В доме вокруг тебя повсюду находятся магниты . Одни из них держат закрытыми дверцы холодильника и гардероба. Другие спрятаны, например, в дверном звонке и телефоне. Магнитные силы любого магнита кажутся исходящими из двух точек, которые находятся вблизи его концов. Эти точки называют полюсами магнита. Один из полюсов северный, другой южный. Пространство вокруг магнита, в котором проявляются его свойства притягивать или опалкивать, называют магнитным полем.
Магниты притягивают железо, никель, кобальт и большинство видов стали. Но есть множество металлов, которые магнитами не притягиваются, например медь, алюминий, латунь, олово, серебро и свинец. Если ты положишь рядом с магнитом стальную иголку, она тоже станет магнитом и останется намагниченной, когда ты уберешь основной магнит. Железный гвоздь тоже намагничивается около магнита, но он утрачивает магнитные свойства, если магнит убрать. Магниты, сохраняющие свои магнитные свойства, называют постоянными магнитами. Большинство из них сделано из стали или сплавов (смесей металлов).
Как действуют магниты:
По мнению ученых, в материалах, подобных железу и стали, каждый атом представляет собой крошечный магнит . В обычном состоянии эти атомные магнитики направлены в разные стороны и поэтому взаимно гасятся. Но когда какой-то предмет намагничивается, его атомы поворачиваются в одном направлении, и он превращается в один большой магнит.
KeYoFaWsOmE 6 лет назадЖелезо является ферромагнетическим элементом. Как и все ферромагнетики, железо проявляет мощные магнитные свойства. Сама по себе кристаллическая решетка построена таким образом, что в условиях сильных магнитных или электрических полей железо может намагничиваться и притягиваться к другому магниту. Так что такое магнит, и почему он притягивает?
Магнит - это объект, обладающий способностью притягивать металлические и стальные предметы, а также отталкивать некоторые тела благодаря магнитному полю. У магнита есть две стороны, по которым проходят силовые линии.
С южного полюса они входят, а выходят - с северного. Есть два типа магнитов – жесткий (постоянный) и мягкий (электромагнит). Электромагнит состоит из токопроводящей катушки и металлического сердечника. Постоянный магнит сам создает магнитное поле, а электрический лишь на то время, пока через катушку проходит электрический ток.
Раньше все магниты изготовляли только из металла и металлических сплавов, но с развитием технологий стали появляться керамические, неодимовые и другие магниты. Состав магнита напрямую определяет мощность электрического поля, которое он создает.
Магниты можно поделить на:
Керамические магниты;
- «альнико магниты»;
- неодимовые магниты;
- магниты кобальта-самария;
- магнитные полимеры, или пластичные магниты.
Керамические магниты не обладают большой силой притягивания, поскольку в их состав помимо керамики входит и железная руда. «Альнико магниты» мощнее керамических, поскольку в их состав входит алюминий, никель и кобальт. Неодимовые магниты одни из самых сильных магнитов в природе. Кроме железа и бора, в состав неодимовых магнитов входит очень редкий элемент - неодий.
Кроме силы притягивания магниты также обладаю силой отталкивания. Раньше уже упоминалось о полюсах магнита. Так вот, если встречаются два магнита с одинаковыми полюсами, то они будут отталкиваться. Притягиваются лишь разноимённые полюса. Создаются магниты с помощью магнитного поля. Ферромагнетический объект, из которого должен состоять магнит, помещают в мощное магнитное поле на некоторое время.
Без магнитов наша жизнь невозможна, поскольку почти все технические приборы и устройства включат в себя магниты разных типов. Компьютеры, телевизоры, микрофоны, генераторы, трансформаторы. Все электродвигатели вращаются с помощью магнитов. В медицине магниты – это неотъемлемая часть лечения.
Они дают возможность «увидеть» внутренние органы, проводить магнитные терапии и многое другое. Свойства магнита изучаются уже несколько сотен лет, но даже сегодня тайна магнетизма до конца не разгадана.
Существует два основных типа магнитов: постоянные и электромагниты. Определить, что же такое постоянный магнит, можно на основании главного его свойства. Постоянный магнит получил свое название за то, что его магнетизм всегда «включен». Он генерирует собственное магнитное поле, в отличие от электромагнита, сделанного из проволоки, обернутой вокруг железного сердечника, и требующего протекания тока для создания магнитного поля.
История изучения магнитных свойств
Столетия назад люди открыли, что некоторые типы горных пород обладают оригинальными особенностями: притягиваются к железным предметам. Упоминание о магнетите встречается в древних исторических летописях: больше двух тысячелетий назад в европейских и намного ранее в восточноазиатских. Сначала он оценивался как любопытный предмет.
Позже магнетит стали использовать для навигации, обнаружив, что он стремится занять определенное положение, когда ему предоставлена свобода вращения. Научное исследование, проведенное П. Перегрином в 13-м веке, показало, что сталь может приобрести эти особенности после потирания магнетитом.
У намагниченных предметов было два полюса: «северный» и «южный», относительно магнитного поля Земли. Как обнаружил Перегрин, изоляция одного из полюсов не представлялась возможной, если разрезать осколок магнетита надвое, – каждый отдельный фрагмент имел в результате собственную пару полюсов.
В соответствии с сегодняшними представлениями магнитное поле постоянных магнитов – это результирующая ориентация электронов в едином направлении. Только некоторые разновидности материалов взаимодействуют с магнитными полями, значительно меньшее их количество способно сохранять постоянное МП.
Свойства постоянных магнитов
Основными свойствами постоянных магнитов и создаваемого ими поля являются:
- существование двух полюсов;
- противоположные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются (как положительные и отрицательные заряды);
- магнитная сила незаметно распространяется в пространстве и проходит через объекты (бумага, дерево);
- наблюдается усиление интенсивности МП вблизи полюсов.
Постоянные магниты поддерживают МП без внешней помощи. Материалы в зависимости от магнитных свойств делятся на основные виды:
- ферромагнетики – легко намагничивающиеся;
- парамагнетики – намагничиваются с большим трудом;
- диамагнетики – склонны отражать внешнее МП путем намагничивания в противоположном направлении.
Важно! Магнито-мягкие материалы, такие как сталь, проводят магнетизм при прикреплении к магниту, но это прекращается при его удалении. Постоянные магниты изготавливаются из магнито-твердых материалов.
Как работает постоянный магнит
Его работа связана с атомной структурой. Все ферромагнетики создают естественное, хотя и слабое, МП, благодаря электронам, окружающим ядра атомов. Эти группы атомов способны ориентироваться в едином направлении и называются магнитными доменами. Каждый домен обладает двумя полюсами: северным и южным. Когда ферромагнитный материал не намагничен, его области ориентированы в случайных направлениях, а их МП компенсируют друг друга.
Чтобы создать постоянные магниты, ферромагнетики нагреваются при очень высоких температурах и подвергаются воздействию сильного внешнего МП. Это приводит к тому, что отдельные магнитные домены внутри материала начинают ориентироваться по направлению внешнего МП до тех пор, пока все домены не выровняются, достигнув точки магнитного насыщения. Затем материал охлаждают, и выровненные домены блокируются в нужном положении. После удаления внешнего МП магнито-твердые материалы будут удерживать большую часть своих доменов, создавая постоянный магнит.
Характеристики постоянного магнита
- Магнитную силу характеризует остаточная магнитная индукция. Обозначается Br. Это та сила, которая остается после исчезновения внешнего МП. Измеряется в тестах (Тл) или гауссах (Гс);
- Коэрцитивность или сопротивление размагничиванию – Нс. Измеряется в А/м. Показывает, какова должна быть напряженность внешнего МП для того, чтобы размагнитить материал;
- Максимальная энергия – BHmax. Рассчитывается путем умножения остаточной магнитной силы Br и коэрцитивности Нс. Измеряется в МГсЭ (мегагауссэрстед);
- Коэффициент температуры остаточной магнитной силы – Тс of Br. Характеризует зависимость Br от температурного значения;
- Tmax – наивысшее значение температуры, при достижении которого постоянные магниты утрачивают свойства с возможностью обратного восстановления;
- Tcur – наивысшее значение температуры, когда магнитный материал безвозвратно утрачивает свойства. Этот показатель называется температурой Кюри.
Индивидуальные характеристики магнита изменяются в зависимости от температуры. При разных значениях температуры разные типы магнитных материалов работают по-разному.
Важно! Все постоянные магниты теряют процент магнетизма при подъеме температуры, но с разной скоростью, зависящей от их типа.
Типы постоянных магнитов
Всего существует пять типов постоянных магнитов, каждый из которых изготовляется по-разному на основе материалов с отличающимися свойствами:
- альнико;
- ферриты;
- редкоземельные SmCo на основе кобальта и самария;
- неодимовые;
- полимерные.
Альнико
Это постоянные магниты, состоящие в основном из комбинации алюминия, никеля и кобальта, но могут также включать медь, железо и титан. Благодаря свойствам магнитов альнико, они могут работать при самых высоких температурах, сохраняя свой магнетизм, однако они легче размагничиваются, чем ферритовые или редкоземельные SmCo. Они были первыми серийными постоянными магнитами, заменяющими намагниченные металлы и дорогие электромагниты.
Применение:
- электродвигатели;
- термическая обработка;
- подшипники;
- аэрокосмические аппараты;
- военная техника;
- высокотемпературное погрузо-разгрузочное оборудование;
- микрофоны.
Ферриты
Для изготовления ферритовых магнитов, известных еще как керамические, применяются карбонат стронция и оксид железа, в соотношении 10/90. Оба материала в изобилии и экономически доступны.
Из-за низких издержек производства, устойчивости к нагреву (до 250°C) и коррозии ферритовые магниты – одни из самых популярных для повседневного применения. Они имеют большую внутреннюю коэрцитивность, чем альнико, но меньшую магнитную силу, чем неодимовые аналоги.
Применение:
- звуковые колонки;
- охранные системы;
- большие пластинчатые магниты для удаления загрязнения железом технологических линий;
- электродвигатели и генераторы;
- медицинские инструменты;
- подъемные магниты;
- морские поисковые магниты;
- устройства, основанные на работе вихревых токов;
- выключатели и реле;
- тормоза.
Редкоземельные магниты SmCo
Магниты из кобальта и самария работают в широком температурном диапазоне, имеют высокие температурные коэффициенты и высокую коррозионную стойкость. Этот вид сохраняет магнитные свойства даже при температурах ниже абсолютного нуля, что делает их популярными для использования в криогенных установках.
Применение:
- турботехника;
- насосные муфты;
- влажные среды;
- высокотемпературные устройства;
- миниатюрные гоночные автомобили с электроприводом;
- радиоэлектронные устройства для работы в критических условиях.
Неодимовые магниты
Сильнейшие существующие магниты, состоящие из сплава неодима, железа и бора. Благодаря их огромной силе, даже миниатюрные магниты эффективны. Это обеспечивает универсальность использования. Каждый человек постоянно находится рядом с одним из неодимовых магнитов. Они есть, например, в смартфоне. Изготовление электродвигателей, медтехника, радиоэлектроника опираются на сверхпрочные неодимовые магниты. Из-за их сверхпрочности, огромной магнитной силы и стойкости к размагничиванию возможно изготовление образцов до 1 мм.
Применение:
- жесткие диски;
- звуковоспроизводящие устройства – микрофоны, акустические датчики, наушники, громкоговорители;
- протезы;
- насосы с магнитной связью;
- дверные доводчики;
- двигатели и генераторы;
- замки на ювелирных изделиях;
- сканеры МРТ;
- магнитотерапия;
- датчики ABS в автомобилях;
- подъемное оборудование;
- магнитные сепараторы;
- герконовые переключатели и т. д.
Гибкие магниты содержат магнитные частицы, находящиеся внутри полимерного связующего. Используются для уникальных устройств, где невозможна установка твердых аналогов.
Применение:
- дисплейная реклама – быстрая фиксация и быстрое удаление на выставках и мероприятиях;
- знаки транспортных средств, учебные школьные панели, логотипы компаний;
- игрушки, головоломки и игры;
- маскирование поверхностей для окраски;
- календари и магнитные закладки;
- оконные и дверные уплотнения.
Большинство постоянных магнитов являются хрупкими и не должны использоваться в качестве структурных элементов. Они изготавливаются в стандартных формах: кольца, стержни, диски, и индивидуальных: трапеции, дуги и др. Неодимовые магниты из-за высокого содержания железа подвержены коррозии, поэтому покрываются сверху никелем, нержавеющей сталью, тефлоном, титаном, каучуком и другими материалами.
Видео
Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга.
По иному дело обстоит в магнитах, атомные магнитные поля которых выстраиваются в упорядоченные области, называющиеся доменами. Каждая такая область имеет северный и южный полюс. Направление и интенсивность магнитного поля характеризуется так называемыми силовыми линиями {на рисунке показаны зеленым цветом), которые выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Чем гуще силовые линии, тем концентрированнее магнетизм. Северный полюс одного магнита притягивает южный полюс другого, в то время как два одноименных полюса отталкивают друг друга. Магниты притягивают только определенные металлы, главным образом железо, никель и кобальт, называющиеся ферромагнетиками. Хотя ферромагнетики и не являются естественными магнитами, их атомы перестраиваются в присутствии магнита таким образом, что у ферромагнитных тел появляются магнитные полюса.
Магнитная цепочка
Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом.
Бесчисленные маленькие магнитики
Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление (красные стрелки) и не оказывают суммарного магнитного воздействия.
Образование постоянного магнита
- Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно (розовые стрелки), и естественный магнетизм металла не проявляется.
- Если к железу приблизить магнит (розовый брусок), магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля (зеленые линии).
- Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.
Обычно, мощные магниты предназначены для поиска драгоценных металлов. Реагирует поисковый магнит на золото и серебро, довольно сильно, и хоть в чистом виде найти их сложно, его мощности хватает подобрать с земли драгоценности и монеты. Основная цель всех поисковиков — клады, дорогие монеты, а иногда просто черный металл.
В статье опишется устройство магнита и основной принцип работы. Также разберется что именно с его помощью можно найти и как отыскать дорогостоящие сплавы. Подробно объяснится что такое ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Кроме того, будут даны ценные советы и рекомендации, которые значительно упростит поиск ценных предметов.
Устройство поискового магнита
Данное устройство состоит из стального корпуса, внутри которого, находиться неодимовый магнит. Он изготавливается из редкого сплава, в котором присутствует неодим, железо и бор. Такое соединение обладает мощным притягивающим свойством. Несмотря на свою компактность, он способен удерживать вещи в десятки раз превышающие собственный вес.
Для удобства доставания различных вещей, в корпусе предусмотрено специальное крепление. Оно вкручивается в корпус магнита посредством резьбы. Сверху крепежа — находитсякрепление в виде крюка или петли которая будет удерживать трос или веревку. Такое крепление имеет жесткую основу, которая прочно вкручена в корпус. Вся конструкция имеет надежную основу, и в таком случае, не страшно поднимать, какую либо дорогую и тяжелую вещь.
Принцип работы
Поисковый магнит имеет довольно скудный функционал. Основная задача такого предмета притянуть к себе как можно больше металлических предметов. Но справляется устройство со своей главной задачей более чем хорошо. Благодаря своей уникальной конструкции, он имеет большую силу, и способен удержать довольно большие предметы, а также предметы содержащие золото или серебро, которые обычные магниты не берут.
Это особенно удобно при доставании вещей из колодцев, воронок и различных ям. Также хорошо пользоваться такой вещью под водой. В воде на все предметы действует большое сопротивление, и подобрать какой-либо предмет становится довольно трудоемкой задачей. Но с неодимовым магнитом поиск и выемка таких предметов значительно упрощается.
Какие предметы можно найти
В вопросе о том какие вещи можно найти при помощи поискового магнита, сразу приходят на ум железные предметы, в том числе монеты. Можно найти практически все парамагнетические металлы. Проще говоря, материалы которые притягиваются к корпусу магнитов, но об этом позже. Такие монеты, или драгоценные металлы могут иметь большую стоимость. Например, можно найти железные монеты периода Царской России, много и редких советских монет.
Мощные магниты могут притягивать к себе такие металлы как:
алюминий
В основном поиски ведутся на чердаках, в различных пляжах и общественных местах где люди могут терять вещи, а также в колодцах и ямах. В таких местах обычно находят бижутерию, дорогие украшения, различные металлические шкатулки, а иногда даже дорогие мобильные устройства (на пляже). Это то, что касается поиска вещей на суше.
Что касается воды, то можно также найти много ценных вещей, в том числе украшения из золота. Также, благодаря суевериям можно поднять со дна целое состояние монет. Причем не нужно доставать монеты из городских фонтанов, так как есть довольно много заброшенных колодцев, которые никому не нужны, но хранят в себе драгоценные вещи.
Притягивает ли магнит золото и серебро
Можно ли найти чистое золото или серебро, мощными магнитами. Нет, так как такие металлы являются диамагнетиками, то есть не притягиваются к магнитам. Но не все так плохо, благодаря всей мощности неодимового сплава, есть возможность достать некоторые украшения. Такие предметы, обычно имеют в себе лигатуру.
Данный сплав помогает драгоценным металлам, таким как золото или серебро, обретать определенные свойства. Например серебряные украшения не так темнеют, а украшения из золота имеют большую прочность. Но самое главное то, что лигатура позволяет примагничиваться, и дает возможность отыскивать различные сплавы.
Но и есть возможность найти чистое золото или серебро. В начале статьи говорилось о том, что можно найти железные шкатулки. Обычно украшения из золота или серебра хранят именно в таких футлярах. Так что ходя по чердаку или подобным ему местам, можно хорошо «озолотится», в прямом смысле этого слова.
Магнетические свойства различных металлов
Для того, чтобы отправится на охоту за ценными металлами нужно знать, что именно притянется к магниту. Так как металлы имеют разные магнитные свойства, а некоторые вообще не имеют. Их можно разделить на три группы:
ферромагнетики
парамагнетики
диамагнетики
Ферромагнетики являются металлами с одними из лучших магнитных свойств. Такие металлы хорошо магнитятся. К ним можно отнести черный металл.
Парамагнетики имеют обычные свойства, они охотно притягиваются к магниту, но не имеют функции намагничивания. К ним можно отнести некоторые сплавы бижутерии и несколько видов цветных металлов.
И наконец диамагнетики. Такие сплавы крайне сложно поддаются магнитному полю и сильно усложняют поиски действительно драгоценных вещей. К диамагнетикам относятсязолото, серебро, алюминий, патина и другие металлы который не берет даже самый сильный магнит.
Можно ли найти золото с помощью магнита
Как уже рассматривалось ранее украшения и монеты с золотом можно поднять, но очень проблематично.
Чистое золото достать магнитом невозможно.
Но если будут благоприятствовать разные факторы, такие как железная шкатулка или лежащие рядом парамагнетические драгоценности, то есть шанс отыскать его. В основном на магнит можно словить только украшения с содержанием золота, такие как браслеты, сережки и кольца. Лучшим местом для поисков является песчаный пляж, колодцы, а также морское или речное дно, где плавают большое количество людей.
