Постоянные магниты нужны во многих, если не во всех отраслях промышленности. И уж конечно они незаменимы в быту.
Однако мало кто знает, как устроен магнит и чем объясняются его свойства. За счет чего с виду маленький магнитный камушек может притягивать к себе, к примеру, металлические шайбы для магнитов? Чтобы разъяснить этот момент, придется сделать небольшой экскурс в электрофизику, а также коснуться природы силовых полей – особого вида материи.
Устройство магнита
Магнитное поле формируется вокруг движущихся элементарных частиц – электронов и ионов. Таким образом, самым простым и маленьким магнитом является электрон. Именно от его магнитных моментов и зависят свойства того или иного материала.В большинстве веществ внутренние векторы магнитного поля атомов, формируемые хаотичным передвижением электронов, нейтрализуют друг друга. Но если в кристаллической структуре твердого вещества направленность магнитных полей совпадает, то такой объект обладает однонаправленным магнитным полем.
На заметку. Яркий пример природного магнита – осколок железной руды. Притянуть груду металла он, конечно, не сможет, но небольшие железные предметы с близкого расстояния – вполне. Гигантским естественным магнитом можно назвать нашу планету, у которой есть собственное магнитное поле.
Визуализация магнитных полей
Устройство постоянного магнита
Магнитный эффект известен человечеству с древнейших времен. И тем не менее: до изобретения электричества его природа оставалась загадкой.Зато после обнаружения связи между электричеством и магнетизмом появился электромагнит, а за ним и постоянный магнит. Ученые поняли: хочешь придать материалу магнитные свойства – перестрой его внутренние поля в одном направлении и сохраняй их в этом положении. Впоследствии выяснилось, что для этого подходят не все вещества, а только ферромагнетики. К таковым относят железо, кобальт, никель и многие редкоземельные элементы.
Чтобы понять, как устроен постоянный магнит, представьте стержень, прошедший термическую обработку и намагниченный внешним магнитным полем до насыщения. Такая технология позволяет создать однонаправленное магнитное поле за счет обеспечения необходимого положения молекул.
Характеристики получившегося магнита в первую очередь зависят от свойств используемых сплавов. Сейчас самыми мощными и цепкими магнитами считаются редкоземельные супермагниты на основе соединения неодима, железа и бора.
Различные части постоянных магнитов по-разному притягивают металлические объекты. Максимальная сила сцепления наблюдается там, где проходят полюса. В средней части магнита напряжение практически отсутствует, из-за чего ее называют нейтральной зоной. Магниты в виде подковы или полосовые магниты всегда имеют два полюса и нейтральную зону между ними.
На заметку. Стальной объект можно намагнитить так, чтобы получить 4, 6, 8 и более полюсов с нейтральными зонами между ними. Главное, чтобы полюсов было четное количество. По-другому не получится.
