utilisées en science et en technologie comme moyen d'étudier la structure de divers corps. C'est ainsi que les sciences sont nées :

Magnétochimie (magnétochimie) - une branche de la chimie physique qui étudie la relation entre les propriétés magnétiques et chimiques des substances; en outre, la magnétochimie étudie l'influence des champs magnétiques sur les processus chimiques. la magnétochimie est basée sur la physique moderne des phénomènes magnétiques. L'étude de la relation entre les propriétés magnétiques et chimiques permet d'élucider les caractéristiques de la structure chimique d'une substance.

Détection de défauts magnétiques, méthode de recherche de défauts basée sur l'étude des distorsions du champ magnétique qui se produisent aux sites de défauts des produits en matériaux ferromagnétiques.

Technologie micro-ondes

Gamme de fréquences super hautes (SHF) - la gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique (100-300 000 millions de hertz), située dans le spectre entre les fréquences de télévision ultra-hautes et les fréquences de la région infrarouge lointain

Lien. Les ondes radio micro-ondes sont largement utilisées dans les technologies de communication. En plus de divers systèmes radio militaires, il existe de nombreuses liaisons hertziennes commerciales dans tous les pays du monde. Comme ces ondes radio ne suivent pas la courbure de la surface terrestre, mais se propagent en ligne droite, ces liaisons de communication consistent généralement en des stations relais installées au sommet de collines ou sur des pylônes radio à des intervalles d'environ 50 km.

Traitement thermique des produits alimentaires. Le rayonnement micro-ondes est utilisé pour le traitement thermique des produits alimentaires à la maison et dans l'industrie alimentaire. L'énergie générée par de puissants tubes à vide peut être concentrée dans un petit volume pour une cuisson très efficace des produits dits. micro-ondes ou fours à micro-ondes, caractérisés par la propreté, le silence et la compacité. De tels dispositifs sont utilisés dans les cuisines d'avions, les wagons-restaurants ferroviaires et les distributeurs automatiques où la préparation et la cuisson de restauration rapide sont nécessaires. L'industrie produit également des fours à micro-ondes domestiques. Les progrès rapides dans le domaine de la technologie des micro-ondes sont largement associés à l'invention de dispositifs spéciaux à électrovide - le magnétron et le klystron, capables de générer de grandes quantités d'énergie micro-ondes. Un oscillateur basé sur une triode à vide classique, utilisé aux basses fréquences, s'avère très peu efficace dans le domaine des micro-ondes.

Magnétron. Dans le magnétron, inventé en Grande-Bretagne avant la Seconde Guerre mondiale, ces lacunes sont absentes, car une approche complètement différente de la génération de rayonnement micro-ondes est prise comme base - le principe d'un résonateur à cavité

Le magnétron comporte plusieurs résonateurs à cavité disposés symétriquement autour de la cathode située au centre. L'instrument est placé entre les pôles d'un aimant puissant.

Lampe à ondes progressives (TWT). Un autre dispositif à électrovide pour générer et amplifier des ondes électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes est une lampe à ondes progressives. Il s'agit d'un mince tube sous vide inséré dans une bobine magnétique de focalisation.

Accélérateur de particules, dispositif dans lequel des faisceaux dirigés d'électrons, de protons, d'ions et d'autres particules chargées d'une énergie bien supérieure à l'énergie thermique sont obtenus à l'aide de champs électriques et magnétiques.

Les accélérateurs modernes utilisent des technologies nombreuses et variées, notamment de puissants aimants de précision.

Les accélérateurs jouent un rôle pratique important dans la thérapie médicale et le diagnostic. De nombreux hôpitaux dans le monde ont aujourd'hui à leur disposition de petits accélérateurs linéaires d'électrons qui génèrent des rayons X intenses utilisés pour le traitement des tumeurs. Dans une moindre mesure, des cyclotrons ou des synchrotrons générant des faisceaux de protons sont utilisés. L'avantage des protons dans le traitement des tumeurs par rapport aux rayons X est une libération d'énergie plus localisée. Par conséquent, la protonthérapie est particulièrement efficace dans le traitement des tumeurs cérébrales et oculaires, lorsque les dommages aux tissus sains environnants doivent être aussi minimes que possible.

Les représentants de diverses sciences tiennent compte des champs magnétiques dans leurs recherches. Un physicien mesure les champs magnétiques des atomes et des particules élémentaires, un astronome étudie le rôle des champs cosmiques dans le processus de formation de nouvelles étoiles, un géologue utilise les anomalies du champ magnétique terrestre pour trouver des gisements de minerais magnétiques, et récemment la biologie a également participé activement à l'étude et à l'utilisation des aimants.

La science biologique de la première moitié du XXe siècle décrivait avec confiance les fonctions vitales, sans tenir compte de l'existence de champs magnétiques. De plus, certains biologistes ont jugé nécessaire de souligner que même un fort champ magnétique artificiel n'a aucun effet sur les objets biologiques.

Dans les encyclopédies, rien n'était dit sur l'influence des champs magnétiques sur les processus biologiques. Dans la littérature scientifique du monde entier, des considérations positives uniques sur l'un ou l'autre effet biologique des champs magnétiques apparaissaient chaque année. Cependant, ce ruisseau faible n'a pas pu faire fondre l'iceberg de la méfiance même dans la formulation du problème lui-même... Et soudain, le ruisseau s'est transformé en un ruisseau turbulent. L'avalanche de publications magnétobiologiques, comme en rupture avec une sorte de pic, n'a cessé d'augmenter depuis le début des années 60 et de noyer les déclarations sceptiques.

Des alchimistes du XVIe siècle à nos jours, l'action biologique de l'aimant a trouvé maintes fois admirateurs et critiques. À plusieurs reprises au cours de plusieurs siècles, des poussées et des récessions d'intérêt pour l'effet thérapeutique de l'aimant ont été observées. Avec son aide, ils ont essayé de traiter (et non sans succès) les maladies nerveuses, les maux de dents, l'insomnie, les douleurs au foie et à l'estomac - des centaines de maladies.

À des fins médicinales, l'aimant a commencé à être utilisé, probablement plus tôt que pour déterminer les points cardinaux.

En tant que remède externe local et en tant qu'amulette, l'aimant était très populaire auprès des Chinois, des Hindous, des Égyptiens et des Arabes. GRECS, Romains, etc. Ses propriétés curatives sont mentionnées dans leurs écrits par le philosophe Aristote et l'historien Pline.

Dans la seconde moitié du 20e siècle, les bracelets magnétiques se sont généralisés, ayant un effet bénéfique sur les patients souffrant de troubles de la tension artérielle (hypertension et hypotension).

En plus des aimants permanents, des électroaimants sont également utilisés. Ils sont également utilisés pour un large éventail de problèmes scientifiques, technologiques, électroniques, médicaux (maladies nerveuses, maladies vasculaires des extrémités, maladies cardiovasculaires, cancers).

Surtout, les scientifiques ont tendance à penser que les champs magnétiques augmentent la résistance du corps.

Il existe des compteurs électromagnétiques de vitesse du sang, des capsules miniatures qui, à l'aide de champs magnétiques externes, peuvent être déplacées dans les vaisseaux sanguins pour les dilater, prélever des échantillons à certaines sections du trajet ou, au contraire, retirer localement divers médicaments des capsules.

La méthode magnétique d'élimination des particules métalliques de l'œil est largement utilisée.

La plupart d'entre nous connaissent l'étude du travail du cœur à l'aide de capteurs électriques - un électrocardiogramme. Les impulsions électriques produites par le cœur créent un champ magnétique du cœur qui, en valeurs maximales, correspond à 10-6 de l'intensité du champ magnétique terrestre. La valeur de la magnétocardiographie est qu'elle fournit des informations sur les zones électriquement "silencieuses" du cœur.

Il convient de noter que les biologistes demandent maintenant aux physiciens de donner une théorie du mécanisme primaire de l'action biologique du champ magnétique, et les physiciens en réponse exigent des biologistes des faits biologiques plus vérifiés. Il est évident qu'une coopération étroite de divers spécialistes sera couronnée de succès.

Un lien important unissant les problèmes magnétobiologiques est la réponse du système nerveux aux champs magnétiques. C'est le cerveau qui réagit en premier à tout changement de l'environnement extérieur. C'est l'étude de ses réactions qui sera la clé de la résolution de nombreux problèmes de magnétobiologie.

La conclusion la plus simple que l'on puisse tirer de ce qui précède est qu'il n'y a pas de domaine d'activité humaine appliquée où les aimants ne seraient pas utilisés.

Références:
TSB, deuxième édition, Moscou, 1957

Kholodov Yu. A. "L'homme dans la toile magnétique", "Connaissance", Moscou, 1972 Matériaux de l'encyclopédie Internet

Putilov K. A. "Cours de physique", "Matériaux physiques et mathématiques", Moscou, 1964.