Transcript Magnesy
Wykonała: Justyna Buchaniec Magnes - kawałek materiału ferromagnetycznego wytwarzający w otaczającej go przestrzeni stałe pole magnetyczne (np. namagnesowany kawałek żelaza). Do opisu właściwości magnesu używa się umownie pojęcia biegunów magnetycznych, jako punktów, w których skupiają się linie wytwarzanego przez magnes pola. Ważną wielkością charakteryzującą magnes jest moment magnetyczny. Pierwotnie nazwą magnes określano pewne rudy (zwłaszcza magnetyt i piryt magnetyczny), które wywierają z odległości działanie przyciągające na kawałki żelaza lub inne magnesy. • • • • • • • • • • samarowo-kobaltowe - (SmCo5) jest związkiem samaru i kobaltu, neodymowe (spiekane i wiązane) oparte na związkach neodymu, ceramiczne - ceramiczne spieki tlenków żelaza, plastyczne - magnesy niemetaliczne, zbudowane z polimerów zawierających nikiel, alnico - wykonane ze związków glinu (Al) niklu (Ni) i kobaltu (Co) (Al-Ni-Co). .magnesy łukowe .magnesy pierścieniowe .magnesy walcowe .magnesy płytkowe .magnesy anizotropowe • Magnesy Samarowo Kobaltowe mają dobre właściwości magnetyczne i wysoką temperaturę pracy do 250°C . nie wymagają pokrycia antykorozyjnego. Zalety magnesów SmCo to duża koercja i wysoka temperatura curie. Wadami są wysoka cena ( ze względu na dużą zawartość samaru) i kruchość. Magnesy SmCo maja zastosowanie w urządzeniach pomiarowych i kontrolnych, prądnicach, małych silnikach, różnego rodzaju przetwornikach, czujnikach a także w wielu innych urządzeniach które wymagają stabilnego pola magnetycznego w zmiennych temperaturach takich jak :-60 - 250 °C Magnesy neodymowe - neodymowo-żelazowo-borowe Spiekane neodymowo - żelazowo - borowe (NdFeB) magnesy, zwane również "neo" magnesami, po raz pierwszy pojawiły się w sprzedaży detalicznej w listopadzie 1984, które oferowano jako produkt o największej ilości energii. Dzisiaj są dostępne w bardzo szerokiej gamie kształtów, wielkości i stopni. Najwcześniejszym przykładem użycia magnesów neo było zastosowanie ich w budowie cewki drgającej (VCM) oraz napędzie dysku twardego i w dalszym ciągu wykorzystuje się je w budowie w/w elementów. Dla przykładu zysk ze sprzedaży magnesów w wysokości 55% to zysk całkowity ze sprzedaży magnesów użytych do produkcji cewek i napędów dysków twardych. Magnesy znalazły również zastosowanie w silnikach o dużej wydajności, silnikach jako szczotki magnetyczne, separatory magnetyczne, magnetyczne rezonansy obrazujące, sensory i głośniki. Produkcja Przy produkcji magnesów neodymowych wykorzystuje się proces metalurgii proszku, z którego poszczególnych komponentów począwszy od surowców, zgniecionych do grubego proszku, bardzo drobno zmielonych do upakowanych bardzo ciasno, a nastęnie spiekanych powstaje gotowy produktNeodym 60Nd - pierwiastek chem. z bloku f, grupy 3, lantanowców; żółty metal; znajduje zastosowanie jako dodatek do stopów, jego tlenek zaś jest używany do barwienia na czerwono szkła (tzw. sztuczne rubiny), porcelany oraz emalii, a także w laserach neodymowych. Na powietrzu reaguje na zimno z tlenem, dając tlenek neodymu Nd2O3, z podgrzanej wody wydziela wodór tworząc wodorotlenek neodymu Nd(OH)3. Reagując z kwasami daje sole neodymowe, zawierające bladoczerwonofioletowe, uwodnione kationy Nd3+, np. chlorek neodymu NdCl3, sześciowodny azotan neodymu Nd(NO3)3.6H2O, ośmiowodny siarczan neodymu Nd2(SO4)3.8H2O • Anizotropowe magnesy są to magnesy, których właściwości magnetyczne są najwyższe w wyróżnionym kierunku. Mikrostrukturę tych magnesów cechuje wyraźne uporządkowanie osi łatwego namagnesowania poszczególnych ziaren (mikrokryształów). Uporządkowanie to uzyskuje się w trakcie produkcji magnesów, poprzez zastosowanie odpowiednich zabiegów technologicznych (np. prasowania w polu magnetycznym). Dzięki temu magnesy anizotropowe osiągają znacznie wyższe wartości podstawowych parametrów magnetycznych niż magnesy izotropowe wykonane z materiału o tym samym składzie. Ze względu na bardziej skomplikowany proces wytwarzania, magnesy anizotropowe są droższe od izotropowych i mogą być efektywnie magnesowane tylko w jednym, wyróżnionym w trakcie produkcji kierunku. Pole magnetyczne — stan (własność) przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego lub obu. Pole magnetyczne jest polem wektorowym. Wielkościami fizycznymi używanymi do opisu pola magnetycznego są: indukcja magnetyczna B oraz natężenie pola magnetycznego H. Między tymi wielkościami zachodzi związek gdzie μ – przenikalność magnetyczna ośrodka. Obrazowo pole magnetyczne przedstawia się jako linie pola magnetycznego. Kierunek pola określa ustawienie igły magnetycznej lub obwodu, w którym płynie prąd elektryczny. Pole magnetyczne kołowe jest to pole, którego linie układają się we współśrodkowe okręgi. Pole takie jest wytwarzane przez nieskończenie długi prostoliniowy przewodnik. Indukcja magnetyczna takiego pola maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości od przewodnika. Pole magnetyczne definiuje się przez siłę, jaka działa na poruszający się ładunek w tym polu. W układzie SI siła ta wyraża się wzorem: gdzie α to kąt pomiędzy wektorem prędkości a indukcji magnetycznej gdzie: – siła działająca na ładunek, – symbol iloczynu wektorowego, q – ładunek elektryczny, – prędkość ładunku, – wektor indukcji magnetycznej. Wzór na siłę zapisany skalarnie: Stałe pole magnetyczne jest wywoływane przez ładunki elektryczne znajdujące się w ruchu jednostajnym. Dlatego też, przepływ prądu (który też jest ruchem ładunków elektrycznych) wytwarza pole magnetyczne. Ładunki poruszające się ruchem zmiennym (np. hamowane) powodują powstawanie zmiennego pola magnetycznego, które rozchodzi się jako fala elektromagnetyczna. Powstawanie pola magnetycznego na skutek przepływu prądu elektrycznego i innych ruchów ładunków elektrycznych opisuje prawo Biota-Savarta, oraz prawo Ampera, które w postaci uogólnionej wchodzą w skład równań Maxwella. Niektóre materiały magnetyczne, jak np. ferromagnetyki, wytwarzają stałe pole magnetyczne. Jest to spowodowane superpozycją orbitalnych momentów magnetycznych elektronów (w półklasycznym modelu Bohra przez orbitalny ruch obdarzonych ładunkiem elektrycznym elektronów wokół jądra). Zjawisko to jest dokładniej wyjaśnione w opisie magnetyzmu. Pole magnetyczne jest też wytwarzane przez zmienne pole elektryczne. Z kolei zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. Takie wzajemnie indukowanie się pól zachodzi w fali elektromagnetycznej. Stałe w czasie pole magnetyczne nie wytwarza pola elektrycznego - wynika to wprost z równań Maxwella. Pole magnetyczne jest bezźródłowe, co wyraża prawo Gaussa dla magnetyzmu. Wynika z niego, że linie pola magnetycznego tworzą zamknięte krzywe, nie zaczynają się, ani się nie kończą — inaczej niż w polu elektrycznym, gdzie linie pola elektrostatycznego wychodzą z ładunków dodatnich i zbiegają się w ładunkach ujemnych. Pole magnetyczne, będące składnikiem pola elektromagnetycznego, jest różnie widziane w zależności od obserwatora. Wielkości pól elektrycznego i magnetycznego zależą od układu odniesienia obserwatora (transformata pola). Powstawanie pola magnetycznego w wyniku przepływu prądu (ruchu ładunków) można tłumaczyć jako konsekwencję skrócenia przestrzeni dla poruszających się ładunków (skrócenie Lorentza), skutkującego powstawaniem różnicy między ładunkami poruszającymi się i spoczywającymi. W efekcie tego pojawia się dodatkowa siła kulombowska pomiędzy tymi ładunkami. Pole magnetyczne jest nierozerwalnie związane z polem elektrycznym Pole magnetyczne jest w istocie swego rodzaju "pomocniczym polem" w rozważaniach oddziaływań elektromagnetycznych. W rzeczywistości jest ono polem elektrycznym, pojawiającym się "dodatkowo" w odniesieniu do wzajemnie ruchomych ładunków jako konsekwencja szczególnej teorii względności Einsteina. Teoretycznie można by tak skonstruować prawa elektromagnetyzmu, by nie było w nich pola magnetycznego, jednak byłyby one niewygodne w użyciu. Indukcja pola magnetycznego jest równa maxymalnej wartości siły elektrodynamicznej przypadającej na jednostkę iloczynu natężenia prądu i długości przewodnika , Są to krzywe, do których styczne w każdym punkcie pokrywają się z kierunkiem indukcji magnetycznej. biegną od N do S są to krzywe zamknięte ich ilość świadczy o indukcji można je wystawić w każdym punkcie pola brak źródła nie można rozdzielić pola magnetycznego Jest to ilość linii przechodzących przez daną powierzchnię : Strumień pola magnetycznego ma wartość 1 Webera, gdy przez powierzchnię 1 metra ustawioną ^ do linii pola przechodzą linie o indukcji 1 Tesli. Oznaczenia: f - strumień pola magnetycznego; B - natężenie pola elektromagnetycznego (indukcja); S - pole powierzchni