Каких приборах и механизмах используют свойства магнитов

Сталкиваясь с различными вещами (приспособлениями, техническими средствами, инструментом, фурнитурой), мало кто задумывается, что их преимущества, оригинальность — результат уникальных характеристик материалов. Изделия, в составе которых есть магниты, прочно вошли в нашу жизнь. Статья рассказывает о сфере применения минерала, лайфхаках с его использованием.

Магнит — что это

Так называют физическое тело кристаллической структуры с собственным магнитным полем. Материал (магнетит) назван по региону открытия залежей минерала в Малой Азии — Магнисии. В промышленности, быту в чистом виде используется редко. Все, с чем приходится иметь дело — неодимовые магниты, сплавы (железо как связующий элемент, неодим, бор). Отличаются компактностью, устойчивостью к размагничиванию, мощностью сцепления (в разы превосходят ферриты), термостойкостью, десятилетиями не теряют уникальных свойств.  

Использование в промышленности

Надежность, сила притяжения, хорошие эксплуатационные качества обусловили применение сплава в различных отраслях. Благодаря уникальным свойствам он более востребован, чем редкоземельный (природный) магнит. 

Строительство

• Использование омагниченной воды для приготовления бетонного раствора уменьшает время кристаллизации, повышает прочность искусственного камня.
• Сварные конструкции успешно замещаются магнитными фиксаторами. Процесс сборки гораздо удобнее, скорость выполнения технологической операции растет.

Нефтепереработка

Магнитные элементы вдоль трубопровода повышают экологичность производства, позволяют создать технологический цикл замкнутого типа, препятствуют образованию отложений на внутренних стенках.

Транспорт

• Запорные устройства.
• Датчики.
• Преобразователи электромеханические.
• За счет использования неодимовых магнитов уменьшаются габариты электродвигателей, снижается сила трения, растет КПД.
• Турбины.

Железоотделители

С помощью неодимовых магнитов выполняется удаление примесей металлов из сыпучих веществ, жидких сред. Нивелируется риск поломок оборудования, загрязнения готовой продукции.

Медицина

• Приборы для МРТ.
• Медицинский магнитный инструмент.

Компьютерная техника

Неодимовые магниты нашли широкое применение в этой сфере: динамики гаджетов, записывающие головки, винчестеры, DVD-приводы.

И это далеко не весь перечень отраслей народного хозяйства, где применяется уникальный сплав, в состав которого входит неодим.

Использование магнитных элементов в быту

«Народные умельцы» нашли множество способов решения бытовых проблем с помощью этого замечательного сплава. Предела «полета мысли» русского человек нет —неодимовые магниты пригодятся в каждом доме.

Элементы крепления

• Держатель проводов (кабелей). Закрепить в удобном месте неодимовый магнит, надеть на провод пружину подходящего диаметра, и готова рациональная конструкция.

• Держатель метиза, инструмента, кухонных принадлежностей. Чтобы шурупы, гвозди всегда были под рукой, положить в карман куртки (рубашки) неодимовый магнит, и не придется таскать за собой баночку с нужным крепежом.

Неодимовый магнит поможет усовершенствовать бытовой инструмент. Закрепленный скотчем на шуруповерте, резко повышает производительность – не нужно тратить время на поиски шурупов.

Не всегда получается удерживать метиз пальцами. Ограниченное пространство, сложность доступа к основе – причин хватает. Неодимовый магнит выручит в подобных ситуациях. Им несложно зафиксировать крепежную деталь в нужном положении, забить гвоздь без риска попасть молотком по пальцам.

Проблема хранения отверток, пассатижей, гаечных ключей, ножей также решается просто. Порядок в гараже, на балконе, кухне обеспечен.

• Магнитные держатели дверей. Закрепив на створке пластину («пятак»), не придется беспокоиться, что полотно резко закроет проем при сквозняке. Двери пластиковые, деревянные не выдерживают ударных нагрузок, деформируются, приходят в негодность. На основе неодимовых магнитиков изготавливаются антимоскитные сетки, востребованные для жилых строений, садовых участков.

• Зажимы из магнитов выполняют функцию мини-тисков. Помещение между двумя образцами скрепляемых деталей за счет силы притяжения достигается быстрое, надежное склеивание фрагментов. Если они сложной конфигурации, реализация иного способа потребует больше времени и усилий.

Восстановление утраченных свойств инструмента

Отвертками приходится пользоваться регулярно. Если магнитное напыление наконечника изначально отсутствует или истерлось, возникают проблемы в работе. Удержать крепеж поможет неодимовая шайба, закрепленная на стержне. Без каких-либо затрат превращает обычную отвертку в  магнитный инструмент.

Поиск скрытых металлических конструкций

Неодимовый магнит помогает точно определить местоположение швеллера, трубы, арматуры под облицовкой. Кто занимался ремонтом, сверлением стен, потолка, знает, сколько сверл, буров, коронок приходится менять в процессе работы «вслепую».

Очистка моторного масла

Сливная пробка с неодимовым магнитом в поддоне картера «собирает» металлическую пыль, препятствует ее попаданию в двигатель.

Магнитный инструмент

Незаменимый помощник домашнему мастеру. Продается в большом сортаменте, но если нет под рукой, несложно изготовить самостоятельно.

• Закрепив фрагмент сплава на кончике рейки, штапика, таким телескопическим магнитным инструментом несложно найти мелкий метиз, закатившийся между половиц, в угол комнаты, собрать металлическую стружку.
• Сверление. Разновидность востребованного в быту магнитного инструмента – дрель на подставке из сплава. Повышается точность, уменьшается вибрация.
• Телескопические ручки, захваты с деталями из сплава упрощают работу в стесненных условиях ограниченного пространства, избавляют от необходимости тратить время на поиски потерявшейся металлической фурнитуры, метиза.

Хороший хозяин придумает, как изготовить и использовать самодельный магнитный инструмент.

Результаты

Семантическое ядро

Наверняка вам знакомо свойство магнитов примагничивать какие-либо предметы. Преимущественно, магниты могут притягивать металлические предметы, а на неметаллы влияние не оказывают (или оказывают, но при определенных специальных условиях).

Но почему же магнит способен притягивать предметы или другие магниты? Из-за чего, скажем, деревянный брусок ничего не притягивает, а вот постоянный магнит вполне способен притягивать гвозди, скрепки и другие предметы?

Ответ на вопрос кроется, как обычно это и бывает в материаловедении, в структуре рассматриваемого образца. Структура должна быть особенная. Правда сложно представить, какая именно специфика структуры материала может наделять образец такими “космическими свойствами”. Начнем с самого простого.

Как мы помним из элементарной школьной физики, всегда, где есть электричество, есть и магнетизм. Утрируя для упрощения изучения вопроса скажем, что электрический ток порождает магнитное поле. Электрический ток же – это упорядоченное направленное движение частиц.

При детальном рассмотрении, любой движущийся электрон можно рассматривать как частицу, создающую вокруг себя магнитное поле.

Вспомним, что все материалы состоят из частиц. Частицы – это молекулы и атомы. Атомы в свою очередь состоят из электронов и протонов (и много чего ещё, но не о том сейчас :)…) Электроны перемещаются относительно ядер атомов. Вспоминаем планетарную модель атома. Соответственно, когда электроны перемещаются по орбите, они создают магнитный момент.

По этой логике, как минимум все металлы, должны притягивать всё. Но дело тут в том, что магнитный момент отдельной частицы слишком мал. Частицы в обычном же материале перемещаются хаотично, поэтому малые моменты самоубиваются. Суммирование моментов не происходит.

Вот теперь наверное и понятно, что происходит в постоянном магните.

У ферромагнетиков (это вещества, из которых делают магниты) не все электроны имеют пару. В результате, некоторые электроны перемещаются в одном направлении.

Соответственно, и магнитный момент направлен в одну сторону и суммируется. Получается естественный электромагнит. Зоны, где происходит такое упорядочивание, называются магнитными доменами.

Это свойств характерно только определенному классу материалов с определенной структурой. Они и могут быть постоянными магнитами.

Микроструктура у таких материалов тоже будет иметь некоторые характерные отличия. Наверное можно догадаться, что она должна быть далеко неравновесной. Именно это создаст благодатную почву для формирования описываемых ранее условий. Нужны дислокации, границы зерен, и т.п., являющиеся источником искажений структуры. Ведь когда всё равновесно, то и цепляться не за что. Если структура равномерная то отклонения, которые как раз и являются основой формирования свойств, отсутствуют.

Постоянные магниты могут быть искусственными и естественными. Искусственные магниты получают выдерживанием подходящих образцов в магнитном поле. Это позволяет ориентировать все магнитные моменты в одну сторону. Естественные магниты имеют магнитные свойства прямо из природы. Среди ископаемых можно встречать куски руды и прочие образцы, обладающие магнитными свойствами от природы.

Вообщем-то, это всё, что нужно знать о причинах возникновения магнетизма в постоянном магните.

Ещё наверняка вам будет интересно узнать, что постоянный магнит можно “убить” в печке 🙂 Достаточно лишь выдержать его при определенной температуре. Тогда моменты опять переориентируется и магнит разрядится.