Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet

Nilalaman

  • Kasaysayan ng Mga Magnets
  • Mga uri ng materyal na Pang-magnet
  • Mga materyales na nakakapinsala
  • Mga materyales na paramagnetic
  • Mga materyales na Ferromagnetic
  • Mga uri ng Magnet
  • Mga matitigas na magneto at Soft magnet
  • Permanenteng magnet at electromagnet
  • Mga aplikasyon ng electromagnets

Kasaysayan ng Mga Magnets

Mula sa mga lodestones (o magnetite) muna, ang mga tao ay may ideya tungkol sa pagtatrabaho ng mga magnet, na kung saan ay magnetized na piraso ng iron iron na matatagpuan sa likas na katangian. Ang salitang magnet ay nagmula sa Greek, mula sa lupa na pinangalanang "Magnesia", isang bahagi ng sinaunang Greece kung saan natagpuan ang mga lodestones. Sa pagtatapos ng ika-12 siglo AD, ginamit ang mga magnet at mga magnetic compass ay itinayo at ginamit sa pag-navigate sa iba't ibang bahagi ng mundo tulad ng Tsina, Europa, atbp.

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Isang natural na nagaganap na permanenteng magnet: lodestone (itim)
Credit sa Larawan: Teravolt (makipag-usap), Lodestone (itim)CC BY 3.0

Talaga, ang mga magnet ay materyal na gumagawa ng mga magnetic field. Napagmasdan ng mga pisiko na sina Curie at Faraday na halos lahat ng mga materyales ay may ilang mga katangian ng magnetiko at ayon sa kanilang pag-uugali sa magnetik na hinati sila sa tatlong mga kategorya:

  • Mga materyales na nakakapinsala
  • Mga materyales na paramagnetic
  • Mga materyales na Ferromagnetic

Mga uri ng Magnet:

Mga Materyal na Hard Magnetic: 

Ang mga matitigas na magnet ay karaniwang mga materyales na ferromagnetic na may kakayahang mapanatili ang pang-magnet sa loob ng isang mahabang panahon, ibig sabihin, ang materyal ay dapat magkaroon ng mataas na pagpipigil.

Ang mga matitigas na magnet ay dapat ding magkaroon ng mataas na antas ng pagpipilit, ibig sabihin, isang malaking lakas lamang ng panlabas na magnetikong patlang ang dapat na makapagtanggal ng natitirang magnetismo na pinanatili ng materyal.

Ang ilang mga halimbawa ng matitigas na materyal na magnetiko ay Alnico (isang haluang metal na nabuo ng kombinasyon ng bakal, kobalt, aluminyo, nikel at tanso) at lodestone (isang natural na nagaganap na metal).

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Hysteresis loop para sa Hard Magnets

Mga Materyal na malambot na magnetiko: 

Ang mga malambot na magnet ay mga materyal na ferromagnetic din na maaaring panatilihin ang kanilang pang-magnetisa hangga't ang panlabas na magnetic field ay lumalabas, ie mababa ang kanilang pagpipigil. Mayroon din silang mababang antas ng pamimilit, ibig sabihin, ang kanilang pinanatili na magnetisasyon (kahit na napakaliit) ay maaaring matanggal nang napakadali.

Samakatuwid, madali silang ma-magnetize at ma-demagnetize.

Ang mga ganitong uri ng materyales (malambot na magnet) ay ginagamit upang gawing electromagnet bilang isang electromagnetic na materyal ay dapat magkaroon ng isang mababang retentivity at isang mababang coercivity din. Ang malambot na bakal ay isang angkop na materyal bilang isang malambot na ferromagnet.

.

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Hysteresis Loop para sa Soft Magnet

Ang dalawang uri ng mga magnet: Permanenteng magnet at electromagnet

Permanenteng magnet:

mga magnet
Permanenteng magnet

Ang mga materyales na maaaring panatilihin ang kanilang mga katangian ng ferromagnetic sa mahabang panahon sa normal na temperatura ng kuwarto ay maaaring maiuri bilang permanenteng mga magnet.

Ang isang mataas na antas ng pagpapanatili (ang magnet ay maaaring panatilihin ang pang-akit nito sa kawalan ng panlabas na magnetic field) at din ng isang mataas na antas ng coercivity (ang magnetikong pag-aari ay hindi natanggal ng mga panlabas na magnetic field) ay kinakailangan upang maging isang permanenteng magnet.

Ang mga permanenteng magnet ay dapat ding lumalaban sa mekanikal na stress at pagbabago ng temperatura. 

Tulad ng nakasaad dati, ang isang magnetic field ay ginawa ng isang pagbabago ng electric field. Samakatuwid ito ay theorized na ang magnetic field ng isang permanenteng pang-akit ay isang kinahinatnan ng pare-parehong pag-ikot ng mga electron sa isang partikular na direksyon sa loob ng mga atomo ng materyal habang ang electric charge sa paggalaw ay gumagawa ng isang nagbabagong electric field. Ang ganitong uri ng pare-parehong pagikot ng mga electron sa mga atomo ng isang materyal ay karaniwang sanhi ng istraktura ng atomic at elektronikong oryentasyon ng materyal. Samakatuwid, ilang uri lamang ng mga sangkap ang may kakayahang permanenteng mapanatili o mapanatili ang isang magnetic field.

Ang Lodestone, Alnico, tulad ng nabanggit sa mga hard magnet, ay maaaring maging isang halimbawa ng permanenteng magnet. Mula sa mga talakayan mayroon kaming mapaghihinuha na ang bakal ay mas angkop para sa paggawa ng permanenteng pang-akit kaysa sa bakal dahil ang bakal ay may mas mataas na halaga ng coercivity kaysa sa iron bagaman ang iron ay may isang maliit na mas mataas na pagpipigil kaysa sa bakal. Ang isang bilang ng mga haluang metal na may lubos na malalaking halaga ng retentivity at coercivity ay binuo para sa paggawa ng permanenteng magnet. Ang nasabing haluang metal na may napakataas na halaga ng pagpipilit ay pinangalanan bilang tinig (isang haluang metal na binubuo ng vanadium, iron at kobalt).

Mga electromagnets

Ang mga electromagnet ay pangkalahatang itinatayo sa pamamagitan ng paikot-ikot na materyal (karaniwang mga materyales na ferromagnetic) ng isang kawad sa isang likid at kinokonekta ang mga wire sa isang variable na suplay ng kuryente (tulad ng kasalukuyang nasa mga wire ay maaaring iba-iba).

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Isang Elektromagnet

Paano gumagana ang isang electromagnet?

Kapag ang isang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng mga wire, ang magnetic field na ginawa ng bawat isa sa mga indibidwal na mga loop ng coil ay na-buod sa magnetikong patlang ng mga kalapit na mga loop, at kabuuan ay gumagana ito bilang isang malakas na magnet ng bar na may natatanging Hilagang Pole at South Pole.

Ang nagreresultang magnet na ito ng bar na may natatanging Hilaga at Timog na Pole ay mas malakas kaysa sa anumang permanenteng bar magnet na maaaring ma-magnetize at ma-demagnetize sa kalooban, ie maaari itong kumilos bilang isang magnet lamang kapag kinakailangan ito.

Ang materyal na ginamit bilang core ay dapat magkaroon ng mataas na pagkamatagusin, mababang retentivity at mababa rin ang coercivity. Sa isang electromagnet, ang magnetikong patlang at density ng pagkilos ng bagay ay madaling magkakaiba-iba ayon sa kasalukuyang pag-ikot. Ang pag-aari na ito ng isang electromagnet ay malawakang ginagamit sa iba't ibang mga application, ngunit hindi tulad ng permanenteng magnet na ito ay nangangailangan ng isang supply ng kuryente para gumana ito at para din sa electromagnet, mayroong ilang pagkawala ng enerhiya sa magnetization at demagnetization ng core tulad ng pinag-aralan dati sa anyo ng ang loop ng hysteresis.

Ang pagbuo ng North Pole at South Pole kapag ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng paikot-ikot na nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang daloy sa mga loop. Kung saan ang Hilaga at Timog na Pole ay mabubuo ay maaaring mahulaan ng diagram na ipinakita sa ibaba.

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Hilagang-Timog na Pole alinsunod sa direksyon ng kasalukuyang sa likaw

Mga kadahilanan kung saan nakasalalay ang lakas ng electromagnet

Ang lakas ng magnetic field o ang density ng magnetic flux ay nakasalalay sa dami ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng paikot-ikot na at din sa ang bilang ng mga liko sa coil. Mas partikular, ang lakas ng magnetic field ay direktang proporsyonal sa pareho sa kanila, na nauugnay mula sa pagpapahayag ng puwersang magnetomotive, na kung saan ay ang mga sumusunod:

Magneto-motive force (MMF) = Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at ElectromagnetIXN 

saan Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet ay ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng paikot-ikot at N ay ang bilang ng mga liko.

Isa pang kundisyon kung saan ang magnetic lakas ng isang electromagnet nakasalalay ay ang materyal na ginamit bilang ang core. Pangkalahatan, ang core ay binubuo ng ferromagnetic material na may mataas na antas ng pagkamatagusin (ang sukat ng kadalian kung saan ang isang magnetizing field ay maaaring tumagos o tumagos sa isang naibigay na materyal). Kung gagamitin namin ang anumang materyal na hindi pang-magnetiko tulad ng kahoy, plastik, atbp., Maaaring ipagpalagay na ang core ay binubuo ng libreng puwang dahil ang pagkamatagusin ng naturang materyal ay napakababa at samakatuwid, ang kakapalan ng magnetic flux ay bale-wala.

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at Electromagnet
Paglalapat ng Electromagnet
Imahe ng Credit: AntennamaxAGEM5520CC BY-SA 3.0

Mga aplikasyon ng electromagnets

  • Malawakang ginagamit ang mga electromagnet sa mga kagamitang de-kuryente tulad ng mga electric bell, induction heater, electric fan, telegraph, electric train, electric motor-generator atbp.
  • Ginagamit ang mga ito para sa magnetic levitation tulad ng sa mga tren ng maglev.
  • Ginagamit ang mga ito sa mga headphone, speaker, tape recorder at maging sa mga hard disk ng aming mga computer.
  • Ginagamit ang mga ito bilang mga relay at sa kagamitan tulad ng mass spectrometers at kahit na sa mga particle accelerator.
  • Ginagamit pa ang mga ito sa mga medikal na layunin tulad ng pagtanggal ng mga piraso ng bakal mula sa mga sugat at pati na rin sa mga makina ng MRI (magnetic resonance imaging). 

Para sa higit pang artikulong nauugnay sa Elektronika pindutin dito

Tungkol kay Amrit Shaw

Pangkalahatang-ideya sa mga magnet | 2 mahalagang uri ito | Permanenteng at ElectromagnetKumonekta sa aming dating may-akda: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X