Постоянные магниты: какие тела называют постоянными магнитами
Люди заметили, что в природе встречается руда, притягивающая к себе металлические предметы. Последние, вследствие намагничивания, также приобретают способность притягивать железные объекты. После удаления естественного магнита тело остаётся намагниченным, и со временем это воздействие ослабевает. Рассмотрим, какие тела называют постоянными магнитами, их свойства.
Природа и принцип действия
Движущиеся в атоме электроны вследствие вращения формируют крохотные вихревые магнитные поля. Основу магнитного поля создаёт вращающийся вокруг собственной оси атом, как планеты, их спутники, звёзды.
Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие? Дело в направленности, ориентации магнитных линий. В немагнитных материалах (веществах с крайне слабой намагниченностью) поля атомов направляются в различные стороны, часто гася друг друга, а не усиливая.
В ряде металлов атомы структурированы, объединены в группы – домены – миниатюрные магнитики. В состоянии покоя кусок стали не обладает магнитными свойствами, а приложенное к нему поле, эти домены упорядочивает; они ориентируются в одну сторону, силовые линии складываются.
Как взаимодействуют постоянные магниты
Что постоянный магнит притягивает, что – отталкивает
Алюминий со свинцом и медью – немагнитные материалы или слабомагнитные.
Существует немного веществ, из каких можно сделать постоянные магниты в домашних условиях. Это неодим, железо, его сплав с углеродом – поднесите вплотную к такому предмету постоянный магнит, и вскоре кусок стали начнёт притягивать мелкие гвозди, скрепки, металлические опилки.
Различают магнитотвердые и мягкие материалы. Первые сохраняют свойства долго, но теряют их вследствие несильных ударов, вибраций; вторым присущи свойства ферромагнетика, которые быстро теряются.
Что такое постоянный магнит?
Постоянный магнит — это магнитоупорядоченное состояние вещества. Вещество состоит из атомов. Каждый атом обладает магнитным моментом (это вектор). В постоянном магните магнитные моменты атомов в значительной степени упорядочены, то есть векторы магнитных моментов направлены в одну сторону, то есть складываются.
Как получить постоянный магнит?
Постоянный магнит всегда имеет 2 магнитных полюса: северный ( N ) и южный ( S ). Наиболее сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов. Постоянные магниты изготавливают обычно из з железа, стали, чугуна и других сплавов железа (сильные магниты), а также из никеля, кобальта ( слабые магниты ).
Где применяются магниты в повседневной жизни?
Применение магнитов довольно широкое. Магнитные аппликаторы улучшают здоровье, сепараторы позволяют провести очистку сыпучих смесей. Часто для ножей и инструментов используют магнитные держатели. В машине, к примеру, водители используют магниты для установки мобильного телефона.
Что не притягивается к постоянному магниту?
Алюминий, медь, свинец, золото и серебро являются металлами, которые не притягиваются к магниту. Материалы, которые не притягиваются к магниту, называются немагнитными материалами.
Почему магниты отталкиваются?
У большинства веществ электроны соседних атомов чувствуют магнитное поле «как попало» — одни отталкиваются, другие притягиваются, а какие-то вообще стремятся развернуть предмет. … Если несколько атомов «настроены» так, чтобы притягиваться к магниту, то они заставят и все соседние атомы делать то же самое.
Почему работает магнит?
Любая движущаяся заряженная частица создает магнитное поле. Если таких частиц много и движутся они вокруг одной и той же оси, то получается магнит. … А поскольку электрон — как раз заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле. Получается миниатюрный электромагнит.
Как долго работает магнит?
В зависимости от формы и условий эксплуатации такие изделия могут сохранять свои эксплуатационные свойства до 20 лет.
Как магнит влияет на организм человека?
Воздействие магнитного поля оказывает значительное влияние на обмен веществ в организме. При действии на отдельные системы организма в сыворотке крови увеличивается количество общего белка, глобулинов и повышается их концентрация в тканях за счёт а- и у-глобулиновых фракций.
Что нужно сделать с предметом для того чтобы он притягивает магнит?
Вы берете из тарелочки предмет и перекладываете его в тарелочку со знаком + или -. Если предметы металлические и притягивают магнит, то вы его кладете в тарелочку со знаком +, если не притягивает, то со знаком -.19 мая 2020 г.
Для чего используется магнит?
В общем случае, магниты используются для удержания, разделения, контроля, транспортировки и поднятия различных объектов, а также для преобразования электрической энергии в механическую и обратно.
Где можно применять магнит?
Магниты используются в фиксаторах мебельных дверей. Электромагниты применяются в замках домофонных дверей. Если магниты поместить в губки, то эти губки можно использовать для мытья тонких листовых немагнитных материалов сразу с обеих сторон, причём одна сторона может быть труднодоступной.
Где применяется магнит приведи примеры?
Магнитом пользуются на корабле, чтобы сортировать металлолом. Магнит иногда используют на стройке в подъемных кранах. Магнитными бывают удочки, чтобы отлавливать в реках металлолом. Магниты используются в динамиках.16 мая 2019 г.
Какое из веществ хорошо притягивается к магниту?
К магниту хорошо притягивается медь.
Какой металл не Магнититься?
Необходимо отметить, что все эти материалы металлы, но не все металлы относятся к магнитным материалам. Алюминий , медь, свинец, золото и серебро являются металлами, которые не притягиваются к магниту .
Что притягивает магнит?
Известное свойство магнита — притягивать металлические предметы. У многих на холодильник висит несколько магнитиков из разных городов. Кроме этого, магнит получил огромную популярность в медицине. Что притягивает магнит кроме железа ?
Какие металлы взаимодействуют с магнитом?
В присутствии магнита и его магнитного поля различные металлы ведут себя по-разному. Железо, кобальт и никель имеют ярко выраженные свойства притягиваться к магниту. Другие материалы менее подвержены притяжению магнита, отдельные металлы отталкиваются от него. Черный металл не просто притягивается к магниту, но и под воздействием магнитного поля намагничивается.
Что притягивает неодимовый магнит :
Яркий представитель ферромагнитного материала – сталь, то есть сплав железа с другими металлами. Она имеет более высокую твердость, по сравнению с железом, поэтому дольше сохраняет магнетизм. При нагревании ферромагнитные сплавы теряют свойства намагничиваться.
Ферромагнитные материалы – магнетит, ферриты и магний. В их составе содержится оксид железа с оксидами других металлов. Большинство ферримагнитных материалов являются намагниченными естественным путем, поэтому имеют высокое магнитное поле, что позволяет им хорошо притягиваться к магниту.
Парамагнитные материалы притягиваются к магниту слабее и после удаления магнита не сохраняют намагниченность. Это алюминий, медь и платина. Свойства намагничиваться зависят от температуры металла. В естественном состоянии такие материалы практически не притягиваются магнитом.
Поисковой магнит, что притягивает?
Серебро можно разделить на два типа – металл, который магнитится и не обладает такими свойствами. Свойства намагничивания зависят от посторонних примесей в составе серебра. При использовании неодимового магнита высока вероятность найти старинные серебряные столовые приборы и сервизы. В таком серебре высокое содержание лигатуры, которая отвечает за свойства намагничиваться.
Нержавеющая сталь содержит примеси и сплавы, в зависимости от которых обладает различными свойствами намагничиваться. Сегодня можно выделить лишь несколько разновидностей, которые не притягиваются к магниту. В большинстве случаев в составе нержавейки содержится от 12% до 20% хрома, поэтому она хорошо притягивается. Теперь вы знаете, что притягивает поисковый магнит, кроме железа .
Что можно найти с помощью поискового магнита?
Что притягивает магнит лучше всего? Предметы из железа и чугуна. Чаще всего поисковики используют магнит для поиска предметов истории. Со дна водоема часто можно поднять оружие, клады и артефакты времен Великой Отечественной войны. Многие изделия, в составе которых содержится железо или ферримагнитный металл, можно вытянуть с помощью поискового магнита. Существует достаточно большой список ценных монет, которые можно найти с помощью неодимового магнита. В монетах среднего номинала присутствует хром или никель, и они отлично притягиваются к магниту, поэтому велик шанс, вытянуть со дна реки, либо из земли, ценный предмет.
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.
Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.
Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.
Магнитные свойства металлов таблица – ooo-asteko.ru
В справочных таблицах дана удельная магнитная восприимчивостьχ некоторых пара- и диамагнитных тел, которая для изотропных тел определяется выражением:
χ = Y / H
где Y обозначает намагниченность 1г тела, а Н — напряженность внешнего намагничивающего поля.
Таблица магнитная восприимчивость χ для элементов
Твердые тела предполагаются в изотропном состоянии. Температуры (t °С) отвечают стоградусной шкале.
Элементы | t (°С) | χ-10β |
Азот | 18 | -0,34 |
Алюминий | 18 | +0,65 |
Аргон | 18 | -0,48 |
Барий | 20 | +0,91 |
Висмут | 18 | -1,38 |
260 | -1,02 | |
Водород | 18 | -1,98 |
Вольфрам | 16 | +0,28 |
Гелий | 18 | -0,47 |
Золото | 18 | -0,15 |
-256,6 | -0,13 | |
Иридий | 25 | +0,14 |
200 | +0,17 | |
450 | -0,20 | |
850 | -0,26 | |
1150 | +0,31 | |
Кадмий | 18 | -0,18 |
Калий | 20 | +0,52 |
Кальций | 20 | +1.10 |
Кислород | 20 | +106,2 |
Кислород жидкий | -195 | +259,6 |
Кислород твердый | -240 | +60 |
Кремний | 20 | -0,13 |
Литий | 16 | +0,50 |
Магний | 18 | +0,55 |
Магний жидкий | 700 | +0,55 |
Марганец | 22 | +9,9 |
Медь | 18 | -0,085 |
Молибден | 18 | +0,04 |
Натрий | 18 | +0,51 |
Неон | 18 | -0,33 |
Олово | 18 | +0,025 |
Олово серое | 18 | -0,35 |
Олово жидкое | 400 | -0,036 |
Палладий | 18 | +5,4 |
200 | +4,6 | |
750 | +2,6 | |
1230 | +1,7 | |
Платина | 18 | -1,10 |
250 | -0,66 | |
700 | -0,45 | |
1220 | +0,30 | |
Ртуть | 18 | -0,19 |
Ртуть твердая | —80 | -0,15 |
Свинец | 16 | -0,11 |
Свинец жидкий | 330 | -0,08 |
Сера ромб | 18 | -0,49 |
Сера жидкая | 113 | -0,49 |
220 | -0,49 | |
Серебро | 16 | -0,20 |
Сурьма | 16 | -0,87 |
Сурьма жидкая | 800 | -0,49 |
Тантал | 18 | +0,87 |
820 | +0,77 | |
Углерод алмаз | 18 | -0,49 |
400 | -0,51 | |
1200 | -0,56 | |
Углерод графит | 20 | -3,5 |
-170 | -6,0 | |
600 | -2,0 | |
1000 | -1,3 | |
Фосфор белый | 20 | -0,90 |
Хлор жидкий | -60 | -0,57 |
Хром | 18 | +3,6 |
1100 | +4,2 | |
Цинк | 18 | -0,157 |
Цинк жидкий | 450 | -0,09 |
Эрбий | 18 | +22 |
Таблица магнитная восприимчивость χ для некоторых соединений, органических и неорганических
Твердые тела предполагаются в изотропном состоянии. Температуры (t °С) отвечают стоградусной шкале.
Вещество | t (°С) | χ-10β |
Алюминий сернокислый | 18 | -0,48 |
Алюминий хлористый | 19 | -0,60 |
Аммиак (газ) | 16 | -1,1 |
Ацетон | 15 | -0,58 |
Барий сернокислый | — | -0,306 |
Барий хлористый | 15 | -0,41 |
Бериллий хлористый | 17 | -0,60 |
Бензол | 16,8 | -0,71 |
Висмут йодистый | 20 | -0,49 |
Висмут бромистый | 19 | -0,33 |
Вода | 10 | -0,72 |
Водород хлористый | 22 | -0,66 |
Воздух | 20 | +24,2 |
Гадолиний хлористый | 18 | +91 |
Гадолиния окись | 20 | +130,1 |
Глицерин | 20 | -0,54 |
Железа окись | 20 | 189,1 |
Железо бромное | 18 | +48 |
Железо сернокислое | 19 | +74,2 |
Железо хлористое | 17 | +101,2 |
Железо хлорное | 20 | +86,2 |
Калий бромистый | — | -0,377 |
Калий железосинеродистый | 21 | +7,08 |
Калий марганцевокислый | 21 | +0,175 |
Калий хлористый | 20 | -0,52 |
Кварц | 20 | -0,49 |
Кислота уксусная | 20 | -0,53 |
Кислота азотная | 22 | -0,467 |
Кислота серная | 22 | -0,44 |
Кобальт хлористый | 25 | +90,5 |
Кобальт йодистый | 18 | +32,0 |
Кобальт сернокислый | 22 | 59,6 |
Магний бромистый | 20 | -0,57 |
Магний хлористый | 12 | -0,58 |
Марганец сернокислый | 24 | 88,5 |
Марганец хлористый | 24 | 107,0 |
Натрий хлористый | 18 | -0,50 |
Натрий сернокислый | 16 | -0,86 |
Нефть | 15-20 | ок. -0,8 |
Никель бромистый | 18 | +19,0 |
Никеля закись | — | +48,3 |
Никель сернокислый | 15,9 | +26,7 |
Никель хлористый | 24 | +44,7 |
Олово двуххлористое | — | -0,34 |
Парафин | 20 | ок. -0,5 |
Свинец бромистый | 20 | -0,28 |
Свинец йодистый | 19 | -0,33 |
Свинец хлористый | 15 | -0,32 |
Спирт бутиловый | — | -0,74 |
Спирт метиловый | -3 | -0,65 |
Спирт этиловый | 19 | -0,74 |
Стекло (крон) | — | -0,90 |
Стекло (тяжелый флинт) | -1,2 | |
Сурьма треххлористая | 15 | -0,36 |
Сурьмы трехокись | 14 | -0,19 |
Углекислота | 18 | -0,42 |
Хлороформ | 15 | -0,49 |
Хром хлористый | 19 | +44,3 |
Хром сернокислый | 21 | +29,5 |
Хрома трехокись | 17 | +0,51 |
Цинк бромистый | 19 | -0,40 |
Цинк сернокислый | — | -0,48 |
Цинк хлористый | 22 | -0,47 |
Шеллак | — | -0,30 |
Эбонит | 20 | +0,6 |
Этилацетат | 6 | -0,607 |
Этилен | 20 | -1,6 |
Этилен хлористый | — | -0,602 |
Эфир этиловый | 20 | -0,77 |
_______________
Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.
НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ
НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, материалы с низкой магнитной проницаемостью ($μ⩽1,5$). Различают диа- и парамагнитные, слабоферромагнитные и антиферромагнитные материалы.
Строго говоря, абсолютно не обладающих магнитными свойствами материалов не существует, т. к.
диамагнетизм – свойство, присущее всем веществам, которое в большей или меньшей степени может перекрываться электронным или ядерным парамагнетизмом, ферромагнетизмом или антиферромагнетизмом.
К Н. м. относится большинство металлов и сплавов (в т. ч. аустенитные стали и чугуны), а также большинство полимеров и композитов на их основе, дерево, стекло и многие др. материалы. Как конструкционные материалы наибольшее распространение, благодаря высоким механич.
свойствам, износостойкости и долговечности, получили металлич. Н. м., гл. обр. немагнитные стали и чугуны, а также сплавы меди, алюминия, титана (напр., никелид титана) и др.
Немагнитность сталей и чугунов обеспечивается созданием в них структуры аустенита, что достигается соответствующим легированием. Немагнитные сталь и чугун характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением. Лучшими технологич.
свойствами обладают хромоникелевые немагнитные стали, выпускаемые в виде листов, проволоки и лент. Типичный состав немагнитной стали: до 0,12% (по массе) $ce
Для деталей сложной конфигурации, от которых не требуется высокой прочности, применяют более дешёвые немагнитные чугуны, удельное электрич. сопротивление которых (1,4–2,0 мкОм·м), как правило, больше, чем у немагнитных сталей (ок.
1 мкОм·м), что обеспечивает малые потери энергии на вихревые токи в деталях, работающих на переменном токе. Наиболее распространены никель-марганцевые чугуны, содержащие (помимо $ce ;; μ$=1,03–1,06. Н. м. на основе цветных металлов имеют обычно более низкую магнитную проницаемость, чем немагнитные стали и чугуны, хорошо обрабатываются резанием и давлением, однако их механич. свойства не всегда удовлетворительны, а электрич. сопротивление мало. Н. м. применяют для изготовления деталей, которые не должны оказывать магнитного влияния на рабочую систему измерит. установок, приборов, машин и аппаратов. Из Н. м. готовят коробки компасов, детали электроизмерит. приборов и часов, немагнитные пружины, втулки и фланцы (сквозь которые проходят кабели переменного тока), стягивающие болты и кожухи трансформаторов и электромашин, спец. (немагнитное) мед. оборудование и др. Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться. Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел. Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. 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. 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. Магнитно-твердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям: Самым дешевым материалом для постоянных магнитов является углеродистая сталь (0,4 – 1,7 % углерода, остальное – железо). Магниты, изготовленные из углеродистой стали, обладают невысокими магнитными свойствами и быстро теряют их под влиянием нагрева, ударов и сотрясений. Легированные стали обладают лучшими магнитными свойствами и применяются для изготовления постоянных магнитов чаще, чем углеродистая сталь. К таким сталям относятся хромистая, вольфрамовая, кобальтовая и кобальто-молибденовая. Для изготовления постоянных магнитов в технике разработаны сплавы на основе железа – никеля – алюминия. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому они могут обрабатываться только шлифованием. Сплавы обладают исключительно высокими магнитными свойствами и большой магнитной энергией в единице объема. В таблице 1 приведены данные о составе некоторых магнитно-твердых материалов для изготовления постоянных магнитов. Химический состав магнитно-твердых материалов Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента. Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам. Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7. Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками. Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций. К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза. Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики. Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.
Естественнонаучные исследования
Магнитно-твердые материалы
Наименование материала Химический состав в весовых процентах Относительный вес на единицу магнитной энергии Углеродистая сталь Хромистая сталь Вольфрамовая сталь Кобальтовая сталь Кобальто-молибденовая сталь Альни Альниси Альнико Магнико 0,45 C остальное Fe 2 – 3 Cr; 1 C 5 W; 1 C 5 – 30 Co; 5 – 8 Cr; 1,5 – 5 W 13 – 17 Mo; 10 – 12 Co 12,5 Al; 25 Ni; 5 Cн 14 Al; 34 Ni; 1 Si 10 Al; 17 Ni; 12 Co; 6 Cн 24 Co; 13 Si; 8 Al; 3 Cн 26,7 17,2 15,8 5,1 – 12,6 3,8 3,6 3,4 3,1 1 Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева