¡Acerca de la atracción magnética!
[Editar este párrafo] Conocimientos básicos
Los antiguos griegos y chinos descubrieron que existe en la naturaleza una piedra naturalmente magnetizada llamada "imán". Este tipo de piedra puede recoger mágicamente pequeños trozos de hierro y apuntar siempre en la misma dirección después de balancearlos a voluntad. Los primeros navegantes utilizaron este imán como primera brújula para determinar la dirección en el mar.
Después de miles de años de desarrollo, los imanes se han convertido hoy en día en un material poderoso en nuestras vidas. Al sintetizar aleaciones de diferentes materiales, se puede lograr el mismo efecto que un imán y también se puede mejorar la fuerza magnética. Los imanes artificiales aparecieron en el siglo XVIII, pero el proceso de fabricación de materiales magnéticos más fuertes fue muy lento y el Alnico no se produjo hasta la década de 1920. Posteriormente, se fabricaron ferritas en la década de 1950 y [imanes de tierras raras [incluidos NdFeB y SmCo]] en la década de 1970. En este punto, la tecnología magnética se está desarrollando rápidamente y los materiales magnéticos fuertes también están haciendo que los componentes sean más miniaturizados.
[Editar este párrafo] Dirección de magnetización (orientación)
La mayoría de los materiales magnéticos se pueden magnetizar hasta la saturación en la misma dirección. Esta dirección se denomina "dirección de magnetización" (dirección de orientación). . Los imanes sin orientación (también llamados imanes isotrópicos) son mucho más débiles que los imanes orientados (también llamados imanes anisotrópicos).
¿Cuál es la definición estándar de la industria de "Polo Norte y Polo Sur"?
La definición de "Polo Norte" es que después de que el imán gira a voluntad, su Polo Norte apunta al Polo Norte de la Tierra. Asimismo, el polo sur del imán apunta al polo sur de la Tierra.
¿Cómo saber el polo norte de un imán sin etiquetarlo?
Obviamente, no se puede notar la diferencia sólo con los ojos. Puedes sostener una brújula cerca del imán y la aguja que apunta al polo norte de la Tierra apuntará al polo sur del imán.
¿Cómo manipular y almacenar los imanes de forma segura?
Ten mucho cuidado ya que los imanes se atraerán entre sí y podrían pillarte los dedos. Cuando los imanes se atraen entre sí, también pueden dañarse por colisión (golpes en las esquinas o grietas).
Mantenga los imanes alejados de objetos fácilmente magnetizables, como disquetes, tarjetas de crédito, monitores de ordenador, relojes, teléfonos móviles, equipos médicos, etc.
El imán debe mantenerse alejado del marcapasos.
Para imanes más grandes, se deben agregar arandelas de plástico o cartón entre cada imán para garantizar que los imanes se puedan separar fácilmente.
Los imanes deben almacenarse en un ambiente seco y con temperatura constante tanto como sea posible.
¿Cómo conseguir el aislamiento magnético?
Solo los materiales que se pueden adsorber en imanes pueden aislar el campo magnético. Cuanto más grueso sea el material, mejor será el efecto de aislamiento magnético.
¿Cuál es el imán más fuerte?
Los imanes con mayor rendimiento en la actualidad son los imanes de tierras raras, y el NdFeB es el imán con mayor rendimiento entre los imanes de tierras raras. Pero en ambientes por encima de los 200 grados Celsius, el samario y el cobalto son los imanes más fuertes.
[Editar este párrafo] Tipos de imanes
Los imanes, deberían llamarse de acero magnético, se dividen principalmente en dos categorías, uno es magnético blando y el otro es magnético duro;
Los imanes blandos incluyen láminas de acero al silicio y los imanes duros incluyen alnico, samario cobalto, ferrita y neodimio hierro boro. Entre ellos, los imanes de samario cobalto son los más caros, los imanes de ferrita son los más baratos y los imanes de neodimio. Son los más caros. Los imanes de hierro-boro tienen el mayor rendimiento, pero los imanes de alnico tienen el rendimiento más estable y el mejor coeficiente de temperatura. Los usuarios pueden elegir diferentes productos magnéticos duros según las diferentes necesidades.
¿Cómo definir el rendimiento de un imán?
Existen principalmente los siguientes tres parámetros de rendimiento para determinar el rendimiento del imán:
Br remanente: el imán permanente se magnetiza hasta la saturación técnica después de eliminar el campo magnético externo. el Br restante se llama magnetismo residual.
Fuerza coercitiva Hc: Para reducir a cero la B de un imán permanente magnetizado hasta la saturación técnica, la intensidad del campo magnético inverso requerida se llama fuerza coercitiva de inducción magnética, lo cual es muy simple.
Llamada fuerza coercitiva
Producto de energía magnética BH: representa la densidad de energía magnética establecida por el imán en el espacio del entrehierro (el espacio entre los dos polos del imán), es decir , la energía magnética estática por unidad de volumen del entrehierro . Debido a que esta energía es igual al producto de Bm y Hm del imán, se llama producto de energía magnética.
Campo magnético: El espacio que produce un efecto magnético sobre los polos magnéticos es el campo magnético.
Campo magnético superficial: intensidad de la inducción magnética en un lugar específico de la superficie de un imán permanente.
¿Cómo elegir un imán?
Antes de decidir qué imán elegir, ¿qué debe hacer el imán?
Funciones principales: mover objetos, fijar objetos o levantar objetos.
Forma del imán requerida: disco, aro, cuadrado, teja o forma especial.
Dimensiones requeridas del imán: largo, ancho, alto, diámetro y tolerancia, etc.
El atractivo, precio esperado y cantidad de los imanes requeridos, etc.
La brújula se inventó basándose en las propiedades de los imanes.
[Editar este párrafo] El papel de los imanes
1 se refiere al norte y al sur.
2 Atraen luz y objetos pequeños
Los electroimanes se pueden utilizar como relés electromagnéticos.
4 Generadores
El descubrimiento de los fenómenos magnéticos
En la era anterior a Qin, nuestros antepasados ya habían acumulado mucho conocimiento en esta área a la hora de explorar. mineral de hierro A menudo se encuentra magnetita, también conocida como magnetita (el componente principal es óxido férrico).
Triatlón). Estos hallazgos han sido documentados durante mucho tiempo. Estos descubrimientos se registraron por primera vez en varios artículos de "Guanzi": "Hay imanes en la montaña y oro y cobre debajo".
Hay registros similares en otros libros antiguos, como "El Clásico de las Montañas". y Mares". Las propiedades de los imanes para atraer el hierro se han descubierto desde hace mucho tiempo y "Lü Chunqiu" las ha dominado en nueve volúmenes:
"Las buenas intenciones atraen el hierro, así que atráigamoslas en ese momento, la gente llamaba "". magnetismo" "bondad". Creen que la atracción del imán por el hierro es la atracción de una madre amorosa hacia su hijo. Y piensa: "Las piedras son de hierro.
Mamá, hay dos tipos de piedras: las bondadosas y las crueles. Una piedra amable puede atraer a sus hijos, pero una piedra cruel no.
Antes de la dinastía Han, la gente escribía imanes como "Piedra Guanyin", que significa piedra del amor.
Dado que los imanes pueden atraer el hierro, ¿pueden atraer otros metales? Nuestros antepasados hicieron muchos intentos y descubrieron que los imanes no sólo no pueden atraer el oro, sino que tampoco los metales como la plata y el cobre pueden atraer ladrillos y tejas. Durante la dinastía Han Occidental, la gente se dio cuenta de que los imanes sólo podían atraer el hierro y no otros objetos.
Cuando dos imanes se juntan y están cerca uno del otro, unas veces se atraen y otras se repelen. Ahora la gente sabe que los imanes tienen dos polos, uno se llama polo n y el otro se llama polo s. El mismo sexo repele, el sexo opuesto atrae. La gente en ese momento no conocía esta verdad, pero aún podían entender este fenómeno.
Percepción.
Durante la dinastía Han Occidental, hubo un alquimista llamado Luan Da. Usó esta propiedad de los imanes para hacer dos piezas de ajedrez. Ajustando la polaridad de las dos piezas.
Posiciones mutuas, a veces las dos piezas se atraen, a veces se repelen. Luan Da lo llamó "ajedrez de lucha". Dedicó esta novela al emperador Wu de la dinastía Han como demostración. El emperador Wu de la dinastía Han estaba sorprendido y feliz. Fue nombrado "General de las Cinco Bendiciones". Luan Dali utilizó las propiedades de los imanes para hacer cosas novedosas y fue engañado.
Emperador Wu de la Dinastía Han.
La Tierra también es un gran imán, con sus dos polos cerca del polo sur geográfico y del polo norte geográfico respectivamente. Entonces los imanes en la superficie de la Tierra pueden girar libremente.
Al moverse, los imanes del mismo sexo se repelerán, y la atracción de los sexos opuestos indicará el norte y el sur. Los antiguos no entendían esta verdad, pero eran muy conscientes de este fenómeno.
Aplicaciones de los fenómenos magnéticos
"Aplicaciones en industrias tradicionales":
Cuando hablamos de fuentes magnéticas, inducción electromagnética y dispositivos magnéticos de materiales magnéticos, tenemos algunas prácticas Se han mencionado aplicaciones de materiales magnéticos. De hecho, los materiales magnéticos se han utilizado ampliamente en todos los aspectos de la industria tradicional.
Por ejemplo, sin materiales magnéticos, la electrificación sería imposible porque se necesitan generadores para generar electricidad, transformadores para transmitir electricidad, motores para máquinas eléctricas y parlantes para teléfonos, radios y televisores. Las estructuras de bobinas de acero magnéticas se utilizan en muchos instrumentos. Estos han sido mencionados en otra parte.
"Aplicaciones magnéticas en biología y medicina";
Todos los entusiastas de las palomas saben que si las palomas son liberadas a cientos de kilómetros de distancia, automáticamente regresarán a sus nidos. ¿Por qué las palomas tienen tan buenas habilidades domésticas? Resulta que las palomas son muy sensibles al campo magnético de la Tierra y pueden utilizar los cambios en el campo magnético de la Tierra para encontrar su hogar. Si atas un imán a la cabeza de una paloma, se perderá. Las fuertes interferencias electromagnéticas también pueden desorientar a las palomas si sobrevuelan las torres de radio.
En medicina, la conocida tecnología de resonancia magnética se puede utilizar para diagnosticar tejidos anormales en el cuerpo humano y determinar enfermedades. El principio básico es el siguiente: el núcleo atómico está cargado positivamente y gira. Normalmente, la disposición de los ejes de los espines nucleares es irregular, pero cuando se coloca en un campo magnético externo, la orientación espacial de los espines nucleares cambia de desorden a orden.
El vector de magnetización del sistema de espín aumenta gradualmente desde cero y cuando el sistema alcanza el equilibrio, la magnetización alcanza un valor estable. Si una fuerza externa actúa sobre el sistema de espín nuclear en este momento, como una radiofrecuencia de cierta frecuencia que excita el núcleo, puede causar * * * efectos de vibración. Una vez que se detiene el pulso de radiofrecuencia, los núcleos atómicos que han sido excitados por el sistema de espín no pueden mantener este estado y volverán a su disposición original en el campo magnético. Al mismo tiempo, liberan energía débil y se convierten en señales de radio, que pueden. ser detectado y resuelto espacialmente en el tiempo para obtener la imagen de distribución de los núcleos en movimiento. La característica de la vibración de RMN es que el líquido que fluye no produce una señal, lo que se denomina efecto de flujo o efecto de flujo en blanco. Entonces los vasos sanguíneos son estructuras tubulares de color blanco grisáceo, mientras que la sangre es negra y no tiene señal. Esto permite que los vasos sanguíneos separe fácilmente el tejido blando. La médula espinal normal está rodeada de líquido cefalorraquídeo, que es negro y tiene duramadre blanca respaldada por grasa, lo que hace que la médula espinal parezca una estructura de señal blanca fuerte. Las vibraciones de resonancia magnética nuclear (RMN) se han utilizado para el diagnóstico por imágenes de varios sistemas del cuerpo. Los mejores resultados se encuentran en el cerebro, la médula espinal, los vasos del corazón, las articulaciones, los huesos, los tejidos blandos y la cavidad pélvica. En el caso de las enfermedades cardiovasculares, no sólo se pueden observar los cambios anatómicos de las cámaras del corazón, los grandes vasos y las válvulas, sino que también se pueden realizar análisis ventriculares para un diagnóstico cualitativo y semicuantitativo, y se pueden producir múltiples secciones de alta resolución espacial para mostrar la imagen completa. imagen del corazón y las lesiones y su relación con las estructuras circundantes, que es superior a otros exámenes de imágenes por rayos X, ultrasonidos bidimensionales, radionúclidos y tomografías computarizadas.
El magnetismo no sólo puede diagnosticar sino también ayudar a tratar enfermedades. Los imanes se utilizaban a ciegas en la antigua medicina china. Ahora la gente utiliza las diferencias magnéticas de los diferentes componentes de la sangre para separar los glóbulos rojos y los glóbulos blancos. Además, la interacción entre el campo magnético y los meridianos del cuerpo humano puede lograr la terapia magnética, que tiene un efecto único en el tratamiento de diversas enfermedades. Se ha utilizado en almohadas de terapia magnética, cinturones de terapia magnética, etc. Un removedor de hierro hecho con imanes puede eliminar el polvo de hierro que puede estar presente en la harina, el agua magnetizada puede evitar la formación de incrustaciones en la caldera y las semillas magnetizadas pueden aumentar el rendimiento de los cultivos hasta cierto punto.
"Aplicaciones del Magnetismo en Astronomía, Geología, Arqueología y Minería";
Ya sabemos que la tierra es un imán enorme, entonces, ¿de dónde viene su magnetismo? ¿Ha existido desde la antigüedad? ¿Qué tiene que ver con las condiciones geológicas? ¿Qué es el campo magnético en el universo?
Todos hemos visto las brillantes auroras boreales, al menos en imágenes. China tiene registros de auroras boreales desde la antigüedad. La aurora boreal es en realidad el resultado de la interacción de partículas del viento solar con el campo magnético de la Tierra. El viento solar es una corriente de partículas cargadas de alta energía emitidas por el sol. Cuando llegan a la Tierra, interactúan con el campo geomagnético, al igual que un cable que transporta una corriente eléctrica es forzado en el campo magnético, lo que hace que estas partículas se muevan hacia los polos norte y sur y choquen con el gas fino en lo alto de la Tierra. cielo. Como resultado, las moléculas de gas se excitan y emiten luz.
Las manchas solares son zonas con una actividad magnética muy fuerte en el sol. Los estallidos de manchas solares pueden tener un impacto en nuestras vidas, como interrumpir temporalmente las comunicaciones por radio. Por tanto, el estudio de las manchas solares es de gran importancia para nosotros.
Los cambios geomagnéticos se pueden utilizar para explorar depósitos minerales. Debido a que todos los materiales tienen un magnetismo fuerte o débil, si se juntan para formar sedimentos, inevitablemente interferirán con el campo geomagnético en áreas cercanas y causarán anomalías en el campo geomagnético. Basándonos en esto, podemos medir el magnetismo de la Tierra en la tierra, el mar o el aire, obtener mapas geomagnéticos, analizar y explorar más a fondo áreas con campos magnéticos anormales en los mapas geomagnéticos y, a menudo, descubrir depósitos minerales desconocidos o estructuras geológicas especiales.
Las rocas de diferentes edades geológicas suelen tener diferentes propiedades magnéticas. Por lo tanto, los cambios de tiempo geológico y los cambios de la corteza se pueden juzgar en función de las propiedades magnéticas de las rocas.
Muchos recursos minerales son * * *, lo que significa que varios minerales están mezclados entre sí y tienen diferentes propiedades magnéticas. Aprovechando esta característica se desarrolló un separador magnético. Los minerales con diferentes composiciones tienen diferentes propiedades magnéticas y diferentes fuerzas magnéticas. Estas sustancias son atraídas por los imanes y, por lo tanto, reciben diferentes atracciones. De esta manera, se pueden separar minerales mezclados con diferentes propiedades magnéticas para lograr la separación magnética.
"Aplicación del Magnetismo en el ámbito militar";
Los materiales magnéticos también son muy utilizados en el ámbito militar. Por ejemplo, las minas ordinarias o las minas solo pueden explotar cuando alcanzan el objetivo, por lo que su efecto es limitado. Si se instala un sensor magnético en una mina marina o en una mina, dado que el tanque o buque de guerra está hecho de acero, cuando están cerca (sin hacer contacto con el objetivo), el sensor puede detectar cambios en el campo magnético, lo que hace que la mina o la mina se muevan. explotar, aumentando la letalidad.
En la guerra moderna, la superioridad aérea es una de las claves para ganar batallas. Sin embargo, el radar enemigo detecta fácilmente el avión durante el vuelo, lo que resulta muy peligroso. Para evitar la vigilancia del radar enemigo, la superficie de la aeronave se puede recubrir con una capa de material magnético especial, un material absorbente que puede absorber las ondas electromagnéticas emitidas por el radar, de modo que las ondas electromagnéticas del radar rara vez se reflejan. hacer que el radar enemigo no pueda detectar el eco del radar, descubrir el avión y hacerlo invisible. Este es el famoso "avión furtivo". La tecnología furtiva es un punto caliente en el campo de la investigación científica militar del mundo. El caza furtivo estadounidense F117 es un ejemplo de la aplicación exitosa de la tecnología furtiva.
En el plan "Star Wars" de Estados Unidos, hay un nuevo tipo de arma "arma electromagnética". La artillería tradicional utiliza el empuje generado por la expansión instantánea de la munición cuando explota para acelerar rápidamente el proyectil y empujarlo fuera de la recámara. La pistola electromagnética coloca el proyectil en el solenoide y lo energiza, luego el campo magnético generado por el solenoide ejercerá una gran fuerza sobre el proyectil y lo disparará. Esta es la llamada pistola electromagnética. Similares son los misiles electromagnéticos.
[Editar este párrafo] Conocimiento de los imanes
Existen muchos tipos de imanes, generalmente divididos en imanes permanentes e imanes blandos. Cuando hablamos de imanes, generalmente nos referimos a imanes permanentes.
Los imanes permanentes se dividen en dos categorías:
La primera categoría es: imanes de aleación metálica que incluyen imanes de neodimio (Nd2Fe14B), imanes de samario y cobalto (SmCo) e imanes de aluminio, níquel y cobalto (ALNiCO). ).
El segundo tipo es la ferrita.
1. Imán de Neodimio: Es el imán de mayor rendimiento comercial descubierto hasta el momento. Se le llama rey del imán. Tiene un magnetismo extremadamente alto y alcanza el magnetismo máximo.
El producto energético (BHmax) es 10 veces superior al de la ferrita. La maquinabilidad en sí también es bastante buena. Las temperaturas de funcionamiento pueden alcanzar hasta 200 grados Celsius. Y debido a su textura dura, rendimiento estable, buen rendimiento de costos y amplia aplicación. Pero debido a su actividad química
es muy fuerte, por lo que hay que tratar su superficie. (Como galvanizado, niquelado, electroforesis, pasivación, etc.).
2. Imán de ferrita: sus principales materias primas incluyen BaFe12O19 y SrFe12O19. Fabricado con tecnología cerámica, tiene una textura dura y es un material quebradizo. Debido a su buena resistencia a la temperatura, bajo precio y rendimiento moderado, se ha convertido en el imán permanente más utilizado.
3. Imán de Alnico: Es una aleación compuesta de aluminio, níquel, cobalto, hierro y otros elementos traza metálicos. El proceso de fundición puede procesarse en diferentes tamaños y formas, con buena maquinabilidad. Los imanes permanentes de alnico fundido tienen el coeficiente de temperatura reversible más bajo y la temperatura de funcionamiento puede alcanzar los 600 °C.
Grados o superiores. Los productos de imanes permanentes de Alnico se utilizan ampliamente en diversos instrumentos y otros campos de aplicación.
4.El SmCo se puede dividir en SmCo5 y Sm2Co17 según diferentes componentes. Su desarrollo está limitado por el elevado precio de sus materiales. Samario
Como imán permanente de tierras raras, el samario cobalto (SmCo) no solo tiene un producto de alta energía magnética (14-28 MGOe), una fuerza coercitiva confiable y buenas características de temperatura.
Tener relaciones sexuales. En comparación con los imanes de neodimio, los imanes de samario y cobalto son más adecuados para trabajar en entornos de alta temperatura.
[Editar este párrafo] Historia de los imanes
Con el desarrollo de la sociedad, los imanes se utilizan cada vez más, desde productos de alta tecnología hasta los imanes de embalaje más simples. usado.
O imanes de neodimio e imanes de ferrita. A juzgar por la historia del desarrollo de los imanes, a finales del siglo XIX y principios del XX, la gente utilizaba principalmente carbono.
Como materiales de imán permanente se utilizan acero, acero de tungsteno, acero al cromo y acero al cobalto. A finales de la década de 1930, se desarrollaron con éxito imanes de Al-Ni-Co, lo que dio lugar a su aplicación a gran escala.
El uso es posible. En la década de 1950, la aparición de los imanes de ferrita de bario no solo redujo el costo de los imanes permanentes, sino que también amplió el rango de aplicación de los materiales magnéticos permanentes a campos de alta frecuencia. En la década de 1960, la aparición de los imanes permanentes de samario-cobalto abrió una nueva era para la aplicación de imanes. Strnat et al. de la Universidad de Dayton en 1967
Estados Unidos. , desarrolló imanes de samario y cobalto, lo que marcó la llegada de la era de los imanes de tierras raras. Hasta ahora, los raros diez imanes permanentes han pasado por la primera generación.
SmCo5, el Sm2Co17 de endurecimiento por precipitación de segunda generación, se ha convertido en el imán permanente de NdFeB de tercera generación. Los más utilizados actualmente son los imanes de ferrita.
Materiales magnéticos permanentes, pero el valor de salida de los imanes de neodimio ha superado con creces el de los materiales de imanes permanentes de ferrita, y la producción de imanes de neodimio se ha convertido en una gran industria.
La disposición magnética es la siguiente: imanes de neodimio, imanes de samario cobalto, imanes de álnico e imanes de ferrita.
Tecnología de fabricación de imanes: Los imanes de neodimio, los imanes de samario cobalto, los imanes de álnico y los imanes de ferrita tienen diferentes tecnologías de fabricación.
1. En términos de tecnología, existen imanes de neodimio sinterizados e imanes de neodimio adheridos. Hablamos principalmente de imanes de neodimio sinterizados.
[Editar este párrafo] Proceso de imán de neodimio
Flujo del proceso: ingredientes → fabricación de lingotes de fundición → fabricación de polvo → prensado → sinterización y templado → detección magnética → molienda → adición de pasadores de corte.
Trabajo → galvanoplastia → producto terminado. Entre ellos, los ingredientes son la base y la sinterización y el templado son la clave.
Herramientas de producción de imanes de neodimio: horno de fundición, trituradora, molino de bolas, pulverizador de chorro, máquina formadora de presión, máquina de envasado al vacío, prensa isostática,
horno de sinterización, horno de vacío de tratamiento térmico, magnético probador de rendimiento, medidor de gauss.
Herramientas de procesamiento de imanes de neodimio: cortadora especial, máquina cortadora de alambre, amoladora plana, máquina de doble cara, punzonadora, máquina biseladora, equipo de galvanoplastia.
[Editar este párrafo]¿Qué es un tren maglev?
El tren maglev es un sistema de tren maglev de alta velocidad con sistemas de levitación, guiado y accionamiento electromagnético sin contacto. Con una velocidad de más de 500 kilómetros por hora, es actualmente el transporte terrestre de pasajeros más rápido del mundo. Tiene las ventajas de velocidad rápida, gran capacidad de ascenso, bajo consumo de energía, bajo nivel de ruido durante la operación, seguridad y comodidad, sin consumo de combustible y baja contaminación. Y adopta el método elevado, que ocupa menos tierra cultivada. Los trenes Maglev utilizan el principio básico del magnetismo para hacer levitar estos trenes sobre rieles guía, reemplazando a los antiguos trenes con ruedas y rieles de acero. La tecnología de levitación magnética utiliza fuerza electromagnética para levantar todo el vagón del tren, eliminando la molesta fricción y los desagradables ruidos metálicos, y logrando un "vuelo" rápido sin tocar el suelo ni el combustible.