Մագնիսները հետաքրքրաշարժ առարկաներ են, որոնք դարեր շարունակ գրավել են մարդու երևակայությունը: Հին հույներից մինչև ժամանակակից գիտնականներ, մարդկանց հետաքրքրել է մագնիսների աշխատանքի ձևը և դրանց բազմաթիվ կիրառությունները: Մշտական մագնիսները մագնիսների մի տեսակ են, որը պահպանում է իր մագնիսական հատկությունները նույնիսկ այն դեպքում, երբ արտաքին մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում մենք կուսումնասիրենք մշտական մագնիսների և մագնիսական դաշտերի հիմքում ընկած գիտությունը, ներառյալ դրանց կազմը, հատկությունները և կիրառությունները:
Բաժին 1. Ի՞նչ է մագնիսականությունը:
Մագնիսականությունը վերաբերում է որոշակի նյութերի ֆիզիկական հատկությանը, որը թույլ է տալիս նրանց գրավել կամ վանել այլ նյութեր մագնիսական դաշտով: Նշվում է, որ այս նյութերը մագնիսական են կամ ունեն մագնիսական հատկություններ:
Մագնիսական նյութերը բնութագրվում են մագնիսական տիրույթների առկայությամբ, որոնք մանրադիտակային շրջաններ են, որոնցում առանձին ատոմների մագնիսական դաշտերը հավասարեցված են։ Երբ այս տիրույթները պատշաճ կերպով դասավորված են, նրանք ստեղծում են մակրոսկոպիկ մագնիսական դաշտ, որը կարող է հայտնաբերվել նյութից դուրս:
Մագնիսական նյութերը կարելի է դասակարգել երկու կատեգորիայի՝ ֆերոմագնիսական և պարամագնիսական: Ֆերոմագնիսական նյութերը ուժեղ մագնիսական են և ներառում են երկաթ, նիկել և կոբալտ: Նրանք կարողանում են պահպանել իրենց մագնիսական հատկությունները նույնիսկ արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում։ Մյուս կողմից, պարամագնիսական նյութերը թույլ մագնիսական են և ներառում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են ալյումինը և պլատինը: Նրանք մագնիսական հատկություններ են ցուցաբերում միայն արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության դեպքում:
Մագնիսականությունը բազմաթիվ գործնական կիրառություններ ունի մեր առօրյա կյանքում, ներառյալ էլեկտրական շարժիչներում, գեներատորներում և տրանսֆորմատորներում: Մագնիսական նյութերը օգտագործվում են նաև տվյալների պահպանման սարքերում, ինչպիսիք են կոշտ սկավառակները, և բժշկական պատկերավորման տեխնոլոգիաներում, ինչպիսիք են մագնիսական ռեզոնանսային պատկերումը (MRI):
Բաժին 2. Մագնիսական դաշտեր
Մագնիսական դաշտերը մագնիսականության հիմնարար ասպեկտն են և նկարագրում են մագնիսի կամ հոսանք կրող մետաղալարերի շրջակա տարածքը, որտեղ կարելի է հայտնաբերել մագնիսական ուժը: Այս դաշտերը անտեսանելի են, սակայն դրանց ազդեցությունը կարելի է դիտարկել մագնիսական նյութերի շարժման կամ մագնիսական և էլեկտրական դաշտերի փոխազդեցության միջոցով։
Մագնիսական դաշտերը ստեղծվում են էլեկտրական լիցքերի շարժումից, օրինակ՝ էլեկտրոնների հոսքը մետաղալարի մեջ կամ էլեկտրոնների պտտումը ատոմում։ Մագնիսական դաշտի ուղղությունը և ուժը որոշվում են այդ լիցքերի կողմնորոշմամբ և շարժումով։ Օրինակ՝ բարակ մագնիսի մեջ մագնիսական դաշտն ամենաուժեղն է բևեռներում և ամենաթույլը՝ կենտրոնում, իսկ դաշտի ուղղությունը հյուսիսային բևեռից հարավային բևեռ է։
Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը սովորաբար չափվում է տեսլայի (T) կամ գաուսի (G) միավորներով, իսկ դաշտի ուղղությունը կարելի է նկարագրել օգտագործելով աջ ձեռքի կանոնը, որը սահմանում է, որ եթե աջ ձեռքի բթամատը ցույց է տալիս. հոսանքի ուղղությունը, ապա մատները կոլորվեն մագնիսական դաշտի ուղղությամբ։
Մագնիսական դաշտերը բազմաթիվ գործնական կիրառություններ ունեն, այդ թվում՝ շարժիչների և գեներատորների, մագնիսական ռեզոնանսային պատկերման (MRI) մեքենաների և տվյալների պահպանման սարքերում, ինչպիսիք են կոշտ սկավառակները: Դրանք նաև օգտագործվում են տարբեր գիտական և ինժեներական կիրառություններում, ինչպիսիք են մասնիկների արագացուցիչները և մագնիսական լևիտացիոն գնացքները:
Մագնիսական դաշտերի վարքագծի և հատկությունների ըմբռնումը կարևոր է ուսումնասիրության բազմաթիվ ոլորտների համար, այդ թվում՝ էլեկտրամագնիսականության, քվանտային մեխանիկայի և նյութերի գիտության համար:
Բաժին 3. Մշտական մագնիսների կազմը
Մշտական մագնիսը, որը նաև հայտնի է որպես «մշտական մագնիսական նյութ» կամ «մշտական մագնիսական նյութ», սովորաբար կազմված է ֆերոմագնիսական կամ ֆերամագնիսական նյութերի համակցությունից: Այս նյութերն ընտրվում են մագնիսական դաշտը պահպանելու ունակության համար, ինչը թույլ է տալիս ժամանակի ընթացքում կայուն մագնիսական ազդեցություն ստեղծել:
Մշտական մագնիսներում օգտագործվող ամենատարածված ֆերոմագնիսական նյութերն են երկաթը, նիկելը և կոբալտը, որոնք կարող են համաձուլվել այլ տարրերի հետ՝ բարելավելու իրենց մագնիսական հատկությունները: Օրինակ, նեոդիմի մագնիսները հազվագյուտ հողային մագնիսների տեսակ են, որոնք կազմված են նեոդիմից, երկաթից և բորից, մինչդեռ սամարիումի կոբալտի մագնիսները կազմված են սամարից, կոբալտից, երկաթից և պղնձից։
Մշտական մագնիսների կազմի վրա կարող են ազդել նաև այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, որում դրանք կօգտագործվեն, մագնիսական դաշտի ցանկալի ուժն ու ուղղությունը և նախատեսված կիրառումը: Օրինակ, որոշ մագնիսներ կարող են նախագծված լինել բարձր ջերմաստիճաններին դիմակայելու համար, իսկ մյուսները կարող են նախատեսված լինել որոշակի ուղղությամբ ուժեղ մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար:
Բացի իրենց հիմնական մագնիսական նյութերից, մշտական մագնիսները կարող են ներառել նաև ծածկույթներ կամ պաշտպանիչ շերտեր՝ կոռոզիայից կամ վնասվելուց, ինչպես նաև ձևավորում և մշակում՝ տարբեր կիրառություններում օգտագործելու համար հատուկ ձևեր և չափեր ստեղծելու համար:
Բաժին 4. Մշտական մագնիսների տեսակները
Մշտական մագնիսները կարելի է դասակարգել մի քանի տեսակների՝ ելնելով դրանց կազմից, մագնիսական հատկություններից և արտադրական գործընթացից: Ահա մշտական մագնիսների մի քանի սովորական տեսակներ.
1. Նեոդիմի մագնիսներ. այս հազվագյուտ հողային մագնիսները կազմված են նեոդիմից, երկաթից և բորից և հանդիսանում են առկա մշտական մագնիսների ամենաուժեղ տեսակը: Նրանք ունեն բարձր մագնիսական էներգիա և կարող են օգտագործվել տարբեր ծրագրերում, ներառյալ շարժիչներ, գեներատորներ և բժշկական սարքավորումներ:
2. Սամարիումի կոբալտի մագնիսներ. այս հազվագյուտ հողային մագնիսները կազմված են սամարիումից, կոբալտից, երկաթից և պղնձից և հայտնի են իրենց բարձր ջերմաստիճանի կայունությամբ և կոռոզիայից դիմադրությամբ: Դրանք օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են օդատիեզերական և պաշտպանությունը, ինչպես նաև բարձր արտադրողականության շարժիչներում և գեներատորներում:
3. Ֆերիտի մագնիսներ. Նաև հայտնի է որպես կերամիկական մագնիսներ, ֆերիտի մագնիսները կազմված են երկաթի օքսիդով խառնված կերամիկական նյութից: Նրանք ունեն ավելի ցածր մագնիսական էներգիա, քան հազվագյուտ հողային մագնիսները, բայց ավելի մատչելի են և լայնորեն օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են բարձրախոսները, շարժիչները և սառնարանի մագնիսները:
4. Alnico մագնիսներ. Այս մագնիսները կազմված են ալյումինից, նիկելից և կոբալտից և հայտնի են իրենց բարձր մագնիսական ուժով և ջերմաստիճանի կայունությամբ: Նրանք հաճախ օգտագործվում են արդյունաբերական ծրագրերում, ինչպիսիք են սենսորները, հաշվիչները և էլեկտրական շարժիչները:
5. Խճճված մագնիսներ: Այս մագնիսները պատրաստվում են մագնիսական փոշին կապակցիչի հետ խառնելով և կարող են արտադրվել բարդ ձևերի և չափերի: Դրանք հաճախ օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են սենսորները, ավտոմոբիլային բաղադրիչները և բժշկական սարքավորումները:
Մշտական մագնիսների տեսակի ընտրությունը կախված է կիրառման հատուկ պահանջներից, ներառյալ պահանջվող մագնիսական ուժը, ջերմաստիճանի կայունությունը, ծախսերը և արտադրության սահմանափակումները:
Բաժին 5. Ինչպե՞ս են աշխատում մագնիսները:
Մագնիսներն աշխատում են՝ ստեղծելով մագնիսական դաշտ, որը փոխազդում է այլ մագնիսական նյութերի կամ էլեկտրական հոսանքների հետ։ Մագնիսական դաշտը ստեղծվում է նյութի մագնիսական պահերի հավասարեցմամբ, որոնք մանրադիտակային հյուսիսային և հարավային բևեռներ են, որոնք առաջացնում են մագնիսական ուժ:
Մշտական մագնիսում, ինչպիսին է բարակ մագնիսը, մագնիսական մոմենտները դասավորված են որոշակի ուղղությամբ, ուստի մագնիսական դաշտն ամենաուժեղն է բևեռներում և ամենաթույլը՝ կենտրոնում: Մագնիսական նյութի մոտ տեղադրվելիս մագնիսական դաշտը ուժ է գործադրում նյութի վրա՝ կամ ձգելով կամ վանելով այն՝ կախված մագնիսական պահերի կողմնորոշումից։
Էլեկտրամագնիսում մագնիսական դաշտը ստեղծվում է էլեկտրական հոսանքի միջոցով, որը հոսում է մետաղալարերի կծիկի միջով: Էլեկտրական հոսանքը ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը ուղղահայաց է ընթացիկ հոսքի ուղղությանը, և մագնիսական դաշտի ուժգնությունը կարելի է կառավարել՝ կարգավորելով կծիկի միջով անցնող հոսանքի քանակը։ Էլեկտրամագնիսները լայնորեն օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են շարժիչները, բարձրախոսները և գեներատորները:
Մագնիսական դաշտերի և էլեկտրական հոսանքների փոխազդեցությունը նաև շատ տեխնոլոգիական կիրառությունների հիմքն է, ներառյալ գեներատորները, տրանսֆորմատորները և էլեկտրական շարժիչները: Օրինակ, գեներատորում մագնիսի պտույտը մետաղալարերի կծիկի մոտ առաջացնում է էլեկտրական հոսանք մետաղալարում, որը կարող է օգտագործվել էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար: Էլեկտրաշարժիչում շարժիչի մագնիսական դաշտի և մետաղալարերի կծիկի միջով անցնող հոսանքի փոխազդեցությունը ստեղծում է ոլորող մոմենտ, որը խթանում է շարժիչի պտույտը:
Այս հատկանիշի համաձայն՝ մենք կարող ենք նախագծել հատուկ մագնիսական բևեռների դասավորություն՝ միացման համար՝ աշխատանքի ընթացքում հատուկ տարածքում մագնիսական դաշտի ուժգնությունը բարձրացնելու համար, ինչպիսին է Հալբեքը:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-24-2023