Teorija magnetnog polja i zanimljive činjenice o Zemljinom magnetnom polju. Magnetizam - od Talesa do Maksvela

Hajde da zajedno shvatimo šta je magnetno polje. Na kraju krajeva, mnogi ljudi žive na ovom polju cijeli život i ni ne razmišljaju o tome. Vrijeme je da to popravimo!

Magnetno polje

Magnetno polje je posebna vrsta materije. Očituje se djelovanjem na pokretne električne naboje i tijela koja imaju svoj magnetni moment (trajni magneti).

Važno: magnetsko polje ne djeluje na stacionarna naelektrisanja! Magnetno polje se također stvara kretanjem električnih naboja, ili vremenski promjenjivim električnim poljem, ili magnetnim momentima elektrona u atomima. Odnosno, svaka žica kroz koju teče struja takođe postaje magnet!

Tijelo koje ima svoje magnetsko polje.

Magnet ima polove koji se nazivaju sjever i jug. Oznake "sjeverni" i "južni" date su samo radi pogodnosti (kao "plus" i "minus" u struji).

Magnetno polje je predstavljeno sa magnetne linije sile. Linije sila su neprekidne i zatvorene, a njihov smjer uvijek se poklapa sa smjerom sila polja. Ako se metalna strugotina rasprši oko stalnog magneta, metalne čestice će pokazati jasnu sliku linija magnetnog polja koje izlaze sa sjevera i ulaze u južni pol. Grafička karakteristika magnetnog polja - linije sile.

Karakteristike magnetnog polja

Glavne karakteristike magnetnog polja su magnetna indukcija, magnetni fluks i magnetna permeabilnost. Ali hajde da pričamo o svemu po redu.

Odmah napominjemo da su sve mjerne jedinice date u sistemu SI.

Magnetna indukcija B - vektorska fizička veličina, koja je glavna karakteristika snage magnetnog polja. Označava se slovom B . Jedinica mjerenja magnetne indukcije - Tesla (Tl).

Magnetna indukcija pokazuje koliko je jako polje određivanjem sile kojom djeluje na naboj. Ova sila se zove Lorencova sila.

Evo q - punjenje, v - njegovu brzinu u magnetnom polju, B - indukcija, F je Lorentzova sila kojom polje deluje na naelektrisanje.

F- fizička veličina jednaka umnošku magnetske indukcije na površinu konture i kosinus između vektora indukcije i normale na ravninu konture kroz koju prolazi strujanje. Magnetski fluks je skalarna karakteristika magnetnog polja.

Možemo reći da magnetni fluks karakterizira broj linija magnetske indukcije koje prodiru u jediničnu površinu. Magnetski fluks se mjeri u Weberach (WB).

Magnetna permeabilnost je koeficijent koji određuje magnetna svojstva medija. Jedan od parametara o kome zavisi magnetna indukcija polja je magnetna permeabilnost.

Naša planeta je već nekoliko milijardi godina veliki magnet. Indukcija Zemljinog magnetnog polja varira u zavisnosti od koordinata. Na ekvatoru, to je oko 3,1 puta 10 na minus peti stepen Tesle. Osim toga, postoje magnetne anomalije, gdje se vrijednost i smjer polja značajno razlikuju od susjednih područja. Jedna od najvećih magnetnih anomalija na planeti - Kursk i Brazilska magnetna anomalija.

Porijeklo Zemljinog magnetnog polja još uvijek je misterija za naučnike. Pretpostavlja se da je izvor polja tečno metalno jezgro Zemlje. Jezgro se kreće, što znači da se rastopljena legura željeza i nikla kreće, a kretanje nabijenih čestica je električna struja koja stvara magnetsko polje. Problem je što ova teorija geodynamo) ne objašnjava kako se polje održava stabilnim.

Zemlja je ogroman magnetni dipol. Magnetni polovi se ne poklapaju sa geografskim, iako su u neposrednoj blizini. Štaviše, Zemljini magnetni polovi se kreću. Njihovo raseljavanje se bilježi od 1885. godine. Na primjer, tokom proteklih stotinu godina, magnetni pol na južnoj hemisferi pomaknuo se za skoro 900 kilometara i sada se nalazi u Južnom okeanu. Pol arktičke hemisfere kreće se preko Arktičkog okeana prema istočnosibirskoj magnetnoj anomaliji, a brzina njegovog kretanja (prema podacima iz 2004. godine) iznosila je oko 60 kilometara godišnje. Sada dolazi do ubrzanja kretanja polova - u prosjeku, brzina raste za 3 kilometra godišnje.

Kakav je značaj Zemljinog magnetnog polja za nas? Prije svega, Zemljino magnetsko polje štiti planetu od kosmičkih zraka i sunčevog vjetra. Nabijene čestice iz dubokog svemira ne padaju direktno na tlo, već ih odbija džinovski magnet i kreću se duž njegovih linija sile. Tako su sva živa bića zaštićena od štetnog zračenja.

Tokom istorije Zemlje bilo ih je nekoliko inverzije(promjene) magnetnih polova. Inverzija polova je kada mijenjaju mjesta. Posljednji put se ovaj fenomen dogodio prije oko 800 hiljada godina, a u istoriji Zemlje bilo je više od 400 geomagnetnih preokreta. Neki naučnici smatraju da bi, s obzirom na uočeno ubrzanje kretanja magnetnih polova, sljedeći preokret polova trebao biti očekuje u narednih nekoliko hiljada godina.

Srećom, u našem veku ne očekuje se preokret polova. Dakle, možete razmišljati o ugodnom i uživati ​​u životu u dobrom starom stalnom polju Zemlje, s obzirom na glavna svojstva i karakteristike magnetnog polja. A da biste to učinili, tu su naši autori, kojima se s povjerenjem u uspjeh može povjeriti neka od vaspitnih muka! i druge vrste radova možete naručiti na linku.

Magnet i magnetizam nikad ne prestaju zadivljivati ​​čovječanstvo. Sastavili smo neke zanimljive činjenice o trajnim magnetima koje možda još niste znali.

1. Zašto je magnet nazvan magnetom?


Postoje dvije verzije porijekla ovog imena: poetska i ne baš. Prva je poetska legenda o pastiru po imenu Magnus (ili Magnes). Čuveni istoričar Plinije je opisao da je jednom ovaj pastir odlutao sa svojim ovcama na novo mesto, stao na neobičan crni kamen i iznenada otkrio da ne može da otrgne svoj štap i svoje prikovane cipele sa njega.

Vjerovatnije je da je sve bilo prozaičnije: jednom su u grčkoj regiji Magnezije otkrivene naslage kamena sposobnog da privuče željezo. Nazvali su ga tako - "kamen iz Magnezije" ili, jednostavnije, magnet. No, tu ima i malo poezije, jer je regija dobila ime po plemenu Magneta koji je u njemu živio, a oni su se tako nazvali u čast mitskog heroja, Zevsovog sina.

2. Upoznajte "Kamen ljubavi"
To je romantično ime koje su inventivni Kinezi dali magnetu. Predstavnici jedne od najstarijih kultura poetski su to opisali na sljedeći način. Tsy-shi (na ruskom "kamen ljubavi" ili "kamen majčinske ljubavi"), rekli su, privlači gvožđe, baš kao što topla majka privlači decu. Ova sila se zapravo proteže i na druge metale, ali manje intenzivno.

Zanimljivo je da su Francuzi magnet nazvali i riječju "ljubav" - za oba značenja koristi se ista riječ aimant.

3. Kako je nastala magnetna ploča

2008. godine tri američka studenta su pokazala svoje znanje, ali nisu imali dovoljno prostora na tabli da pokažu sve potrebne informacije, odlučili su se za dodatno korištenje listova velikog formata, ali poteškoća je bila što su papir morali držati u rukama. . A onda su došli na briljantnu ideju da naprave dio ploče s magnetskom površinom. Tako je nastala nova tehnologija premazivanja površine za crtanje markerima koji se lako brišu suhim sunđerom. Takvi markeri se nazivaju suho brisanje.

4. Ko je izumio prvi magnetni kompas?


Još u trećem veku pre nove ere, kineski autor je opisao kompas u obliku magnetne kašike, ali se uređaj sa lebdećom strelicom pojavio tek u 11. veku. Mnogo kasnije, 1300. godine, John Gira je prvi u Evropi napravio kompas za putnike (magnet je prije samo 40 godina donio putnik Marko Polo), što je znatno pojednostavilo život mornara. I Italijan Flavio Joya je poboljšao dizajn.

5. Malo o magnetnoj oluji


Ima dana kada se igla kompasa vrti neredovito umjesto da pokazuje na sjever. Ponekad to traje satima, a nekada danima. Najviše od svega, kompas koriste mornari - oni su prvi primijetili ovaj fenomen, nazvavši ga magnetskom olujom.

To se događa zbog sunčevih baklji, kada više nabijenih čestica sa Sunca uđe u magnetsko polje naše planete. Ogorčeno je i počinju geomagnetne oluje koje utiču i na ljudski organizam i na rad tehnologije.

6. Kako vidjeti magnetsko polje?


Sasvim je moguće vidjeti magnetsko polje, a to se uči u školskim časovima fizike, nudeći sljedeći slijed radnji:
- magnet je prekriven staklenom pločom;
- na ploču se stavlja list papira;
- papir je posut ravnomernim slojem gvozdenih strugotina;
- strugotine se magnetiziraju, a kada se protresu, na trenutak se odvajaju od ploče i lako se okreću, formirajući - složene zakrivljene linije koje se razilaze od polova.

Rezultirajuća slika izgleda ovako: što je bliže polu, to su linije piljevine deblje i jasnije, a što dalje idu, to su razrijeđenije i gube svoju jasnoću. Ovo je jasan primjer kako su magnetske sile oslabljene udaljenosti.

7. Zašto lijes proroka Muhameda visi u zraku?


Više od jednog veka radoznale umove je uzbuđivala priča o lebdećem kovčegu proroka Muhameda. Godine 1600. objavljena je knjiga o magnetima, u kojoj je autor William Gilbert prenio priču koju je čuo o Mahometovoj kapeli. Njegov svod sadrži magnetno kamenje velike snage, koje omogućava da gvozdeni sanduk sa pepelom proroka visi u vazduhu.

Sami muslimani su ovo smatrali čudom i rekli da je razlog to što zemlja ne može podnijeti leš takve osobe. U stvari, neki mađioničari su već radili takve trikove. Ali mora se reći da je u ovom slučaju nemoguće održati ravnotežu. Magnet je u ovom slučaju dovoljno jak da podigne predmet, ali neće raditi da ga zadrži na stabilnoj udaljenosti bez dodatnog navoja.

8. Magnet i grijanje
Magneti imaju posebne karakteristike. To uključuje radnu temperaturu s maksimalnim performansama i Curie tačku, na kojoj feromagneti gube svoja svojstva. Za svaku leguru ovi parametri su individualni. Na primjer, za magnetoplaste na bazi NdFeB punila maksimalna radna temperatura može biti do 120 ili čak 220°C, dok feriti mogu izdržati rad na temperaturama do 250-300°C, a njihova Kirijeva tačka je 450°C.

9. Zašto magnetni tomograf vidi osobu iznutra?


Naše tijelo se sastoji od 60-80% H2O, a atomi vodonika u formuli vode pod djelovanjem snažnog magneta počinju zračiti valove. Oni su različiti jer zavise od tkiva u kojima se atomi nalaze i odražavaju svaku promjenu u našem tijelu. Osoba smještena u magnetsko polje zrači ove valove, a snimljeni indikatori se pretvaraju u trobojnu sliku.

10. Kako radi magnetna podloga?


Brzo kretanje vozova tipa "Maglev" postiže se zahvaljujući sledećoj tehnologiji. Kola su pričvršćena za vodilicu, koja pokriva šinu, ili obrnuto. U obje verzije, vagoni se drže iznad šine zbog vertikalnog magnetnog polja, dok horizontalna održava poravnanje. Na šinu se postavljaju i elektromagneti, kojima se osigurava rad motora - tako dolazi do ubrzanja i kočenja.

11. Peter Peregrine i poruka magneta


U drugoj polovini 13. vijeka izvjesni Pierre Peregrine de Marricourt napisao je jedno pismo svom prijatelju, u kojem je detaljno govorio o svojstvima magneta i čak predložio da se on koristi kao vječni motor (tada je ova ideja bila popularan u Francuskoj, u domovini naučnika). O autoru se gotovo ništa ne zna, ali je njegov doprinos prvoj sistematskoj studiji u Evropi i danas visoko cijenjen.

Traktat govori o prisustvu polova u sfernim uzorcima koji su korišćeni, postupku magnetizacije, interakciji magneta i mnogim drugim tačkama koje se odnose na svojstva magneta. Marricourt je bio siguran da kamen koji je ispitivao krije privid nebeske sfere sa svojim polovima.

U ovom članku ćete naučiti zanimljive činjenice o magnetnom polju.

Zanimljive činjenice o magnetnom polju

Naša planeta je već nekoliko milijardi godina veliki magnet. Indukcija Zemljinog magnetnog polja varira u zavisnosti od koordinata. Na ekvatoru, to je oko 3,1 puta 10 na minus peti stepen Tesle. Osim toga, postoje magnetne anomalije, gdje se vrijednost i smjer polja značajno razlikuju od susjednih područja. Jedan od mnogih glavne magnetne anomalije na planeti- Kurske i brazilske magnetne anomalije.

Poreklo Zemljinog magnetnog polja i dalje ostaje misterija za naučnike. Pretpostavlja se da je izvor polja tečno metalno jezgro Zemlje. Jezgro se kreće, što znači da se rastopljena legura željeza i nikla kreće, a kretanje nabijenih čestica je električna struja koja stvara magnetsko polje. Problem je što ova teorija (geodinamo) ne objašnjava kako se polje održava stabilnim.

Zemljino magnetsko polje štiti planetu od kosmičkih zraka i sunčevog vjetra.

Ptice selice pronalaze svoj put pomoću magnetnog polja. Također, njime se vode kornjače i neke druge životinje, poput krava. Zahvaljujući njemu pojavljuje se i aurora borealis.

U južnom dijelu Atlantskog oceana, debljina magnetnog polja je primjetno smanjena i danas je samo trećina norme. Ova činjenica uveliko alarmira sve naučnike u svijetu, jer takav jaz može uništiti planetu u prilično kratkom vremenskom periodu. U proteklih 150 godina debljina polja na ovom mjestu je oslabila za 10%.

Zemljini magnetski polovi se pomiču. Njihovo raseljavanje se bilježi od 1885. godine. Na primjer, tokom proteklih stotinu godina, magnetni pol na južnoj hemisferi pomaknuo se za skoro 900 kilometara i sada se nalazi u Južnom okeanu. Pol arktičke hemisfere kreće se preko Arktičkog okeana prema istočnosibirskoj magnetnoj anomaliji, a brzina njegovog kretanja (prema podacima iz 2004. godine) iznosila je oko 60 kilometara godišnje. Sada dolazi do ubrzanja kretanja polova - u prosjeku, brzina raste za 3 kilometra godišnje.

Čak i hiljadu godina prije prvih opažanja električnih pojava, čovječanstvo je već počelo da se akumulira poznavanje magnetizma. A prije samo četiri stotine godina, kada je tek počelo formiranje fizike kao nauke, istraživači su odvojili magnetska svojstva tvari od njihovih električnih, a tek nakon toga počeli su ih samostalno proučavati. Tako su postavljeni eksperimentalni i teorijski temelji, koji su sredinom 19. stoljeća postali temelj e. jedna teorija električnih i magnetskih fenomena.

Čini se da su neobične osobine magnetne željezne rude bile poznate još u bronzanom dobu u Mezopotamiji. I nakon početka razvoja metalurgije željeza, ljudi su primijetili da privlači željezne proizvode. O razlozima ove privlačnosti razmišljao je i starogrčki filozof i matematičar Tales iz grada Mileta (640−546 pne), koji je tu privlačnost objasnio animacijom minerala.

Grčki mislioci su zamišljali kako nevidljive pare obavijaju magnetit i željezo, kako te pare međusobno privlače tvari. Riječ "magnet" mogao je biti naziv grada Magnesia-u-Sipila u Maloj Aziji, nedaleko od kojeg je taložen magnetit. Jedna od legendi kaže da je pastir Magnis nekako završio sa svojom ovcom pored stijene, koja je privukla željezni vrh njegovog štapa i čizme na sebe.

U drevnoj kineskoj raspravi "Proljetni i jesenji zapisi majstora Liua" (240. pne.) spominje se svojstvo magnetita da privlači željezo. Stotinu godina kasnije, Kinezi su primijetili da magnetit ne privlači ni bakar ni keramiku. U 7. i 8. veku primetili su da se magnetizovana gvozdena igla, slobodno okačena, okreće prema Severnjači.

Tako je do druge polovine 11. stoljeća Kina počela proizvoditi pomorske kompase, kojima su evropski mornari savladali samo stotinu godina nakon Kineza. Tada su Kinezi već otkrili sposobnost magnetizirane igle da skrene u smjeru istočno od sjevera, i tako otkrili magnetnu deklinaciju, ispred evropskih moreplovaca u tome, koji su upravo do tog zaključka došli tek u 15. stoljeću.

U Evropi je prva svojstva prirodnih magneta opisao francuski filozof Pierre de Maricourt, koji je 1269. godine služio u vojsci sicilijanskog kralja Karla Anžujskog. Tokom opsade jednog od italijanskih gradova, on je prijatelju u Pikardiju poslao dokument, koji je ušao u istoriju nauke pod nazivom „Pismo na magnetu“, gde je govorio o svojim eksperimentima sa magnetnom gvozdenom rudom.

Marikur je primijetio da u svakom komadu magnetita postoje dvije oblasti koje posebno snažno privlače željezo. Uočio je tu sličnost sa polovima nebeske sfere, pa je posudio njihova imena da označi područja maksimalne magnetske sile. Odatle je tradicija počela zvati polove magneta južni i sjeverni magnetni pol.

Marikur je napisao da ako razbijete bilo koji komad magnetita na dva dijela, onda će svaki fragment imati svoje polove.

Marikur je prvi povezao efekat odbijanja i privlačenja magnetnih polova sa interakcijom suprotnih (južnog i severnog) ili sličnih polova. Marikur se s pravom smatra pionirom europske eksperimentalne naučne škole, njegove bilješke o magnetizmu reproducirane su u desetinama lista, a dolaskom tiska objavljene su u obliku brošure. Navodili su ih mnogi učeni prirodnjaci sve do 17. stoljeća.

Engleski prirodnjak, naučnik i lekar Vilijam Gilbert takođe je bio dobro upoznat sa Marikurovim radom. Godine 1600. objavio je O magnetu, Magnetska tijela i Veliki magnet, Zemlja. Hilbert je u ovom radu dao sve tada poznate podatke o svojstvima prirodnih magnetnih materijala i magnetizovanog gvožđa, a opisao je i sopstvene eksperimente sa magnetnom loptom, u kojima je reproducirao model zemaljskog magnetizma.

Konkretno, on je empirijski utvrdio da se na oba pola "male Zemlje" igla kompasa okreće okomito na njenu površinu, da je postavljena paralelno na ekvatoru i rotira u srednji položaj na srednjim geografskim širinama. Na ovaj način Hilbert je mogao da modelira magnetnu inklinaciju, koja je bila poznata u Evropi više od 50 godina (1544. opisao ju je Georg Hartmann, mehaničar iz Nirnberga).

Gilbert je također reproducirao geomagnetnu deklinaciju, koju je pripisao ne idealno glatkoj površini lopte, već na planetarnoj skali, objasnio je ovaj efekat privlačenjem između kontinenata. Otkrio je kako snažno zagrijano gvožđe gubi svoja magnetna svojstva, a kada se ohladi, vraća ih. Konačno, Gilbert je bio prvi koji je jasno napravio razliku između privlačenja magneta i privlačenja ćilibara protrljanog vunom, što je nazvao električnom silom. Bio je to zaista inovativan rad, koji su cijenili i savremenici i potomci. Gilbert je otkrio da bi bilo ispravno Zemlju smatrati "velikim magnetom".

Sve do samog početka 19. veka nauka o magnetizmu je veoma malo napredovala. Godine 1640. Benedetto Castelli, Galileov učenik, objasnio je privlačenje magnetita sa mnogo vrlo malih magnetnih čestica koje čine njegov sastav.

Godine 1778. Sebald Brugmans, rođen u Holandiji, primijetio je kako bizmut i antimon odbijaju polove magnetne igle, prvi primjer fizičkog fenomena koji će Faraday kasnije nazvati dijamagnetizam.

Charles-Augustin Coulomb je 1785., preciznim mjerenjima na torzijskoj vagi, dokazao da je sila interakcije magnetnih polova međusobno obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između polova – jednako kao i sila interakcije. električnih naboja.

Od 1813. danski fizičar Oersted marljivo pokušava da eksperimentalno uspostavi vezu između elektriciteta i magnetizma. Istraživač je koristio kompase kao indikatore, ali dugo nije mogao doći do cilja, jer je očekivao da je magnetna sila paralelna sa strujom, te je električnu žicu postavio pod pravim uglom u odnosu na iglu kompasa. Strelica ni na koji način nije reagovala na pojavu struje.

U proljeće 1820. godine, tokom jednog od svojih predavanja, Oersted je povukao žicu paralelnu sa strijelom i nije jasno šta ga je navelo na ovu ideju. A onda je strijela zamahnula. Oersted je iz nekog razloga prekinuo eksperimente na nekoliko mjeseci, nakon čega se vratio njima i shvatio da je "magnetni efekat električne struje usmjeren duž krugova koji pokrivaju ovu struju".

Zaključak je bio paradoksalan, jer se prije rotacijske sile nisu manifestirale ni u mehanici ni bilo gdje drugdje u fizici. Oersted je napisao članak u kojem je iznio svoje zaključke i više nije proučavao elektromagnetizam.

U jesen iste godine Francuz Andre-Marie Ampere je započeo eksperimente. Prije svega, ponavljajući i potvrđujući rezultate i zaključke Oersteda, početkom listopada otkrio je privlačenje provodnika ako su struje u njima usmjerene u istom smjeru i odbijanje ako su struje suprotne.

Ampere je također proučavao interakciju između neparalelnih provodnika sa strujom, nakon čega ju je opisao formulom, kasnije nazvanom Amperov zakon. Naučnik je takođe pokazao da su se žice koje vode struju namotale u spiralu pod uticajem magnetnog polja, kao što se dešava sa iglom kompasa.

Konačno, iznio je hipotezu o molekularnim strujama, prema kojoj unutar magnetiziranih materijala postoje kontinuirane mikroskopske kružne struje paralelne jedna s drugom, koje uzrokuju magnetsko djelovanje materijala.

Istovremeno, Biot i Savard su zajedno razvili matematičku formulu koja omogućava izračunavanje intenziteta jednosmernog magnetnog polja.

I tako je do kraja 1821. Michael Faraday, već radeći u Londonu, napravio uređaj u kojem se provodnik sa strujom okreće oko magneta, a drugi magnet oko drugog provodnika.

Faraday je sugerirao da su i magnet i žica umotani u koncentrične linije sile, koje uzrokuju njihovo mehaničko djelovanje.

S vremenom se Faraday uvjerio u fizičku realnost magnetnih linija sile. Krajem 1830-ih, naučnik je već bio jasno svjestan da je energija i trajnih magneta i provodnika sa strujom raspoređena u prostoru koji ih okružuje, a koji je bio ispunjen magnetskim linijama sile. U avgustu 1831. istraživač uspio natjerati magnetizam da proizvede generiranje električne struje.

Uređaj se sastojao od gvozdenog prstena sa dva suprotna namotaja na njemu. Prvi namotaj bi mogao biti spojen na električnu bateriju, a drugi spojen na provodnik postavljen iznad igle magnetnog kompasa. Kada je jednosmjerna struja protjecala kroz žicu prve zavojnice, igla nije promijenila svoj položaj, već je počela da se ljulja u trenucima kada bi se isključila i uključila.

Faraday je došao do zaključka da su se u tim trenucima u žici drugog namota pojavili električni impulsi, povezani s nestankom ili pojavom magnetskih linija sile. On je to otkrio uzrok pojave elektromotorne sile je promjena magnetskog polja.

U novembru 1857. Faraday je napisao pismo profesoru Maksvelu u Škotskoj tražeći od njega da da matematički oblik znanja o elektromagnetizmu. Maxwell je udovoljio zahtjevu. Koncept elektromagnetnog polja našao mjesto 1864. u svojim memoarima.

Maxwell je uveo pojam "polje" da označi dio prostora koji okružuje i sadrži tijela koja su u magnetskom ili električnom stanju, te je naglasio da sam taj prostor može biti i prazan i ispunjen apsolutno bilo kojom vrstom materije, a polje i dalje će imati mjesta.

Godine 1873. Maxwell je objavio Raspravu o elektricitetu i magnetizmu, gdje je predstavio sistem jednačina koji objedinjuje elektromagnetne pojave. On im je dao naziv općih jednačina elektromagnetnog polja i do danas se zovu Maxwellove jednačine. Prema Maxwellovoj teoriji magnetizam je posebna vrsta interakcije između električnih struja. To je temelj na kojem se gradi sav teorijski i eksperimentalni rad koji se odnosi na magnetizam.

Neodimijum magnet(također poznat kao NdFeB, NIB ili Neo magnet) je izuzetno moćan magnet napravljen od rijetkih zemnih metala: obično legure neodimijuma, bora i željeza, formirajući Nd2Fe14B tetragonalnu kristalnu strukturu. Kompanija je prvi put razvila 1982. godine General Motors u partnerstvu sa Sumitomo Special Metals.

Ovo su najjači trajni magneti od svih komercijalno dostupnih, njihova veličina magnetne energije premašuje konvencionalne magnete za više od 18 puta. Neodimijski magneti dolaze u nekoliko klasa, karakterizirajući snagu njihove privlačnosti, na primjer, N28, N35, N38, N40, N45. Najjači magnet na ovoj listi je N45, ali ima i jačih. Dobar neodimijum magnet ima magnetnu indukciju od najmanje 12.500 gausa (Gaus je jedinica magnetne indukcije).

Neodimijski magneti su mnogo snažniji od konvencionalnih magneta, ali su i skuplji od konvencionalnih. S njima je potrebno raditi što je moguće pažljivije, poštujući odgovarajuće mjere opreza. Njihova magnetna polja mogu uticati jedno na drugo čak i na udaljenosti većoj od 30 centimetara. Imajte na umu da su neodimijski magneti lomljivi. U pravilu su prekriveni tvrdim niklovanim zaštitnim slojem. Ne smije se dozvoliti da se nekoliko magneta spoji punom snagom, inače se mogu oštetiti i mali komadi metala se mogu odlomiti pri udaru.

Zanimljiva činjenica! Neodimijumski super magneti se transportuju samo zemaljskim transportom. Ne mogu se slati zračnim putem jer bi ometali navigacijsku opremu aviona. Svi super magneti su pakovani ili u male drvene sanduke ili sa velikim blokovima/panelima od stiropora u kartonskim kutijama sa dvostrukim zidovima kako bi se smanjila izloženost magnetnom polju tokom transporta.

Destruktivna snaga neodimijumskog magneta

Proizvodnja neodimijum magneta

Crash test: ljudska ruka između magneta

Klasifikacija neodimijumskih magneta

Neodimijumski magneti se diferenciraju u klase u zavisnosti od veličine njihovog magnetnog momenta po jedinici zapremine. Više vrijednosti ovog indikatora ukazuju na jače magnete i kreću se od N35 do N52. Slova iza naziva klase označavaju njene maksimalne radne temperature (što znači Curie temperatura), koje se kreću od M (do 100 stepeni Celzijusa) do EH (200 stepeni Celzijusa).

Klase neodimijumskih magneta:

• N35-N52
• N33M-N48M
• N30H-N45H
• N30SH-N42SH
• N30UH-N35UH
• N28EH-N35EH

Zanimljiva činjenica! Svake godine se u Kini zvanično proizvede 50.000 - 80.000 tona neodimijumskih magneta! Kina iskopava preko 95% rijetkih zemalja i proizvodi oko 76% ukupnih svjetskih magneta retkih zemalja.

Zahvaljujući ovom sastavu, magneti imaju nevjerovatno veliku snagu prianjanja. S njima se feritni magneti u ovom pokazatelju jednostavno ne mogu porediti. Na primjer, ako spojite dva moćna feritna prstena jedan s drugim, onda ih uz određeni napor možete razdvojiti rukama. Sa neodimijumskim magnetima to jednostavno neće raditi. Dva neodimijumska magneta, povezana jedan s drugim, neće se moći odlijepiti golim rukama bez upotrebe uređaja.

Cijena prvih neodimijskih magneta, koji su se pojavili sredinom 90-ih godina prošlog stoljeća u slobodnoj prodaji, bila je prilično visoka. Trenutno je njihov trošak nešto smanjen, ali je i dalje visok. To se objašnjava relativno velikom rijetkošću neodimija, uključujući borbu za patente različitih proizvođača i programera magneta.

Postoji širok izbor marki i oblika neodimijumskih magneta. Različiti oblici neodimijskih magneta uzrokovani su njihovom različitom namjenom. Tako mogu biti u obliku čunjeva, cilindara, prstenova, sfera, kuglica, pravougaonika, diskova i slično. Koristeći sastojke neodimijumskih magneta, stvaraju se i plastični materijali koji imaju magnetna svojstva. Na primjer, to je magnetni vinil.

Aplikacije i karakteristike

Prilikom korištenja neodimijskih magneta treba uzeti u obzir njihove karakteristike.

1. Vijek trajanja neodimijskih magneta je najmanje 30 godina, a ako se pravilno koriste i čuvaju, može biti za red veličine duži. Ali pod određenim uvjetima, mogu se lako onesposobiti, kao i nepovratno pokvariti. Neodimijski magneti su potpuno nefleksibilni. Mogu se slomiti pod određenim opterećenjem, pa čak i puknuti, uključujući i gubitak svojih svojstava.
2. Ispuštanje ili udaranje magneta može uzrokovati da se čestice magneta odlome, što može rezultirati slabom trakcijom. Osim toga, dovoljno jak udar može dovesti do gubitka svojstava magneta. Stoga biste trebali izbjegavati padanje neodimijumskih magneta, uključujući mjesta gdje dijelovi i dijelovi mogu udariti jedni druge ili pasti.
3. Magnetska svojstva magneta kada su izloženi visokim temperaturama se nepovratno gube. Ovisno o trenutnoj marki magneta, granica zagrijavanja može biti u rasponu od 80-250 stepeni Celzijusa. Ako se magnet zagrije iznad standardne temperature, sva svojstva se gube. Samodemagnetizacija neodimijumskih magneta je oko 1% u 10 godina. Ova brojka je prilično visoka.
4. Obrada neodimijumskog magneta je gotovo nemoguća. Prilikom izrade serijskih uzoraka magneta nakon kupovine za neku svrhu, magnetu će biti praktično nemoguće dati bilo koji drugi oblik. To je zbog činjenice da bušenje legure, rezanje reznim alatom ili brušenje mogu uzrokovati zapaljenje legure. Uključujući i visoku temperaturu koja će se osloboditi tokom trenja, prouzrokuje štetan uticaj na sam magnet, kao i na njegova svojstva.