Ag Iniúchadh ar Airíonna Suimiúla Maighnéid

Cad iad airíonna maighnéid? Is rudaí neamhghnácha iad maighnéid. Is féidir leo rudaí eile a bhrú nó a tharraingt orthu féin gan teagmháil a dhéanamh leo! Tá a fhios ag daoine faoimaighnéidar feadh na mílte bliain. Sa tSean-Ghréig, fuair daoine carraigeacha suntasacha ar a dtugtar lodestones a d'fheidhmigh cosúil le maighnéid. D'fhéadfadh na carraigeacha iad féin a chasadh chun pointe thuaidh agus theas, ag teacht suas le réimse maighnéadach an domhain.

Sa lá atá inniu ann, úsáidtear maighnéid i go leor rudaí a úsáidimid gach lá. Tá i bhfad níos mó le nochtadh fós faoi airíonna maighnéid agus conas is féidir linn iad a úsáid.

Ábhair Maighnéadacha

Léiríonn gach rud ar domhan maighnéadas de shaghas éigin. Ach tá neart an maighnéadais an-difriúil idir rudaí. Bunaithe ar airíonna maighnéid, tá cúig ghrúpa mór againn: ferromagnetic, paramagnetic, diamagnetic, ferrimagnetic, agus antiferromagnetic.

Léiríonn rudaí ferromagnetic cosúil le iarann, cóbalt, agus nicil an maighnéadas is láidre. Is féidir lena struchtúr beag bídeach a tharraingt láidir i dtreo réimsí maighnéadacha a mhíniú. Tá leictreoin neamhmheaitseála ag na hadaimh i rudaí fearromagnetic a dhíríonn sa treo céanna laistigh de réimsí ar a dtugtar fearainn mhaighnéadacha. Méadaíonn an pointeáil seo sa treo céanna an réimse maighnéadach agus déanann sé maighnéad buan.

Tarraingítear rudaí paramagnetic cosúil le alúmanam agus platanam i dtreo réimsí maighnéadacha freisin, ach tá an fórsa i bhfad níos laige ná i rudaí ferromagnetic. Díríonn na leictreoin neamhmheaitseála in adaimh pharamhaighnéadacha i dtreo réimse feidhmeach ach ní choinníonn siad aon mhaighnéadú nuair a bhaintear an réimse.

Léiríonn rudaí diamagnetic cosúil le copar agus ór brú lag ar shiúl ó réimsí maighnéadacha. Nuair a chuirtear i réimse seachtrach iad, déanann a n-adamh réimse maighnéadach ionduchtaithe sa treo eile. Mar sin féin, níl aon dipoles adamhach buan acu.

Léiríonn rudaí ferrimagnetic ordú maighnéadach casta nuair a chuireann leictreoin neamhmheaitseála na n-adamh ar laitísí éagsúla i gcoinne a chéile, mar atá in antifromagnenets. Ach coinníonn ferrimagnets maighnéadú buan ós rud é go bhfuil na leictreoin neamhmheaitseála eile neamhionann. Is rudaí laethúla ferromagnetic iad ferrites cosúil le maighnéadít.

Tábla 1: Ábhair Mhaighnéadacha

Fearainn Maighnéadacha

Tá maighnéid bídeacha laistigh díobh ar a dtugtar déphoill adamhach ar gach ábhar atá fearromagnetic. Is gnách go díríonn na maighnéid bídeacha seo i dtreonna randamacha, agus mar sin cuireann siad a chéile ar ceal. Ciallaíonn sé seo nach bhfuil aon maighnéadas iomlán ag an ábhar nuair a fhágtar ina aonar é. Ach nuair a dhéantar maighnéadú ar an ábhar, imríonn na maighnéid bheaga taobh istigh suas!

Tarlaíonn maighnéadú nuair a fhaigheann grúpaí adamh ar a dtugtar fearainn mhaighnéadacha a gcuid maighnéid bheaga chun pointe ar an mbealach céanna. Díríonn na maighnéid bídeacha le chéile taobh istigh de gach fearann ​​mar go bhfuil siad nasctha go láidir. Ach díreoidh fearainn éagsúla treoracha randamacha sula dtarlóidh maighnéadú.

Féadann fórsaí seachtracha cosúil le réimsí maighnéadacha na fearainn a chur ag fás agus ag teacht suas lena maighnéid bídeacha. Déanann sé seo maighnéad buan. Tugann téamh ábhar fuinneamh freisin do na maighnéid bheaga chun bogadh timpeall. Ligeann sé seo d'fhearainn a maighnéid bheaga a líneáil.

I measc na nithe eile a mbíonn tionchar acu ar an gcaoi a n-eagraítear fearainn maighnéid bídeacha tá strus, teorainneacha gráin, neamhíonachtaí, agus réimsí dímagnetaithe. Braitheann neart maighnéad ar cé mhéad fearann ​​a fhaigheann a gcuid maighnéid bídeacha le líneáil agus cé chomh maith agus a chuireann siad in aghaidh fórsaí seachtracha ag iarraidh iad a praiseach.

Réimsí Maighnéadacha

Déanann maighnéid réimsí dofheicthe timpeall orthu ar a dtugtar réimsí maighnéadacha. Is é an flosc maighnéadach an spás timpeall ar mhaighnéad inar féidir leat a fhórsa a mhothú. Chun an flosc maighnéadach a fheiceáil, tarraingímid línte réimse maighnéadach. Ciallaíonn níos mó línte réimse maighnéadach níos láidre. Tagann na línte amach as cuaille thuaidh an mhaighnéid agus cuartaíonn siad timpeall go dtí an cuaille theas.

Tarlaíonn réimsí maighnéadacha nuair a ghluaiseann luchtanna leictreacha bídeacha timpeall. Taobh istigh d'adaimh, casann na leictreoin agus téann siad timpeall i bhfithis. Is maighnéad beag bídeach é gach adamh agus a chuaillí thuaidh agus theas féin. In ábhair mhaighnéadacha, tá na maighnéid bídeacha sna fearainn ag teacht suas. Nascann sé seo a réimsí maighnéadacha go léir chun réimse maighnéadach mór amháin a dhéanamh a dhíríonn ar bhealach amháin. Seo mar a fhaigheann maighnéid bhuana réimsí maighnéadacha láidre den sórt sin.

Tá an réimse maighnéadach dofheicthe níos láidre agus níos gaire don maighnéad. Éiríonn sé níos laige agus tú ag bogadh níos faide ar shiúl. Tá réimsí maighnéadacha níos lú agus níos laige ag maighnéid níos lú. Tá réimsí maighnéadacha níos mó agus níos láidre ag maighnéid níos mó.

Polannaigh Maighnéadacha

Tá cuaillí thuaidh agus theas ag maighnéid. Is iad seo réimsí ina bhfuil an fórsa maighnéadach is láidre. Meallann cuaillí eile dá chéile. Cloíonn na cuaillí thuaidh agus theas le chéile. Brúnn na cuaillí céanna ar shiúl óna chéile. Éiríonn dhá chuaille thuaidh nó dhá chuaille theas agus brú ar a chéile.

Tarlaíonn sé seo mar gheall ar an mbealach a shreabhann línte dofheicthe an réimse mhaighnéadaigh. Téann na línte ón cuaille thuaidh go dtí an cuaille theas taobh istigh den maighnéad. Ag an leibhéal adamhach, tá línte réimse mhaighnéadaigh ag sreabhadh ó thuaidh ó dheas ar gach maighnéad beag bídeach. I maighnéad, líneálann na maighnéid bídeacha go léir a réimsí maighnéadacha.

Maighnéid Bhuan

Cé go bhfuil roinnt ábhar cosúil le iarann ​​maighnéadach go nádúrtha, is minic a tháirgtear maighnéid buan go saorga trí mhaighnéadú. De ghnáth déanann iarann, nicil, cóbalt, nó cóimhiotail na maighnéid bhuana is fearr.

Is éard atá i gceist le maighnéadú an t-ábhar a nochtadh do réimse maighnéadach seachtrach láidir ó leictreamaighnéad nó maighnéad buan eile. Cruthaíonn sé seo na fearainn mhaighnéadacha ag fás agus ag ailíniú leis an réimse seachtrach, ag táirgeadh maighnéad buan láidir. Cuireann maighnéid chrua in aghaidh demagnetization, agus caillfidh maighnéid bhog a maighnéadas níos éasca.

Tá comhghaol idir neart maighnéad buan agus a chomhéigeantacht, an déine réimse is gá chun é a dhí-mhignetú. Is féidir le hábhair ard-éigeantacha maighnéid bhuana chumhachtacha a dhéanamh ach tá sé níos dúshlánaí iad a mhaighnéadú ar dtús. Bíonn tionchar freisin ag an dlús flosc maighnéadach uasta nó maighnéadú saturation agus maighnéadú iarsma ar neart an maighnéad.

Leictreamaighnéid

Chomh maith le maighnéid bhuana, úsáideann leictreamaighnéid sruthanna leictreacha chun maighnéadas sealadach a chothú. Nuair a théann sruth leictreach trí shreang coiled, gineann sé réimse maighnéadach comhthreomhar le ais an chorna. Méadaíonn neart an réimse le níos mó lúb agus sruth níos airde.

Tá an t-ábhar taobh istigh den chorna tábhachtach freisin. Déanann iarann ​​bog an réimse maighnéadach níos láidre. Is féidir le iarann ​​ardaitheoir leictreamaighnéad a dhéanamh 100 uair níos mó. Ach moillíonn iarann ​​freisin cé chomh tapa agus a imoibríonn an maighnéad.

Teastaíonn cumhacht ó leictreamaighnéid chun fanacht maighnéadach. Ní dhéanann maighnéid bhuana. Ach is féidir le leictreamaighnéid dul ar siúl agus as go tapa. Is féidir a gcumhacht a athrú láithreach, freisin. Fágann sin go bhfuil siad oiriúnach chun scanadh iarainn throma agus MRI a ardú a dteastaíonn réimsí maighnéadacha athraithe uathu.

Neart Maighnéadach agus Nóiméad Maighnéadach

Braitheann cé chomh maighnéadach atá rud ar cé mhéad maighnéadas a tharlaíonn gar do réimse maighnéadach. Nóiméad maighnéadach a thugtar ar cé chomh maith agus a chomhlíonann sé leis an réimse maighnéadach. Braitheann sé seo ar bhlocanna beaga tógála an ábhair ar a dtugtar adaimh, go príomha leictreoin atá ina n-aonar agus nach bhfuil ina mbeirteanna. Feidhmíonn siad seo cosúil le maighnéid bheaga.

Is féidir le maighnéad láidir go leor cumhachta maighnéadach a shealbhú ag sreabhadh tríd. Tugtar maighnéadú saturation air seo. Coinníonn maighnéad láidir níos mó dá maighnéadas nuair a imíonn an réimse seachtrach. Remanence a thugtar air seo. Tagann maighnéadas ó leictreoin a bhíonn ag casadh agus ag fithisiú. Mar sin rialaíonn rialacha fisice chandamach an neart maighnéadach.

Airíonna Maighnéadacha

Cuidíonn roinnt airíonna bunúsacha maighnéid le feidhmíocht mhaighnéadach a thréithriú:

● Maighnéadú Sáithiúcháin: An floscdhlús maighnéadach uasta is féidir le hábhar a ghiniúint i réimse feidhmeach. Tomhaistear i Teslas.

● Remanence: An maighnéadú atá fágtha nuair a bhaintear an réimse tiomána. Cé mhéad maighnéadas atá fágtha?

● Go comhéigeantach: An neart réimse maighnéadach droim ar ais is gá chun an t-ábhar a dhímagnetú ar ais go nialas. Resists demagnetization.

● Tréscaoilteacht: Cumas tacú le foirmiú réimse maighnéadach laistigh di féin. Díríonn tréscaoilteacht ard flosc maighnéadach.

● Hysteresis: Claonadh maighnéadas forchurtha a choinneáil. Déanann ábhair le hysteresis suntasach maighnéid bhuana éifeachtacha.

Tá sé ríthábhachtach airíonna na maighnéid seo a bharrfheabhsú chun an t-ábhar maighnéadach oiriúnach a roghnú le haghaidh feidhm ar leith, cibé acu an neart buan réimse is airde a bhaint amach nó athruithe flosc inchúlaithe a uasmhéadú.

Hysteresis maighnéadach

Is féidir le maighnéid gníomhú ar bhealaí spreagúla! Léiríonn maighnéid feiniméan ar a dtugtar hysteresis. Leanann a maighnéadú cosán difriúil gach uair a rothlaíonn tú an réimse maighnéadach seachtrach. Braitheann an cosán beacht ar stair maighnéadaithe an mhaighnéad roimh ré.

Is féidir é seo a fheiceáil nuair a bhreacann tú conas a athraíonn an floscdhlús maighnéadach B de réir mar a athraíonn an réimse maighnéadach feidhmeach H. Déanann an plota seo lúb ar a dtugtar lúb hysteresis.

Ar dtús, déanann na réigiúin mhaighnéadacha bídeacha sa maighnéad ar a dtugtar fearainn líne suas go mall de réir mar a mhéadaíonn tú H. Nuair a bhíonn siad go léir líneáilte, ní athraíonn méaduithe breise H a thuilleadh B. Ansin, nuair a laghdaíonn tú H, leanann B cuar difriúil. Nuair a bhíonn H ag nialas, fanann roinnt maighnéadú fágtha ó na fearainn ailínithe. Ní mór duit réimse maighnéadach a chur i bhfeidhm sa treo eile chun an maighnéadú a thabhairt ar ais go nialas.

Léiríonn an limistéar taobh istigh den lúb hysteresis fuinneamh a cailleadh de réir mar a athraíonn na fearainn gach timthriall. Tá lúba leathan ag maighnéid chrua agus caillteanais shuntasacha fuinnimh. Insíonn cruth an lúb freisin duit faoi airíonna an mhaighnéid, cosúil le cé chomh maith agus a fhanann sé maighnéadaithe agus cé chomh deacair is atá sé dí-mhignetú.

Éifeachtaí Teochta

Is féidir le fuinneamh teasa tionchar a imirt ar iompar maighnéid! De réir mar a mhéadaíonn an teocht, téann an fuinneamh teasa timpeall ar na réigiúin mhaighnéadacha bídeacha ailínithe i maighnéad ar a dtugtar fearainn. Déanann sé seo an maighnéadú dul síos. Ag teocht ard Curie, meileann an fuinneamh teasa an t-ordú maighnéadach, agus imíonn an maighnéadas buan go hiomlán.

Braitheann cé chomh héasca agus atá sé do mhaighnéad a mhaighnéadú a chailleadh ar a theocht Curie. Is é an teocht Curie is airde d'aon eilimint íon ná iarann ​​ag 1043 K. Má chuirtear rudaí cosúil le nicil agus cóbalt chun cóimhiotail a dhéanamh, ardaíonn sé pointe Curie níos airde. Ligeann maighnéid bhuana atá teas-dhíonach duit maighnéid a úsáid in feidhmeanna mar ghineadóirí agus mótair.

Fágann maighnéid fuaraithe faoi bhun phointe Curie go n-ardóidh an maighnéadú arís. Ní oibríonn leictreamaighnéid sársheoltach ach amháin ag teochtaí fuara nuair a imíonn friotaíocht leictreach chun réimsí maighnéadacha cumhachtacha, marthanacha a dhéanamh.

Tábla 2: Éifeachtaí Teochta ar Mhaighnéadas

Feidhmchláir Mhaighnéadacha

Is uirlis ilúsáideach iad maighnéid a fhaightear ar fud an tírdhreacha tionsclaíoch in iarratais mar:

● Mótair - Braitheann mótair leictreacha sníomh ar mhaighnéid a thiontú idir fuinneamh meicniúil agus leictreach trí ionduchtú leictreamaighnéadach. Tiomáineann mótair bheaga gléasanna ó lucht leanúna go tiomántáin chrua.

● Gineadóirí - Táirgeann gineadóirí tuirbín leictreachas trí mhaighnéid a rothlú in aice le cornaí sreinge, rud a spreagann sreabhadh reatha.

● Stóráil mhaighnéadach - Scríobhann tiomántáin dhiosca crua sonraí trí mhaighnéadú na bhfearann ​​beaga bídeacha a smeach ar dhiosca fearromagnetic.

● Levitation - Úsáideann traenacha Maglev maighnéid chun snámháil os cionn an rian, rud a chuireann deireadh le frithchuimilt le haghaidh taistil chiúin, réidh.

● Feistí leighis - Fostaíonn meaisíní MRI maighnéid sársheoltacha láidre chun athruithe i réimse maighnéadach an chomhlachta a bhrath le haghaidh íomháithe diagnóiseacha.

● Taighde - Déanann mais-speictriméadar cáithníní luchtaithe a lúbadh le réimsí maighnéadacha chun a mais agus a struchtúr ceimiceach a chinneadh.

● Fuinneamh in-athnuaite - Cobhsaíonn imthacaí maighnéadacha rothaí eitilte, ag stóráil fuinneamh cinéiteach a bhaintear as foinsí gaoithe nó gréine.

Levitation Maighnéadach

Úsáideann levitation maighnéadach, nó maglev, maighnéid chun rudaí a dhéanamh ar snámh! Brúigh maighnéid óna chéile. Ach is féidir le socruithe maighnéid uathúla snámh cobhsaí a dhéanamh.

Tá traenacha tapa maglev ar siúl cheana féin san Áise agus san Eoraip. Má shnámhann tú os cionn an raoin níl aon fhrithchuimilt ó rothaí, ionas gur féidir le traenacha maglev dul thar 600 km/u! Gan aon rothaí nó imthacaí, tá siad níos ciúine agus níos míne chun dlús a chur agus stop. Úsáideann siad níos lú fuinnimh ná traenacha rialta freisin.

Tá Maglev bailí ar feadh níos mó ná traenacha amháin! D'fhéadfadh sé cabhrú le spásárthaí a sheoladh, luasairí cáithníní a dhéanamh, imthacaí gan cuimilte a chruthú, agus stop a chur le creathadh i bhfoirgnimh. Tá innealtóirí fós ag feabhsú maighnéid super-láidir. D’fhéadfadh sé seo ligean do thraenacha maglev cathracha iomlána a nascadh amach anseo.

Trí níos mó a chur leis faoin gcaoi a n-oibríonn maglev, úsáidí sa saol fíor, agus féidearthachtaí sa todhchaí mínítear an coincheap seo go simplí. Is féidir le mic léinn óga traenacha ar snámh a thuiscint trí fhórsaí maighnéad gan cuimilte agus feidhmchláir eile den teicneolaíocht fhionnuar seo a shamhlú.

Conclúid

Ó mhaighnéid chuisneora bídeacha go maighnéid míle ar fhad a chumhachtaíonn imoibreoirí comhleá, tá maighnéid thar a bheith luachmhar inár saol laethúil. Leanann tuiscint ar airíonna uathúla maighnéid de bheith ag spreagadh fionnachtana as a dtiocfaidh feidhmchláir núíosacha. Tá féidearthachtaí i réimsí ceannródaíocha cosúil le spintronics agus monapaill maighnéadacha le haghaidh leictreonaic den chéad ghlúin eile agus fiú ríomhairí chandamach.

Agus go leor le tuiscint fós faoi bhunsraith chandamach an mhaighnéadais, nochtfaidh taighde a n-acmhainneacht ollmhór. Tá i bhfad níos mó fós le fáil amach faoi cad is féidir le hairíonna maighnéid cur ar ár gcumas a bhaint amach.

Ceisteanna Coitianta faoi Airíonna Maighnéid

Cad iad na haonaid de neart an réimse mhaighnéadaigh?

Déantar neart an réimse mhaighnéadaigh a chainníochtú in aimpéar in aghaidh an mhéadair (A/m) nó in teslas (T). Is ionann tesla amháin agus niútan amháin in aghaidh an mhéadair aimpéir. Tá neart réimse mhaighnéadaigh an domhain thart ar 0.5 gauss nó 50 microtelasas.

Conas a ríomhtar flosc maighnéadach?

Ríomhtar an flosc maighnéadach trí dhromchla trí neart an réimse mhaighnéadaigh, an limistéar ingearach, agus comhshíneas na huillinne a iolrú.

Cad iad na hábhair a úsáidtear i maighnéid sársheoltach?

Is gnách go n-úsáideann maighnéid sársheoltach sársheoltóirí cosúil le cornaí niobium-tíotáiniam nó stáin niobium arna bhfuascailt ag héiliam leachtach. Ceadaíonn forsheoltóirí ardteochta níos nuaí riachtanais fuaraithe níos lú do láidreachtaí réimse ard.

Cur Síos Meta

Déan iniúchadh ar dhomhan mealltach na maighnéid. Foghlaim faoi ábhair, fearainn, réimsí, agus airíonna eile maighnéid!