Magnetyzacja, zwana także magnetyzacją lub magnetyzacją, jest procesem, w którym zachodzą magnetyczne momenty dipolowe materiału z określonymi dla niego właściwościami, są wyrównane. Jest to proces przeprowadzany w celu nadania właściwości magnetycznych prętowi stalowemu lub żelaznemu, polega po prostu na przeniesieniu właściwości magnesu na element, który je otrzymuje, nadając właściwości magnetyczne wspomnianemu materiałowi lub elementowi, a następnie przyciągając go do innego przedmioty jakby były magnesem
Ale co to jest magnes?
Magnes to minerał, który powstaje poprzez połączenie tlenu z prostym lub złożonym rodnikiem w pierwszym stopniu utlenienia i półtoratlenkiem żelaza, którego podstawową właściwością jest przyciąganie metali, takich jak żelazo, nikiel, kobalt, ponieważ wokół niego tworzy się pole magnetyczne.
Materiał lub magnes ma dwa różne lub przeciwstawne bieguny magnetyczne, które nazwalibyśmy północą i południem, nazywając je potocznym lub popularnym sposobem i jako konsekwencja ich orientacji w kierunku krańców planety Ziemi.
Dlaczego przyciągane są materiały?
Kiedy zbliżają się bieguny magnesu, następuje rodzaj automatycznego odpychania, ponieważ przyciąganie jest generowane między przeciwległymi biegunami. Materiały te, przekształcone w magnesy, mają zwykle kształt prętów z biegunami na końcach lub mogą mieć również klasyczny kształt podkowy.
To zjawisko magnetyzmu może przybierać różne formy, może to być prąd elektryczny w przewodniku lub cząstkach poruszających się w przestrzeni lub ruch elektronu na orbitalu atomowym. Ciała składają się z trzech cząstek: protony, elektrony i neutrony. Elektrony są z natury magnesami i dzieje się tak, że w ciałach pierwiastki te są rozpraszane w trakcie ich rozciągania i mogą w naturalny sposób wywierać swoje działanie i efekt.
Czy wszystkie materiały mają tę właściwość?
Zgodnie z przeprowadzonymi eksperymentami większość materiałów, z którymi oddziałujemy, ma w większym lub mniejszym stopniu możliwość przyciągania lub przyciągania magnetycznego, oczywiście w tak szerokiej gamie materiałów metale mają większy i skuteczny udział niż np. , ten z tworzywa sztucznego.
Istnieją materiały takie jak żelazo, kobalt, nikiel, które mają bardzo wyraźne właściwości magnetyczne, jeśli przybliżymy je do magnesu, zobaczymy to natychmiast metalowa część dołączy do niego, to najprostsza demonstracja, jaką możemy poznać. Wszystkie materiały mają w pewnym stopniu właściwości magnetyczne. Umieszczając materię w niejednorodnym polu, jest ona przyciągana lub odpychana w kierunku gradientu tego pola. Ta właściwość charakteryzuje się podatnością magnetyczną materii w zależności od istniejącego stopnia namagnesowania.
To namagnesowanie będzie zależało od wielkości momentów dipolowych atomów w substancji i stopnia, w jakim momenty dipolowe są ze sobą wyrównane. Tutaj możemy wspomnieć o żelazie, które ma lub wykazuje bardzo wyraźne właściwości magnetyczne ze względu na wyrównanie momentów magnetycznych jego atomów w niektóre regiony zwane „Domenami”.
Istnieje stop boru, żelaza i neodymu (NdFeB), którego domeny są wyrównane i są używane do wytwarzania magnesów trwałych. Silne pole magnetyczne wytwarzane przez typowy magnes o grubości trzech milimetrów wykonany z tego materiału jest porównywalne z elektromagnesem wykonanym z miedzianej pętli, która przewodzi prąd o wartości kilku tysięcy amperów. Dla porównania prąd w typowej żarówce wynosi 0,5 ampera.
Moment magnetyczny
Namagnesowanie M ciała jest spowodowane przez krążące prądy elektryczne lub elementarne atomowe momenty magnetyczne i jest definiowane jako moment magnetyczny na jednostkę wielkość takich prądów lub momentów. W układzie jednostek mks (SI) M jest mierzone w środnikach na metr kwadratowy.
Z drugiej strony konieczne jest poznanie wpływu magnetyzacji na właściwości fizyczne substancji, wśród których wymienić można: opór elektryczny, ciepło właściwe i napięcie sprężyste.
Pole magnetyczne
To, co pokazuje, że istnieje pole magnetyczne, to siła, która jest wywierana na te ładunki, które są w ruchu, siła ta odbija cząstki bez zmiany ich prędkości.
Można to zaobserwować na przykład w momencie obrotowym igły kompasu, która działa w celu wyrównania igły z polem magnetycznym Ziemi, wspomniana igła jest cienkim kawałkiem żelaza, który został namagnesowany. Często nazywa się jedną skrajnością biegun północny i drugi skrajny biegun południowy, dlatego siła między dwoma biegunami jest atrakcyjna, podczas gdy siła między podobnymi biegunami jest odpychająca.
Charakterystyka cpole magnetyczne
To pole magnetyczne można nazwać gęstością strumienia magnetycznego lub indukcją magnetyczną i zawsze będzie symbolizowane przez literę B. Podstawową właściwością pola magnetycznego jest to, że jego strumień przez każdą zamkniętą powierzchnię zanika. (Zamknięta powierzchnia to taka, która całkowicie otacza objętość). Jest to wyrażone matematycznie przez div B = 0 i można to fizycznie zrozumieć w kategoriach linii pola reprezentujących B.
Pola magnetyczne mierzone są w tesli (T). (Inną powszechnie używaną jednostką miary dla B są gausy, chociaż nie są już uważane za jednostkę standardową. Jeden gaus to 10-4 tesli).
W tym sensie pole magnetyczne różni się znacznie od pola elektrycznego. Linie pola elektrycznego mogą zaczynać się i kończyć ładunkiem.
Najczęstszym źródłem pól magnetycznych jest obwód prądu elektrycznego. Może to być prąd elektryczny w przewodniku kołowym lub ruch elektronu na orbicie w atomie. Z oboma typami pętli prądowych związany jest magnetyczny moment dipolowy, którego wartość to iA, iloczyn prądu i i powierzchni pętli A.
Również elektrony, protony i neutrony w atomach mają powiązany dipol magnetyczny ze swoim wewnętrznym skrętem; Takie momenty dipolowe magnetyczne stanowią kolejne ważne źródło pól magnetycznych.
Cząstka z magnetycznym momentem dipolowym jest często nazywana dipolem magnetycznym. (Dipol magnetyczny można traktować jako mały magnes sztabkowy. Ma takie samo pole magnetyczne jak ten magnes i zachowuje się tak samo w zewnętrznych polach magnetycznych).
Po umieszczeniu w zewnętrznym polu magnetycznym dipol magnetyczny może być przymocowany do momentu obrotowego, który ma tendencję do ustawiania go w linii z polem; jeśli pole zewnętrzne nie jest jednorodne, na dipol może również działać siła.
Metody magnetyzacji
Bezpośredni kontakt:
Jest najczęściej używany, wystarczy pocierać jeden koniec materiału, żelaznego lub stalowego, jednym z biegunów magnesu, jednocześnie pocierając drugi koniec drugim biegunem. Chociaż prawdą jest, że można to łatwo wykazać, musimy również wiedzieć, że jest inaczej Materiały magnetyczne wymagają różnych energii namagnesowania, dlatego ważne jest, aby znać ilość energii potrzebnej do pełnego nasycenia magnesów podczas tego procesu.
Indukcja:
Bardzo małe stalowe lub żelazne pręty są zbliżane do dość silnego magnesu, a następnie nawijany jest kabel na kawałek żelaza, co nazywamy „cewką”, ta procedura generuje zjawisko zwane elektromagnesem, przyciąganie małych cząstek do magnesu. Konieczne jest wyjaśnienie, że zjawisko przyciągania występuje tylko wtedy, gdy porusza się prąd elektryczny.
Te linie zawsze zamykają się w sobie, więc jeśli w pewnym momencie wejdą w określoną objętość, muszą również opuścić tę objętość. W tym sensie pole magnetyczne różni się znacznie od pola elektrycznego. Linie pola elektrycznego mogą zaczynać się i kończyć ładunkiem.