Магнитҳо ашёи ҷолибе мебошанд, ки дар тӯли асрҳо тасаввуроти инсониро ба худ ҷалб кардаанд. Аз юнониёни қадим то олимони муосир, одамон бо тарзи кори магнитҳо ва истифодаи зиёди онҳо ба шавқ афтодаанд. Магнитҳои доимӣ як навъи магнит мебошанд, ки ҳатто вақте ки он дар ҳузури майдони магнитии беруна набошад, хосиятҳои магнитии худро нигоҳ медорад. Мо илми паси магнитҳои доимӣ ва майдонҳои магнитиро, аз ҷумла таркиб, хосиятҳо ва татбиқи онҳоро меомӯзем.
Бахши 1: Магнитизм чист?
Магнитизм ба моликияти физикии баъзе маводҳо дахл дорад, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки маводи дигарро бо майдони магнитӣ ҷалб ё дафъ кунанд. Гуфта мешавад, ки ин маводҳо магнитӣ ё дорои хосиятҳои магнитӣ мебошанд.
Маводҳои магнитӣ бо мавҷудияти доменҳои магнитӣ тавсиф мешаванд, ки минтақаҳои микроскопӣ мебошанд, ки дар онҳо майдонҳои магнитии атомҳои алоҳида мувофиқат мекунанд. Вақте ки ин доменҳо дуруст ҳамоҳанг карда мешаванд, онҳо майдони магнитии макроскопиро эҷод мекунанд, ки онро берун аз мавод муайян кардан мумкин аст.
Маводҳои магнитиро ба ду гурӯҳ тақсим кардан мумкин аст: ферромагнитӣ ва парамагнитӣ. Маводҳои ферромагнитӣ сахт магнитӣ буда, оҳан, никел ва кобальтро дар бар мегиранд. Онҳо метавонанд ҳатто дар сурати мавҷуд набудани майдони магнитии беруна хосиятҳои магнитии худро нигоҳ доранд. Аз тарафи дигар, маводҳои парамагнитӣ суст магнитӣ буда, дорои маводҳое ба мисли алюминий ва платина мебошанд. Онҳо танҳо ҳангоми зери таъсири майдони магнитии беруна хосиятҳои магнитиро нишон медиҳанд.
Магнитизм дар ҳаёти ҳаррӯзаи мо, аз ҷумла дар муҳаррикҳои электрикӣ, генераторҳо ва трансформаторҳо барномаҳои зиёди амалӣ дорад. Маводҳои магнитӣ инчунин дар дастгоҳҳои нигаҳдории додаҳо ба монанди дискҳои сахт ва дар технологияҳои тасвири тиббӣ ба монанди томографияи магнитии резонанси (MRI) истифода мешаванд.
Бахши 2: Майдонҳои магнитӣ
Майдонҳои магнитӣ як ҷанбаи асосии магнитизм мебошанд ва майдони атрофи магнит ё сими ҷараёнро тавсиф мекунанд, ки дар он қувваи магнитиро муайян кардан мумкин аст. Ин майдонҳо ноаёнанд, аммо таъсири онҳоро тавассути ҳаракати маводи магнитӣ ё таъсири мутақобилаи майдонҳои магнитӣ ва электрикӣ мушоҳида кардан мумкин аст.
Майдонҳои магнитӣ дар натиҷаи ҳаракати зарядҳои барқӣ, ба монанди ҷараёни электронҳо дар сим ё гардиши электронҳо дар атом ба вуҷуд меоянд. Самт ва қувваи майдони магнитиро ориентация ва ҳаракати ин зарядҳо муайян мекунанд. Масалан, дар магнити бар, майдони магнитӣ аз ҳама дар қутбҳо ва заифтарин дар марказ аст ва самти майдон аз қутби шимол ба қутби ҷануб аст.
Қувваи майдони магнитӣ маъмулан бо воҳидҳои tesla (T) ё гаусс (G) чен карда мешавад ва самти майдонро метавон бо истифода аз қоидаи дасти рост тавсиф кард, ки дар он гуфта мешавад, ки агар ангушти дасти рост ба самти ҷараён, пас ангуштон ба самти майдони магнитӣ печида мешаванд.
Майдонҳои магнитӣ барномаҳои зиёди амалӣ доранд, аз ҷумла дар муҳаррикҳо ва генераторҳо, мошинҳои томографияи магнитии резонансӣ (MRI) ва дар дастгоҳҳои нигоҳдории маълумот ба монанди дискҳои сахт. Онҳо инчунин дар барномаҳои гуногуни илмӣ ва муҳандисӣ, аз қабили дар суръатбахшии зарраҳо ва қаторҳои магнитии левитатсионӣ истифода мешаванд.
Фаҳмидани рафтор ва хосиятҳои майдонҳои магнитӣ барои бисёр соҳаҳои омӯзиш, аз ҷумла электромагнетизм, механикаи квантӣ ва материалшиносӣ муҳим аст.
Бахши 3: Таркиби магнитҳои доимӣ
Магнити доимӣ, ки ҳамчун "маводи магнитии доимӣ" ё "маводи магнитии доимӣ" низ маълум аст, маъмулан аз маҷмӯи маводи ферромагнитӣ ё ферримагнитӣ иборат аст. Ин маводҳо барои қобилияти нигоҳ доштани майдони магнитӣ интихоб карда мешаванд, ки ба онҳо имкон медиҳанд, ки бо мурури замон таъсири доимии магнитиро ба вуҷуд оранд.
Маводҳои маъмултарини ферромагнитӣ, ки дар магнитҳои доимӣ истифода мешаванд, оҳан, никел ва кобальт мебошанд, ки онҳоро бо дигар элементҳо барои беҳтар кардани хосиятҳои магнитии онҳо омехта кардан мумкин аст. Масалан, магнитҳои неодимӣ як навъи магнити нодир мебошанд, ки аз неодим, оҳан ва бор иборатанд, дар ҳоле ки магнитҳои кобальти самариӣ аз самарий, кобальт, оҳан ва мис иборатанд.
Ба таркиби магнитҳои доимӣ инчунин аз омилҳо, ба монанди ҳарорате, ки онҳо дар он истифода мешаванд, қувват ва самти дилхоҳи майдони магнитӣ ва татбиқи пешбинишуда таъсир расонида метавонанд. Масалан, баъзе магнитҳо метавонанд ба ҳарорати баланд тобовар бошанд, дар ҳоле ки дигарон метавонанд барои тавлиди майдони магнитии қавӣ дар самти мушаххас тарҳрезӣ шаванд.
Илова ба маводи асосии магнитии худ, магнитҳои доимӣ инчунин метавонанд рӯйпӯшҳо ё қабатҳои муҳофизатиро барои пешгирии зангзанӣ ё вайроншавӣ, инчунин шаклдиҳӣ ва коркард барои эҷоди шаклҳо ва андозаҳои мушаххас барои истифода дар барномаҳои гуногун дар бар гиранд.
Бахши 4: Намудҳои магнитҳои доимӣ
Магнитҳои доимиро вобаста ба таркиб, хосиятҳои магнитӣ ва раванди истеҳсоли онҳо ба якчанд намуд тақсим кардан мумкин аст. Инҳоянд баъзе намудҳои маъмули магнитҳои доимӣ:
1.Магнитҳои неодимӣ: Ин магнитҳои нодири замин аз неодим, оҳан ва бор иборатанд ва қавитарин навъи магнитҳои доимии дастрас мебошанд. Онҳо энергияи баланди магнитӣ доранд ва метавонанд дар барномаҳои гуногун, аз ҷумла моторҳо, генераторҳо ва таҷҳизоти тиббӣ истифода шаванд.
2.Магнитҳои кобальти самариӣ: Ин магнитҳои заминии нодир аз самари, кобалт, оҳан ва мис иборатанд ва барои устувории ҳарорати баланд ва муқовимат ба зангзании онҳо маълуманд. Онҳо дар чунин барномаҳо, аз қабили аэрокосмос ва дифоъ ва дар муҳаррикҳо ва генераторҳои баландмаҳсул истифода мешаванд.
Магнитҳои 3.Феррит: Инчунин ҳамчун магнитҳои сафолӣ маълуманд, магнитҳои феррит аз маводи сафолии омехта бо оксиди оҳан иборатанд. Онҳо нисбат ба магнитҳои нодири замин энергияи магнитии камтар доранд, аммо арзонтаранд ва дар барномаҳои монанди баландгӯякҳо, моторҳо ва магнитҳои яхдон истифода мешаванд.
Магнитҳои 4.Alnico: Ин магнитҳо аз алюминий, никел ва кобальт иборатанд ва бо қувваи баланди магнитӣ ва устувории ҳарорат маълуманд. Онҳо аксар вақт дар барномаҳои саноатӣ, ба монанди сенсорҳо, ҳисобкунакҳо ва муҳаррикҳои барқӣ истифода мешаванд.
Магнитҳои 5.Bonded: Ин магнитҳо бо омехта кардани хокаи магнитӣ бо пайвандак сохта мешаванд ва онҳоро ба шаклҳо ва андозаҳои мураккаб истеҳсол кардан мумкин аст. Онҳо аксар вақт дар барномаҳо ба монанди сенсорҳо, ҷузъҳои автомобилӣ ва таҷҳизоти тиббӣ истифода мешаванд.
Интихоби навъи магнити доимӣ аз талаботи мушаххаси барнома, аз ҷумла қувваи магнитии зарурӣ, устувории ҳарорат, арзиш ва маҳдудиятҳои истеҳсолӣ вобаста аст.
Бахши 5: Магнитҳо чӣ гуна кор мекунанд?
Магнитҳо тавассути эҷоди майдони магнитӣ кор мекунанд, ки бо дигар маводҳои магнитӣ ё ҷараёнҳои электрикӣ ҳамкорӣ мекунанд. Майдони магнитӣ бо ҳамбастагии лаҳзаҳои магнитӣ дар мавод, ки қутбҳои микроскопии шимол ва ҷануб мебошанд, ки қувваи магнитиро тавлид мекунанд, ба вуҷуд меояд.
Дар магнити доимӣ, ба монанди магнити бар, лаҳзаҳои магнитӣ ба як самти мушаххас мувофиқат мекунанд, аз ин рӯ майдони магнитӣ дар қутбҳо қавӣ ва дар марказ заифтарин аст. Вақте ки дар наздикии маводи магнитӣ ҷойгир карда мешавад, майдони магнитӣ ба мавод қуввае таъсир карда, вобаста ба самти моментҳои магнитӣ онро ҷалб мекунад ё бозмедорад.
Дар электромагнит майдони магнитӣ тавассути ҷараёни электрикӣ ба вуҷуд меояд, ки аз ғалтаки сим мегузарад. Ҷараёни электрикӣ майдони магнитиро ба вуҷуд меорад, ки ба самти ҷараёни ҷараён перпендикуляр аст ва қувваи майдони магнитиро тавассути танзими миқдори ҷараёне, ки аз рагҳо мегузарад, идора кардан мумкин аст. Электромагнитҳо дар барномаҳои монанди моторҳо, баландгӯякҳо ва генераторҳо васеъ истифода мешаванд.
Таъсири мутақобилаи майдонҳои магнитӣ ва ҷараёнҳои барқ инчунин барои бисёр барномаҳои технологӣ, аз ҷумла генераторҳо, трансформаторҳо ва муҳаррикҳои электрикӣ асос мебошад. Дар генератор, масалан, гардиши магнит дар назди катраи сим ҷараёни барқро ба вуҷуд меорад, ки онро барои тавлиди қувваи барқ истифода бурдан мумкин аст. Дар муҳаррики электрикӣ таъсири мутақобилаи майдони магнитии муҳаррик ва ҷараёне, ки аз гардиши сим мегузарад, моменти муҳаррикро ба вуҷуд меорад, ки гардиши моторро ба вуҷуд меорад.
Мувофиқи ин хусусият, мо метавонем як қутби магнитии махсусро барои пайвастшавӣ тарҳрезӣ кунем, то қувваи майдони магнитиро дар як минтақаи махсус ҳангоми кор, ба монанди Ҳалбек баланд бардошт.
Вақти фиристодан: 24 март-2023