2.3. Феромагнетики.

Феромагне́тики — деякі метали (залізо, нікель, кобальт, гадоліній, манган, хром та їхні сплави) з великою магнітною проникністю. Розрізняють м'які феромагнетики з малою коерцитивною силою та тверді феромагнетики з великою коерцитивною силою. Феромагнетики використовуються для виробництва постійних магнітів, осердь електромагнітів та трансформаторів.

Коерцитивна сила - характеристика феромагнетика,яка визначає напруженість магнітного поля, що зменшує залишковий магнетизм феромагнетика до нуля.

Властивості феромагнетизму. Найтиповішою властивістю є нелінійний характер процесу намагнічення.

• Феромагнетики сильно втягуються в область сильнішого магнітного поля.

• Магнітна сприйнятливість феромагнетиків позитивна і значно більше одиниці.

• При не дуже високих температурах феромагнетики характеризуються спонтанною намагніченістю, яка сильно змінюється під впливом зовнішніх дій.

Властивості феромагнетиків пов'язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбувається при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у я ких відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості

3. Виготовлення найпростішого електромагніту

Для виготовлення найпростішого електромагніту потрібно:

• Мідний дріт;

• Болт з гайкою;

• Дві пластмасові шайби;

• Бумажний скотч;

• Ізострічка;

1. Збираємо конструкцію, як показано на малюнку (див. Додаток 1): на болт надягаємо шайби, між ними наметовому паперовий скотч, що б виключити замикання витків котушки болтом і злегка підтягуємо гайкою. Отримали осердя майбутнього електромагніту.

2. Кріпимо кінець дроту на різьбі болта і, перейшовши через гайку, починаємо акуратно, виток до витка, намотувати дріт на осердя.(Додаток 2)

3. Коли перший шар буде готовий, повертаємо дріт до першого витка, прокручувати шар папером і починаємо мотати другий виток.(Додаток 3)

4. Повторюємо послідовність операцій кілька разів, намотуючи акуратно, шар за шаром витки котушки нашого майбутнього електромагніту.(Додаток 4)

5. Починаючи, приблизно, з п'ятого витка, зменшуємо кількість витків, намотуваних в кожному шарі. При цьому щільність витків зберігаємо незмінною. Таким чином, на кінці котушки сформується отака бульба. (Додаток 5)

6. Після намотування останнього шару котушку обмотаємо ізоляційною стрічкою. Електромагніт готовий.

2.4. Практичне використання електромагнітів.

Електромагнітні муфти замінюючи фрикційні, служать для включення навантаження на двигун. Їх застосовують в автомобілях, тепловозах, поршневих компресорах, на суднах і т.д. Електромагнітні муфти поділяють на муфти тертя і муфти ковзання.

Електромагнітна муфта тертя складається з ведучої і веденої половин, які притягуються під дією магнітного поля при включенні котушок. У деяких муфтах тертя повітряний зазор між їх половинами заповнений магнітним матеріалом, що складається з феромагнітного порошку і порошкоподібного або рідкого діелектрика. Під дією магнітного поля в'язкості цієї суміші сильно зростає, чим забезпечується надійне зчеплення.

Підйомні магніти застосовують для захоплення чавунних і сталевих деталей при підйомі і переміщенні їх за допомогою кранів.(Додаток 6). Ці магніти виготовляють на різну підйомну силу. Окремі з них здатні піднімати сталеві болванки масою до 20 т. Якщо перетин сталевого осердя одно S (м2), магнітна індукція між площинами осердя і піднімаючою деталлю дорівнює В (Т), то підйомна сила (Н) електромагніту визначиться так:

.

Електромагніти використовують в медицині. Дуже перспективний метод очищення крові при серйозних заражених. які не піддаються медикаментозному лікуванню, розроблений медиками. Створений нешкідливий для організму сольовий розчин, що містить найдрібніші залізні кульки, покриті реагентом. Реагент здатний "прилипати" до певного виду шкідливих мікробів, які з'являються в крові людини при хворобах. Розчин вводиться в організм людини, а потім кров з розчином пропускається через електромагнітну установку, яка "відловлює" і видаляє із крові залізні частинки з налиплими на них бактеріями.(Додаток 7).

За допомогою електромагніту вдається очищати зерна деяких рослин (льон, конюшина, люцерна та ін) від бур'янів і випадково потрапили в них залізних предметів. Для цього використовують магнітний сепаратор зерна (Додаток 8,рис. 60 б). Коли зерна 1 з підмішати заздалегідь дуже дрібними залізними тирсою висипають з бункера на обертовий барабан 2, то що знаходиться в ньому електромагніт притягує залізні ошурки 4 разом з прилиплими до них бур'янами, відсіваючи їх таким чином від гладких зерен 3, до яких тирса не прилипають.

Ще одне застосування електромагніту - його використання в електричному дзвінку. Схема такого дзвінка зображена на малюнку (Додаток 8,рис 60 в). На цій схемі позначено: ЕМ - дугоподібний електромагніт; Я - залізна пластинка, яка називається якорем; М - молоточок; З - Дзвінкового чаша; П - контактна пружина, яка стосується гвинта В. При натисканні кнопки ланцюг дзвінка замикається, якір притягається до електромагніту і молоточок ударяє по дзвінкової чаші. При цьому контакт з гвинтом В порушується, струм в електромагніт припиняється і пружина П повертає якір в колишнє положення. Потім все повторюється знову. Швидко повторювані удари молоточка по чаші З змушують її безперервно дзвеніти.

У потужних електричних двигунах, застосовуваних у прокатних станів, шахтних підйомників, ліфтах і деяких насосах сила струму досягає тисяч ампер. Для включення таких ланцюгів застосовують електромагнітне реле. Його пристрій показано на малюнку (Додаток 10). На цьому малюнку позначені: 1 - електромагніт; 2 - якір; 3 - контакти робочої ланцюга, що включається за допомогою реле; 4 - пружина; 5 - електродвигун, 6 - контакти, до яких підключений джерело струму, що живить електродвигун. Електромагнітне реле приводиться в дію малою силою струму, і тому оператор виявляється захищеним від контакту з ланцюгом великого струму.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Головне управління освіти і науки Донецької облдержадміністрації

Дніпропетровське відділення МАН України

Відділення: фізика

ЕЛЕКТРОМАГНІТИ

Роботу виконала: Репа Ганна Юріївна учениця 11-Б класу Криворізької гімназії № 127 Науковий керівник: Смаровоз Любов Гнатівна, вчитель фізики вищої категорії, Криворізькох гімназії № 127