Какой полюс у неодимового магнита считается отрицательным

Научный форум dxdy

Здравствуйте. Подскажите литературу, можно также часть на английском языке, где расписано, откуда пошли формулировки (или жаргонные словосочетания):
«отрицательное магнитное поле»
или
«отрицательный магнитный полюс»,
по большей мере интересует объяснение с точки зрения постоянных магнитов.

Re: Отрицательные магнитные поля и полюса
22.01.2017, 00:24

Заслуженный участник

Поле отрицательным быть не может, поскольку это вектор.

Полюсы магнитов обозначаются и по аналогии с Северным и Южным магнитными полюсами Земли (при этом, стрелка компаса покрашена «наоборот»: её «северный» конец есть южный полюс магнита). Знаки и им присваивают по аналогии с электрическими зарядами: из положительного полюса линии поля выходят, а в отрицательный входят. Так что, получается, и Эти формулировки нужны, чтобы записать векторные формулы

Re: Отрицательные магнитные поля и полюса
22.01.2017, 00:29
Цитата:
из положительного полюса линии поля выходят

Благодарю за ответ. Нет ли страниц в какой то книге, где например написано, кто придумал, что из положительного полюса линии выходят, а в отрицательный входят.

Re: Отрицательные магнитные поля и полюса
22.01.2017, 00:33

Заслуженный участник

Я думаю, это был Уильям Гильберт. Возможно, Кулон, или последующие матфизики: Лаплас, Пуассон.

Вас больше интересует суть или история?

Re: Отрицательные магнитные поля и полюса
22.01.2017, 00:58

Последний раз редактировалось Pphantom 22.01.2017, 02:07, всего редактировалось 1 раз.

Цитата:

Знаки и им присваивают по аналогии с электрическими зарядами: из положительного полюса линии поля выходят, а в отрицательный входят.

А в результате какого опыта определяется, что тут есть аналогия с электрическими зарядами, чтобы присвоить им знаки + и -?

Вот не понимаю, почему считается на рисунке, что там где + должен быть плюс, а где — должен быть минус.

Цитата:

Занимательная радиотехника. В какую сторону течет электрический ток?

Можно ли ответить на этот вопрос?

В отдаленные времена, когда физики изучали сравнительно очень узкий круг известных им электрических явлений, были введены понятия положительного и отрицательного электричества. Знак плюс присвоили «стеклянному» электричеству — тому электрическому заряду, который возникает на стекле в результате натирания его шелком. Отрицательным электричеством стали считать «сургучное»— заряд, возникающий на сургуче, натертом шерстью. В дальнейшем условились считать, что электрический ток течет от плюса к минусу.

Такая терминология оказалась удобной. Она устраивала и физиков и техников и сохранилась до наших дней. На ее базе сформулированы все основные законы, правила и зависимости учения об электричестве.

Однако несоответствие подобной терминологии физической сущности электрических явлений стало очевидным уже в последние годы прошлого столетия, когда были открыты электроны. Это открытие доказало, что электрический ток имеет «зернистую» структуру и представляет собой поток мельчайших отрицательных зарядов — электронов. Электроны движутся от минуса к плюсу, т. е. в направлении, обратном тому, какое было установлено на заре электротехники.

Это породило двойственность и путаницу. Во многих случаях, когда речь шла о направлении тока, приходилось специально оговаривать, как понимать направление: «по току» или «по электронам». Особенно болезненно эта терминологическая двойственность чувствуется в радиотехнике, где для уяснения работы схем и приборов часто бывает необходимо учитывать именно направление движения электронов. Например, в какую сторону «проводит» электронная лампа? Если считать «по току», то лампа проводит от анода к катоду, а если «по электронам», то от катода к аноду.

Часто высказывается мысль о необходимости устранить двойственность терминологии и установить единообразие в представлении о направлении тока.

Можно ли осуществить подобное единообразие?

Это сделать не так легко, как кажется. Конечно, нетрудно изъять из всей выходйщей литературы упоминание об электрическом токе в его старом толковании и ввести. А что же ввести? Направление движения электронов? А почему именно электронов? Мы теперь знаем, что электрический ток есть движение электрических зарядов, к которым относятся и электроны, и протоны, и ионы, и «дырки» Электроны и отрицательные ионы движутся от нашего условного минуса к столь, же условному плюсу, а положительные ионы, протоны и «дырки» движутся в обратном направлении. Можно составить цепь из металлических проводников, гальванических элементов, полупроводниковых выпрямителей и т. п., в отдельных участках которой электрические заряды, образующие электрический ток, будут двигаться в противоположных направлениях. Что принять за направление тока в полупроводниковом диоде, в котором электроны движутся в одном направлений, а «дырки» — в обратном?

Как видим, вопрос о направлении тока не так-то прост.

Л. В. Кубаркин и Е. А. Левитин, Занимательная радиотехника, Госэнергоиздат, 1956.

Что такое неодимовый магнит?

Неодим является самым мощным постоянным магнитным материалом, известным ученым в настоящее время. А также очень доступным, что делает его пригодным для множества вариантов использования.

Редкоземельные магниты

Химический состав неодимового магнита: Nd2Fe14B, иначе говоря, два атома неодима, 14 атомов железа, и один атом бора. Поэтому иногда такие магниты называют «неодим-железо-бор». Это редкоземельные магниты, которые, в отличие от обычных ферритовых и керамических магнитов, содержат атомы из лантанидов или актинидов периодической таблицы. Магниты, изготовленные из неодима, являются самыми мощными редкоземельными магнитами. Их сила зачастую дается в Гауссах (МегаГаусс-Эрстед, магнитная энергия), и в зависимости от формы и класса может достигать 13 500 Гаусс и более, хотя обычно составляет 2000 Гаусс. Для сравнения, магниты холодильника выдают примерно 50 Гаусс.

Применение неодимовых магнитов

Неодимовые магниты сравнительно недороги, поэтому их используют достаточно часто и в промышленности, и в быту, а также любителями и исследователями. Например, каждый жесткий диск современного компьютера имеет небольшой неодимовый магнит в виде сегмента, который помогает направить иглу для считывания данных.

Неодимовые магниты вы также можете найти в дорогих акустических системах, в креплениях мебели, различной фурнитуре и т.д. Также магниты из неодима используют как сувенирные магниты. Единственным минусом неодимовых магнитов можно считать только то, что они теряют часть своей магнитной энергии при высоких эксплуатационных температурах. Это исключает использование неодимовых магнитов в электронике, где генерируется много тепловой энергии. Однако есть различные классы неодимовых магнитов, которые можно использовать при температурах до 200 градусов Цельсия.

Преимущества неодимовых магнитов

Главным же плюсом неодимовых магнитов является их сила: например, магнит размером с 5-ти рублевую монету (25 мм в диаметре и 5 мм в толщину) может выдержать вес почти 9 кг! Два соединенных между собой под неправильным углом магнита могут травмировать кожу до кровоподтеков. А магниты больших размеров (например, 50*30 мм) являются чрезвычайно опасными, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с ними. Но при соблюдении мер предосторожности, неодимовые магниты могут быть использованы в развлекательных и даже образовательных проектах.

Вторым, но не менне важным, достоинством неодимовых магнитов является срок их службы. И хоть технологии производства неодимовых магнитов всего 30 лет, но уже сейчас можно говорить, что неодимовые магниты теряют всего порядка 1% своей магнитной энергии в течение 100 лет! Для сравнения, обычные ферритовые магниты служат не более 10 лет, после чего становятся просто куском железа.
Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему ферритовые магниты чаще всего изготавливали в виде подковы, одна лапка которой выкрашена в красный, а вторая — в синий цвет? Ответ прост: производители пытались замкнуть линии магнитного поля ферритового магнита, чтобы увеличить срок их службы. Неодимовым магнитам это не требуется, поэтому можно изготовить практически любую форму, а также сделать их «мультиполярными», т.е. имеющими несколько полюсов на поверхности.

Магнитные явления

В нашем интернет магазине вы можете найти пленку для визуализации линий магнитного поля в физической среде. Аккуратно расположенные неодимовые магниты могут способствовать диамагнитной левитации — своеобразному явлению, которое может поднять небольшие предметы в воздух без контакта с ним. Если вы попытаетесь перетащить магнит по немагнитной поверхности (алюминий, медь), то вы почувствуете силу «магнитного нарушения» или попросту сопротивление вихревых токов, возникающих при движении магнита над немагнитной поверхностью. Попробуйте повторить эти опыты с нашими магнитами, и Вы не пожалеете!

Ведь не зря говорится, что магнетизм — самое красивое явление физики, с которым мы когда-либо сталкиваемся!

Читайте также:

Свойства неодимовых магнитов NdFeB

Нам часто задают вопросы — «Что такое неодимовый магнит?», «Какова его сила?», «Как долго он сохранят свою намагниченность?», «Чем он лучше обычного, ферритового магнита?». Сейчас мы попробуем разобраться с этим и ответим на всё вопросы по порядку.

Отличительные особенности неодимовых магнитов

Неодимовые магниты NdFeB самые сильные на сегодняшний день постоянные магниты. Изготавливаются они из сплава, содержащего редкоземельный материал неодим Nd, а также железо и бор. Неодимовые магниты имеют очень высокие показатели остаточной магнитной индукции и устойчивости к размагничиванию. По этим показателям они в разы превосходят обычные чёрные, ферритовые, магниты. Что делает их гораздо более привлекательными при использовании в изделиях и оборудовании, где требуются сильное магнитное поле. Единственный серьёзный недостаток этих магнитов — это довольно высокая цена. При чём, с течением времени, она имеет тенденцию к росту, так как потребности мировой промышленности в сильных магнитах так же постоянно растут. Технический прогресс ускорятся год от года, постоянно выходят новые модели смартфонов, телевизоров, компьютеров, навигаторов и тому подобных высокотехнологичных гаджетов, при производстве которых используются редкоземельные металлы. Основным же поставщиком, так сказать лидером глобального рынка, является Китайская Народная Республика, контролирующая до 95% поставок редкоземельных материалов, а соответственно и цены на них. Очередное резкое повышение цен было отмечено летом 2017 года, когда за 3 месяца цена на неодим выросла более чем на 50 процентов.

Технические характеристики неодимовых магнитов

Магнитные характеристики закладываются на стадии изготовления магнита и не могут быть изменены в последствии. Основные же параметры это остаточная магнитная индукция и устойчивость к размагничиванию (коэрцитивная сила). Магнитная индукция измеряется в Теслах (Тс) и Гауссах (Гс), 1 Тл = 10000 Гс. Неодимовые магниты имеют остаточную индукцию порядка 1,2-1,4 Тл (12000-14000 Гс). Следует учитывать, что подобные значения могут быть получены только при испытаниях магнитного материала в замкнутой цепи. При измерении же силы магнитного поля на поверхности магнита тесламетр обычно показывает от 200 до 500 мТл (2000-5000 Гс). К тому же показания остаточной магнитной индукции сильно зависят от формы и размера магнита — чем он больше, тем сильнее будет его магнитное поле. Потери магнитных свойств со временем обычно не превышают 2-3% за 10 лет эксплуатации (естественно, при условии соблюдения температурного режима). Отличительной особенностью неодимовых магнитов является довольно низкая рабочая температура. При сильном нагреве начинается размагничивание материала и чем горячее, тем быстрее протекает этот процесс. Значение температуры, при котором материал начинает терять свои магнитные свойства, называется «точкой Кюри». При этом происходит так называемый «фазовый переход» — быстрое разрушение магнитной структуры вещества. Магниты из обычных марок неодимового сплава, типа N38, N42 и т.п. выдерживают нагрев не выше 80 градусов Цельсия. Это очень ограничивает их применение в оборудовании подверженному сильному нагреву — для нормального функционирования в таких условиях, требуется обеспечить дополнительное охлаждение установки. Существуют и высокотемпературные марки сплавов, такие как N38H (120°С), N38UH (180°C). Марка N (Normal) – применяется при температурах до 80 °C
Марка M (Medium) – применяется при температурах до 100 °C
Марка H (High) – применяется при температурах, до 120 °C
Марка SH (Super High) – применяется при температурах до 150 °C
Марка UH (Ultra High) – применяется при температурах до 180 °C
Марка EH (Extra High) – применяется при температурах до 200 °C Если же требуются более высокие рабочие температуры, то следует рассматривать магниты из материала Альнико (ЮНДК) выдерживающие нагрев до 550°C. Неодимовые магниты чаще всего имеют антикоррозионное покрытие, никелевое или цинковое, реже эпоксидное. Магниты могут выпускаться и совсем совсем без покрытия, но так как они имеют свойство ржаветь во влажной среде, то пользуются они гораздо меньшим спросом. Направление магнитного поля может быть аксиальным (вдоль размера h), диаметральным (вдоль размера D) и радиальным (вдоль размера r).

Направление намагниченности:

Магнитные характеристики различных неодимовых сплавов

Марка материала	Остаточная магнитная индукция Br		Коэрцитивная сила (по току) Hcj		Максимальное энергетическое произведение (BH) max.		Рабочая температура t
	Tl (Тесла)	kG (кГаусс)	kA/m	kOe	MGOe	Kj/m3	С
N35	1,17-1,20	11,7-12,0	955	12	35	279	80
N35M	1,17-1,20	11,7-12,0	1115	14	35	279	100
N35H	1,17-1,20	11,7-12,0	1355	17	35	279	120
N35SH	1,17-1,20	11,7-12,0	1590	20	35	279	150
N35UH	1,17-1,20	11,7-12,0	1990	25	35	279	180
N38	1,22-1,26	12,2-12,6	955	12	38	279	80
N38M	1,22-1,26	12,2-12,6	1115	14	38	303	100
N38H	1,22-1,26	12,2-12,6	1355	17	38	303	120
N38SH	1,22-1,26	12,2-12,6	1590	20	38	303	160
N38UH	1,22-1,26	12,2-12,6	1990	25	38	303	180
N40	1,26-1,29	12,6-12,9	955	12	40	318	80
N40M	1,26-1,29	12,6-12,9	1115	14	40	318	100
N40H	1,26-1,29	12,6-12,9	1355	17	40	318	120
N40SH	1,26-1,29	12,6-12,9	1590	20	40	318	160
N40UH	1,26-1,29	12,6-12,9	1990	25	40	318	180
N42	1,30-1,33	13,0-13,3	955	12	42	334	80
N42M	1,30-1,33	13,0-13,3	1115	14	42	334	100
N42H	1,30-1,33	13,0-13,3	1355	17	42	334	120
N42SH	1,30-1,33	13,0-13,3	1590	20	42	334	160
N45	1,33-1,37	13,3-13,7	955	12	45	358	80
N45M	1,33-1,37	13,3-13,7	1115	14	45	358	100
N45H	1,33-1,37	13,3-13,7	1355	17	45	358	120
N48	1,36-1,42	13,6-14,2	955	12	48	382	80
N48M	1,36-1,42	13,6-14,2	1115	14	48	382	100
N48H	1,36-1,42	13,6-14,2	1355	17	48	382	120
N50	1,41-1,45	14,1-14,5	876	11	50	398	80
N52	1,43-1,48	14,3-14,8	876	11	52	410	80

Применение неодимовых магнитов

Неодимовые магниты получили широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности. Благодаря своим высоким эксплуатационным показателям они массово используются при производстве радиоаппаратуры, измерительных приборов, бытовой техники, медицинского оборудования, мобильных телефонов и прочих высокотехнологичных гаджетов. Высоким спросом пользуются эти магниты у производителей ветрогенераторов. Используется неодим и для производства поисковых магнитов, для справки — магнитная рыбалка это интересное, набирающее популярность, хобби. Для обеспечения потребностей потребителей, неодимовые магниты производятся самых различных форм и размеров и способны удовлетворить самый взыскательный спрос. Магниты могут быть изготовлены в форме диска, куба, стержня, цилиндра, призмы, бруска, кольца, сектора или шара. Кроме стандартных геометрических форм, возможно изготовление и более сложных и причудливых конфигураций — свойства материала это позволяют.

Техника безопасности про обращении с неодимовыми магнитами

Основное преимущество неодимовых магнитов это их колоссальная магнитная сила, она же представляет и наибольшую опасность в неумелых или неосторожных руках. Чем больше магнит, тем больший вред здоровью он может причинить. Большие неодимовые магниты при соударении друг о друга способны серьёзно травмировать конечности попавшие в этот момент между ними. Удар будет примерно соответствовать удару кувалды или большого молотка о наковальню. Нужно понимать, что магниты смыкаются со страшной силой и происходит это в одно мгновение. Даже опытный в обращении с магнитами человек не всегда успевает среагировать и отдёрнуть руку в нужный момент. Ещё одна неприятная особенность заключается в том, что если после удара молотком человек получает просто ушиб пальца, то в случае с магнитами, этот палец после удара остаётся зажат между ними как в тисках и вытащить его от туда довольно сложная задача. Если пытаться просто выдернуть палец из магнитов, то с большой долей вероятности они отщипнут кусок кожи с кончика пальца или же сорвут ноготь. Что бы избежать подобных последствий держите большие неодимовые магниты подальше друг от друга и от железных предметов, рекомендуемое расстояние не менее 1 метра. Если это всё же произошло и рука осталась зажата между магнитами, то в первую очередь нужно вставить между магнитами какие нибудь прокладки из немагнитных материалов — пластмассы или дерева, они предотвратят дальнейшее смыкание магнитов. После этого можно попытаться выдернуть руку самостоятельно или дожидаться приезда сотрудников МЧС. Небольшие магниты, размером 20-40 мм., тоже могут представлять опасность и при неаккуратном обращении оставляют на руках ушибы, порезы или гематомы. Очень важно обезопасить детей от контакта с неодимовыми магнитами. Даже маленькие магнитики могут представлять серьёзную угрозу здоровью ребёнка. Проглатывание маленьких магнитов может привести к крайне негативным последствиям, в этом случае нужно безотлагательно вызывать скорую помощь. Держите неодимовые магниты в недоступном для детей месте!
Большие неодимовые магниты создают вокруг себя сильное магнитное поле, во избежание поломок держите их подальше от чувствительной техники — компьютеров, внешних дисков, часов, смартфонов, кардиостимуляторов, навигационного оборудования, банковских карт и т.п. Кроме того неодимовые магниты довольно хрупкие и при сильных ударах могут раскалываться, что тоже неприятно и накладно в денежном отношении. Будьте всегда крайне внимательны и осторожны при обращении с мощными магнитами.

Все разделы

Как рассчитать силу неодимового магнита?

Для большинства именно сила неодимовых магнитов – главный критерий выбора подходящей модели. При этом всегда лучше приобретать магнит с запасом по мощности. Причина в том, что указанная в спецификациях сила на отрыв рассчитана для оптимальных условий. На практике все может быть сложнее. Например, на металле может быть слой краски или ржавчины. Понятно, что в таких условиях максимальной силы сцепления не добиться.

Сила сцепления неодимовых магнитов

В характеристиках каждого неодимового магнита из каталога интернет-магазина «Мир Магнитов» указан показатель силы сцепления. Этот параметр дает представление о возможностях конкретного магнита, но все же не является системной единицей. Слишком много факторов влияют на силу сцепления. Среди них

• Геометрическая форма.
• Размер изделия.
• Направление намагничивания.
• Магнитные свойства сплава.
• Плотность магнитного поля.

Измерить показатель силы сцепления прибором невозможно. С помощью тесламетров или гауссметров удается измерить только магнитное поле, но не силу удержания неодимового магнита на металлической поверхности.

Тем не менее предоставленные производителем данные по усилию на отрыв позволяют подобрать магнит для нужной задачи. Указанные на упаковке или в документации показатели получают путем лабораторных испытаний. Чаще всего прибегают к одному из двух способов:

1. Измеряют усилие на отрыв одного из полюсов магнита, перпендикулярно установленного на поверхности металлического листа толщиной 20 мм.
2. Определяют статическое усилие на разрыв в ситуации, когда магнит установлен между парой толстых стальных пластин.

Факторы, влияющие на силу сцепления магнитов

• Форма магнита. От нее в первую очередь зависит площадь соприкосновения поверхностей. Чем она больше, тем сильнее удержание.
• Класс сплава. N 38, N 45, N52 и т. д. Чем выше порядковый номер класса сплава, тем сильнее магнитные свойства.
• Параметры поверхности. Сцепление с шероховатой или неровной поверхностью всегда слабее.

В среднем сила удержания неодимового магнита 70х40 мм составляет примерно 200 кг.

Что приводит к потере магнитной силы

Неодимовые магниты практически вечны. Но и они могут лишиться магнитных свойств. Вот несколько причин:

• Если магниты из термостойких сплавов неодима могут выдержать даже нагрев до +200⁰ C , то для стандартных этот параметр не превышает +80⁰ C . Даже кратковременное превышение этой температуры приводит к частичной или полной потере магнитной силы.
• Коррозия. Нарушение целостности защитного слоя из-за падения или удара делает неодимовый магнит уязвимым к разрушительному воздействию влаги. В таком случае даже при обычной влажности материал начинает ржаветь.
• Воздействие сильных магнитных полей. При попадании в зону действия мощных электромагнитных полей любые магниты могут потерять свои свойства.

Заказывайте неодимовые магниты на выгодных условиях

Интернет-магазин «Мир Магнитов» предлагает вам богатый ассортимент качественных магнитов различных размеров и форм, а также изделий на их основе. Выбирайте подходящие модели и заказывайте их по самым привлекательным оптовым и розничным ценам.

Автор: Виктория Костюченко

Количество просмотров: 27743

Количество комментариев: 0