Типы магнитов. Усиление обычного магнита

Не многие знают, но до того, как была открыта сила неодимового магнита, ученые пытались использовать магнитные свойства самых различных металлов.

Немного истории

Первую серьезной попыткой «приручить» электромагнитную энергию сделали ученые в начале прошлого века, начав использовать сталь, полезные свойства которой, были едва-едва заметны.

Следующим прорывом на этом направлении считается алюминий-никель-кобальтовый сплав. Он в несколько раз превосходил по своей эффективности сталь, однако если сравнивать с AlNiCo магниты неодимовые, усилие на отрыв в последнем случае в 10 раз выше.

К 50-му году происходит очередная отраслевая революция - появляются ферриты, которые примерно в полтора раза были мощнее предыдущего поколения магнетиков. Но главное их достоинство не в этом, а в стоимости. Низкая цена ферритов позволила применять детали из них повсеместно, что дало невиданный толчок развитию электронной промышленности, медицине и многим другим сферам. И именно дешевизна позволила сплаву «дожить» до наших дней, и по некоторым направлениям потеснить более сильные неодимовые магниты.

Последующие годы инженеры экспериментировали с магнитными свойствами разных материалов, включая самарий-кобальтовый сплав и даже платину. Но из-за высокой стоимости подобные материалы не продвинулись дальше научных лабораторий. Сегодня они если и используются, то достаточно редко, например, в особо агрессивных средах.

Неодимовые магниты - сила сцепления и другие параметры

Следующий реальный прорыв стал возможен, благодаря открытию полезных свойств неодима. Залежи этого редкоземельного элемента присутствуют на территории всего нескольких стран, включая Китай, Австралию, Канаду и Россию. Кроме того, процент металла в общей массе горных пород очень мал, что обусловило его высокую стоимость. За один килограмм чистого вещества на мировом рынке платят около 100 долларов.

Путем соединения редкоземельного элемента с железом и бором ученым удалось создать неодимовый магнит, магнитное поле которого, было мощнее в несколько раз, чем у ферритовых аналогов и в десятки раз - чем у самых первых магнитных устройств из стали. На сегодняшний день, нет материала, который мог бы по силе сцепления сравниться с такого рода сплавом. Кроме того, он имел еще одно важнейшее преимущество - беспрецедентно высокую устойчивость к размагничиванию, ослабевая за 100 лет чуть больше чем на 10 %.

Удивительно, но, несмотря на впечатляющие параметры, сильный магнит неодимовый стоил сравнительно недорого, что быстро оценили промышленники. Где это возможно, они стали заменять неодимом предыдущие поколения магнетиков, тем самым повышая эффективность оборудования.

Есть у такого рода магнитных сплавов и свои недостатки. Это, прежде всего, сравнительно низкая термоустойчивость, хрупкость и серьезная подверженность коррозии.

В большинстве случаев магнитное поле неодимового магнит сохраняется лишь при температуре не выше +80 о С, но с другой стороны удалось разработать марки сплавов, которые сегодня уже могут эксплуатировать и при +200 о С. То же самое касается и прочностных характеристик. Их удалось повысить, во-первых, за счет добавления полимерных примесей, придающих эластичность материалу, а во-вторых, благодаря защитным покрытиям, оберегающих от сколов и агрессивных сред. Все средства не повлияли на поле неодимового магнита, но существенно продлили срок эксплуатации каждого изделия.

Марки продукции из неодима

Магниты NdFeB подразделяются на несколько категорий по:

• Массогабаритным характеристикам;
• Свойствам сплава;
• Температуре эксплуатации;
• Форме;
• Вектору намагниченности;
• Другим параметрам.

По нескольку слов скажем об отличительных чертах устройств в каждой категории.

Массивность - важнейшее качество, определяющее то, насколько эффективными будут неодимовые магниты, магнит, сила которого выше, почти всегда будет больше по размеру и весу, и, напротив, маленькие изделия редко показывают впечатляющие возможности.. Популярный диск 50х30 весит 442 грамма и обладает усилием на отрыв 116 кг. В то же время, схожая по пропорциям шайба 5х3, при весе 0.4 грамма имеет силу сцепление всего полкилограмма, хотя для такой малютки это впечатляющий показатель.

Марка сплава - второй фактор, влияющий на то, какими мощными будут неодимовые магниты (сила притяжения). По своим электромагнитным параметрам сплавы подразделяются на несколько категорий и обозначаются цифрами от 35 до 52. Выше число - больше эффективность изделия, но и, соответственно, выше стоимость. Основная масса продукции «Полюс-Магнит» производится из сплава N-42. Как по своим энергетическим показателям, так и по цене, это средний неодимовый магнит, сила сцепления которого вполне приемлема, для использования в бытовых условиях.

Как Вы могли заметить чуть выше, марки нашей продукции обозначаются не только цифрами, но и буквами. В частности, литера «N» указывает на то, что та или иная деталь может эксплуатироваться при температуре до +80 о С, соответственно, «М» - до +100 о С, «Н» - 120 о С, и так далее. Самым термоустойчивым считается класс EH, он предполагает, что намагничивание неодимового магнита не теряется и при двухстах градусах.

Несколько слов скажем о форме товаров. Сегодня предприятиями выпускаются магнитные тралы, кольца, диски, прямоугольники, пруты, разного рода крепления. Кроме того, на рынке можно найти устройства для поисковиков, а также неокубы. Наконец, некоторые компании предлагают услугу по созданию изделий на заказ. То есть Вы можете предоставить чертеж, и завод изготовит по нему неодимовый магнит, сцепления которого будет достаточно для решения Ваших задач.

Стандартным изделиям из неодима придается один из трех типов намагниченности: аксиальный, радиальный или аксиальный. Это означает, что, например, ваша шайба из редкоземельного сплава будет притягивать предметы верхней, нижней плоскостью или выпуклой боковой поверхностью. Радиальный тип намагниченности чаще встречается в кольцах, у которых их внешняя окружность имеет позитивный заряд, а внутренняя - негативный. Выбирая неодимовый магнит усиленный, также обращайте внимание на этот фактор.

В нашем сайте сайт присутствует разнообразная продукция. Вы можете подобрать, как необходимую форму или размер, так и другие параметры товара.

Неодимовые магниты получили свое название из-за присутствия в своем составе редкоземельного металла Неодим (Nd). В состав материала магнита также входит железо (Fe) и небольшое количество бора (B).
Что обозначают буквы и цифры в классах неодимовых магнитов?
Неодимовые магниты делят на классы, которые обозначаются буквами и числами (например, N35), в которых и заложена основная информация о магните. Ниже приведена стандартная номенклатурная таблица характеристик неодимовых магнитов (в левом столбце указаны классы).
В таблице все численные величины представлены в двух единицах измерения. Первая, без скобок – это величина измерения в системе СИ (эта та система, в которой работает наша страна), а вторая (указана в скобках), – это измерения в международной системе СГСЕ (европейские стандарты). Для удобства в таблице указаны обе единицы измерения.
Таблица характеристик неодимовых магнитов
По правому столбцу таблицы видно основное классовое отличие магнитов – это их рабочая температура использования, то есть та допустимая максимальная температура, превышая которую магнит начинает терять свои магнитные свойства. Таким образом, на температурный диапазон использования магнита указывает буквенная часть его маркировки (левый столбец).

Магниты марки:

• N (Normal)– могут применяться при нормальных температурах, то есть до 80 градусов Цельсия;
• M (Medium) – могут применяться при повышенных температурах, то есть до 100 градусов Цельсия;
• H (High) – могут применяться при высоких температурах, до 120 градусов Цельсия;
• SH (Super High) – могут применяться при температурах до 150 градусов Цельсия;
• UH (Ultra High) – могут применяться при температурах до 180 градусов Цельсия;
• EH (Extra High) – могут применяться при температурах до 200 градусов Цельсия.

Стоит оговориться, что отрицательные температуры не оказывают влияния на магнитные свойства для большинства магнитов.
Цифры, указанные в обозначении класса магнитов: N30, 33M, 35H, 38SH, 40UH и т.д., указывают на Магнитную Энергию (четвертый столбец таблицы), измеряется в килоДжоуль на кубический метр. Этот критерий магнитов отвечает за их мощность или, так называемое, «усилие на отрыв», то есть сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его «оторвать» от поверхности. Необходимо понимать, что поверхность (стальной лист) должен быть идеально ровным, а приложенная сила должна быть перпендикулярной к листу. Это, так называемые, идеальные или теоритические условия. Совершенно понятно, что чем выше цифровое обозначение магнита, тем выше его усилие на отрыв.
Сила на отрыв магнита
Но, кроме того, «сила на отрыв» зависит не только от физических характеристик магнита, но и от его размера и веса. Например, магнит 25*20 мм легче оторвать от стального листа, чем магнит 40*5 мм, так как площадь соприкосновения у второго магнита больше (25 мм против 40мм). Но линии магнитного поля, если их визуализировать, распространяются у первого магнита (25*20 мм) «дальше», значит, и «цепляется» за стальной лист он лучше.

Марка/ Класс	Остаточная магнитная индукция, миллиТесла (КилоГаусс)	Коэрцитивная сила, КилоАмпер/метр (КилоЭрстед)	Магнитная энергия, килоДжоуль/м3 (МегаГаусс-Эрстед)	Рабочая температура, градус Цельсия
N35	1170-1220 (11,7-12,2)	≥955 (≥12)	263-287 (33-36)	80
N38	1220-1250 (12,2-12,5)	≥955 (≥12)	287-310 (36-39)	80
N40	1250-1280 (12,5-12,8)	≥955 (≥12)	302-326 (38-41)	80
N42	1280-1320 (12,8-13,2)	≥955 (≥12)	318-342 (40-43)	80
N45	1320-1380 (13,2-13,8)	≥955 (≥12)	342-366 (43-46)	80
N48	1380-1420 (13,8-14,2)	≥876 (≥12)	366-390 (46-49)	80
N50	1400-1450 (14,0-14,5)	≥876 (≥12)	382-406 (48-51)	80
N52	1430-1480 (14,3-14,8)	≥876 (≥12)	398-422 (50-53)	80
33M	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1114 (≥14)	247-263 (31-33)	100
35M	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1114 (≥14)	263-287 (33-36)	100
38M	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1114 (≥14)	287-310 (36-39)	100
40M	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1114 (≥14)	302-326 (38-41)	100
42M	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1114 (≥14)	318-342 (40-43)	100
45M	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1114 (≥14)	342-366 (43-46)	100
48M	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1114 (≥14)	366-390 (46-49)	100
50M	1400-1450 (14,0-14,5)	≥1114 (≥14)	382-406 (48-51)	100
30H	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1353 (≥17)	223-247 (28-31)	120
33H	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1353 (≥17)	247-271 (31-34)	120
35H	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1353 (≥17)	263-287 (33-36)	120
38H	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1353 (≥17)	287-310 (36-39)	120
40H	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1353 (≥17)	302-326 (38-41)	120
42H	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1353 (≥17)	318-342 (40-43)	120
45H	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1353 (≥17)	326-358 (43-46)	120
48H	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1353 (≥17)	366-390 (46-49)	120
30SH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1592 (≥20)	233-247 (28-31)	150
33SH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1592 (≥20)	247-271 (31-34)	150
35SH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1592 (≥20)	263-287 (33-36)	150
38SH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1592 (≥20)	287-310 (36-39)	150
40SH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1592 (≥20)	302-326 (38-41)	150
42SH	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1592 (≥20)	318-342 (40-43)	150
45SH	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1592 (≥20)	342-366 (43-46)	150
28UH	1020-1080 (10,2-10,8)	≥1990 (≥25)	207-231 (26-29)	180
30UH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1990 (≥25)	223-247 (28-31)	180
33UH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1990 (≥25)	247-271 (31-34)	180
35UH	1180-1220 (11,7-12,2)	≥1990 (≥25)	263-287 (33-36)	180
38UH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1990 (≥25)	287-310 (36-39)	180
40UH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1990 (≥25)	302-326 (38-41)	180
28EH	1040-1090 (10,4-10,9)	≥2388 (≥30)	207-231 (26-29)	200
30EH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥2388 (≥30)	233-247 (28-31)	200
33EH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥2388 (≥30)	247-271 (31-34)	200
35EH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥2388 (≥30)	263-287 (33-36)	200
38EH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥2388 (≥30)	287-310 (36-39)	200

Как сравнить силу магнитов?

Если возникает необходимость сравнить, какой из двух выбранных магнитов сильнее, рекомендуем Вам воспользоваться следующими способами.
1. При одинаковых линейных размерах (точная методика):
Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо значение остаточной магнитной индукции одного магнита (второй столбец таблицы) разделить на значение остаточной магнитной индукции другого магнита.

Пример: неодимовый магнит N40 с В=1250 мТ и неодимовый магнит N50 с В=1400 мТ, делим их магнитные индукции и получаем 1400/1250 = 1,12, то есть магнит N50 «сильнее» магнита N40 на 12%, при условии, что линейные размеры магнитов одинаковые.
2. При разных линейных размерах (грубая методика):
Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо сравнить их массы.

Пример: магнит 30*10 мм весит примерно 55 грамм, а магнит 25*20 мм весит 76 грамм. Делим их массы 76/55=1,38, то есть магнит 25*20 мм сильнее магнита 30*10 мм примерно на 38%, при условии, что их классы, то есть физические характеристики, одинаковые.
Примеры различных форм магнитов и максимально удерживаемого ими веса* .

Наименование	Сила сцепления	Цена	Купить

Что такое постоянный магнит

Ферромагнитное изделие, способное сохранять значительную остаточную намагниченность после снятия внешнего магнитного поля, называется постоянным магнитом. Постоянные магниты изготавливают из различных металлов, таких как: кобальт, железо, никель, сплавы редкоземельных металлов (для неодимовых магнитов), а также из естественных минералов типа магнетитов.

Сфера применения постоянных магнитов сегодня очень широка, однако назначение их принципиально везде одно и то же - как источник постоянного магнитного поля без подвода электроэнергии. Таким образом, магнит - это тело, обладающее своим собственным .

Само же слово «магнит» происходит от греческого словосочетания, которое переводится как «камень из Магнесии», по названию азиатского города, где были в древности открыты залежи магнетита - магнитного железняка. С физической точки зрения элементарным магнитом является электрон, а магнитные свойства магнитов вообще обуславливаются магнитными моментами электронов, входящих в состав намагниченного материала.

Характеристики размагничивающего участка материала, из которого изготовлен постоянный магнит, определяют свойства того или иного постоянного магнита: чем выше коэрцитивная сила Нс, и чем выше остаточная магнитная индукция Вr – тем сильнее и стабильнее магнит.

Коэрцитивная сила (буквально в переводе с латинского - «удерживающая сила») - это , необходимого для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. Таким образом, чем большей коэрцитивной силой обладает конкретный магнит, тем он устойчивее к размагничивающим факторам.

Единица измерения коэрцитивной силы - Ампер/метр. А , как известно, - это векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля. Характерное значение остаточной магнитной индукции постоянных магнитов - порядка 1 Тесла.

Виды и свойства постоянных магнитов

Ферритовые

Ферритовые магниты хоть и отличаются хрупкостью, но обладают хорошей коррозийной стойкостью, что при невысокой цене делает их наиболее распространенными. Такие магниты изготавливают из сплава оксида железа с ферритом бария или стронция. Данный состав позволяет материалу сохранять свои магнитные свойства в широком температурном диапазоне - от -30°C до +270°C.

Магнитные изделия в форме ферритовых колец, брусков и подков широко используются как в промышленности, так и в быту, в технике и электронике. Их используют в акустических системах, в генераторах, в . В автомобилестроении ферритовые магниты устанавливают в стартеры, в стеклоподъемники, в системы охлаждения и в вентиляторы.

Ферритовые магниты отличаются коэрцитивной силой порядка 200 кА/м и остаточной магнитной индукцией порядка 0,4 Тесла. В среднем, ферритовый магнит может прослужить от 10 до 30 лет.

Альнико (алюминий-никель-кобальт)

Постоянные магниты на основе сплава из алюминия, никеля и кобальта отличаются непревзойденной температурной устойчивостью и стабильностью: они способны сохранять свои магнитные свойства при температурах до +550°C, хотя коэрцитивная сила, характерная для них, относительно мала. Под действием относительно небольшого магнитного поля, такие магниты потеряют исходные магнитные свойства.

Посудите сами: типичная коэрцитивная сила порядка 50 кА/м при остаточной намагниченности порядка 0,7 Тесла. Однако несмотря на эту особенность, магниты альнико незаменимы для некоторых научных исследований.

Типичное содержание компонентов в сплавах альнико с высокими магнитными свойствами изменяется в следующих пределах: алюминий - от 7 до 10%, никель - от 12 до 15%, кобальт - от 18 до 40%, и от 3 до 4% меди.

Чем больше кобальта, тем выше индукция насыщения и магнитная энергия сплава. Добавки в виде от 2 до 8% титана и всего 1% ниобия способствуют получению большей коэрцитивной силы - до 145 кА/м. Добавка от 0,5 до 1% кремния обеспечивает изотропию магнитных свойств.

Самариевые

Если нужна исключительная устойчивость к коррозии, окислению и температуре до +350°C, то магнитный сплав самария с кобальтом - то что надо.

По стоимости самарий-кобальтовые магниты дороже неодимовых за счёт более дефицитного и дорогого металла - кобальта. Тем не менее, именно их целесообразно применять в случае необходимости иметь минимальные размеры и вес конечных изделий.

Наиболее целесообразно это в космических аппаратах, авиационной и компьютерной технике, миниатюрных электродвигателях и магнитных муфтах, в носимых приборах и устройствах (часах, наушниках, мобильных телефонах и т.д.)

Благодаря особой коррозийной стойкости, именно самариевые магниты применяются в стратегических разработках и военных приложениях. Электродвигатели, генераторы, подъемные системы, мототехника – сильный магнит из сплава самария-кобальта идеально подходит для агрессивных сред и сложных условий эксплуатации. Коэрцитивная сила порядка 700 кА/м при остаточной магнитной индукции порядка 1 Тесла.

Неодимовые

Неодимовые магниты на сегодняшний день очень востребованы и представляются наиболее перспективными. Сплав неодим-железо-бор позволяет создавать супермагниты для различных сфер, начиная с защелок и игрушек, заканчивая и мощными подъемными машинами.

Высокая коэрцитивная сила порядка 1000 кА/м и остаточная намагниченность порядка 1,1 Тесла, позволяют магниту сохраняться на протяжении многих лет, за 10 лет неодимовый магнит теряет лишь 1% своей намагниченности, если температура его в условиях эксплуатации не превышает +80°C (для некоторых марок до +200°C). Таким образом, лишь два недостатка есть у неодимовых магнитов - хрупкость и низкая рабочая температура.

Магнитный порошок вместе со связующим компонентом образует мягкий, гибкий и легкий магнит. Связующие компоненты, такие как винил, каучук, пластик или акрил позволяют получать магниты различных форм и размеров.

Магнитная сила, конечно, уступает чистому магнитному материалу, но иногда такие решения необходимы для достижения определенных необычных для магнитов целей: в производстве рекламной продукции, при изготовлении съемных наклеек на авто, а также в изготовлении различных канцелярских и сувенирных товаров.

Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные полюса притягиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле, и эти магнитные поля взаимодействуют между собой. В чем, например, причина намагничивания железа?

Согласно гипотезе французского ученого Ампера, внутри вещества существуют элементарные электрические токи (токи Ампера), которые образуются вследствие движения электронов вокруг ядер атомов и вокруг собственной оси.

При движении электронов возникают элементарные магнитные поля. И если кусок железа внести во внешнее магнитное поле, то все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле куска железа. Так, если приложенное внешнее магнитное поле было достаточно сильным, то после его отключения кусок железа станет постоянным магнитом.

Знание формы и намагниченности постоянного магнита позволяет для расчетов заменить его эквивалентной системой электрических токов намагничивания. Такая замена возможна как при расчете характеристик магнитного поля, так и при расчетах сил, действующих на магнит со стороны внешнего поля. Для примера проведем расчет силы взаимодействия двух постоянных магнитов.

Пусть магниты имеют форму тонких цилиндров, их радиусы обозначим r1 и r2, толщины h1, h2 , оси магнитов совпадают, расстояние между магнитами обозначим z, будем считать, что оно значительно больше размеров магнитов.

Возникновение силы взаимодействия между магнитами объясняется традиционным способом: один магнит создает магнитное поле, которое воздействует на второй магнит.

Для расчета силы взаимодействия мысленно заменим магниты с однородной намагниченностью J1 и J2 круговыми токами, текущими по боковой поверхности цилиндров. Силы этих токов выразим через намагниченности магнитов, а их радиусы будем считать равными радиусам магнитов.

Разложим вектор индукции B магнитного поля, создаваемого первым магнитом в месте расположения второго на две составляющие: осевую, направленную вдоль оси магнита, и радиальную - перпендикулярную ей.

Для вычисления суммарной силы, действующей на кольцо, необходимо мысленно разбить его на малые элементы IΔl и просуммировать , действующие на каждые такой элемент.

Используя правило левой руки, легко показать, что осевая составляющая магнитного поля приводит к появлению сил Ампера, стремящихся растянуть (или сжать) кольцо – векторная сумма этих сил равна нулю.

Наличие радиальной составляющей поля приводит к возникновению сил Ампера, направленных вдоль оси магнитов, то есть к их притяжению или отталкиванию. Останется вычислить силы Ампера - это и будут силы взаимодействия между двумя магнитами.

Данная страница пока только на русском языке.

1. Магнетизм

2. Магнитное поле

3. Постоянный магнит

1. Магнетизм - форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. , атомов и молекул, а в макроскопическом масштабе - электрический ток и постоянные магниты. Наряду с электричеством, магнетизм - одно из проявлений электромагнитного взаимодействия. Основной характеристикой магнитного поля является вектор индукции, совпадающий в вакууме с вектором напряженности магнитного поля.

Магнитный момент, магнитный дипольный момент - основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Источником магнетизма, согласно классической теории электромагнитных явлений, являются электрические макро- и микротоки. Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Магнитным моментом обладают элементарные частицы, атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул. Магнитный момент элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов и других), как показала квантовая механика, обусловлен существованием у них собственного механического момента - спина. Магнитный момент измеряется в А*м2 или Дж/Тл (СИ).

Формулы для вычисления магнитного момента
В случае плоского контура с электрическим током магнитный момент вычисляется как
, где I - сила тока в контуре, S - площадь контура, n - единичный вектор нормали к плоскости контура. Направление магнитного момента обычно находится по правилу буравчика: если вращать ручку буравчика в направлении тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика.

где r - радиус-вектор проведенный из начала координат до элемента длины контура dl

где j - плотность тока в элементе объёма dV.

2. Магнитное поле - составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты). Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции B . В СИ магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл).

Магнитное поле - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

Можно также рассматривать магнитное поле, как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей и специальной теории относительности. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитных волны.

Проявление магнитного поля
Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к вектору v

где a - угол между направлением вектора скорости частицы v v и направлением вектора магнитного поля B

Также магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник будет называться силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действущих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

Взаимодействие двух магнитов
Наиболее часто встречаемое проявление магнитного поля - взаимодействие двух магнитов: подобные полюса отталкиваются, противоположные притягиваются. Представляется заманчивым описать взаимодействие между магнитами, как взаимодействие между двумя монополями, но эта идея не приводит к правильному описанию явления.

Правильнее будет сказать, что на магнитный диполь помещённый в неоднородное поле действует сила, которая стремится повернуть его так, чтобы магнитный момент диполя был сонаправлен с магнитным полем.

Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом m выражается по формуле:

Сила, действующую на магнит со стороны неоднородного магнитного поля, может быть также определенна суммированием всех сил, действующих на элементарные диполи, составляющие магнит.

Энергию магнитного поля можно найти по формуле:

где: Ф - магнитный поток, I - ток, L - индуктивность катушки или витка с током.

3. 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.

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

Индукция постоянного магнита Bd не может превышать Br: равенство Bd = Br 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 Bd
Для производства постоянных магнитов используются четыре основных класса материалов:

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.

Сила притяжения постоянного магнита (или мощность постоянного магнита) зависит от множества параметров таких как.

Неодимовые магниты - это постоянные редкоземельные магниты, которые изготавливаются из сплавов на основе редкоземельных материалов,химическая формула Nd2Fe14B(неодим-железо-бор). Магниты из сплава NdFeBобладают наиболее высокими магнитными параметрами из всех постоянных магнитов, выпускаемых на сегодняшний день.

В настоящее время одно из самых перспективным направлением в производстве и продаже постоянных магнитов, является производство неодимовых магнитов. И эта популярность обусловлена следующим:

1) Магниты Nd2Fe14B обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм, ВН

2) магниты NdFeB имеют преимущество в цене перед магнитами из сплава SmCo из-за отсутствия в сплаве NdFeB дорогого кобальта.

3) Nd(неодим) в составе сплава NdFeB может частично заменяться на другие редкоземельные металлы, например, (Dy) Диспрозий - химический элемент, лантаноид.

4) Способность работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне - 60 ...+ 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.

5) Возможность производить магниты из данного сплава практически любых форм и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.)

К недостаткам можно отнести хрупкость и коррозионную стойкость, которую легко устранить, покрытием магнитов защитными слоями меди, цинка, никеля, хрома никель-медь-эпоксидная смола,никель-медь-никель и др.

Технология изготовления и производство неодимовых магнитов

1). Плавка магнитного материала. Исходные компоненты магнитного материала сплавляются в вакуумной индукционной печи. В этот момент задаются магнитные характеристики материала.

2). Дробление и измельчение. Частицы магнитного материала подвергаются дроблению и размолу.

3). Прессование в магнитном поле. Из полученного порошка, методами прессования в магнитном поле, делают заготовки. На этой стадии задается направление магнитного поля, происходит выстраивание доменов.

4). Спекание магнитов. Магнитные заготовки спекают при температуре 1000°С — 1100°С, они проходят термообработку в инертной среде.

5). Шлифовка. Изделия проходят механическую шлифовку.

6). Намагничивание в установке импульсного магнитного поля. Полученные неодимовые магниты, помещают в намагничивающую установку с индукцией магнитного поля ~ 3 - 4 Тл.

7). Нанесение коррозионно-устойчивого покрытия для предотвращения коррозии.

Неодимовые магниты Nd2Fe14B характеристики:

Магнитная индукция В. Это векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля “Сила магнита” Единицы измерения - Тесла (в системе СИ) или Гаусс (в системе СГСЕ), 1 Тесла = 10 000 Гаусс.

Остаточная магнитная индукция Br. Это намагниченность, которую имеет магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю. Единицы измерения - Тесла (в системе СИ) или Гаусс (в системе СГСЕ). Определяет насколько сильное магнитное поле (плотность потока) может производить магнит.

Коэрцитивная магнитная сила Hc. Данная величина характеризует сопротивляемость магнита к размагничиванию. Это величина внешнего магнитного поля, требуемого для полного размагничивания неодимового магнита, намагниченного до состояния насыщения. Чем больше коэрцитивная сила, тем "прочнее" магнитный материал удерживает остаточную намагниченность. Единицы измерения - Ампер/метр (в системе СИ) или Эрстед (в системе СГСЕ)

Магнитная энергия (BH)max. Полная плотность энергии, максимальное энергетическое произведение.Единицы измерения - МГауссЭрстед (в системе СГСЕ).Определяет, насколько сильным является неодимовый магнит. Чем больше данная величина, тем более мощным является магнит.

Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br. Единицы измерения - процент на градус Цельсия. Определяет, насколько сильно магнитная индукция изменяется от температуры. Величина -0.20 означает, что если температура увеличится на 100 градусов Цельсия, магнитная индукция уменьшится на 20%.

Максимальная рабочая температура Tmax. Определяет предел температуры, при которой мощный магнит временно теряет часть своих магнитных свойств. При снижении температуры неодимовый магнит полностью восстанавливает все магнитные свойства. Единицы измерения - градус Цельсия.

Температура Кюри Tcur . Определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается. При снижении температуры магнит не восстанавливает магнитные свойства. Если нагревается в пределах от Tmax до Tcur, при снижении температуры магнитные свойства восстанавливаются частично. Единицы измерения - градус Цельсия.

Класс	Остаточная магнитная индукция, милли Тесла (Кило Гаусс)	Коэрцитивная сила, Кило Ампер/метр (Кило Эрстед)	Магнитная энергия, кило Джоуль/м3 (Мега Гаусс-Эрстед)	Рабочая температура, градус Цельсия
N35	1170-1220 (11,7-12,2)	≥955 (≥12)	263-287 (33-36)	80
N38	1220-1250 (12,2-12,5)	≥955 (≥12)	287-310 (36-39)	80
N40	1250-1280 (12,5-12,8)	≥955 (≥12)	302-326 (38-41)	80
N42	1280-1320 (12,8-13,2)	≥955 (≥12)	318-342 (40-43)	80
N45	1320-1380 (13,2-13,8)	≥955 (≥12)	342-366 (43-46)	80
N48	1380-1420 (13,8-14,2)	≥876 (≥12)	366-390 (46-49)	80
N50	1400-1450 (14,0-14,5)	≥876 (≥11)	382-406 (48-51)	60
N52	1430-1480 (14,3-14,8)	≥876 (≥11)	398-422 (50-53)	60
33M	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1114 (≥14)	247-263 (31-33)	100
35M	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1114 (≥14)	263-287 (33-36)	100
38M	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1114 (≥14)	287-310 (36-39)	100
40M	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1114 (≥14)	302-326 (38-41)	100
42M	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1114 (≥14)	318-342 (40-43)	100
45M	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1114 (≥14)	342-366 (43-46)	100
48M	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1114 (≥14)	366-390 (46-49)	100
50M	1400-1450 (14,0-14,5)	≥1114 (≥14)	382-406 (48-51)	100
30H	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1353 (≥17)	223-247 (28-31)	120
33H	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1353 (≥17)	247-271 (31-34)	120
35H	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1353 (≥17)	263-287 (33-36)	120
38H	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1353 (≥17)	287-310 (36-39)	120
40H	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1353 (≥17)	302-326 (38-41)	120
42H	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1353 (≥17)	318-342 (40-43)	120
45H	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1353 (≥17)	326-358 (43-46)	120
48H	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1353 (≥17)	366-390 (46-49)	120
30SH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1592 (≥20)	233-247 (28-31)	150
33SH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1592 (≥20)	247-271 (31-34)	150
35SH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1592 (≥20)	263-287 (33-36)	150
38SH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1592 (≥20)	287-310 (36-39)	150
40SH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1592 (≥20)	302-326 (38-41)	150
42SH	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1592 (≥20)	318-342 (40-43)	150
45SH	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1592 (≥20)	342-366 (43-46)	150
28UH	1020-1080 (10,2-10,8)	≥1990 (≥25)	207-231 (26-29)	180
30UH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1990 (≥25)	223-247 (28-31)	180
33UH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1990 (≥25)	247-271 (31-34)	180
35UH	1180-1220 (11,7-12,2)	≥1990 (≥25)	263-287 (33-36)	180
38UH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1990 (≥25)	287-310 (36-39)	180
40UH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1990 (≥25)	302-326 (38-41)	180
28EH	1040-1090 (10,4-10,9)	≥2388 (≥30)	207-231 (26-29)	200
30EH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥2388 (≥30)	233-247 (28-31)	200
33EH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥2388 (≥30)	247-271 (31-34)	200
35EH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥2388 (≥30)	263-287 (33-36)	200
38EH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥2388 (≥30)	287-310 (36-39)	200

Для того, что бы понять, насколько один магнит мощнее другого, необходимо значение остаточной магнитной индукции одного магнита разделить на значение остаточной магнитной индукции другого магнита.

Пример: неодимовый магнит N38 с В=1220 мТ и магнит N50 с В=1400 мТ, делим их магнитные индукции и получаем 1400/1220 = 1,14, т.е. магнит N50 «мощнее» магнита N38 на 14%, при условии, что линейные размеры магнитов одинаковые.

Цифры, обозначающие класс магнитов 30, 33, 35 ,38, 40, 42 и т.д., указывают на Магнитную Энергию, отвечающая за мощность магнитов (чем выше класс, тем сильнее магнит неодимовый), или «усилие на отрыв», т.е. сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его оторвать от поверхности, к которой он примагничивается.

Наш магазин предлагает по выгодным ценам и удобным условиям.