Μαγνητισμός

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Ηλεκτρομαγνητισμός
\Phi_B = \oint_S \mathbf{B} \cdot \mathrm{d}\mathbf{A} = 0
Ηλεκτρισμός · Μαγνητισμός
Πρότυπο: προβ.  συζ.  επεξ.


Στη φυσική, με τον όρο μαγνητισμός χαρακτηρίζεται το φαινόμενο στο οποίο κάποια υλικά, λεγόμενα μαγνήτες, ασκούν ελκτικές ή απωστικές δυνάμεις σε άλλα υλικά, οφειλόμενες στην κίνηση ηλεκτρικών φορτίων, καθώς και το σύνολο των φαινομένων που παράγονται από την ιδιότητα αυτή, τα οποία και εξετάζονται από ιδιαίτερο τμήμα της φυσικής που λέγεται ομοίως Μαγνητισμός. Οι ιδιότητες αυτές των μαγνητών αποδίδονται στη συσσώρευση της λεγόμενης μαγνητικής μάζας στους πόλους τους. Κάποια γνωστά υλικά που παρουσιάζουν εύκολα ανιχνεύσιμες μαγνητικές ιδιότητες είναι το νικέλιο, ο σίδηρος, μερικά είδη ατσαλιού και το ορυκτό μαγνητίτης, αν και όλα τα υλικά επηρεάζονται σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό από την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μαγνητικές δυναμικές γραμμές σε ραβδόμορφο μαγνήτη όπως φαίνονται με ρινίσματα σιδήρου πάνω σε χαρτί.

Ο Αριστοτέλης αποδίδει την πρώτη επιστημονική θεωρία του μαγνητισμού στον Θαλή, ο οποίος έζησε περίπου το 625 π.Χ. με περίπου 545 π.Χ. Στην Κίνα, η πρώτη καταγεγραμμένη αναφορά στον μαγνητισμό βρίσκεται σε ένα βιβλίο του 4ου αιώνα π.Χ. που ονομάζεται Βιβλίο του Άρχοντα της Κοιλάδας των Δαιμόνων (鬼谷子): "Ο μαγνητίτης κάνει τον σίδηρο να πλησιάζει ή αυτός έλκει αυτόν". Η παλαιότερη αναφορά στην έλξη μιας βελόνας εμφανίζεται σε ένα έργο που έχει γραφτεί μεταξύ του 20 και 100 μ.Χ. (Louen-heng): "Ο μαγνητίτης έλκει τη βελόνα." Ο αρχαίος Κινέζος επιστήμονας Shen Kuo (1031-1095) ήταν ο πρώτος που έγραψε για την πυξίδα με μαγνητική βελόνα και βελτίωσε την ακρίβεια της ναυσιπλοΐας χρησιμοποιώντας την αστρονομική θεωρία του πραγματικού Βορρά (Dream Pool Essays, 1088 μ.Χ.), και ήταν γνωστό μέχρι τον 12ο αιώνα ότι οι Κινέζοι γνώριζαν να χρησιμοποιούν την πυξίδα μαγνητίτη στην ναυσιπλοΐα. Ο Alexander Neckham, το 1187, ήταν ο πρώτος στην Ευρώπη που περιέγραψε την πυξίδα και την χρήση της στη ναυσιπλοΐα. http://peswiki.com/index.php/Image:Magnet_vortex_Pedro_Silva_95x95.jpg .

Το έπος του Γκιλγκαμές επίσης αναφέρει την χρήση κατευθυντήριων λίθων, το 3700 π.Χ.

Ο μαγνητισμός στη φυσική[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι εξισώσεις του Μάξγουελ και ο νόμος των Μπιο-Σαβάρ περιγράφουν την προέλευση και την συμπεριφορά των πεδίων που είναι υπεύθυνα για αυτές τις δυνάμεις. Έτσι, μαγνητισμός παρουσιάζεται εκεί όπου ηλεκτρικά φορτία είναι σε κίνηση. Αυτό μπορεί να προκύψει είτε από κίνηση ηλεκτρονίων σε ηλεκτρικό ρεύμα, έχοντας ως αποτέλεσμα τον "ηλεκτρομαγνητισμό" ή στο κβαντομηχανικό σπιν και στην περιστροφή των ηλεκτρονίων στο άτομο, έχοντας ως αποτέλεσμα του γνωστούς "μόνιμους μαγνήτες". Το σπιν των ηλεκτρονίων είναι το κυρίαρχο φαινόμενο στα άτομα. Η γνωστή ως 'περιστροφική κίνηση' των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα είναι δευτερεύων φαινόμενο που μεταβάλλει ελαφρώς το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το σπιν.

Το ηλεκτρικό φορτίο στο μαγνητικό πεδίο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο B, ασκείται σε αυτό μια δύναμη F που δίνεται από το εξωτερικό γινόμενο:

\vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B}

όπου q\, είναι το ηλεκτρικό φορτίο του σωματιδίου, \vec{v} \, είναι το διάνυσμα της ταχύτητας του σωματιδίου και \vec{B} \, είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Επειδή προέρχεται από εξωτερικό γινόμενο, η δύναμη είναι κάθετη και στο διάνυσμα της ταχύτητας και στο διάνυσμα της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Ως εκ τούτου, η μαγνητική δύναμη δεν παράγει, ούτε καταναλώνει έργο στο σωματίδιο. Μπορεί δηλαδή να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησης του σωματιδίου αλλά δεν μπορεί να το επιταχύνει ή να το επιβραδύνει. Το μέτρο της δύναμης είναι: F = q v B \sin\theta\, όπου \theta \, είναι η γωνία μεταξύ των διανυσμάτων \vec{v} \, και \vec{B} \,.

Ένας τρόπος για να προσδιορίσουμε τη φορά του διανύσματος της δύναμης που ασκείται στο κινούμενο φορτίο μέσα στο μαγνητικό πεδίο, είναι ο κανόνας των τριών δαχτύλων του δεξιού χεριού. Ο αντίχειρας, ο δείκτης και ο μέσος σχηματίζουν ένα τρισορθογώνιο σύστημα. Τοποθετούμε τον αντίχειρα στην κατεύθυνση της κίνησης του θετικού φορτίου και στην αντίθετη αν το φορτίο είναι αρνητικό. Τοποθετούμε το δείκτη στην κατεύθυνση της έντασης του μαγνητικού πεδίου, οπότε ο μέσος δείχνει στην κατεύθυνση της δύναμης.

Μαγνητικά δίπολα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Συνήθως, τα μαγνητικά πεδία εμφανίζονται ως δίπολα, με ένα βόρειο και έναν νότιο πόλο, με τους όρους αυτούς να χρονολογούνται από την εποχή που οι μαγνήτες χρησιμοποιούνταν ως πυξίδες, αντιδρώντας με το γήινο μαγνητικό πεδίο για να δείξουν τον Βόρειο και τον Νότιο πόλο της γης. Επειδή οι αντίθετοι πόλοι έλκονται, ο 'βόρειος' γεωγραφικός πόλος της γης πρέπει να είναι μαγνητικά 'νότιος'.

Το μαγνητικό πεδίο περικλείει ενέργεια, και τα φυσικά συστήματα σταθεροποιούνται με βάση την ελάχιστη ενέργεια. Ως εκ τούτου, όταν τοποθετηθεί σε μαγνητικό πεδίο, ένα μαγνητικό δίπολο τείνει να ευθυγραμμιστεί σε αντίθετη πολικότητα με αυτό το πεδίο, μειώνοντας έτσι τη δύναμη του πεδίου όσον το δυνατόν περισσότερο και μειώνοντας την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε αυτό το πεδίο σε έναν ελάχιστο βαθμό. Για παράδειγμα, δύο πανομοιότυποι ραβδοειδείς μαγνήτες ευθυγραμμίζονται αυθόρμητα νότιος με βόρειος πόλος ο ένας πάνω στον άλλον έχοντας ως αποτέλεσμα την εξουδετέρωση του μαγνητικού πεδίου και αντιστέκονται σε κάθε προσπάθεια να τους αλλάξουμε προσανατολισμό ώστε ο κάθε πόλος να ευθυγραμμιστεί με τον αντίστοιχο. Η ενέργεια που απαιτείται για να τους επαναπροσανατολίσουμε σε αυτήν την διάταξη αποθηκεύεται στο μαγνητικό πεδίου που δημιουργείται, που είναι διπλάσιας δύναμης του πεδίου του κάθε μαγνήτη ξεχωριστά. Γι' αυτόν το λόγο ένας μαγνήτης χρησιμοποιείται ως πυξίδα και αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο της Γης ώστε να μας δείξει τον Βορρά και τον Νότο.

Μαγνητικά μονόπολα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η σύγχρονη αντίληψη για τον μαγνητισμό έχει ως αρχή ότι όλα τα μαγνητικά φαινόμενα προκύπτουν στην πραγματικότητα από σχετικιστικά φαινόμενα που προκύπτουν από σχετική κίνηση μεταξύ του παρατηρητή και των φορτισμένων σωματιδίων. Εφόσον κάθε είδους μαγνητισμός προκύπτει από κινούμενα φορτία, όλοι οι μαγνήτες είναι στην πραγματικότητα ηλεκτρομαγνήτες.

Ακόμη και τα άτομα έχουν ένα μικρό πεδίο. Στο πλανητικό μοντέλο του ατόμου, τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω απ' τον πυρήνα και ως εκ τούτου υπάρχει αλλαγή στην κατεύθυνση της κίνησης τους που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Οι μόνιμοι μαγνήτες έχουν ορατά μαγνητικά πεδία γιατί τα άτομα (και τα μόρια) είναι διευθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε τα μικρά ατομικά πεδία τους να ευθυγραμμίζονται και να ενισχύονται.

Σε αυτό το μοντέλο, η έλλειψη απομονωμένου πόλου προκύπτει ως εξής: κόβοντας ένα ραβδοειδή μαγνήτη στη μέση δεν έχει επίδραση στη διευθέτηση των μορίων και καταλήγουμε έχοντας δύο ράβδους με την ίδια διευθέτηση, και ως αποτέλεσμα το ίδιο πεδίο. Αυτό επίσης εξηγεί πως η θέρμανση ή το απλό χτύπημα ενός μαγνήτη κατασκευασμένου από ένα μαλακό υλικό θα τον απομαγνητίσει, καθώς τα μόρια εσωτερικά θα ανακατανεμηθούν σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

Εφόσον όλα τα γνωστά είδη των μαγνητικών φαινομένων περιλαμβάνουν την κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων (και εφόσον καμία θεωρεία δεν καθορίζει επακριβώς τι είναι "πόλος"), ένα μαγνητικό μονόπολο δεν μπορεί να υπάρξει απομονωμένο στη φύση, δεν υπήρξε ποτέ και δε θα μπορούσε να υπάρξει.

Σε αντίθεση με την ανθρώπινη εμπειρία, κάποια μοντέλα της θεωρητικής Φυσικής προβλέπουν την ύπαρξη των μαγνητικών μονοπόλων. Ο Πολ Ντιράκ παρατήρησε το 1931 ότι επειδή ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός παρουσιάζουν μια ορισμένη συμμετρία, ακριβώς όπως και η κβαντική θεωρία προβλέπει την ύπαρξη θετικών ή αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων χωρίς την ύπαρξη του αντιθέτου φορτίου , απομονωμένοι βόρειοι ή νότιοι μαγνητικοί πόλοι θα μπορούσα να παρατηρηθούν. Πρακτικά, όμως, παρόλο που φορτισμένα σωματίδια όπως πρωτόνια ή ηλεκτρόνια μπορούν εύκολα να απομονωθούν, μαγνητικοί βόρειοι ή νότιοι πόλοι δε βρέθηκαν ποτέ απομονωμένοι. Χρησιμοποιώντας τη κβαντική θεωρία ο Ντιράκ έδειξε ότι αν όντως τα μαγνητικά μονόπολα υπάρχουν, τότε θα μπορούσε να εξηγηθεί γιατί τα παρατηρούμενα στοιχειώδη σωματίδια έχουν φορτία που είναι ακέραια πολλαπλάσια του φορτίου του ηλεκτρονίου.

Στη σύγχρονη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων, η κβάντωση του φορτίου θεωρείται ως μια ταυτόχρονη αποτυχία του μη αβελιανού προτύπου συμμετρίας. Μονόπολα που έχουν προβλεφθεί σε συγκεκριμένες μεγάλες ενοποιητικές θεωρίες διαφέρουν απ' αυτές που αρχικά σκέφτηκε ο Ντιράκ. Αυτά το μονόπολα, σε αντίθεση με τα στοιχειώδη σωματίδια, είναι σολιτόνια, δηλαδή συγκεντρωμένα ενεργειακά πακέτα. Αν όντως υπάρχουν, έρχονται σε αντιπαράθεση με τις κοσμολογικές παρατηρήσεις. Μια λύση στο πρόβλημα των μονοπόλων στην Κοσμολογία είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μιας ενδιαφέρουσας σύγχρονης σύλληψης, της κοσμικής διαστολής.

Ατομικά μαγνητικά δίπολα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η φυσική αιτία του μαγνητισμού των αντικειμένων, εκτός του ηλεκτρικού ρεύματος, είναι το ατομικό μαγνητικό δίπολο. Μαγνητικά δίπολα, ή μαγνητικές ροπές, είναι το αποτέλεσμα, σε ατομικό επίπεδο, δύο ειδών κίνησης των ηλεκτρονίων. Η πρώτη είναι η περιστροφική κίνηση του ηλεκτρονίου γύρω απ' τον πυρήνα. Η κίνηση αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως μια συνεχής επανάληψη, έχοντας ως αποτέλεσμα μια περιστροφική μαγνητική διπολική ροπή στην κατεύθυνση του άξονα περιστροφής του πυρήνα. Η δεύτερη πηγή της ηλεκτρονιακής μαγνητικής ροπής, που είναι πολύ ισχυρότερη, οφείλεται σε μια κβαντομηχανική ιδιότητα που ονομάζεται μαγνητική διπολική ροπή ιδιοπεριστροφής ) (αν και η παρούσα κβαντομηχανική θεωρία διατυπώνει ότι τα ηλεκτρόνια ούτε ιδιοπεριστρέφονται, ούτε περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα).

Η συνισταμένη μαγνητική ροπή στο άτομο είναι το διανυσματικό άθροισα των ξεχωριστών μαγνητικών ροπών όλων των ηλεκτρονίων. Εξ αιτίας της τάσης των μαγνητικών διπόλων να ανθίστανται μεταξύ τους ώστε να μειώνουν την συνολική ενέργεια, σε ένα άτομο οι αντίθετες μαγνητικές ροπές από μερικά ζευγάρια ηλεκτρονίων αλληλοεξουδετερώνονται, τόσο στην περιστροφική κίνηση όσο και στις μαγνητικές ροπές ιδιοπεριστροφής. Ως εκ τούτου, στην περίπτωση ενός ατόμου με γεμάτη ηλεκτρονιακή στοιβάδα ή υποστοιβάδα, οι μαγνητικές ροπές συνήθως αλληλοεξουδετερώνονται εντελώς και μόνο άτομα με μερικώς γεμάτες ηλεκτρονιακές στοιβάδες έχουν μαγνητική ροπή, η δύναμη των οποίων εξαρτάται απ' τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δεν αλληλοεξουδετερώνονται σε ζευγάρια.

Οι διαφορές στη διάταξη των ηλεκτρονίων στα διάφορα στοιχεία επομένως καθορίζουν την φύση και την σπουδαιότητα των ατομικών μαγνητικών ροπών, οι οποίες με την σειρά τους καθορίζουν τις διάφορες μαγνητικές ιδιότητες όλων των υλικών. Διάφορες μαγνητικές συμπεριφορές έχουν παρατηρηθεί σε διαφορετικά υλικά, όπως:

Μάγναστρα με εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία έχουν επίσης παρατηρηθεί.

Τύποι μαγνητών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ηλεκτρομαγνήτες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι χρήσιμοι σε περιπτώσεις όπου ένας μαγνήτης πρέπει να τεθεί σε λειτουργία με βοήθεια διακόπτη; για παράδειγμα μεγάλοι γερανοί που χρησιμοποιούνται για να ανυψώσουν κατεστραμμένα αυτοκίνητα.

Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται ενός καλωδίου, το πεδίο που παράγεται έχει ένταση που καθορίζεται απ' τον "κανόνα του δεξιού χεριού". Χρησιμοποιώντας το δεξί χέρι, ο αντίχειρας δείχνει στο καλώδιο σε κατεύθυνση από την θετικό προς την αρνητικό πόλο ("συμβατικό ρεύμα", η αντίστροφη κατεύθυνση της πραγματικής κίνησης των ηλεκτρονίων), τότε η ένταση του μαγνητικού πεδίου θα έχει την φορά των δαχτύλων του δεξιού χεριού. Αν τυλίξουμε το καλώδιο σε έναν κυκλικό τμήμα ή σε σπείρες τότε το ρεύμα θα κινείται σε κυκλική τροχιά και τότε όλες οι μαγνητικές γραμμές στο κέντρο του πεδίου θα έχουν την ίδια κατεύθυνση, έχοντας ως αποτέλεσμα ένα μαγνητικό δίπολο η ένταση του οποίου εξαρτάται απ' το ρεύμα που διατρέχει το κυκλικό τμήμα ή στην σπείρα(σε αυτήν την περίπτωση η ένταση θα είναι ανάλογη του αριθμού των σπειρών). Έτσι χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χεριού για τον κυκλικό τομέα ή για μια σπείρα, όταν τα δάχτυλα τυλίγονται γύρω απ' τον κύκλο με τη φορά του συμβατικού ρεύματος (δηλ. απ' το θετικό στο αρνητικό, αντίθετα απ' την πραγματική κίνηση των ηλεκτρονίων), ο αντίχειρας θα δείχνει στην κατεύθυνση που αντιστοιχεί στο βόρειο πόλο απ' αυτό το δίπολο.

Μόνιμοι και προσωρινοί μαγνήτες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένας μόνιμος μαγνήτης διατηρεί τις μαγνητικές του ιδιότητες χωρίς εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ενώ ένας προσωρινός μαγνήτης έχεις μαγνητικές ιδιότητες μόνο μέσα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ο μαγνητισμός στο ατσάλι έχει ως αποτέλεσμα ένα μόνιμο μαγνήτη ενώ ο σίδηρος χάνει τις μαγνητικές του ιδιότητες μόλις αποσύρουμε το μαγνητικό πεδίο. Γι' αυτό το λόγο ένας προσωρινός μαγνήτης όπως ο σίδηρος είναι χρήσιμος για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνήτη. Μαγνήτες δημιουργούνται με το τρίψιμο πάνω σε έναν άλλον μαγνήτη, με την κρούση του υλικού μέσα σε μαγνητικό πεδίο ή με την εισαγωγή τους μέσα σε σωληνοειδές στο οποίο παρέχουμε συνεχές ρεύμα. Ένας μόνιμος μαγνήτης μπορεί να απομαγνητιστεί αν τον υποβάλλουμε σε θέρμανση ή κρούση ή με την εισαγωγή του σε σωληνοειδές στο οποίο παρέχουμε εναλλασσόμενο ρεύμα μειούμενης έντασης.

Μαγνητικά μεταλλικά υλικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πολλά υλικά έχουν ηλεκτρονιακά σπιν χωρίς το αντίθετο ζεύγος και η πλειονότητα αυτών των υλικών είναι παραμαγνητικά. Όταν τα σπιν αλληλεπιδρούν με τέτοιο τρόπο ώστε να γυρίζουν με την ίδια φορά τα υλικά ονομάζονται σιδηρομαγνητικά (αυτό που συνήθως ονομάζουμε μαγνητικά). Εξ αιτίας του τρόπου που η κανονική κρυσταλλική ατομική δομή τους προκαλεί τα σπιν τους να αλληλεπιδρούν, μερικά μέταλλα είναι (σιδηρο)μαγνητικά σε φυσική κατάσταση, ως μεταλλεύματα. Αυτά περιλαμβάνουν μεταλλεύματα σιδήρου, όπως ο μαγνητίτης, κοβαλτίου και νικελίου, όπως και οι σπάνιες γαίες γαδολίνιο και δυσπρόσιο (όταν βρίσκονται σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία). Αυτά τα (σίδηρο)μαγνητικά υλικά που βρίσκονται στη φύση χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα πειράματα για τον μαγνητισμό. Από τότε η τεχνολογία επεκτάθηκε όσον αφορά τη διαθεσιμότητα των μαγνητικών υλικών και περιέλαβε διάφορα τεχνητά προϊόντα, με βάση, όμως, όλα φυσικά μαγνητικά υλικά.

Σύνθετα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Φερρίτης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι μαγνήτες φερρίτη κατασκευάζονται από ένα ιζηματογενές σύνθετο από οξείδιο του σιδήρου σε σκόνη και ανθρακικό βάριο/στρόντιο. Λόγω του χαμηλού κόστους των υλικών και των διαδικασιών παραγωγής, φθηνοί μαγνήτες (ή μη μαγνητισμένοι σιδηρομαγνητικοί πυρήνες, που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως κεραίες για παράδειγμα) διαφόρων σχημάτων μπορούν εύκολα να παραχθούν μαζικά. Το αποτέλεσμα είναι μαγνήτες που δε διαβρώνονται, αλλά είναι εύθραυστοι και χρήζουν ίδιας προσοχής με τα άλλα κεραμικά υλικά.

Alnico[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μαγνήτες alnico κατασκευάζονται με ημίτηξη ή τήκοντας και σταθεροποιώντας ένα μείγμα από αλουμίνιο, νικέλιο και κοβάλτιο με σίδηρο και μικρές ποσότητες από άλλα στοιχεία που προσθέτονται για να ενισχύσουν τις ιδιότητες του μαγνήτη. Αυτή η διαδικασία παρέχει υψηλής ποιότητας μηχανικά χαρακτηριστικά, ενώ η ημίτηξη έχει ως αποτέλεσμα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία και επιτρέπει στον σχεδιαστή τη δημιουργία διαφορετικών σχημάτων. Οι μαγνήτες alnico αντιστέκονται στη διάβρωση και έχουν φυσικές ιδιότητες που τους κάνουν πιο ανθεκτικούς απ' τον φερρίτη, αλλά όχι τόσο επιθυμητές όσο ένα μέταλλο.

Διαμορφωμένοι με εμψεκασμό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι μαγνήτες διαμορφωμένοι με εμψεκασμό είναι ένα σύνθετο από διάφορους τύπους από ρητίνη και μαγνητικές σκόνες, που επιτρέπουν μέρη από σύνθετα σχήματα να κατασκευάζονται με διαμόρφωση εμψεκασμού. Οι φυσικές και μαγνητικές ιδιότητες του προϊόντος εξαρτώνται απ' τις πρώτες ύλες, αλλά είναι γενικά μικρότερης μαγνητικής δύναμης και μοιάζουν στο πλαστικό όσον αφορά τις φυσικές τους ιδιότητες.

Εύκαμπτοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι εύκαμπτοι μαγνήτες είναι παρόμοιοι με τους μαγνήτες διαμορφωμένους με εμψεκασμός, χρησιμοποιώντας εύκαμπτη ρητίνη ή συνδετικό υλικό όπως είναι το βινύλιο, και παράγονται σε επίπεδες λωρίδες ή φύλλα. Αυτοί οι μαγνήτες είναι χαμηλής μαγνητικής ικανότητας αλλά μπορούν να είναι πολύ εύκαμπτη, ανάλογα με το συνδετικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε.

Μαγνήτες σπάνιων μεταλλικών γαιών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι 'μεταλλικές γαίες' (λανθανίδες) έχουν μερικώς κατειλημμένη την f ηλεκτρονιακή στοιβάδα (η οποία μπορεί να έχει έως και 14 ηλεκτρόνια.) Το σπιν αυτών των ηλεκτρονίων μπορεί να ευθυγραμμιστεί σε φορά,έχοντας ως αποτέλεσμα πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία και γι' αυτό αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιούνται σε μικρούς σε μέγεθος αλλά πολύ ισχυρούς μαγνήτες όπου το υψηλό τους κόστος δεν αποτελεί πρόβλημα για την αγορά τους.

Σαμάριου-κοβαλτίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι μαγνήτες σαμαρίου-κοβαλτίου είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί στην οξείδωση, με υψηλή μαγνητική ικανότητα και μεγαλύτερη αντοχή στην θερμοκρασία από τους αντίστοιχους alnico μαγνήτες ή μαγνήτες κεραμικών υλικών. Ημιτετηγμένοι μαγνήτες σαμαρίου - κοβαλτίου είναι εύθραυστοι και επιρρεπείς σε ραγίσματα και σπασίματα και μπορεί να σπάσουν αν υποβληθούν σε απότομη μεταβολή της θερμοκρασίας.

Νεοδυμιο-σιδηρο-βορίου (NIB)[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι μαγνήτες νεοδυμίου, που συνήθως ονομάζονται μαγνήτες νεοδυμιο-σιδηρο-βορίου (NdFeB), έχουν τη μέγιστη ένταση μαγνητικού πεδίου, αλλά υπολείπονται σε σχέση με τους μαγνήτες σαμαρίου - κοβαλτίου στην ανθεκτικότητα στην οξείδωση και τη θερμοκρασία. Αυτός ο τύπος μαγνήτη ήταν πάντα ακριβός, εξ αιτίας τόσο του κόστους των πρώτων υλών όσο και στην έκδοση των δικαιωμάτων (πατέντες). Το υψηλό κόστος περιόρισε την χρήση τους σε εφαρμογές όπου τέτοιες δυνάμεις μαγνητικού πεδίου από ένα μαγνήτη είναι βαρύνουσας σημασίας. Η χρήση επιφανειών προστασίας από υλικά όπως χρυσός, νικέλιο, ψευδάργυρος, φύλλα λευκοσίδηρου και επίστρωμα εποξειδικής ρητίνης μπορούν να παρέχουν προστασία από τη διάβρωση όπου απαιτείται. Με αρχή τη δεκαετία του 1980-1990, οι μαγνήτες NIB γίνονται όλοι και λιγότερο ακριβοί και πιο δημοφιλείς σε εφαρμογές όπως σε κάποια αμφιλεγόμενα παιδικά μαγνητικά παιχνίδια κατασκευών. Ακόμη και μικροσκοπικοί μαγνήτες νεοδυμίου είναι πολύ ισχυροί, υπάρχουν, όμως αντιθέσεις απόψεων σχετικά με την χρήση τους.[1]

Μονάδες του SI σχετικές με τον μαγνητισμό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

SI μονάδες ηλεκτρομαγνητισμού
Σύμβολο Ποσότητα (όνομα) Όνομα μονάδας Σύμβολο μονάδας Θεμελιώδεις μονάδες
I Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αμπέρ (βασική μονάδα στο SI) A A = W/V = C/s
K Επιφανειακή πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος Αμπέρ/μέτρο A/m A/m
J Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος Αμπέρ/μέτρο2 A/m2 A/m2
q Ηλεκτρικό φορτίο, ποσότητα ηλεκτρισμού coulomb C A·s
λ Γραμμική πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου coulomb/μέτρο C/m A·s/m
σ Επιφανειακή πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου coulomb/μέτρο2 C/m2 A·s/m2
ρ Πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου coulomb/μέτρο3 C/m3 A·s/m3
V Δυναμικό volt V J/C = kg·m2·s−3·A−1
R, Z, X Αντίσταση, Εμπέδηση, Άεργη αντίσταση Ωμ Ω V/A = kg·m2·s−3·A−2
R0 Ειδική αντίσταση Ωμ \cdot μέτρο Ω·m kg·m3·s−3·A−2
G Ηλεκτρική αγωγιμότητα ζήμενς S Ω−1 = kg−1·m−2·s3·A2
P Ηλεκτρική ισχύς watt W V·A = kg·m2·s−3
C Ηλεκτρική χωρητικότητα farad F C/V = kg−1·m−2·A2·s4
Αντίστροφη χωρητικότητα Αντίστροφο farad F−1 V/C = kg·m2·A−2·s−4
L Αυτεπαγωγή Ανρί H H= \dfrac{\mbox{m}^2 \cdot \mbox{kg}}{\mbox{s}^{2} \cdot \mbox{A}^2} = \dfrac{\mbox{Wb}}{\mbox{A}}= \Omega \cdot s
χe Ηλεκτρική ευαισθησία (αδιάστατο)
E Ένταση ηλεκτρικού πεδίου Νιούτον/Κουλόμπ N/C N/C=kg m/(A s3)
P Πόλωση Νιούτον/Βολτ\cdotμέτρο N/(Vm) N/(Vm)=C/m2=As/m2
D Πυκνότητα ηλεκτρικής ροής Νιούτον/Βολτ\cdotμέτρο N/(Vm) N/(Vm)=C/m2=As/m2
H Ένταση μαγνητικού πεδίου Βέμπερ Wb V·s = kg·m2·s−2·A−1
M Μαγνήτιση Βέμπερ Wb V·s = kg·m2·s−2·A−1
B Πυκνότητα μαγνητικής ροής Τέσλα T Wb/m2 = kg·s−2·A−1 = N·A−1·m−1
ΦM Μαγνητική ροή Βέμπερ Wb V·s = kg·m2·s−2·A−1
ΦE Ηλεκτρική ροή Κουλόμπ C A·s

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Wiktionary logo
Το Βικιλεξικό έχει λήμμα που έχει σχέση με το λήμμα:

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Magnet Man, Magnet Basics - Safety Considerations πρόσβαση 6 Οκτωβρίου 2006.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Magnetism της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).