Наиболее знакомыми и привычными для многих людей являются постоянные магниты. Их постоянство заключается в поддержании определенного уровня намагниченности, в зависимости от конкретных условий, в которых они находятся. Поэтому свойства постоянных магнитов могут различаться в зависимости от индивидуальных характеристик и материалов, использованных для их изготовления.
Современные магнитотвердые материалы
Во многих электрических машинах применяются магнитные цепи, возбуждение которых проходят через постоянные магниты. Для изготовления этих элементов используются специальные материалы двух основных типов. Первый тип относится к магнитомягким материалам, характеризующимся узкой петлей гистерезиса. Основой для изготовления служит низкоуглеродистая сталь или железоникелевые и железокобальтовые сплавы.
Во втором случае используются магнитотвердые материалы с высокой остаточной индукцией и коэрцитивной силой. Их собственная намагниченность позволяет создавать интенсивные магнитные потоки. Материалами для изготовления служат сплавы, основой которых является алюминий, железо, кобальт, никель и редкоземельные материалы.
Использование редкоземельных материалов в интерметаллических соединениях считается наиболее эффективным при создании постоянных магнитов. Среди них следует отметить соединение кобальт-самарий, а также сплав железо-неодим-бор. Они отличаются высокой удельной магнитной энергией. Кривая размагничивания имеет форму с очень высоким коэффициентом. Нестабильные характеристики отличаются низким температурным коэффициентом. Благодаря хорошим технологическим показателям, данные материалы при необходимости легко свариваются или склеиваются. Это позволяет использовать магнитные элементы в самых разных конструкциях машин. Рабочий температурный диапазон таких магнитов находится в пределах от -60 до +200 градусов.
Физические качества постоянных магнитов
К постоянным магнитам относятся физические тела, способные сохранять намагниченность в течение продолжительного времени. Основное свойство заключается в возможности притягивать железные предметы и тела, изготовленные из сплавов на основе железа.
В каждом постоянном магните имеются северный и южный магнитные полюса. В этих местах сила магнитного поля имеет максимальное значение. Для изготовления наиболее сильных магнитов используется железо, сталь или чугун. Основой магнитов со слабыми свойствами являются кобальт и никель. Природные магниты естественного происхождения происходят из магнитного железняка, существующего в природе в виде железной руды. Взаимодействие магнитного поля с железом позволяет получать искусственные магниты.
Основные свойства магнитов проявляются в их взаимодействии. При сближении происходит притягивание разноименных полюсов друг к другу. И, наоборот, полюсы с одинаковым значением отталкиваются. Такое поведение физических тел объясняется наличием в них магнитных полей, взаимодействующих между собой.
Многие ученые с давних пор интересовались причинами, по которым происходит намагничивание железа. Французский физик Ампер выдвинул гипотезу о существовании элементарных электрических токов, действующих внутри определенных веществ. Причиной их образования считаются электроны, движущиеся вокруг атомных ядер и одновременно вокруг собственной оси. Движение электронов приводит к возникновению элементарных магнитных полей. Когда железный предмет попадает под действие внешнего магнитного поля, происходит переориентация всех полей, имеющихся в железе, и образование собственного поля. В результате такого воздействия железо превращается в магнит.