Кто изобрел магнит и как его сделали

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 08.10.2024

Первые неодимовые магниты с составом Nd2Fe14B были получены в 1982 году американской компанией General Motors и японской компанией Sumitomo Metal Industries. Последняя занималась черной металлургией и позже вошла в состав

При одинаковом качественном составе, технология изготовления неодимовых магнитов у них разная. General Motors изобрела и воплотила технологию получения материала, сходную с получением аморфных металлов. Упрощенное объяснение процесса: Состав тончайшей струей выливают на непрерывно быстро вращающееся и охлаждаемое колесо. Скорость охлаждения сплава достигает миллионов градусов в секунду и за этот миг отвердения сохраняется однородность готового продукта.

Японцы пошли иным путем: они спекали мелкодисперсный порошок. Этот способ производства неодимовых магнитов и получил широкое распространение.

Вообще целью этих исследований был поиск материала, более дешевого, чем применявшийся в то время в самарий-кобальтовых магнитах. В результате, нашли материал не только значительно дешевле, но и со значительно большей плотностью энергии магнитного поля. Теоретический максимум неодимового магнита около 512 Дж/литр против 271 Дж/л у самарий-кобальтовых магнитов.

Магнитная индукция готового продукта ,в зависимости от технологии изготовления, составляет 1,4 Тл (японская технология) и 0,7 Тл (американская технология). У американцев получилось чуть лучше, чем самарий-кобальтовые магниты, а японцы превзошли их вдвое. Коэрцитивная сила (данный параметр показывает, насколько сложно размагнитить намагниченный материал) примерно на 50% выше, чем у самарий-кобальтовых магнитов.

В результате мы сейчас пользуемся этим изобретением под названием неодимовый магнит и часто не задумываемся, а для чего же оно было сделано. Электрикам в страшном сне не могло присниться, что кто-то изобретет предмет, способный с легкостью остановить счетчик. Да, да и такое случается.

Магнит - это природный камень, который умеет притягивать железо, и который создает магнитное поле. Магниты состоят из миллионов молекул, объединенных в группы, которые называются доменами. Каждый домен ведет себя как минеральный магнит, имеющий северный и южный полюс. Железо имеет множество доменов, которые можно сориентировать в одном направлении, то есть намагнитить.

Гипотеза: мы задумались над вопросом, почему картинки держатся на нашей магнитной доске и не падают. Что это за магнит? Каким свойствам он обладает?

1.Найти ответы на вопросы:

Что такое магнит?

Какие свойства имеет магнит?

Как люди используют магниты в жизни?

2. Провести опыты для определения магнитной силы.

3. Провести опыты для определения магнитного поля.

4. Провести опыт, что магнитные силы проходят через разные материалы.

5. Провести опыт, что 2 магнита могут притягиваться или отталкиваться.

Всё узнать о магните.

На практике исследовать процесс со скрытыми свойствами магнита.

Кто придумал магнит?

Главное предназначение магнита – удержания, разделения и поднятия различных объектов

Применение магнитов в жизни людей

О магнитах люди узнали давно и стали использовать его свойства в своих целях. Во всех отраслях жизни магнит – постоянный спутник.

Первым прибором, основанным на явлении магнетизма, стал компас.

Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах.

Магниты используют под водой. Благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений. С их помощью очень удобно закреплять и прокладывать кабель или держать под рукой инструмент.

Для экспериментов мы использовали следующие материалы и оборудования:

Магнит разной величины и толщины

2 стакана, один с водой, другой без

Предметы разного материала

Магнитный конструктор

Вначале мы узнали, какие предметы может притягивать магнит? Мы брали магнит и проверяли предметы из дерева, пластмассы, бумагу, резиновые предметы, алюминиевые, железные предметы И разделили на две группы, одна группа предметов та которая притягивается, а вторая группа предметов не притягивается.

Для проверки магнитных полей магнита мы взяли металлическую стружку, лист картона и магнит. Насыпали металлическую стружку на лист, а с другой стороны начали проводить магнитом, тут мы узнали что железная стружка вдруг оживает и выстраивает загадочные узоры от воздействия магнита, образуя круг над магнитом – это и есть магнитное поле.

Затем пронаблюдали, может ли магнитная сила проходить через предметы?

Здесь мы выявили что магнитная сила может проходить через стекло с водой которая находится в стакане, через стеклянный стакан без воды, семечки, картон.

В результате проделанной нами работы нам удалось познакомиться с историй происхождения магнита, Мы узнали, какими свойствами обладает магнит. Магнит - это природный камень. Люди используют свойства магнита в своих целях.

Магнит притягивает железные предметы.

Магнит имеет магнитное поле.

Магнитные силы проходят через разные

материалы (песок, вода, картон, стекло).

2 магнита могут притягиваться и

отталкиваться в зависимости от того, как их

подносить друг к другу.

Наша гипотеза полностью подтвердилась!

Прикреплённые файлы:

Магнит-волшебник экспериментально-познавательное занятие для детей 5–6 лет Магнит-волшебник [b]экспериментально-познавательное занятие для детей 5-6 лет[/b][/i] Воспитатель: Москаленко Елена Анатольевна ГККП «Детский.

Человека, который придумал магниты на холодильник, звали Джон Уитли. Джон создал свои магниты в далеком 1951 году. Благодаря его изобретению, люди прикрепляют к стенкам холодильников листки с посланиями друг другу и просто коллекционируют магниты, привозя их из разных стран.

Содержание статьи

Джон Уитли

Изобретателем магнитов, которые прикрепляются к металлическим стенкам холодильников, считается американец Джон Уитли.

Осенью 1951 года он зарегистрировал патент под номером US 2693370, в котором описал свое изобретение как систему из нескольких магнитов, закрепленных на одном основании. Изначально изобретение Уитли предназначалось для того, чтобы закреплять листки бумаги на столах, стенах и т.д. Лишь многими годами позже магниты Уитли начали крепить на холодильниках.

Современные разновидности магнитов

Современные магниты для холодильников представляют собой пластиковые фигурки, к обратной стороне которых приклеен один или несколько неодимовых магнитов. В отличие от магнитов, которые были распространены во времена Джона Уитли, неодимовые магниты имеют очень высокую силу намагничивания и долго не размагничиваются. Их делают из сплава железа, бора и редкоземельного металла неодима.

Изначально магниты на холодильниках использовались, чтобы крепить к ним листки со списками дел и запланированных покупок. Сейчас их зачастую используют просто как элемент декора. На холодильниках можно встретить магниты-сувениры, привезенные из разных стран, магниты-календари, магниты-термометры и т.д.

Помимо неодимовых магнитов, на холодильниках можно встретить и гибкие магнитные наклейки. Они состоят из пластика, на нижнюю сторону которого нанесен слой ферромагнетика (обычно - оксида железа). Силы таких магнитов достаточно, чтобы держать собственный вес, но вот прикрепить с их помощью к холодильнику несколько листков бумаги вряд ли получится.

В 1960-х годах в США начали выпускать целые наборы маленьких магнитов на холодильник, выполненные в виде букв алфавита. С их помощью можно было оставлять на холодильнике послания и учить детей грамоте.

Коллекционеры магнитов

Самая большая коллекция магнитов на холодильник принадлежала американке Луизе Гринфарб - в нее входило несколько десятков тысяч магнитов, благодаря чему Луизу внесли в Книгу Рекордов Гиннеса.

Постоянный магнит — изделие различной формы из жёсткого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющие состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Содержание

Семейство петель магнитного гистерезиса электротехнической стали. B_r — остаточная индукция, H_c — коэрцитивная сила, внешняя петля соответствует состоянию насыщения.

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция B_r и коэрцитивная сила H_c, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита B_d не может превышать B_r: равенство B_d = B_r возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае B_d [1]

керамические (ферриты);
неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
самарий-кобальт (SmCo);
альнико (Alnico).

Наиболее широко распространены ферритовые магниты.

Для применений при обычных температурах самые сильные постоянные магниты делаются из сплавов, содержащих неодим. Они используются в таких областях, как магнитно-резонансная томография, сервоприводы жёстких дисков и создание высококачественных динамиков.

Постоянные магниты на уроках физики обычно демонстрируются в виде подковы, полюса которой окрашены в синий и красный цвет.

Отдельные шарики и цилиндры с сильными магнитными свойствами используются в качестве хай-тек украшений/игрушек — они без дополнительных креплений собираются в цепочки, которые можно носить как браслет. Так же в продаже есть конструкторы, состоящие из набора цилиндрических магнитных палочек и стальных шариков. Из них можно собирать множество конструкций, в основном фермового типа.

Кроме того, существуют гибкие плоские магниты на полимерной основе с магнитными добавками, которые используются например, для изготовления декоративных магнитов на холодильники, оформительских и прочих работ. Выпускаются в виде лент и листов, обычно с нанесённым клеевым слоем и плёнкой, его защищающей. Магнитное поле у такого плоского магнита полосатое — с шагом около двух миллиметров по всей поверхности чередуются положительные и отрицательные полюса.

Интересно

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Виды магнитов

Существует несколько видов магнитов:

Постоянный;
Временный;
Электромагнит;

Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Такое производство позволяет получить три вида магнитов:

Прессованные;
Литые;
Спеченные;

Изготовление магнитов

Электромагнит принцип работы

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выбор компонентов

Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.

Выплавка

Электрическая вакуумная печь

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа. В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону. В результате выравнивается полярность будущего магнита. Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Готовые магниты

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Интересный факт: первая шахта по выработке магнитной руды была построена на холмах магнезии в Малой Азии. С ее недр было выработано множество тонн руды, которую использовали для производства компасов и других уникальных инструментов.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Как и из чего делают магниты – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также: