Kemagnetan dan Keelektromagnetan

Magnet semulajadi dan tiruan

Antara bijih besi yang dilombong untuk industri metalurgi ialah bijih yang dipanggil bijih besi magnetik. Bijih ini mempunyai sifat menarik objek besi kepadanya.

Sekeping bijih besi itu dipanggil magnet semula jadi, dan sifat tarikan yang dipamerkannya ialah kemagnetan.

Pada masa kini, fenomena kemagnetan digunakan secara meluas dalam pelbagai pemasangan elektrik. Walau bagaimanapun, kini mereka menggunakan bukan semula jadi, tetapi magnet buatan yang dipanggil.

Magnet buatan diperbuat daripada keluli khas. Sekeping keluli sedemikian dimagnetkan dengan cara yang istimewa, selepas itu ia memperoleh sifat magnetik, iaitu, ia menjadi magnet kekal.

Bentuk magnet kekal boleh menjadi sangat pelbagai, bergantung pada tujuannya.

Dalam magnet kekal, hanya kutubnya yang mempunyai daya graviti. Hujung magnet yang menghadap ke utara dipersetujui untuk dipanggil magnet kutub utara, dan hujung yang menghadap ke selatan ialah magnet kutub selatan. Setiap magnet kekal mempunyai dua kutub: utara dan selatan. Kutub utara magnet ditunjukkan oleh huruf C atau N, kutub selatan dengan huruf Yu atau S.

Magnet menarik besi, keluli, besi tuang, nikel, kobalt kepada dirinya sendiri. Semua badan ini dipanggil badan magnet. Semua badan lain yang tidak tertarik oleh magnet dipanggil badan bukan magnet.

Struktur magnet. Kemagnetan

Setiap badan, termasuk yang magnetik, terdiri daripada zarah terkecil - molekul. Tidak seperti molekul badan bukan magnet, molekul badan magnet mempunyai sifat magnet, mewakili magnet molekul. Di dalam badan magnet, magnet molekul ini disusun dengan paksinya dalam arah yang berbeza, dengan keputusan badan itu sendiri tidak mempamerkan sebarang sifat magnetik. Tetapi jika magnet ini terpaksa berputar di sekitar paksinya sehingga kutub utaranya berpusing ke satu arah dan kutub selatannya ke arah yang lain, maka jasad akan memperoleh sifat magnet, iaitu ia akan menjadi magnet.

Proses di mana jasad magnet memperoleh sifat magnet dipanggil kemagnetan... Dalam penghasilan magnet kekal, kemagnetan dijalankan dengan bantuan arus elektrik. Tetapi anda boleh memagnetkan badan dengan cara lain, menggunakan magnet kekal biasa.

Jika magnet rectilinear dipotong di sepanjang garis neutral, maka dua magnet bebas akan diperoleh, dan kekutuban hujung magnet akan dipelihara, dan kutub bertentangan akan muncul pada hujung yang diperoleh hasil daripada pemotongan.

Setiap magnet yang terhasil juga boleh dibahagikan kepada dua magnet, dan tidak kira berapa banyak kita meneruskan pembahagian ini, kita akan sentiasa mendapat magnet bebas dengan dua kutub. Tidak mustahil untuk mendapatkan bar dengan satu kutub magnet. Contoh ini mengesahkan kedudukan bahawa jasad magnet terdiri daripada banyak magnet molekul.

Jasad magnet berbeza antara satu sama lain dalam tahap mobiliti magnet molekul. Terdapat badan yang cepat dimagnetkan dan secepat dinyahmagnetkan. Sebaliknya, terdapat badan yang bermagnet secara perlahan tetapi mengekalkan sifat magnetnya untuk masa yang lama.

Jadi besi dengan cepat dimagnetkan di bawah tindakan magnet luar, tetapi seperti cepat dinyahmagnetkan, iaitu, ia kehilangan sifat magnetnya apabila magnet dikeluarkan. Keluli, selepas dimagnetkan, mengekalkan sifat magnetnya untuk masa yang lama, iaitu , ia menjadi magnet kekal.

Sifat besi untuk cepat bermagnet dan menyahmagnetkan dijelaskan oleh fakta bahawa magnet molekul besi adalah sangat mudah alih, mereka mudah berputar di bawah pengaruh daya magnet luar, tetapi sama cepat kembali ke kedudukan bercelaru sebelumnya apabila badan pengmagnetan berada. dikeluarkan .

Dalam besi, bagaimanapun, sebahagian kecil magnet, dan selepas penyingkiran magnet kekal, masih kekal untuk beberapa lama dalam kedudukan yang mereka duduki pada masa magnetisasi. Oleh itu, selepas magnetisasi, besi mengekalkan sifat magnet yang sangat lemah. Ini disahkan oleh fakta bahawa apabila plat besi dikeluarkan dari tiang magnet, tidak semua habuk papan jatuh dari hujungnya - sebahagian kecil daripadanya kekal tertarik pada plat.

Sifat keluli untuk kekal bermagnet untuk masa yang lama dijelaskan oleh fakta bahawa magnet molekul keluli hampir tidak berputar ke arah yang dikehendaki semasa magnetisasi, tetapi mereka mengekalkan kedudukan stabil mereka untuk masa yang lama walaupun selepas penyingkiran badan magnetisasi.

Keupayaan badan magnet untuk mempamerkan sifat magnet selepas kemagnetan dipanggil kemagnetan sisa.

Fenomena kemagnetan sisa disebabkan oleh fakta bahawa dalam badan magnet terdapat apa yang dipanggil daya retarding yang mengekalkan magnet molekul dalam kedudukan yang mereka duduki semasa magnetisasi.

Dalam besi, tindakan daya perlambatan adalah sangat lemah, dengan hasilnya ia cepat menyahmagnet dan mempunyai kemagnetan sisa yang sangat sedikit.

Sifat besi untuk cepat bermagnet dan menyahmagnetkan sangat banyak digunakan dalam kejuruteraan elektrik. Cukuplah untuk mengatakan bahawa teras masing-masing elektromagnetyang digunakan dalam peranti elektrik diperbuat daripada besi khas dengan kemagnetan sisa yang sangat rendah.

Keluli mempunyai kuasa pegangan yang hebat, yang mana sifat kemagnetan dipelihara di dalamnya. sebab itu magnet kekal diperbuat daripada aloi keluli khas.

Sifat magnet kekal terjejas teruk oleh kejutan, hentaman dan turun naik suhu secara tiba-tiba. Jika, sebagai contoh, magnet kekal dipanaskan kepada merah dan kemudian dibiarkan sejuk, maka ia akan kehilangan sifat magnetnya sepenuhnya. Begitu juga, jika anda mengenakan magnet kekal kepada kejutan, maka daya tarikannya akan berkurangan dengan ketara.

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa dengan pemanasan atau kejutan yang kuat, tindakan daya terencat diatasi dan dengan itu susunan teratur magnet molekul terganggu. Oleh itu, magnet kekal dan peranti magnet kekal mesti dikendalikan dengan berhati-hati.

Garis daya magnet. Interaksi kutub magnet

Di sekeliling setiap magnet ada yang dipanggil medan magnet.

Medan magnet dipanggil ruang di mana daya magnet... Medan magnet magnet kekal ialah bahagian ruang di mana medan magnet rectilinear dan daya magnet magnet ini bertindak.

Daya magnet medan magnet bertindak dalam arah tertentu... Arah tindakan daya magnet dipersetujui dipanggil garis daya magnet... Istilah ini digunakan secara meluas dalam kajian kejuruteraan elektrik, tetapi ia mesti diingati. bahawa garis daya magnet bukanlah material: ini adalah istilah konvensional yang diperkenalkan hanya untuk memudahkan pemahaman sifat medan magnet.

Bentuk medan magnet, iaitu lokasi garisan medan magnet di angkasa bergantung kepada bentuk magnet itu sendiri.

Garis medan magnet mempunyai beberapa sifat: ia sentiasa tertutup, tidak pernah bersilang, cenderung mengambil jalan terpendek, dan menolak antara satu sama lain jika ia menghala ke arah yang sama. Secara umum diterima bahawa garisan daya keluar dari kutub utara magnet dan memasuki kutub selatannya; di dalam magnet, mereka mempunyai arah dari kutub selatan ke utara.

Seperti kutub magnet menolak, tidak seperti kutub magnet menarik.

Adalah mudah untuk meyakinkan diri anda tentang ketepatan kedua-dua kesimpulan dalam amalan. Ambil kompas dan bawa kepadanya salah satu kutub magnet rectilinear, contohnya, kutub utara. Anda akan melihat bahawa anak panah akan serta-merta membelokkan hujung selatannya ke kutub utara magnet. Jika anda cepat menghidupkan magnet 180 °, maka jarum magnet akan serta-merta bertukar 180 °, iaitu hujung utaranya akan menghadap kutub selatan magnet.

Aruhan magnetik. Fluks magnet

Daya tindakan (tarikan) magnet kekal pada jasad magnet berkurangan apabila jarak antara kutub magnet dan jasad ini bertambah. Magnet mempamerkan daya tarikan yang paling besar secara langsung pada kutubnya, iaitu, tepat di mana garisan daya magnet terletak paling padat. Bergerak jauh dari tiang, ketumpatan garis daya berkurangan, mereka didapati semakin jarang, bersama-sama dengan ini, daya tarikan magnet juga melemah.

Oleh itu, daya tarikan magnet pada titik medan magnet yang berbeza adalah tidak sama dan dicirikan oleh ketumpatan garis daya. Untuk mencirikan medan magnet pada pelbagai titiknya, kuantiti yang dipanggil aruhan medan magnet diperkenalkan.

Aruhan magnet medan secara berangka sama dengan bilangan garis daya yang melalui kawasan seluas 1 cm2, terletak berserenjang dengan arahnya.

Ini bermakna bahawa lebih besar ketumpatan garis medan pada titik tertentu dalam medan, lebih besar aruhan magnet pada titik itu.

Jumlah bilangan garis magnet daya yang melalui mana-mana kawasan dipanggil fluks magnet.

Fluks magnet dilambangkan dengan huruf F dan berkaitan dengan aruhan magnet melalui hubungan berikut:

Ф = BS,

di mana F ialah fluks magnet, V ialah aruhan magnet bagi medan; S ialah kawasan yang ditembusi oleh fluks magnet tertentu.

Formula ini sah hanya jika kawasan S berserenjang dengan arah fluks magnet. Jika tidak, magnitud fluks magnet juga akan bergantung pada sudut di mana kawasan S terletak, dan kemudian formula akan mengambil bentuk yang lebih kompleks.

Fluks magnet bagi magnet kekal ditentukan oleh jumlah bilangan garis daya yang melalui keratan rentas magnet.Lebih besar fluks magnet magnet kekal, lebih menarik magnet itu.

Fluks magnet bagi magnet kekal bergantung kepada kualiti keluli dari mana magnet itu dibuat, saiz magnet itu sendiri dan tahap kemagnetannya.

Kebolehtelapan magnet

Sifat badan membenarkan fluks magnet melalui dirinya dipanggil kebolehtelapan magnet... Lebih mudah fluks magnet melalui udara daripada melalui badan bukan magnet.

Untuk dapat membandingkan bahan yang berbeza mengikut mereka kebolehtelapan magnet, adalah kebiasaan untuk menganggap kebolehtelapan magnet udara sama dengan perpaduan.

Ia dipanggil bahan dengan kebolehtelapan magnet kurang daripada diamagnet perpaduan... Ia termasuk tembaga, plumbum, perak, dsb.

Aluminium, platinum, timah, dll. Mereka mempunyai kebolehtelapan magnet sedikit lebih besar daripada kesatuan dan dipanggil bahan paramagnet.

Bahan dengan kebolehtelapan magnet jauh lebih besar daripada satu (diukur dalam ribuan) dipanggil feromagnetik. Ini termasuk nikel, kobalt, keluli, besi, dll. Semua jenis peranti magnetik dan elektromagnet dan bahagian pelbagai mesin elektrik dihasilkan daripada bahan ini dan aloinya.

Kepentingan praktikal untuk teknologi komunikasi ialah aloi besi-nikel khas yang dipanggil permaloid.