Mae magnetau yn wrthrychau hynod ddiddorol sydd wedi dal dychymyg dynol ers canrifoedd.O'r Groegiaid hynafol i wyddonwyr modern, mae pobl wedi bod yn chwilfrydig am y ffordd y mae magnetau'n gweithio a'u cymwysiadau niferus.Mae magnetau parhaol yn fath o fagnet sy'n cadw ei briodweddau magnetig hyd yn oed pan nad yw ym mhresenoldeb maes magnetig allanol. Byddwn yn archwilio'r wyddoniaeth y tu ôl i magnetau parhaol a meysydd magnetig, gan gynnwys eu cyfansoddiad, eu priodweddau a'u cymwysiadau.
Adran 1: Beth yw Magnetedd?
Mae magnetedd yn cyfeirio at eiddo ffisegol rhai deunyddiau sy'n caniatáu iddynt ddenu neu wrthyrru deunyddiau eraill â maes magnetig.Dywedir bod y deunyddiau hyn yn magnetig neu fod ganddynt briodweddau magnetig.
Nodweddir deunyddiau magnetig gan bresenoldeb parthau magnetig, sef rhanbarthau microsgopig lle mae meysydd magnetig atomau unigol wedi'u halinio.Pan fydd y parthau hyn wedi'u halinio'n iawn, maent yn creu maes magnetig macrosgopig y gellir ei ganfod y tu allan i'r deunydd.
Gellir dosbarthu deunyddiau magnetig yn ddau gategori: ferromagnetic a paramagnetig.Mae deunyddiau ferromagnetig yn fagnetig iawn, ac yn cynnwys haearn, nicel a chobalt.Gallant gadw eu priodweddau magnetig hyd yn oed yn absenoldeb maes magnetig allanol.Mae deunyddiau paramagnetig, ar y llaw arall, yn wan magnetig ac yn cynnwys deunyddiau fel alwminiwm a phlatinwm.Dim ond pan fyddant yn destun maes magnetig allanol y maent yn arddangos priodweddau magnetig.
Mae gan fagnetedd nifer o gymwysiadau ymarferol yn ein bywydau bob dydd, gan gynnwys mewn moduron trydan, generaduron a thrawsnewidwyr.Defnyddir deunyddiau magnetig hefyd mewn dyfeisiau storio data fel gyriannau caled, ac mewn technolegau delweddu meddygol fel delweddu cyseiniant magnetig (MRI).
Adran 2: Meysydd Magnetig
Mae meysydd magnetig yn agwedd sylfaenol ar fagnetedd ac yn disgrifio'r ardal o amgylch magnet neu wifren sy'n cario cerrynt lle gellir canfod y grym magnetig.Mae'r meysydd hyn yn anweledig, ond gellir arsylwi eu heffeithiau trwy symud deunyddiau magnetig neu'r rhyngweithio rhwng meysydd magnetig a thrydan.
Mae meysydd magnetig yn cael eu creu gan symudiad gwefrau trydan, fel llif electronau mewn gwifren neu nyddu electronau mewn atom.Mae cyfeiriad a symudiad y taliadau hyn yn pennu cyfeiriad a chryfder y maes magnetig.Er enghraifft, mewn magnet bar, mae'r maes magnetig ar ei gryfaf yn y polion a'r gwannaf yn y canol, ac mae cyfeiriad y cae o begwn y gogledd i begwn y de.
Mae cryfder maes magnetig fel arfer yn cael ei fesur mewn unedau tesla (T) neu gauss (G), a gellir disgrifio cyfeiriad y cae gan ddefnyddio'r rheol dde, sy'n nodi os yw bawd y llaw dde yn pwyntio i mewn. cyfeiriad y cerrynt, yna bydd y bysedd yn cyrlio i gyfeiriad y maes magnetig.
Mae gan feysydd magnetig nifer o gymwysiadau ymarferol, gan gynnwys mewn moduron a generaduron, peiriannau delweddu cyseiniant magnetig (MRI), ac mewn dyfeisiau storio data fel gyriannau caled.Maent hefyd yn cael eu defnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau gwyddonol a pheirianneg, megis mewn cyflymyddion gronynnau a threnau trochi magnetig.
Mae deall ymddygiad a phriodweddau meysydd magnetig yn hanfodol ar gyfer llawer o feysydd astudio, gan gynnwys electromagneteg, mecaneg cwantwm, a gwyddor deunyddiau.
Adran 3: Cyfansoddiad Magnetau Parhaol
Mae magnet parhaol, a elwir hefyd yn "ddeunydd magnetig parhaol" neu "ddeunydd magnet parhaol," yn nodweddiadol yn cynnwys cyfuniad o ddeunyddiau ferromagnetig neu ferrimagnetig.Dewisir y deunyddiau hyn oherwydd eu gallu i gadw maes magnetig, gan ganiatáu iddynt gynhyrchu effaith magnetig gyson dros amser.
Y deunyddiau ferromagnetig mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn magnetau parhaol yw haearn, nicel, a chobalt, y gellir eu aloi ag elfennau eraill i wella eu priodweddau magnetig.Er enghraifft, mae magnetau neodymium yn fath o fagnet daear prin sy'n cynnwys neodymium, haearn a boron, tra bod magnetau cobalt samarium yn cynnwys samarium, cobalt, haearn a chopr.
Gall cyfansoddiad magnetau parhaol hefyd gael eu dylanwadu gan ffactorau megis y tymheredd y byddant yn cael eu defnyddio, cryfder a chyfeiriad dymunol y maes magnetig, a'r cais arfaethedig.Er enghraifft, efallai y bydd rhai magnetau wedi'u cynllunio i wrthsefyll tymheredd uchel, tra gall eraill gael eu dylunio i gynhyrchu maes magnetig cryf i gyfeiriad penodol.
Yn ogystal â'u deunyddiau magnetig sylfaenol, gall magnetau parhaol hefyd gynnwys haenau neu haenau amddiffynnol i atal cyrydiad neu ddifrod, yn ogystal â siapio a pheiriannu i greu siapiau a meintiau penodol i'w defnyddio mewn gwahanol gymwysiadau.
Adran 4: Mathau o Magnetau Parhaol
Gellir dosbarthu magnetau parhaol yn sawl math yn seiliedig ar eu cyfansoddiad, priodweddau magnetig, a'r broses weithgynhyrchu.Dyma rai o'r mathau cyffredin o magnetau parhaol:
Magnetau 1.Neodymium: Mae'r magnetau daear prin hyn yn cynnwys neodymium, haearn a boron, a dyma'r math cryfaf o magnetau parhaol sydd ar gael.Mae ganddynt ynni magnetig uchel a gellir eu defnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys moduron, generaduron, ac offer meddygol.
Magnetau cobalt 2.Samarium: Mae'r magnetau daear prin hyn yn cynnwys samarium, cobalt, haearn a chopr, ac maent yn adnabyddus am eu sefydlogrwydd tymheredd uchel a'u gwrthiant cyrydiad.Fe'u defnyddir mewn cymwysiadau fel awyrofod ac amddiffyn, ac mewn moduron a generaduron perfformiad uchel.
Magnetau 3.Ferrite: Fe'i gelwir hefyd yn magnetau ceramig, mae magnetau ferrite yn cynnwys deunydd ceramig wedi'i gymysgu â haearn ocsid.Mae ganddynt ynni magnetig is na magnetau daear prin, ond maent yn fwy fforddiadwy ac yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn cymwysiadau megis siaradwyr, moduron a magnetau oergell.
Magnetau 4.Alnico: Mae'r magnetau hyn yn cynnwys alwminiwm, nicel, a chobalt, ac maent yn adnabyddus am eu cryfder magnetig uchel a'u sefydlogrwydd tymheredd.Fe'u defnyddir yn aml mewn cymwysiadau diwydiannol megis synwyryddion, mesuryddion a moduron trydan.
Magnetau 5.Bonded: Gwneir y magnetau hyn trwy gymysgu powdr magnetig gyda rhwymwr, a gellir eu cynhyrchu i siapiau a meintiau cymhleth.Fe'u defnyddir yn aml mewn cymwysiadau fel synwyryddion, cydrannau modurol, ac offer meddygol.
Mae'r dewis o fath magnet parhaol yn dibynnu ar y gofynion cais penodol, gan gynnwys y cryfder magnetig gofynnol, sefydlogrwydd tymheredd, cost, a chyfyngiadau gweithgynhyrchu.
Adran 5: Sut mae Magnetau'n Gweithio?
Mae magnetau'n gweithio trwy greu maes magnetig sy'n rhyngweithio â deunyddiau magnetig eraill neu â cheryntau trydan.Mae'r maes magnetig yn cael ei greu gan aliniad yr eiliadau magnetig yn y deunydd, sef polion gogledd a de microsgopig sy'n cynhyrchu grym magnetig.
Mewn magnet parhaol, fel magnet bar, mae'r eiliadau magnetig wedi'u halinio i gyfeiriad penodol, felly mae'r maes magnetig ar ei gryfaf yn y polion a'r gwannaf yn y canol.Pan gaiff ei osod ger deunydd magnetig, mae'r maes magnetig yn rhoi grym ar y deunydd, naill ai'n denu neu'n ei wrthyrru yn dibynnu ar gyfeiriadedd yr eiliadau magnetig.
Mewn electromagnet, mae'r maes magnetig yn cael ei greu gan gerrynt trydan sy'n llifo trwy coil o wifren.Mae'r cerrynt trydan yn creu maes magnetig sy'n berpendicwlar i gyfeiriad y llif cerrynt, a gellir rheoli cryfder y maes magnetig trwy addasu faint o gerrynt sy'n llifo drwy'r coil.Defnyddir electromagnetau yn eang mewn cymwysiadau fel moduron, siaradwyr a generaduron.
Mae'r rhyngweithio rhwng meysydd magnetig a cherhyntau trydan hefyd yn sail i lawer o gymwysiadau technolegol, gan gynnwys generaduron, trawsnewidyddion a moduron trydan.Mewn generadur, er enghraifft, mae cylchdroi magnet ger coil o wifren yn achosi cerrynt trydan yn y wifren, y gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu pŵer trydanol.Mewn modur trydan, mae'r rhyngweithio rhwng maes magnetig y modur a'r cerrynt sy'n llifo trwy'r coil gwifren yn creu trorym sy'n gyrru cylchdro'r modur.
Yn ôl y nodwedd hon, gallwn ddylunio trefniant polyn magnetig arbennig ar gyfer splicing i wella cryfder maes magnetig mewn maes arbennig yn ystod gwaith, megis Halbeck
Amser post: Maw-24-2023