Ein Magnet (von Griechisch, "Magnesiastein") ist ein Material, oder wenden Sie ein, dass das ein magnetisches Feld erzeugt. Dieses magnetische Feld ist unsichtbar, aber ist für das bemerkenswerteste Eigentum eines Magnets verantwortlich: Eine Kraft, die andere eisenmagnetische Materialien wie Eisen anzieht und anzieht oder treibt andere Magnete zurück.

Ein dauerhafter Magnet ist ein Gegenstand, der von einem Material gemacht ist, das magnetisiert wird und sein eigenes beharrliches magnetisches Feld schafft. Ein tägliches Beispiel ist ein Kühlschrank-Magnet, der verwendet ist, um Zeichen auf einer Kühlschrank-Tür zu halten. Materialien, die magnetisiert werden können, die auch diejenigen sind, die von einem Magnet stark angezogen werden, werden eisenmagnetisch (oder ferrimagnetic) genannt. Diese schließen Eisen, Nickel, Kobalt, eine Legierung von seltenen Erdmetallen und einige natürlich vorkommende Minerale wie natürlicher Magnet ein. Obwohl eisenmagnetisch (und ferrimagnetic) Materialien die einzigen sind, die von einem Magnet stark genug angezogen sind, um allgemein betrachtet zu werden, magnetisch, antworten alle anderen Substanzen schwach auf ein magnetisches Feld durch einen von mehreren anderen Typen des Magnetismus.

Eisenmagnetische Materialien können in magnetisch "weiche" Materialien wie ausgeglühtes Eisen geteilt werden, das magnetisiert werden kann, aber nicht dazu neigt, magnetisierte und magnetisch "harte" Materialien zu bleiben, die tun. Dauerhafte Magnete werden von "harten" eisenmagnetischen Materialien wie alnico und ferrite gemacht, die der speziellen Verarbeitung in einem starken magnetischen Feld während der Fertigung unterworfen werden, um ihre innere mikrokristallene Struktur auszurichten, sie sehr hart machend, um zu entmagnetisieren. Um einen durchtränkten Magnet zu entmagnetisieren, muss ein bestimmtes magnetisches Feld angewandt werden, und diese Schwelle hängt von Sättigungskoerzitivkraft des jeweiligen Materials ab. "Harte" Materialien haben hohe Sättigungskoerzitivkraft, wohingegen "weiche" Materialien niedrige Sättigungskoerzitivkraft haben.

Ein Elektromagnet wird von einer Rolle der Leitung gemacht, die als ein Magnet handelt, wenn ein elektrischer Strom es durchführt, aber aufhört, ein Magnet zu sein, wenn der Strom anhält.

Häufig wird die Rolle um einen Kern des eisenmagnetischen Materials wie Stahl gewickelt, der das magnetische durch die Rolle erzeugte Feld erhöht.

Die gesamte Kraft eines Magnets wird vor seinem magnetischen Moment oder, wechselweise, der magnetische Gesamtfluss gemessen, den sie erzeugt. Die lokale Kraft des Magnetismus in einem Material wird durch seine Magnetisierung gemessen.

Geschichte

Alte Leute haben über den Magnetismus von natürlichen Magneten, natürlich magnetisierten Stücken von Eisenerz erfahren. Sie sind natürlich geschaffene Magnete, die Stücke von Eisen anziehen. Der Wortmagnet im griechischen beabsichtigten "Stein von der Magnesia", ein Teil des alten Griechenlands, wo natürliche Magneten gefunden wurden. Aufgehobene natürliche Magneten, so konnten sie sich drehen, waren die ersten magnetischen Kompasse. Die frühsten bekannten überlebenden Beschreibungen von Magneten und ihren Eigenschaften sind von Griechenland, Indien und China vor ungefähr 2500 Jahren. Die Eigenschaften von natürlichen Magneten und ihrer Sympathie für Eisen wurden über von Pliny der Ältere in seiner Enzyklopädie Naturalis Historia geschrieben.

Durch den 12. zu 13. Jahrhunderten n.Chr. wurden magnetische Kompasse in der Navigation in China, Europa, und anderswohin verwendet.

Hintergrund auf der Physik des Magnetismus und der Magnete

Magnetisches Feld

Die magnetische Flussdichte (hat auch magnetisches B Feld oder gerade magnetisches Feld genannt, hat gewöhnlich B angezeigt) ist ein Vektorfeld. Der magnetische B Feldvektor an einem gegebenen Punkt im Raum wird durch zwei Eigenschaften angegeben:

1. Seine Richtung, die entlang der Orientierung einer Kompassnadel ist.
2. Sein Umfang (auch genannt Kraft), der dazu proportional ist, wie stark die Kompassnadel entlang dieser Richtung orientiert.

In SI-Einheiten wird die Kraft des magnetischen B Feldes in teslas gegeben.

Magnetischer Moment

Ein magnetischer Moment eines Magnets (hat auch magnetischen Dipolmoment genannt und hat gewöhnlich μ angezeigt), ist ein Vektor, der die gesamten magnetischen Eigenschaften des Magnets charakterisiert. Für einen Bar-Magnet bezieht sich die Richtung der magnetischen Moment-Punkte vom Südpol des Magnets in seinen Nordpol und dem Umfang darauf, wie stark, und wie weit einzeln diese Pole sind. In SI-Einheiten wird der magnetische Moment in Bezug auf A angegeben · M.

Ein Magnet sowohl erzeugt sein eigenes magnetisches Feld als auch antwortet auf magnetische Felder. Die Kraft des magnetischen Feldes, das es erzeugt, ist an jedem gegebenen zum Umfang seines magnetischen Moments proportionalen Punkt. Außerdem, wenn der Magnet in ein magnetisches Außenfeld gestellt wird, das von einer verschiedenen Quelle erzeugt ist, ist es einem Drehmoment unterworfen, das dazu neigt, die magnetische Moment-Parallele zum Feld zu orientieren.

Der Betrag dieses Drehmoments ist sowohl zum magnetischen Moment als auch zum Außenfeld proportional. Ein Magnet kann auch einer Kraft unterworfen sein, es in einer Richtung oder einem anderen, gemäß den Positionen und Orientierungen des Magnets und der Quelle steuernd. Wenn das Feld im Raum gleichförmig ist, ist der Magnet keiner Nettokraft unterworfen, obwohl es einem Drehmoment unterworfen ist.

Eine Leitung in Form eines Kreises mit dem Gebiet A und das Tragen des Stroms bin ich ein Magnet mit einem magnetischen Moment des IA gleichen Umfangs.

Magnetisierung

Die Magnetisierung eines magnetisierten Materials ist der lokale Wert seines magnetischen Moments pro Einheitsvolumen, gewöhnlich angezeigte M, mit Einheiten A/m.

Es ist ein Vektorfeld, aber nicht gerade ein Vektor (wie der magnetische Moment), weil verschiedene Gebiete in einem Magnet mit verschiedenen Richtungen und Kräften magnetisiert werden können (zum Beispiel, wegen Gebiete, sieh unten). Ein guter Bar-Magnet kann einen magnetischen Moment des Umfangs 0.1 A haben · M und ein Volumen von 1 Cm, oder 1×10 M, und deshalb ein durchschnittlicher Magnetisierungsumfang sind 100,000 A/m. Eisen kann eine Magnetisierung von ungefähr einer Million Ampere pro Meter haben. Solch ein großer Wert erklärt, warum Eisenmagnete beim Produzieren magnetischer Felder so wirksam sind.

Zwei Modelle für Magnete: magnetische Pole und Atomströme

Magnetische Pole

Obwohl zu vielen Zwecken es günstig ist, an einen Magnet zu denken, als, verschiedene magnetische und Nordsüdpole zu haben, sollte das Konzept von Polen nicht wörtlich genommen werden: Es ist bloß eine Weise, sich auf die zwei verschiedenen Enden eines Magnets zu beziehen. Der Magnet hat verschiedene Nord- oder Südpartikeln auf gegenüberliegenden Seiten nicht. Wenn ein Bar-Magnet in zwei Stücke in einem Versuch gebrochen wird, die Nord- und Südpole zu trennen, wird das Ergebnis zwei Bar-Magnete sein, von denen jeder sowohl einen Nord-als auch Südpol hat.

Jedoch wird eine Version der Annäherung des magnetischen Pols durch beruflichen magneticians verwendet, um dauerhafte Magnete zu entwerfen. In dieser Annäherung, der Abschweifung der Magnetisierung  · M innerhalb eines Magnets und die normale OberflächenteilM · n werden als ein Vertrieb von magnetischen Monopolen behandelt. Das ist eine mathematische Bequemlichkeit und deutet nicht an, dass es wirklich Monopole im Magnet gibt. Wenn der Vertrieb des magnetischen Pols bekannt ist, dann gibt das Pol-Modell das magnetische Feld H (sieh auch Entmagnetisierendes Feld). Außerhalb des Magnets ist Feld B zu H proportional, während innerhalb der Magnetisierung zu H hinzugefügt werden muss (sieh Einheiten und Berechnungen). Eine Erweiterung dieser Methode, die innere magnetische Anklagen berücksichtigt, wird in Theorien des Ferromagnetismus verwendet (sieh micromagnetics).

Modell von Ampère

Ein anderes Modell ist das Modell von Ampère, wo die ganze Magnetisierung wegen der Wirkung von mikroskopischen oder atomaren, kreisförmigen bestimmten Strömen, auch genannt Ströme von Ampèrian überall im Material ist. Für einen gleichförmig magnetisierten zylindrischen Bar-Magnet ist die Nettowirkung der mikroskopischen bestimmten Ströme, sich den Magnet benehmen zu lassen, als ob es eine makroskopische Platte des elektrischen Stroms gibt, der um die Oberfläche mit der lokalen zur Zylinderachse normalen Fluss-Richtung fließt.

Mikroskopische Ströme in Atomen innerhalb des Materials werden allgemein durch Ströme in benachbarten Atomen annulliert, so leistet nur die Oberfläche einen Nettobeitrag; das Abrasieren der Außenschicht eines Magnets wird sein magnetisches Feld nicht zerstören, aber wird eine neue Oberfläche von unannullierten Strömen von den kreisförmigen Strömen überall im Material verlassen.

Die rechte Regel erzählt, welche Richtung der Strom überflutet.

Pol, der Vereinbarung nennt

Der Nordpol eines Magnets ist der Pol, der, wenn der Magnet frei aufgehoben wird, zum Magnetischen Nordpol der Erde hinweist, der im nördlichen Kanada gelegen wird. Da entgegengesetzte Pole (Norden und Süden) anziehen, ist der "Magnetische Nordpol der Erde" so wirklich der Südpol des magnetischen Feldes der Erde. Als eine praktische Sache, um zu erzählen, welcher Pol eines Magnets Norden ist, und der Süden ist, ist es nicht notwendig, das magnetische Feld der Erde überhaupt zu verwenden. Zum Beispiel würde eine Methode sein, es mit einem Elektromagneten zu vergleichen, dessen Pole durch die rechte Regel identifiziert werden können. Die magnetischen Feldlinien eines Magnets werden durch die Tagung betrachtet, aus dem Nordpol des Magnets zu erscheinen und am Südpol wiederhereinzugehen.

Magnetische Materialien

Der Begriff Magnet wird normalerweise für Gegenstände vorbestellt, die ihr eigenes beharrliches magnetisches Feld sogar ohne ein angewandtes magnetisches Feld erzeugen. Nur bestimmte Klassen von Materialien können das tun. Die meisten Materialien erzeugen jedoch ein magnetisches Feld als Antwort auf ein angewandtes magnetisches Feld; ein als Magnetismus bekanntes Phänomen. Es gibt mehrere Typen des Magnetismus, und alle Materialien stellen mindestens einen von ihnen aus.

Das gesamte magnetische Verhalten eines Materials kann sich weit abhängig von der Struktur des Materials besonders auf seiner Elektronkonfiguration ändern. Mehrere Formen des magnetischen Verhaltens sind in verschiedenen Materialien beobachtet worden, einschließlich:

• Eisenmagnetische und ferrimagnetic Materialien sind diejenigen normalerweise Gedanke als magnetisch; sie werden von einem Magnet stark genug angezogen, dass die Anziehungskraft gefühlt werden kann. Diese Materialien sind die einzigen, die Magnetisierung behalten und Magnete werden können; ein allgemeines Beispiel ist ein traditioneller Kühlschrank-Magnet. Materialien von Ferrimagnetic, die ferrites und den ältesten magnetischen Material-Magneteisenstein und natürlichen Magneten einschließen, sind dem ähnlich, aber schwächer als ferromagnetics. Der Unterschied zwischen eisen - und ferrimagnetic Materialien ist mit ihrer mikroskopischen Struktur, wie erklärt, im Magnetismus verbunden.
• Paramagnetische Substanzen, wie Platin, Aluminium, und Sauerstoff, werden von einem Magnet schwach angezogen. Diese Anziehungskraft ist Hunderttausende von Zeiten, die schwächer sind als dieses von eisenmagnetischen Materialien, so kann es nur durch das Verwenden empfindlicher Instrumente oder das Verwenden äußerst starker Magnete entdeckt werden. Magnetische Eisenflüssigkeiten, obwohl sie aus winzigen eisenmagnetischen in Flüssigkeit aufgehobenen Partikeln gemacht werden, werden manchmal paramagnetisch betrachtet, da sie nicht magnetisiert werden können.
• Mittel von Diamagnetic von beiden Polen zurückgetrieben. Im Vergleich zu paramagnetischen und eisenmagnetischen Substanzen, diamagnetic Substanzen, wie Kohlenstoff, Kupfer, werden Wasser und Plastik, durch einen Magnet noch schwächer zurückgetrieben. Die Durchdringbarkeit von diamagnetic Materialien ist weniger als die Durchdringbarkeit eines Vakuums. Alle Substanzen, die nicht einen der anderen Typen des Magnetismus besitzen, sind diamagnetic; das schließt die meisten Substanzen ein. Obwohl die Kraft auf einem Diamagnetic-Gegenstand von einem gewöhnlichen Magnet zu schwach ist, um, mit äußerst starken Superleiten-Magneten, diamagnetic Gegenstände wie Stücke der Leitung gefühlt zu werden, und sogar Mäuse frei geschwebt werden können, so schwimmen sie Mitte Luft. Supraleiter treiben magnetische Felder von ihrem Interieur zurück und sind stark diamagnetic.

Es gibt verschiedene andere Typen des Magnetismus, wie Drehungsglas, Superparamagnetismus, superdiamagnetism, und metamagnetism.

Allgemeiner Gebrauch von Magneten

• Magnetische Aufnahme-Medien: VHS-Bänder enthalten eine Haspel des magnetischen Bandes. Die Information, die das Video und den Ton zusammensetzt, wird auf der Magnetbeschichtung auf dem Band verschlüsselt. Allgemeine Audiokassetten verlassen sich auch auf das magnetische Band. Ähnlich in Computern registrieren Disketten und Festplatten Daten auf einer dünnen Magnetbeschichtung.
• Kredit, Soll und ATM Karten: Alle diese Karten haben einen magnetischen Streifen auf einer Seite. Dieser Streifen verschlüsselt die Information, um sich mit einer Finanzeinrichtung einer Person in Verbindung zu setzen und mit ihrer Rechnung (En) in Verbindung zu stehen.
• Allgemeine Fernsehen und Computermonitore: Fernsehen und Computerschirme, die eine Kathode-Strahl-Tube enthalten, verwenden einen Elektromagneten, um Elektronen zum Schirm zu führen. Plasmaschirme und LCDs verwenden verschiedene Technologien.
• Sprecher und Mikrofone: Die Meisten Sprecher verwenden einen dauerhaften Magnet und eine Strom tragende Rolle, um elektrische Energie (das Signal) in die mechanische Energie umzuwandeln (Bewegung, die den Ton schafft). Die Rolle wird um eine Spule gewickelt, die dem Sprecher-Kegel beigefügt ist, und trägt das Signal als das Ändern des Stroms, der mit dem Feld des dauerhaften Magnets aufeinander wirkt. Die Stimmenrolle fühlt eine magnetische Kraft und als Antwort, bewegt den Kegel und setzt die benachbarte Luft unter Druck, so Ton erzeugend. Dynamische Mikrofone verwenden dasselbe Konzept, aber rückwärts. Ein Mikrofon hat ein Diaphragma oder einer Rolle der Leitung beigefügte Membran. Die Rolle ruht sich innerhalb eines Magnets in der speziellen Form aus. Wenn Ton die Membran vibrieren lässt, wird die Rolle ebenso vibrieren lassen. Als sich die Rolle durch das magnetische Feld bewegt, wird eine Stromspannung über die Rolle veranlasst. Diese Stromspannung steuert einen Strom in der Leitung, die für den ursprünglichen Ton charakteristisch ist.
• Elektrische Gitarren verwenden magnetische Erholungen an transduce das Vibrieren von Gitarrenschnuren in den elektrischen Strom, der dann verstärkt werden kann. Das ist vom Grundsatz hinter dem Sprecher und dynamischen Mikrofon verschieden, weil die Vibrationen direkt durch den Magnet gefühlt werden, und ein Diaphragma nicht verwendet wird. Das Organ von Hammond hat einen ähnlichen Grundsatz, mit dem Drehen tonewheels statt Schnuren verwendet.
• Elektrische Motoren und Generatoren: Einige elektrische Motoren verlassen sich auf eine Kombination eines Elektromagneten und eines dauerhaften Magnets, und viel wie Lautsprecher, sie wandeln elektrische Energie in die mechanische Energie um. Ein Generator ist die Rückseite: Es wandelt mechanische Energie in die elektrische Energie durch das Bewegen eines Leiters durch ein magnetisches Feld um.
• Medizin: Krankenhäuser verwenden Kernspinresonanz-Bildaufbereitung, um Probleme in Organen eines Patienten ohne angreifende Chirurgie zu entdecken.
• Wirft werden im Metallbearbeitungsfeld verwendet, um Gegenstände zu halten. Magnete werden auch in anderen Typen von sich schließenden Geräten, wie die magnetische Basis, die magnetische Klammer und der Kühlschrank-Magnet verwendet.
• Kompasse: Ein Kompass (oder Schiffskompass) ist ein magnetisierter Zeigestock, der frei ist, auf ein magnetisches Feld, meistens das magnetische Feld der Erde auszurichten.
• Kunst: Vinylmagnet-Platten können Bildern, Fotographien und anderen dekorativen Artikeln beigefügt werden, ihnen erlaubend, Kühlschränken und anderen Metalloberflächen beigefügt zu werden. Gegenstände und Farbe können direkt auf die Magnet-Oberfläche angewandt werden, um Collage-Kunststücke zu schaffen. Magnetische Kunst ist tragbar, billig und leicht zu schaffen. Vinyl magnetische Kunst ist nicht für den Kühlschrank mehr. Bunte magnetische Metallvorstands-, Streifen, Türen, Mikrowellengeräte, Spülmaschinen, Autos, Metall I Balken und jede Metalloberfläche können für die magnetische Vinylkunst empfänglich sein. Relativ neue Medien für die Kunst seiend, beginnt der kreative Gebrauch für dieses Material gerade.
• Wissenschaftsprojekte: Viele Thema-Fragen basieren auf Magneten. Zum Beispiel: Wie ist die Kraft eines Magnets, der durch das Glas, den Plastik und den Karton betroffen ist?
• Spielsachen: In Anbetracht ihrer Fähigkeit, der Kraft des Ernstes an der nahen Reihe entgegenzuwirken, werden Magnete häufig in den Spielsachen von Kindern, wie Magnet Space Wheel und Levitron zur amüsanten Wirkung verwendet.
• Magnete können verwendet werden, um Schmucksachen zu machen. Ketten und Armbänder können einen magnetischen Haken haben, oder können völlig von einer verbundenen Reihe von Magneten und Eisenperlen gebaut werden.
• Magnete können magnetische Sachen aufnehmen (Eisennägel, Heftklammern, Stifte, Büroklammern), die entweder zu klein sind, um zu hart, oder zu dünn für Finger zu reichen, um zu halten. Einige Schraubenzieher werden für diesen Zweck magnetisiert.
• Magnete können im Stück und den Bergungsoperationen verwendet werden, um magnetische Metalle (Eisen, Stahl und Nickel) von nichtmagnetischen Metallen (Aluminium, nicht eisenhaltige Legierung, usw.) zu trennen. Dieselbe Idee kann im so genannten "Magnet-Test" verwendet werden, in dem ein Auto-Körper mit einem Magnet untersucht wird, um reparierte Gebiete mit dem glasfaserverstärkten oder plastischen Kitt zu entdecken.
• Magnetischer Levitationstransport oder maglev, ist eine Form des Transports, der aufhebt, führt und Fahrzeuge (besonders Züge) durch die elektromagnetische Kraft antreibt. Die maximale registrierte Geschwindigkeit eines Maglev-Zugs ist.
• Magnete können verwendet werden, um als ein ausfallsicheres Gerät für einige Kabelanschlüsse zu dienen. Zum Beispiel sind die Macht-Schnuren von einigen Laptops magnetisch, um zufälligen Schaden am Hafen, wenn gestolpert, zu verhindern. Die Macht-Verbindung von MagSafe zum Apple MacBook ist ein solches Beispiel.

Medizinische Probleme und Sicherheit

Weil menschliche Gewebe eine sehr niedrige Stufe der Empfänglichkeit für statische magnetische Felder haben, gibt es wenige wissenschaftliche Hauptströmungsbeweise, ein Gesundheitsrisiko zeigend, das mit der Aussetzung von statischen Feldern vereinigt ist. Dynamische magnetische Felder können ein verschiedenes Problem jedoch sein; Korrelationen zwischen elektromagnetischer Radiation und Krebs-Raten sind wegen demografischer Korrelationen verlangt worden (sieh Elektromagnetische Radiation und Gesundheit).

Wenn ein eisenmagnetischer Fremdkörper im menschlichen Gewebe da ist, kann ein magnetisches Außenfeld, das damit aufeinander wirkt, eine ernste Sicherheitsgefahr aufstellen.

Ein verschiedener Typ der indirekten magnetischen Gesundheitsgefahr besteht, Pacemaker einbeziehend. Wenn ein Pacemaker in einer Brust eines Patienten eingebettet worden ist (gewöhnlich zum Zweck, das Herz für den elektrisch veranlassten unveränderlichen zu kontrollieren und zu regeln, schlägt), Sorge sollte genommen werden, um es weg von magnetischen Feldern zu behalten. Es ist aus diesem Grund, dass ein Patient mit dem installierten Gerät mit dem Gebrauch eines MRI nicht geprüft werden kann, der ein magnetisches Bildaufbereitungsgerät ist.

Kinder schlucken manchmal kleine Magnete von Spielsachen, und das kann gefährlich sein, wenn zwei oder mehr Magnete geschluckt werden, weil die Magnete klemmen oder innere Gewebe durchstechen können; ein Tod ist berichtet worden.

Das Magnetisieren von Ferromagneten

Eisenmagnetische Materialien können auf die folgenden Weisen magnetisiert werden:

• Die Heizung des Gegenstands über seiner Temperatur von Curie, das Erlauben davon, in einem magnetischen Feld und das Hämmern davon kühl zu werden, wie es kühl wird. Das ist die wirksamste Methode und ist den Industrieprozessen ähnlich, die verwendet sind, um dauerhafte Magnete zu schaffen.
• Das Stellen des Artikels in einem magnetischen Außenfeld wird auf den Artikel hinauslaufen, der etwas vom Magnetismus auf der Eliminierung behält. Wie man gezeigt hat, hat Vibrieren die Wirkung vergrößert. Eisenmaterialien haben sich auf das magnetische Feld der Erde ausgerichtet, die dem Vibrieren unterworfen sind (z.B, Rahmen eines Beförderers) sind gezeigt worden, bedeutenden restlichen Magnetismus zu erwerben.
• Das Streichen: Ein vorhandener Magnet wird von einem Ende des Artikels zum anderen wiederholt in derselben Richtung bewegt.

Das Entmagnetisieren von Ferromagneten

Magnetisierte eisenmagnetische Materialien können entmagnetisiert (oder entmagnetisiert werden) auf die folgenden Weisen:

• Die Heizung eines Magnets vorbei an seiner Temperatur von Curie; die molekulare Bewegung zerstört die Anordnung der magnetischen Gebiete. Das entfernt immer die ganze Magnetisierung.
• Das Stellen des Magnets in einem magnetischen Wechselfeld mit der Intensität über der Sättigungskoerzitivkraft des Materials und dann entweder langsam das Herausziehen des Magnets oder langsam das Verringern des magnetischen Feldes zur Null. Das ist der in kommerziellem demagnetizers verwendete Grundsatz, um Werkzeuge zu entmagnetisieren und Kreditkarten und Festplatten zu löschen, und entmagnetisierende Rollen haben gepflegt, CRTs zu entmagnetisieren.
• Eine Entmagnetisierung oder Rückmagnetisierung werden vorkommen, wenn ein Teil des Magnets einem Rückfeld über der Sättigungskoerzitivkraft des magnetischen Materials unterworfen wird.
• Demagnetisation kommt progressiv vor, wenn der Magnet zyklischen Feldern unterworfen wird, die genügend sind, um den Magnet vom geradlinigen Teil auf dem zweiten Quadranten der B-H Kurve des magnetischen Materials (die Demagnetisation-Kurve) wegzuschieben.
• Das Hämmern oder misstönend: Die mechanische Störung neigt zu randomize die magnetischen Gebiete. Das wird etwas restliche Magnetisierung verlassen.

Typen von dauerhaften Magneten

Magnetische metallische Elemente

Viele Materialien haben allein stehende Elektrondrehungen, und die Mehrheit dieser Materialien ist paramagnetisch. Wenn die Drehungen mit einander auf solche Art und Weise aufeinander wirken, den die Drehungen spontan ausrichten, werden die Materialien eisenmagnetisch genannt (was häufig als magnetisch lose genannt wird). Wegen des Weges veranlasst ihr regelmäßiger kristallener Atombau ihre Drehungen aufeinander zu wirken, einige Metalle, sind wenn gefunden, in ihren natürlichen Staaten als Erze eisenmagnetisch. Diese schließen Eisenerz (Magneteisenstein oder natürlicher Magnet), Kobalt und Nickel, sowie das seltene Erdmetallgadolinium und Dysprosium (wenn bei einer sehr niedrigen Temperatur) ein. Solche natürlich vorkommenden Ferromagnete wurden in den ersten Experimenten mit dem Magnetismus verwendet. Technologie hat die Verfügbarkeit von magnetischen Materialien seitdem ausgebreitet, verschiedene künstliche Produkte, alle gestützt jedoch auf natürlich magnetischen Elementen einzuschließen.

Zusammensetzungen

Keramisch oder ferrite

Keramisch, oder ferrite, Magnete werden aus einer sintered Zusammensetzung des bestäubten keramischen Karbonats des Eisenoxids und Bariums/Strontiums gemacht. In Anbetracht der niedrigen Kosten der Materialien und Produktionsmethoden können billige Magnete (oder nichtmagnetisierte eisenmagnetische Kerne, für den Gebrauch in elektronischen Bestandteilen wie Radioantennen, zum Beispiel) verschiedener Gestalten leicht serienmäßig hergestellt werden. Die resultierenden Magnete nichtkorrodieren, aber spröde und müssen wie andere Keramik behandelt werden.

Alnico

Magnete von Alnico werden durch das Gussteil oder sintering eine Kombination von Aluminium, Nickel und Kobalt mit Eisen und kleinen Beträgen anderer Elemente gemacht, die hinzugefügt sind, um die Eigenschaften des Magnets zu erhöhen. Sintering bietet höhere mechanische Eigenschaften an, wohingegen Gussteil höhere magnetische Felder liefert und das Design von komplizierten Gestalten berücksichtigt. Magnete von Alnico widerstehen Korrosion und haben physikalische Eigenschaften, die versöhnlicher sind als ferrite, aber nicht ganz so wünschenswert sind wie ein Metall. Handelsnamen für die Legierung in dieser Familie schließen ein: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax und Ticonal.

Spritzengeformt

Spritzengeformte Magnete sind eine Zusammensetzung von verschiedenen Typen von Harz und magnetischen Pudern, Teilen von komplizierten Gestalten erlaubend, durch die Spritzenzierleiste verfertigt zu werden. Die physischen und magnetischen Eigenschaften des Produktes hängen von den Rohstoffen ab, aber sind allgemein in der magnetischen Kraft niedriger und ähneln Plastik in ihren physikalischen Eigenschaften.

Flexibel

Flexible Magnete sind spritzengeformten Magneten, mit einem flexiblen Harz oder Binder wie Vinyl, und erzeugt in flachen Streifen, Gestalten oder Platten ähnlich. Diese Magnete sind in der magnetischen Kraft niedriger, aber können sehr flexibel sein, je nachdem der Binder verwendet hat. Flexible Magnete können in Industriedruckern verwendet werden.

Selten-Erdmagnete

Seltene Erde (lanthanoid) Elemente hat eine teilweise besetzte f Elektronschale (der bis zu 14 Elektronen anpassen kann). Die Drehung dieser Elektronen kann ausgerichtet werden, auf sehr starke magnetische Felder, und deshalb hinauslaufend, diese Elemente werden in Kompaktmagneten der hohen Kraft verwendet, wo ihr höherer Preis nicht eine Sorge ist. Die allgemeinsten Typen von Selten-Erdmagneten sind Magnete des Samarium-Kobalt und Neodym-Eisenbors (NIB).

Magnete des einzelnen Moleküls (SMMs) und Magnete der einzelnen Kette (SCMs)

In den 1990er Jahren wurde es entdeckt, dass bestimmte Moleküle, die paramagnetische Metallionen enthalten, dazu fähig sind, einen magnetischen Moment bei sehr niedrigen Temperaturen zu versorgen. Diese sind von herkömmlichen Magneten sehr verschieden, die Information an einem magnetischen Bereichsniveau versorgen und theoretisch ein viel dichteres Speichermedium zur Verfügung stellen konnten als herkömmliche Magnete. In dieser Richtung ist die Forschung über Monoschichten von SMMs zurzeit in Vorbereitung. Sehr kurz sind die zwei Hauptattribute eines SMM:

1. ein großer Boden setzt Drehungswert (S) fest, der durch die eisenmagnetische oder ferrimagnetic Kopplung zwischen dem paramagnetischen Metall zur Verfügung gestellt wird, stellt in den Mittelpunkt
2. ein negativer Wert des anisotropy des Nullfeldes, das sich (D) aufspaltet

Die meisten SMMs enthalten Mangan, aber können auch mit Vanadium, Eisen, Nickel und Kobalt-Trauben gefunden werden. Mehr kürzlich ist es gefunden worden, dass einige Kettensysteme auch eine Magnetisierung zeigen können, die seit langen Zeiten bei höheren Temperaturen andauert. Diese Systeme sind Magnete der einzelnen Kette genannt worden.

Nano-strukturierte Magnete

Einige nano-strukturierte Materialien stellen Energiewellen, genannt magnons aus, die in einen Übereinstimmungsbereich-Staat auf diese Art eines Kondensats von Bose-Einstein verschmelzen.

Kosten

Die preiswertesten dauerhaften Magnete, Feldkräfte berücksichtigend, sind flexible und keramische Magnete, aber diese sind auch unter den schwächsten Typen. Die ferrite Magnete sind hauptsächlich preisgünstige Magnete, da sie von preiswerten Rohstoffen - Eisenoxid und Ba- oder Sr-Karbonat gemacht werden. Jedoch, ein neuer niedriger Kostenmagnet - Mn-Al Legierung ist entwickelt worden und beherrscht jetzt das preisgünstige Magnet-Feld. Es hat eine höhere Sättigungsmagnetisierung als die ferrite Magnete. Es hat auch günstigere Temperaturkoeffizienten, obwohl es thermisch nicht stabil sein kann.

Magnete des Neodym-Eisenbors (NIB) sind unter dem stärksten. Diese kosten mehr pro Kilogramm als die meisten anderen magnetischen Materialien, aber infolge ihres intensiven Feldes, sind kleiner und in vielen Anwendungen preiswerter.

Temperatur

Temperaturempfindlichkeit ändert sich, aber wenn ein Magnet zu einer als der Punkt von Curie bekannten Temperatur geheizt wird, verliert es ganzen seinen Magnetismus sogar nach dem Abkühlen unter dieser Temperatur. Die Magnete können häufig jedoch wiedermagnetisiert werden.

Zusätzlich sind einige Magnete spröde und können bei hohen Temperaturen zerbrechen.

Die maximale verwendbare Temperatur ist für alnico Magnete am zu Ende, ringsherum für ferrite und SmCo, über für die FEDER und tiefer für die flexible Keramik am höchsten, aber die genauen Zahlen hängen vom Rang des Materials ab.

Elektromagneten

Ein Elektromagnet, in seiner einfachsten Form, ist eine Leitung, die in eine oder mehr Schleifen aufgerollt worden ist, die als ein Solenoid bekannt sind. Wenn elektrischer Strom durch die Leitung fließt, wird ein magnetisches Feld erzeugt. Es wird nahe (und besonders innen) die Rolle konzentriert, und seine Feldlinien sind denjenigen eines Magnets sehr ähnlich. Die Orientierung dieses wirksamen Magnets wird durch die Regel der rechten Hand bestimmt. Der magnetische Moment und das magnetische Feld des Elektromagneten sind zur Zahl von Schleifen der Leitung, zum Querschnitt durch jede Schleife, und zum Strom proportional, der die Leitung durchführt.

Wenn die Rolle der Leitung um ein Material ohne spezielle magnetische Eigenschaften gewickelt wird (z.B, Karton), wird es dazu neigen, ein sehr schwaches Feld zu erzeugen. Jedoch, wenn es um ein weiches eisenmagnetisches Material wie ein Eisennagel gewickelt wird, dann kann das erzeugte Nettofeld auf mehrere hundert - zur tausendfachen Zunahme der Feldkraft hinauslaufen.

Der Gebrauch für Elektromagneten schließt Partikel-Gaspedale, elektrische Motoren, Autofriedhof-Kräne und Kernspinresonanz-Bildaufbereitungsmaschinen ein. Einige Anwendungen schließen Konfigurationen mehr als ein einfache magnetische Dipol ein; zum Beispiel werden Quadrupol und sextupole Magnete verwendet, um Partikel-Balken einzustellen.

Einheiten und Berechnungen

Für die meisten Technikanwendungen hat MKS (rationell verfahren) oder SI (Système International) Einheiten werden allgemein verwendet. Zwei andere Sätze von Einheiten, Gaussian und CGS-EMU, sind dasselbe für magnetische Eigenschaften und werden in der Physik allgemein verwendet.

In allen Einheiten ist es günstig, zwei Typen des magnetischen Feldes, B und H, sowie der Magnetisierung M, definiert als der magnetische Moment pro Einheitsvolumen zu verwenden.

1. Die magnetische Induktion Feld B wird in SI-Einheiten von teslas (T) gegeben. B ist das magnetische Feld, dessen Zeitschwankung nach dem Gesetz von Faraday erzeugt, elektrische Felder in Umlauf setzend (den die Macht-Gesellschaften verkaufen). B erzeugt auch eine Ablenkungskraft beim Bewegen von beladenen Partikeln (als in Fernsehtuben). Der tesla ist zum magnetischen Fluss (in webers) pro Einheitsgebiet (in Metern quadratisch gemacht) gleichwertig, so B die Einheit einer Flussdichte gebend. In CGS ist die Einheit von B der gauss (G). Ein tesla kommt 10 G gleich.
2. Das magnetische Feld H wird in SI-Einheiten von Ampere-Umdrehungen pro Meter (A-turn/m) gegeben. Die Umdrehungen erscheinen, weil, wenn H durch eine Strom tragende Leitung erzeugt wird, sein Wert zur Zahl von Umdrehungen dieser Leitung proportional ist. In CGS ist die Einheit von H der oersted (Oe). Ein A-turn/m ist 4π×10 Oe gleich.
3. Die Magnetisierung M wird in SI-Einheiten von Ampere pro Meter (A/m) gegeben. In CGS ist die Einheit der M der oersted (Oe). Ein A/m kommt 10 Emu/Cm gleich. Ein guter dauerhafter Magnet kann eine Magnetisierung so groß haben wie eine Million Ampere pro Meter.
4. In SI-Einheiten hält die Beziehung B = μ (H + M), wo μ die Durchdringbarkeit des Raums ist, der 4π×10 T gleich ist · m/A. In CGS wird es als B = H + 4πM geschrieben. (Die Pol-Annäherung gibt μH in SI-Einheiten. Ein μM-Begriff im SI muss dann diesen μH ergänzen, um das richtige Feld innerhalb von B, dem Magnet zu geben. Es wird mit berechnetem Feld B mit Strömen von Ampèrian übereinstimmen.]

Materialien, die nicht dauerhafte Magnete gewöhnlich sind, befriedigen die Beziehung M = χH im SI, wo χ die (ohne Dimension) magnetische Empfänglichkeit ist. Die meisten nichtmagnetischen Materialien haben einen relativ kleinen χ (auf der Ordnung eines millionsten), aber weiche Magnete können χ auf der Ordnung von Hunderten oder Tausenden haben. Für Materialien, die M = χH befriedigen, können wir auch B = μ (1 + χ) H = μμH = μH schreiben, wo μ = 1 + χ die (ohne Dimension) Verhältnisdurchdringbarkeit ist und μ = μμ die magnetische Durchdringbarkeit ist. Sowohl harte als auch weiche Magnete haben einen komplizierteren, geschichtsabhängiges, Verhalten, das dadurch beschrieben ist, was Schleifen der magnetischen Trägheit genannt wird, die irgendeinem B dagegen geben. H oder M dagegen. H. In CGS, M = χH, aber χ = 4πχ, und μ = μ.

Verwarnung: Teilweise, weil es nicht genug römische und griechische Symbole gibt, dort ist nicht Symbol für die magnetische Pol-Kraft und magnetischer Moment allgemein vereinbart. Das Symbol M ist für beide Pol-Kraft verwendet worden (Einheit A · M, wo hier die aufrechte M für den Meter ist) und für den magnetischen Moment (Einheit A · m). Das Symbol μ ist in einigen Texten für die magnetische Durchdringbarkeit und in anderen Texten für den magnetischen Moment verwendet worden. Wir werden μ für die magnetische Durchdringbarkeit und M für den magnetischen Moment verwenden. Für die Pol-Kraft werden wir q verwenden. Für einen Bar-Magnet des Querschnitts mit der gleichförmigen Magnetisierung M entlang seiner Achse wird die Pol-Kraft durch q = Magister artium gegeben, so dass von M als eine Pol-Kraft pro Einheitsgebiet gedacht werden kann.

Felder eines Magnets

Weit weg von einem Magnet wird das magnetische durch diesen Magnet geschaffene Feld fast immer (zu einer guten Annäherung) durch ein vor seinem magnetischen Gesamtmoment charakterisiertes Dipolfeld beschrieben. Das ist unabhängig von der Gestalt des Magnets wahr, so lange der magnetische Moment Nichtnull ist. Eine Eigenschaft eines Dipolfeldes ist, dass die Kraft des Feldes umgekehrt mit dem Würfel der Entfernung vom Zentrum des Magnets zurückgeht.

Näher am Magnet wird das magnetische Feld mehr kompliziert und abhängiger von der ausführlichen Gestalt und Magnetisierung des Magnets. Formell kann das Feld als eine Mehrpol-Vergrößerung ausgedrückt werden: Ein Dipolfeld, plus ein Quadrupol-Feld, plus ein octupole Feld, usw.

An der nahen Reihe sind viele verschiedene Felder möglich. Zum Beispiel, für einen langen, dünnen Bar-Magnet mit seinem Nordpol an einem Ende und Südpol am anderen, geht das magnetische Feld in der Nähe von jedem Ende umgekehrt mit dem Quadrat der Entfernung von diesem Pol zurück.

Das Rechnen der magnetischen Kraft

Kraft zwischen zwei magnetischen Polen

Klassisch wird durch die Kraft zwischen zwei magnetischen Polen gegeben:

:

wo

:F ist Kraft (SI-Einheit: Newton)

:q und q sind die Umfänge von magnetischen Polen (SI-Einheit: Ampere-Meter)

:μ ist die Durchdringbarkeit des vorläufigen Mediums (SI-Einheit: Tesla-Meter pro Ampere, henry pro Meter oder Newton pro Ampere quadratisch gemacht)

:r ist die Trennung (SI-Einheit: Meter).

Die Pol-Beschreibung ist für die Ingenieure nützlich, die wirkliche Magnete entwerfen, aber echte Magnete haben einen Pol-Vertrieb, der komplizierter ist als ein einzelner Norden und Süden. Deshalb ist die Durchführung der Pol-Idee nicht einfach. In einigen Fällen wird eine der komplizierteren Formeln, die unten gegeben sind, nützlicher sein.

Kraft zwischen zwei nahe gelegenen magnetisierten Oberflächen des Gebiets A

Die mechanische Kraft zwischen zwei nahe gelegenen magnetisierten Oberflächen kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden. Die Gleichung ist nur für Fälle gültig, in denen die Wirkung von fringing unwesentlich ist und das Volumen der Luftlücke viel kleiner ist als dieses des magnetisierten Materials:

:

wo:

:A ist das Gebiet jeder Oberfläche, in der M

:H ist ihr Magnetisieren-Feld, in A/m

:μ ist die Durchdringbarkeit des Raums, der 4π×10 T gleich ist · m/A

:B ist die Flussdichte in T.

Kraft zwischen zwei Bar-Magneten

Durch die Kraft zwischen zwei identischen zylindrischen Bar-Magneten gelegt wird der Länge nach gegeben:

:wo:

:B ist die magnetische Flussdichte sehr in der Nähe von jedem Pol, in T,

:A ist das Gebiet jedes Pols, in der M,

:L ist die Länge jedes Magnets, in der M,

:R ist der Radius jedes Magnets, in der M und

dem

:x ist die Trennung zwischen den zwei Magneten in der M.

: verbindet die Flussdichte am Pol zur Magnetisierung des Magnets.

Bemerken Sie, dass alle diese Formulierungen auf dem Modell von Gilbert basieren, das in relativ großen Entfernungen verwendbar ist. In anderen Modellen (z.B, dem Modell von Ampère), wird eine mehr komplizierte Formulierung verwendet, der manchmal analytisch nicht gelöst werden kann. In diesen Fällen müssen numerische Methoden verwendet werden.

Kraft zwischen zwei zylindrischen Magneten

Für zwei zylindrische Magnete mit dem Radius und der Höhe, mit ihrem magnetischen ausgerichteten Dipol, kann der Kraft (sogar in Entfernungen der Ordnung) durch, gut näher gekommen werden

:

F (x) = \frac {\\pi\mu_0} {4} M^2 R^4 \left [\frac {1} {x^2} + \frac {1} {(x+2t) ^2} - \frac {2} {(x + t) ^2 }\\Recht]

</Mathematik>

wo die Magnetisierung der Magnete ist und die Entfernung zwischen ihnen ist.

In der Unstimmigkeit zur Behauptung in der vorherigen Abteilung ist ein Maß der magnetischen Flussdichte sehr in der Nähe vom Magnet mit durch die Formel verbunden

:

B_0 = \mu_0 M

</Mathematik>

Der wirksame magnetische Dipol kann als geschrieben werden

:

m = M V

</Mathematik>

Wo das Volumen des Magnets ist. Für einen Zylinder ist das.

Wenn

:

F (x) = \frac {3\pi\mu_0} {2} M^2 R^4 t^2\frac {1} {x^4} = \frac {3\mu_0} {2\pi} M^2 V^2\frac {1} {x^4} = \frac {3\mu_0} {2\pi} m_1 m_2\frac {1} {x^4 }\

</Mathematik>

der den Ausdruck der Kraft zwischen zwei magnetischen Dipolen vergleicht.

Siehe auch

• Dipolmagnet - ein Magnet, der gebaut ist, um ein homogenes magnetisches Feld über eine Entfernung zu schaffen
• Der Lehrsatz von Earnshaw - die statische magnetische Levitation unter dem Ernst ist abgesehen von diamagnets oder mit Regelsystemen unmöglich.
• Elektromagnetisches Feld
• Elektromagnetismus - der Zweig der Physik hat sich auf magnetische und elektrische Felder bezogen
• Reihe von Halbach - eine Konfiguration von Magneten, die das Feld einstellt
• Magnetische Chemie
• Magnetzünder
• Molekularer Magnet
• Supermagnete - Neodym-Magnete
• Umkehrbarer Temperaturkoeffizient

Weiterführende Literatur

• "positiver Pol n". Das Kurze englische Wörterbuch von Oxford. Ed Catherine Soanes und Angus Stevenson. Presse der Universität Oxford, 2004. Verweisung von Oxford Online. Presse der Universität Oxford.

Wayne M. Saslow, Elektrizität, Magnetismus, und Leicht, Akademisch (2002). Internationale Standardbuchnummer 0-12-619455-6. Kapitel 9 bespricht Magnete und ihre magnetischen Felder mit dem Konzept magnetischer Pole, aber es sagt auch aus, dass magnetische Pole in der gewöhnlichen Sache nicht wirklich bestehen. Kapitel 10 und 11, im Anschluss woran scheinen, eine Annäherung des 19. Jahrhunderts zu sein, das Pol-Konzept zu verwenden, um die Gesetze zu erhalten, die den Magnetismus von elektrischen Strömen beschreiben.

Edward P. Furlani, Dauerhafter Magnet und Elektromechanischer Devices:Materials, Analyse und Anwendungen, Akademische Pressereihe im Elektromagnetismus (2001). Internationale Standardbuchnummer 0-12-269951-3.

Links

• HyperPhysics E/M, gutes ganzes Baumdiagramm von elektromagnetischen Beziehungen mit Magneten
• Die Gleichungen von Maxwell und etwas Geschichte
• Ausführliche Theorie über das Entwerfen eines Solenoides oder einer Rolle-Pistole
• Video: Der Physiker Richard Feynman antwortet auf die Frage, Warum ziehen Bar-Magnete an oder treiben einander zurück?
• Sachen, Tutorenkurse und andere Bildungsinformation über Magnete Nationales Hohes Magnetisches Feldlaboratorium
• Antworten auf mehrere Fragen von neugierigen Kindern über Magnete
• Magnetische Einheiten haben besprochen
• Die EU verlangt Warnung auf Spielsachen, die Magnete enthalten
• Information über dauerhafte Magnete
• Über Magnete
• Internationale Magnetics Vereinigung
• Magnetisches Online-Ziehen zwingt Rechenmaschine
• Magnet (Wie Produkte Band 2 Gemacht Werden)