Однополюсный магнит своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

19 век ознаменовался в физике крупными исследованиями в области электромагнетизма. Ученые ставили смелые эксперименты, получали несколько парадоксальные результаты, в ходе анализа которых окружающий мир раскрывал свои новые тайны.

Парадоксы магнитов

Из школьного курса известно, что носителем свободного отрицательного электрического заряда является электрон. А положительного — протон. А вот в случае с магнитным зарядом все совершенно иначе.

Представим обычный магнит — он имеет 2 полюса, северный и южный:

Но вот если магнит разрезать пополам, то не получится двух частей с одним полюсом, каждая из половинок сразу же обретет второй полюс. Причем ориентация исходного магнита сохранится:

Процедуру разрезания можно проводить сколько угодно долго, но магнита с одним полюсом получить не удастся. Итак, магнит всегда представляет собой диполь. Однако вопрос, существует ли магнитный монополь (магнит с одним полюсом) продолжает занимать умы ученых современности.

Правда многие физики полагают, что магнетизм и в самом деле есть вторичный продукт электричества и никаких свободных магнитных зарядов в природе не существует. Для нахождения подобных монополей брали грунт с гор и глубоких шахт, а также дна океана. Исследовали лунный грунт и метеоритное вещество, но ни одного монополя так и не нашли. Так что если они существуют, то крайне неуловимы.

Работы Дирака

И все же. В 1931 году за изучение магнитных монополей взялся англичанин Поль Дирак. Он был вооружен знаниями квантовой физики, а также обладал весьма нестандартным мышлением. Дирак связал фазы квантовых волн с возможным существованием магнитных монополей. Сразу стала просматриваться занятная связь между свободными магнитными и электрическими зарядами.

Если предположить, что монополи существуют, то окажется, что их заряд должен быть кратен некой фиксированной величине, а ее в свою очередь определяет величина заряда электрона.

Дальнейшие рассуждения привели к объяснению равенства зарядов всех электронов. Ученый пошел дальше, он вычислил, что если магнитный монополь существует, то его заряд равен 137 зарядам электрона. Оставалось дело за малым — найти сам монополь, но ведь никакие поиски к успеху не приводят. Чтобы обойти эту проблему, Дирак приписал монополю огромную, по сравнению с электроном, массу.

Картина получилась не только непротиворечивой, но вполне логичной. За эту поистине фундаментальную работу магнитный монополь часто стали именовать монополь Дирака .

Новый прорыв

Очередной прорыв в изучении возможно существующего монополя наступил в 1974 году когда советский физик Александр поляков и голландец Герард Хофт, независимо один от другого пришли к схожим выводам. Они обнаружили, что для теории Великого Объединения (теория в которой объединяются воедино все существующие фундаментальные взаимодействия) необходимо чтобы существовал магнитный монополь, да еще и весьма немалой массы. Было необходимо его существование и в рамках некоторых других теорий.

Расчеты показали, что масса монополя должна быть где-то 10^16 масс протона . Создать такую частицу на современных коллайдерах просто невозможно. Зато удалось установить примерную структуру гипотетического объекта.

Больше всего он напоминает луковицу, у которой каждый слой обладает определенными свойствами.

Несколько раз физики объявляли о нахождении сигнала или трека соответствующего монополю Дирака — это всегда вызывало своего рода сенсацию. Но ни разу проведение повторных экспериментов при аналогичных условиях не давало такого результата. Тут, скорее всего, имелись ошибки связанные со случайным сбоем аппаратуры или с человеческим фактором.

Нахождение монополей Дирака является не чисто научной задачей, это позволило бы человечеству получить практически неограниченный источник экологически чистой энергии. Теоретически, полная аннигиляция северного и южного монополей способна дать в 10^16 степени больше энергии, чем распад такой же массы урана. Правда страшно и подумать, что будет, если подобную энергию человечество попробует употребить во зло.

Есть несколько способов сделать магнит в домашних условиях. Первый и второй способ подойдут для простых домашних экспериментов и для показа детям. Третий и четвертый способы несколько сложнее и требуют внимательности и осторожности.

Варианты изготовления простейших магнитов своими руками

Медная проволока.
Источник постоянного тока.
Металлическая заготовка — это и есть будущий магнит.

Самый простой электромагнит из проволоки, батарейки и гвоздя

Берем металлическую заготовку и обматываем ее медной проволокой. В общей сложности должно получиться 300 витков. Концы проволоки присоединяем к батарейке или аккумулятору. В результате металлическая заготовка намагнитится. Насколько сильным будет ее поле, зависит от мощности тока, поступающего из источника электропитания.

Способ 2

Сначала нужно сделать индукторную катушку. Внутрь нее и помещается будущий магнит, поэтому используется заготовка компактных размеров. Порядок действий точно такой же, за исключением того факта, что количество витков проволоки должны быть не 300, а 600. Этот метод хорош, если нужно сделать магнит повышенной мощности.

Медная проволока на ферритовом магните

Подразумевает использование сетевого электричества. Метод довольно сложен и опасен, поэтому манипуляции должны быть выверенными и осторожными. К стандартному набору приспособлений добавляется плавкий предохранитель, без которого создать магнит не получится. Он-то и подключается к индукторной катушке, внутри которой расположена металлическая заготовка. Предохранитель подключается в сеть. В результате он сгорает, но при этом успевает зарядить находящийся внутри катушки предмет до высоких показательный.

Будьте осторожны! Подобные эксперименты представляют опасность для жизни и нередко приводят к короткому замыканию в электросети! Выбирая подобный способ изготовления магнитных элементов, выполняйте необходимые меры предосторожности и подготовьте огнетушитель, который позволит оперативно погасить возможное возгорание.

Оценить результат работы поможет специальный магнитометр — он покажет, насколько сильно полученное изделие.

Как самому сделать самый мощный магнит

Самые мощные магниты в мире делают из редкоземельного металла неодима. Железо, неодим и бор приводят в порошкообразное состояние, смешивают, формуют и спекают в СВЧ-печах. Затем заготовки намагничивают и наносят защитное покрытие из цинка или никеля. Повторить этот процесс дома очень сложно. Но есть и другой способ.

Первый шаг на пути к реализации цели заключается в поиске сломанных жестких дисков от компьютера. При отсутствии в хозяйстве сломанного винчестера можно попробовать отыскать неработающие устройства на авито, дарударе или на других площадках объявлений.

Магнитная головка в открытом жестком диске

В дисках есть магнитная головка, используемая для управления записью и чтением данных. Второй шаг - полностью разобрать жесткий диск и получить доступ к этой головке. На ней и находятся пластины изогнутой формы из сплава неодима-железа-бора. Их могут приклеить к стальным элементам, но часто они закреплены благодаря собственной магнитной силе. Самые крупные неодимовые магниты попадаются в самых старых винчестерах.

Конечно, проще всего купить неодимовый магнит нужной формы и силы. С другой стороны, если у вас в наличии есть несколько неработающих винчестеров, то было бы крайне неосмотрительно их просто выбросить.

wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 64 человек(а).

Магниты изготавливаются путем обработки ферромагнитных металлов, таких как железо и никель, магнитными полями. Когда эти металлы нагревают до определенной температуры, они становятся постоянными магнитами. Из этой статьи вы узнаете, как сделать магнит из скрепки, электромагнит и магнит, который вы сможете использовать в качестве компаса.

Попробуйте скрепки разных размеров, а также с покрытием и без покрытия.
Соберите различные маленькие кусочки металла и проверьте, какой размер, и какой вид металла прилипает к скрепке.

Потрите скрепку о магнит. Перемещайте ее в одном направлении, а не туда обратно. Движения должны быть быстрые, примерно, как при зажигании спички. Потрите скрепку максимально быстро примерно 50 раз.

Неодимовым магнитом является магнитный элемент, который состоит из неодимового редкоземельного борного и железного материала. Обладает кристаллической структурой, тетрагональной формой и формулой Nd2Fe14B.

Неодимовый магнит как самый распространенный вид

Впервые был создан организацией General Motors в 1982 году. Является самым сильным постоянным магнитным элементом, величина мощности которого в несколько раз больше обычного. Оснащен большой магнитной индукцией в 12 400 гаусс.

Обратите внимание! Это хрупкий сплав, имеющий формулу NdFeB, а также жесткий никелированный защитный слой и соответствующий класс. Пользуется большой популярностью и выпускается в разной форме.

Полное определение материала

Использование выключателя

Для удобства использования предлагаем слегка усовершенствовать полученную схему. К указанному выше перечню следует добавить еще два элемента. Первый из них – третий провод в ПВХ изоляции. Второй – выключатель любого типа (клавишный, кнопочный и т.д.).

Таким образом, схема подключения электромагнита будет выглядеть так:

первый провод соединяет один контакт батарейки с контактом выключателя;
второй провод соединяет второй контакт выключателя с одним из контактов провода электромагнита;

третий провод замыкает цепь, соединяя второй контакт электромагнита с оставшимся контактом батарейки.

Используя выключатель, включение и отключение электромагнита будет осуществляться значительно удобнее.

Преимущества

Самый распространенный неодимовый магнит — тот, который имеет сплав железного оксида, обладающий хорошей термостойкостью, высокой магнитной проницаемостью и низкой себестоимостью. Оснащен цветовой маркировкой, высокой коэрцитивной силой, мощным магнитным полем, удерживающим предметы на весу, компактным размером, малым весом, доступностью и широкой областью применения. Имеет большой срок службы.

Если обычный магнит работает на протяжении 10 лет и может размагничиваться, то неодимовый через 100 лет не утрачивает свои свойства. Еще одно преимущество заключается в форме. Подобное изделие обладает формой подковы. Она дает большой срок службы прибору. Что касается стоимости, это — дорогие изделия, однако стоимость оправдывается с помощью превосходных эксплуатационных качеств и безупречной надежности.

Долговечность работы как одно из преимуществ

Стоит указать, что сила, заключенная в неодимовых магнитах, еще одно их преимущество. Она высокая и найти конкурентную ей нереально. Это рекордный вид показателя, повышение которого невозможно. Сила образуется при изготовлении. Намагничивание происходит после формирование сплава. Благодаря существующим технологиям намагничивается сплав таким образом, что магнит имеет невероятно высокую мощность и этот показатель достигает рекорда.

Вам это будет интересно Особенности статического электричества

Обратите внимание! Мощность — относительное обывательское понятие. Сила стабильная, но измеряется она при помощи приборов. При этом показания зависят от того, какая толщина у поверхности и чистота. Некоторое влияние способен оказывать угол отрыва.

Сила как одно из преимуществ

Срок службы

Срок работы оборудование, если будет надлежащее использование, равен 30 лет. Из-за неосторожного обращения, прибор может быть испорчен. Дело в отсутствии гибкости, а также в ломкости и потрескивании в момент большой нагрузки. Из-за падения, удара или снижения сцепных свойств снижается срок службы оборудования. По этой причине необходимо избежание падений с использованием соприкасающихся в движениях деталей.

Еще одним крайне важным моментом является безвозвратная потеря магнитных свойств из-за нагревания. Поэтому шлифовка с резкой или сверлением снижает цепную силу и может возгораться сплав. Если же хранение с эксплуатацией организовано правильно, то намагниченность сохраняется на протяжении 10 лет.

Продолжительный срок службы

Способы размагничивания металла

Существует несколько способов размагничивания металлических конструкций. Устройства применяются в зависимости от частоты использования, назначения и мощности. Перед тем, как размагнитить металл в домашних условиях, необходимо разобраться со существующими конструкциями.

Обычный магнит крупного размера, над ним проводится инструмент при минимальном расстоянии, на грани с процессом притягивания. Магнит можно извлечь из старого динамика, большинство из которых круглой формы. Процесс производится при удалении изделия от конструкции, расшатывая его, чем дальше инструмент от конструкции, тем меньше амплитуда. Расположение оси, на которой отсутствует магнитное поле, зависит от конструкции изделия.
Более частое использование потребует прибора, эксплуатируемого при домашних условиях от электросети. Изготовить прибор возможно в домашних условиях или приобрести на торговых рядах радиодеталей. Основная составляющая – катушка с намотанной проволокой, подключенная к трансформатору. Подача переменного тока позволяет размагнитить элемент, постоянного – наоборот.

Снятие намагничивания магнитометром

Существует множество вариаций, комплектов для размагничивания металлов на производстве.

Туннельные устройства включают в себя катушку, имеющую отверстие, подключенную к сети.

Размер отверстия может быть различным, зависит от назначения и габаритов обрабатываемых деталей. Многополосные магниты, приводимые движением, вращение которых происходит с регулировкой скорости, воздействие и изменение амплитуды производится путем отвода детали от корпуса.

Электромагниты работают от сети 220 или 380 вольт, позволяют размагнитить элемент отводом на определенное время. Контейнерные механизмы позволяют установить изделие к устройству, в котором автоматически создается необходимая среда.

Конструкция

Отвечая на вопрос, из чего сделан неодимовый магнит, можно указать, что это редкоземельный элемент, который содержит атом с лантанидом или актинидом. В классическом составе может еще находится присадка. Она используется, чтобы увеличить силу с выносливостью и стойкостью к большим температурам. Бор используется в малом количестве, железо — связующий элемент. Благодаря такому составу получается большая сцепная сила. При соединении нескольких ферритовых колец, можно руками разъединить их. Что же касается неодимовых магнитов, этого сделать нельзя.

Состав магнитного материала

Делаем магниты на холодильник (и не только) из подручных, бросовых и природных материалов

Магниты на холодильнике радуют глаз и сохраняют на виду наши списки, фотографии, открытки, визитки и купоны. Делать их своими руками для себя или в подарок очень интересно и легко. Ведь если подумать, то для изготовления магнитных поделок можно использовать почти все, что есть под рукой, достаточно включить фантазию, запастись клеем и мини-магнитами. В этой статье мы представили 70 вдохновляющих фото-идей, а также 5 пошаговых уроков, как сделать классные магниты на холодильник (и не только) из подручных, природных и даже бросовых материалов.

Как намагничивают неодимовые магниты

Намагничивание неодимовых магнитов происходит путем взаимодействия ионового брома, железа и неодима мощного магнитного поля. Благодаря подобным действиям получается элемент, который имеет высокую коэрцитивную силу и высокую мощность сцепления. Также он обладает крайне продолжительным сроком службы в быту.

Намагничивание неодимовых материалов

Как использовать

Неодимовый магнитный элемент самый сильный, превышающий аналоги, которые основаны на редкоземельном металле. Помимо этого, неодим способен значительно надолго сохранять намагниченную структуру. Использовать подобное оборудование можно в разных сферах. К примеру, его применяют при изготовлении накладных наушников с ветрогенераторами, мотор-колесами и скутерами.

Вам это будет интересно Особенности индуктивного сопротивления

Обратите внимание! Магниты активно используются в промышленной, бытовой, медицинской сфере. Также их применяют, чтобы проводить поисковые работы металлоискателем. Нередко их можно найти в сантехнике или сувенирах.

Из конкретных примеров можно назвать применение магнита при разработке медицинских приборов, магнитной обработки воды, создании масловых и технологичных фильтров, формировании исполнительных механизмов с высокочувствительными датчиками. Кроме того, они нужны, чтобы производилась одежда с чехлом и обувью, создавались рекламные, информационные и навигационные материалы.

Сфера применения материала

В целом, неодим — самый мощный постоянный магнитный материал, который обладает высокой стойкостью к размагничиванию, мощностью притяжения и металлическим внешним видом. Имеет большой срок службы, состоит из бора, железа и металла лантаноидной группы.

Изготовление простого электромагнита

Простейший электромагнит, вполне пригодный для решения небольшого спектра практических бытовых задач может быть изготовлен своими руками без использования катушки.

Для работы приготовьте следующие материалы:

стальной стержень диаметром 5-8 миллиметров или гвоздь на 100;
провод медный в лаковой изоляции диаметром 0,1-0,3 миллиметра;
два куска по 20 сантиметров медного провода в ПВХ изоляции;
изоляционную ленту;
источник электричества (батарейка, аккумулятор и пр.).

Из инструментов приготовьте ножницы или кусачки (бокорезы) для резки проводов, пассатижи, зажигалку.

Первый этап – намотка электропровода. Непосредственно на стальной сердечник (гвоздь) намотайте несколько сотен витков тонкого провода. Вручную этот процесс осуществлять достаточно долго. Воспользуйтесь простейшим приспособлением для намотки. Зажмите гвоздь в патрон шуруповерта или электродрели, включите инструмент и, направляя провод, выполните его намотку. К концам намотанного провода примотайте куски провода большего диаметра и заизолируйте места контакта с помощью изоляционной ленты.

При эксплуатации магнита остается лишь подключить свободные концы проводов к полюсам источника тока. Распределение полярности подключения не оказывает влияния на работу приспособления.

Читайте также: