Ajout de flux magnétiques externes avec un aimant permanent. Systèmes de commutation de flux magnétique. Expériences avec des aimants en néodyme

Les systèmes de commutation de flux magnétique sont basés sur la commutation de flux magnétique par rapport à des bobines détachables.
L'essence des appareils CE considérés sur Internet est qu'il existe un aimant pour lequel nous payons une fois, et il existe un champ magnétique de l'aimant pour lequel personne ne paie d'argent.
La question est qu'il est nécessaire dans les transformateurs à commutation de flux magnétiques de créer de telles conditions dans lesquelles le champ magnétique devient contrôlable et nous le dirigeons. couper la parole. rediriger comme ça. de sorte que l'énergie nécessaire à la commutation soit minimale ou gratuite

Afin d'envisager des options pour ces systèmes, j'ai décidé d'étudier et d'apporter mes réflexions sur de nouvelles idées.

Pour commencer, je voulais regarder quelles sont les propriétés magnétiques d'un matériau ferromagnétique, etc. Les matériaux magnétiques ont une force coercitive.

En conséquence, la force coercitive obtenue à partir du cycle, ou du cycle, est considérée. sont désignés respectivement

La force coercitive est toujours plus grande. Ce fait s'explique par le fait que dans le demi-plan droit du graphique d'hystérésis, la valeur est supérieure à la valeur :

Dans le demi-plan gauche, au contraire, il est inférieur à , de la valeur . Ainsi, dans le premier cas, les courbes seront situées au-dessus des courbes, et dans le second, en dessous. Cela rend le cycle d'hystérésis plus étroit que le cycle.

Force coercitive

Force coercitive - (de lat. coercitio - holding), la valeur de l'intensité du champ magnétique nécessaire à la démagnétisation complète d'une substance ferro- ou ferrimagnétique. Elle est mesurée en Ampère/mètre (dans le système SI). Selon l'amplitude de la force coercitive, les matériaux magnétiques suivants sont distingués

Les matériaux magnétiques doux sont des matériaux à faible champ coercitif qui sont magnétisés à saturation et remagnétisés dans des champs magnétiques relativement faibles d'environ 8 à 800 A/m. Après inversion d'aimantation, ils ne présentent pas extérieurement de propriétés magnétiques, puisqu'ils sont constitués de régions orientées aléatoirement aimantées à saturation. Un exemple serait divers aciers. Plus un aimant possède une force coercitive, plus il est résistant aux facteurs de démagnétisation. Les matériaux magnétiques durs sont des matériaux avec une force coercitive élevée qui sont magnétisés à saturation et remagnétisés dans des champs magnétiques relativement forts avec une force de milliers et de dizaines de milliers d'a/m. Après magnétisation, les matériaux magnétiquement durs restent des aimants permanents en raison des valeurs élevées de force coercitive et d'induction magnétique. Des exemples sont les aimants de terres rares NdFeB et SmCo, les ferrites magnétiques dures de baryum et de strontium.

Avec une augmentation de la masse de la particule, le rayon de courbure de la trajectoire augmente, et selon la première loi de Newton, son inertie augmente.

Avec une augmentation de l'induction magnétique, le rayon de courbure de la trajectoire diminue, c'est-à-dire l'accélération centripète de la particule augmente. Par conséquent, sous l'action d'une même force, le changement de vitesse des particules sera plus petit et le rayon de courbure de la trajectoire sera plus grand.

Avec une augmentation de la charge de la particule, la force de Lorentz (composante magnétique) augmente, par conséquent, l'accélération centripète augmente également.

Lorsque la vitesse de la particule change, le rayon de courbure de sa trajectoire change, l'accélération centripète change, ce qui découle des lois de la mécanique.

Si une particule vole dans un champ magnétique uniforme par induction À à un angle autre que 90°, alors la composante horizontale de la vitesse ne change pas, et la composante verticale acquiert une accélération centripète sous l'action de la force de Lorentz, et la particule décrira un cercle dans un plan perpendiculaire au vecteur de magnétique induction et vitesse. En raison du mouvement simultané le long de la direction du vecteur d'induction, la particule décrit une hélice et reviendra à l'horizontale d'origine à intervalles réguliers, c'est-à-dire le traverser à distances égales.

L'interaction retardatrice des champs magnétiques est causée par les courants de Foucault

Dès que le circuit dans l'inducteur est fermé, deux flux de sens opposés commencent à agir autour du conducteur. Selon la loi de Lenz, les charges positives de l'électrogaz (éther) commencent leur mouvement hélicoïdal, mettant en mouvement les atomes, selon lequel la connexion électrique est établie. De là, il est mono pour expliquer l'existence de l'action magnétique et de la contre-action.

J'explique par là l'inhibition du champ magnétique excitateur et sa contre-action en circuit fermé, l'effet de freinage dans le générateur électrique (freinage mécanique ou résistance du rotor du générateur électrique à la force appliquée mécaniquement et l'opposition (freinage) de le courant de Foucault à un aimant néodyme tombant tombant dans un tube de cuivre.

Un peu sur les moteurs magnétiques

Le principe de commutation des flux magnétiques est également appliqué ici.
Mais c'est plus facile d'aller aux dessins.

Comment ce système devrait-il fonctionner ?

La bobine centrale est amovible et fonctionne sur une longueur d'impulsion relativement large, qui est créée par le passage des flux magnétiques des aimants représentés sur le schéma.
La longueur d'impulsion est déterminée par l'inductance de la bobine et la résistance de charge.
Dès que le temps s'écoule et que le noyau est magnétisé, il est nécessaire d'interrompre, de démagnétiser ou de remagnétiser le noyau lui-même. continuer à travailler avec la charge.

Transgénération d'énergie de champ électromagnétique

Essence de la recherche :

La direction principale de la recherche est l'étude de la faisabilité théorique et technique de la création d'appareils générant de l'électricité grâce au processus physique de transgénération d'énergie de champ électromagnétique découvert par l'auteur. L'essence de l'effet réside dans le fait que lors de l'ajout de champs électromagnétiques (constants et variables), ce ne sont pas des énergies qui sont ajoutées, mais des amplitudes de champ. L'énergie du champ est proportionnelle au carré de l'amplitude du champ électromagnétique total. En conséquence, avec une simple addition de champs, l'énergie du champ total peut être plusieurs fois supérieure à l'énergie de tous les champs initiaux séparément. Cette propriété du champ électromagnétique est appelée la non-additivité de l'énergie du champ. Par exemple, lors de l'ajout de trois aimants permanents à disque plat dans une pile, l'énergie du champ magnétique total augmente neuf fois ! Un processus similaire se produit lors de l'ajout d'ondes électromagnétiques dans les lignes d'alimentation et les systèmes résonnants. L'énergie de l'onde électromagnétique stationnaire totale peut être plusieurs fois supérieure à l'énergie des ondes et du champ électromagnétique avant addition. En conséquence, l'énergie totale du système augmente. Le processus est décrit par une simple formule d'énergie de champ :

Lors de l'ajout de trois aimants à disque permanents, le volume du champ diminue d'un facteur trois et la densité d'énergie volumétrique du champ magnétique augmente d'un facteur neuf. En conséquence, l'énergie du champ total des trois aimants ensemble s'avère être trois fois l'énergie des trois aimants déconnectés.

Lors de l'ajout d'ondes électromagnétiques dans un volume (dans les lignes d'alimentation, les résonateurs, les bobines, il y a également une augmentation de l'énergie du champ électromagnétique par rapport à celui d'origine).

La théorie des champs électromagnétiques démontre la possibilité de génération d'énergie due au transfert (trans-) et à l'addition d'ondes et de champs électromagnétiques. La théorie de la transgénération énergétique des champs électromagnétiques développée par l'auteur ne contredit pas l'électrodynamique classique. L'idée d'un continuum physique en tant que milieu diélectrique superdense avec une énorme énergie de masse latente conduit au fait que l'espace physique a de l'énergie et que la transgénération ne viole pas la loi de conservation complète de l'énergie (en tenant compte de l'énergie du milieu). La non-additivité de l'énergie du champ électromagnétique démontre que pour un champ électromagnétique, le simple respect de la loi de conservation de l'énergie ne se produit pas. Par exemple, dans la théorie du vecteur d'Umov-Poynting, l'addition des vecteurs de Poynting conduit au fait que les champs électriques et magnétiques s'additionnent simultanément. Par conséquent, par exemple, lors de l'ajout de trois vecteurs de Poynting, le vecteur de Poynting total augmente d'un facteur neuf, et non de trois, comme il semble à première vue.

Résultats de recherche:

La possibilité d'obtenir de l'énergie en ajoutant des ondes électromagnétiques de recherche a été étudiée expérimentalement dans divers types de lignes d'alimentation - guides d'ondes, à deux fils, à bande, coaxiales. La gamme de fréquence est de 300 MHz à 12,5 GHz. La puissance a été mesurée à la fois directement - par des wattmètres et indirectement - par des diodes détectrices et des voltmètres. En conséquence, lors de l'exécution de certains réglages dans les lignes d'alimentation, des résultats positifs ont été obtenus. Lors de l'addition des amplitudes des champs (en charges), la puissance allouée dans la charge dépasse la puissance fournie par différents canaux (des diviseurs de puissance ont été utilisés). L'expérience la plus simple illustrant le principe de l'addition d'amplitude est une expérience dans laquelle trois antennes étroitement dirigées fonctionnent en phase sur un récepteur, auquel un wattmètre est connecté. Résultat de cette expérience : la puissance enregistrée au niveau de l'antenne de réception est neuf fois supérieure à celle de chaque antenne d'émission prise individuellement. Au niveau de l'antenne de réception, les amplitudes (trois) des trois antennes d'émission sont additionnées et la puissance de réception est proportionnelle au carré de l'amplitude. C'est-à-dire qu'en ajoutant trois amplitudes de mode commun, la puissance de réception augmente neuf fois !

Il convient de noter que les interférences dans l'air (vide) sont multiphases et diffèrent à plusieurs égards des interférences dans les lignes d'alimentation, les résonateurs à cavité, les ondes stationnaires dans les bobines, etc. Dans le modèle d'interférence dit classique, l'addition et la soustraction de des amplitudes de champs électromagnétiques sont observées. Par conséquent, en général, en cas d'interférence multiphase, la violation de la loi de conservation de l'énergie est de nature locale. Dans un résonateur ou en présence d'ondes stationnaires dans des lignes d'alimentation, la superposition d'ondes électromagnétiques ne s'accompagne pas d'une redistribution du champ électromagnétique dans l'espace. Dans ce cas, dans les résonateurs quart et demi-onde, seule l'addition des amplitudes de champ se produit. L'énergie des ondes combinées dans un volume provient de l'énergie qui est passée du générateur au résonateur.

Les études expérimentales confirment pleinement la théorie de la transgénération. Il est connu de la pratique des micro-ondes que même avec une panne électrique normale dans les lignes d'alimentation, la puissance dépasse la puissance fournie par le générateur. Par exemple, un guide d'ondes conçu pour une puissance micro-onde de 100 MW est percé en ajoutant deux puissances micro-ondes de 25 MW chacune - en ajoutant deux ondes micro-ondes se propageant dans le guide d'onde. Cela peut se produire lorsque la puissance des micro-ondes est réfléchie par l'extrémité de la ligne.

Un certain nombre de schémas de circuits originaux ont été développés pour générer de l'énergie en utilisant divers types d'interférences. La gamme de fréquence principale est le mètre et le décimètre (UHF), jusqu'au centimètre. Sur la base de la transgénération, il est possible de créer des sources d'électricité autonomes compactes.

Pour comprendre comment augmenter la force d'un aimant, vous devez comprendre le processus de magnétisation. Cela se produira si l'aimant est placé dans un champ magnétique externe avec le côté opposé à celui d'origine. Une augmentation de la puissance d'un électroaimant se produit lorsque l'alimentation en courant augmente ou que les spires de l'enroulement se multiplient.

Vous pouvez augmenter la force de l'aimant en utilisant un ensemble standard d'équipements nécessaires : de la colle, un ensemble d'aimants (des aimants permanents sont nécessaires), une source de courant et un fil isolé. Ils seront nécessaires pour mettre en œuvre ces méthodes d'augmentation de la force de l'aimant, qui sont présentées ci-dessous.

Renforcer avec un aimant plus puissant

Cette méthode consiste à utiliser un aimant plus puissant pour renforcer celui d'origine. Pour la mise en œuvre, il est nécessaire de placer un aimant dans un champ magnétique externe d'un autre, qui a plus de puissance. Les électroaimants sont également utilisés dans le même but. Après avoir maintenu l'aimant dans le champ d'un autre, une amplification se produira, mais la spécificité réside dans l'imprévisibilité des résultats, car une telle procédure fonctionnera individuellement pour chaque élément.

Renforcement en ajoutant d'autres aimants

On sait que chaque aimant a deux pôles, et chacun attire le signe opposé des autres aimants, et celui correspondant n'attire pas, ne fait que repousser. Comment augmenter la puissance d'un aimant en utilisant de la colle et des aimants supplémentaires. Ici, il est censé ajouter d'autres aimants afin d'augmenter la puissance totale. Après tout, plus il y a d'aimants, plus il y aura de force. La seule chose à considérer est la fixation des aimants avec les mêmes pôles. Dans le processus, ils se repousseront, selon les lois de la physique. Mais le défi est de rester ensemble malgré les difficultés physiques. Il est préférable d'utiliser de la colle conçue pour le collage des métaux.

Méthode d'amplification utilisant le point de Curie

En science, il y a le concept du point de Curie. Le renforcement ou l'affaiblissement de l'aimant peut se faire en le chauffant ou en le refroidissant par rapport à ce point précis. Ainsi, un chauffage au-dessus du point de Curie ou un fort refroidissement (beaucoup en dessous) entraînera une démagnétisation.

Il convient de noter que les propriétés d'un aimant pendant le chauffage et le refroidissement par rapport au point de Curie ont une propriété de saut, c'est-à-dire qu'après avoir atteint la bonne température, vous pouvez augmenter sa puissance.

Méthode #1

Si la question se pose de savoir comment rendre l'aimant plus fort, si sa force est régulée par le courant électrique, cela peut être fait en augmentant le courant fourni à l'enroulement. Ici, il y a une augmentation proportionnelle de la puissance de l'électroaimant et de l'apport de courant. L'essentiel est ⸺ une alimentation progressive pour éviter l'épuisement professionnel.

Méthode #2

Pour mettre en œuvre cette méthode, il est nécessaire d'augmenter le nombre de spires, mais la longueur doit rester inchangée. Autrement dit, vous pouvez créer une ou deux rangées de fils supplémentaires afin que le nombre total de tours devienne plus grand.

Cette section traite des moyens d'augmenter la force d'un aimant à la maison, pour des expériences que vous pouvez commander sur le site Web de MirMagnit.

Renforcement d'un aimant conventionnel

De nombreuses questions se posent lorsque les aimants ordinaires cessent de remplir leurs fonctions directes. Cela est souvent dû au fait que les aimants domestiques ne sont pas, en fait, ce sont des pièces métalliques aimantées qui perdent leurs propriétés avec le temps. Il est impossible d'augmenter la puissance de telles pièces ou de leur rendre leurs propriétés d'origine.

Il convient de noter que leur attacher des aimants, même plus puissants, n'a pas de sens, car, lorsqu'ils sont reliés par des pôles inverses, le champ extérieur devient beaucoup plus faible, voire neutralisé.

Cela peut être vérifié avec un rideau anti-moustiques domestique ordinaire, qui doit se fermer au milieu avec des aimants. Si des aimants plus puissants sont attachés aux aimants initiaux faibles par le haut, le rideau perdra généralement les propriétés de la connexion à l'aide de l'attraction, car les pôles opposés neutralisent les champs externes de chaque côté.

Expériences avec des aimants en néodyme

Neomagnet est très populaire, sa composition: néodyme, bore, fer. Un tel aimant a une puissance élevée et résiste à la démagnétisation.

Comment renforcer le néodyme ? Le néodyme est très sensible à la corrosion, c'est-à-dire qu'il rouille rapidement, c'est pourquoi les aimants en néodyme sont plaqués de nickel pour augmenter leur durée de vie. Ils ressemblent aussi à de la céramique, ils sont faciles à casser ou à fendre.

Mais il ne sert à rien d'essayer d'augmenter sa puissance artificiellement, car c'est un aimant permanent, il a un certain niveau de force pour lui-même. Par conséquent, si vous avez besoin d'un néodyme plus puissant, il est préférable de l'acheter en tenant compte de la force souhaitée du nouveau.

Conclusion : l'article traite de la façon d'augmenter la force d'un aimant, y compris comment augmenter la puissance d'un aimant au néodyme. Il s'avère qu'il existe plusieurs façons d'augmenter les propriétés d'un aimant. Parce qu'il y a simplement un métal magnétisé, dont la force ne peut pas être augmentée.

Les méthodes les plus simples: utiliser de la colle et d'autres aimants (ils doivent être collés avec des pôles identiques), ainsi qu'un plus puissant, dans le champ extérieur duquel l'aimant d'origine doit être situé.

Des méthodes pour augmenter la force d'un électroaimant sont envisagées, qui consistent à enrouler davantage avec des fils ou à intensifier le flux de courant. La seule chose à considérer est la force du flux de courant pour la sûreté et la sécurité de l'appareil.

Les aimants ordinaires et au néodyme ne peuvent pas succomber à une augmentation de leur propre puissance.

a) Informations générales. Pour créer un champ magnétique constant dans un certain nombre d'appareils électriques, des aimants permanents sont utilisés, qui sont constitués de matériaux magnétiquement durs avec une large boucle d'hystérésis (Fig. 5.6).

Le travail d'un aimant permanent se produit dans la zone de H=0 avant de H \u003d - H s. Cette partie de la boucle s'appelle la courbe de démagnétisation.

Considérez les relations de base dans un aimant permanent, qui a la forme d'un tore avec un petit espace b(fig.5.6). En raison de la forme d'un tore et d'un petit entrefer, les flux parasites dans un tel aimant peuvent être négligés. Si l'espace est petit, le champ magnétique qu'il contient peut être considéré comme uniforme.

Fig.5.6. Courbe de démagnétisation des aimants permanents

Si le flambement est négligé, alors l'induction dans l'entrefer À & et à l'intérieur de l'aimant À sont identiques.

Basé sur la loi du courant total en intégration en boucle fermée 1231 riz. on a:

Fig.5.7. Aimant permanent en forme de tore

Ainsi, l'intensité du champ dans l'espace est dirigée à l'opposé de l'intensité du champ dans le corps de l'aimant. Pour un électroaimant DC ayant une forme similaire du circuit magnétique, sans tenir compte de la saturation, on peut écrire :.

En comparant on peut voir que dans le cas d'un aimant permanent n. c, qui crée un flux dans l'espace de travail, est le produit de la tension dans le corps de l'aimant et de sa longueur avec le signe opposé - Hl.

Profitant du fait que

, (5.29)

, (5.30)

où S- la superficie du poteau; - conductivité de l'entrefer.

L'équation est l'équation d'une droite passant par l'origine dans le second quadrant et faisant un angle a avec l'axe H. Compte tenu de l'ampleur de l'induction t dans et tensions t n l'angle a est défini par l'égalité

Étant donné que l'induction et l'intensité du champ magnétique dans le corps d'un aimant permanent sont reliées par une courbe de démagnétisation, l'intersection de cette droite avec la courbe de démagnétisation (point MAIS sur la Fig.5.6) et détermine l'état du noyau à un entrefer donné.

Avec un circuit fermé et

Avec la croissance b conductivité de l'espace de travail et tga diminue, l'induction dans l'espace de travail diminue et l'intensité du champ à l'intérieur de l'aimant augmente.

L'une des caractéristiques importantes d'un aimant permanent est l'énergie du champ magnétique dans l'espace de travail W t . Considérant que le champ dans l'intervalle est uniforme,

Valeur de substitution H on a:

, (5.35)

où V M est le volume du corps de l'aimant.

Ainsi, l'énergie dans l'espace de travail est égale à l'énergie à l'intérieur de l'aimant.

Dépendance au produit B(-H) dans la fonction d'induction est illustré à la Fig.5.6. Évidemment, pour le point C, où B(-H) atteint sa valeur maximale, l'énergie dans l'entrefer atteint également sa valeur maximale, et du point de vue de l'utilisation d'un aimant permanent, ce point est optimal. On peut montrer que le point C correspondant au maximum du produit est le point d'intersection avec la courbe de démagnétisation du faisceau D'ACCORD, passant par un point de coordonnées et .

Examinons plus en détail l'influence de l'écart b par la quantité d'induction À(fig.5.6). Si l'aimantation de l'aimant a été réalisée avec un entrefer b, puis après la suppression du champ extérieur dans le corps de l'aimant, une induction s'établira correspondant au point MAIS. La position de ce point est déterminée par l'écart b.

Réduire l'écart à la valeur , alors

. (5.36)

Avec une diminution de l'entrefer, l'induction dans le corps de l'aimant augmente, cependant, le processus de modification de l'induction ne suit pas la courbe de démagnétisation, mais le long de la branche d'une boucle d'hystérésis privée DMLA. Induction À 1 est déterminé par le point d'intersection de cette branche avec un rayon tracé selon un angle avec l'axe -H(point RÉ).

Si nous augmentons à nouveau l'écart à la valeur b, alors l'induction tombera à la valeur À, et dépendance B (H) sera déterminé par la branche ADN boucle d'hystérésis privée. Boucle d'hystérésis généralement partielle AMDNA assez étroit et remplacé par un droit UN D, qui s'appelle la ligne de retour. La pente par rapport à l'axe horizontal (+ H) de cette droite s'appelle le coefficient de retour :

. (5.37)

La caractéristique de démagnétisation d'un matériau n'est généralement pas donnée dans son intégralité, mais seules les valeurs d'induction de saturation sont données. Bs, induction résiduelle En g, force coercitive N s. Pour calculer un aimant, il est nécessaire de connaître toute la courbe de démagnétisation, qui pour la plupart des matériaux magnétiquement durs est bien approximée par la formule

La courbe de démagnétisation donnée par (5.30) peut être facilement tracée graphiquement si l'on sait Bs, Br.

b) Détermination du débit dans l'entrefer pour un circuit magnétique donné. Dans un système réel à aimant permanent, l'écoulement dans l'entrefer diffère de l'écoulement dans la section neutre (au milieu de l'aimant) en raison de la présence d'écoulements parasites et de flambage (Fig.).

Le débit dans la section neutre est égal à :

, (5.39)

où est le débit dans la section neutre ;

Flux bombé aux pôles;

diffusion de flux ;

flux de travail.

Le coefficient de diffusion o est déterminé par l'égalité

Si nous acceptons que les flux créé par la même différence de potentiel magnétique, alors

. (5.41)

On trouve l'induction dans la section neutre en définissant :

,

et en utilisant la courbe de démagnétisation Fig.5.6. L'induction dans l'entrefer est égale à :

puisque le débit dans l'espace de travail est plusieurs fois inférieur au débit dans la section neutre.

Très souvent, l'aimantation du système se produit à l'état non assemblé, lorsque la conductivité de l'entrefer de travail est réduite en raison de l'absence de pièces en matériau ferromagnétique. Dans ce cas, le calcul est effectué à l'aide d'un rendement direct. Si les flux de fuite sont importants, il est recommandé d'effectuer le calcul par sections, ainsi que dans le cas d'un électroaimant.

Les flux parasites dans les aimants permanents jouent un rôle beaucoup plus important que dans les électroaimants. Le fait est que la perméabilité magnétique des matériaux magnétiques durs est bien inférieure à celle des matériaux magnétiques doux, à partir desquels sont fabriqués les systèmes pour électroaimants. Les flux parasites provoquent une chute importante du potentiel magnétique le long de l'aimant permanent et réduisent n. c, et donc le débit dans l'espace de travail.

Le coefficient de dissipation des systèmes réalisés varie dans une assez large gamme. Le calcul du coefficient de diffusion et des flux de diffusion est associé à de grandes difficultés. Par conséquent, lors du développement d'une nouvelle conception, il est recommandé de déterminer la valeur du coefficient de diffusion sur un modèle spécial dans lequel l'aimant permanent est remplacé par un électroaimant. Le bobinage magnétisant est choisi de manière à obtenir le flux nécessaire dans l'entrefer de travail.

Fig.5.8. Circuit magnétique à aimant permanent et flux de fuite et de flambage

c) Détermination des dimensions de l'aimant en fonction de l'induction requise dans l'espace de travail. Cette tâche est encore plus difficile que de déterminer l'écoulement avec des dimensions connues. Lors du choix des dimensions d'un circuit magnétique, on s'efforce généralement de s'assurer que l'induction À 0 et tensions H 0 dans la section neutre correspondait à la valeur maximale du produit N0V0. Dans ce cas, le volume de l'aimant sera minime. Les recommandations suivantes sont données pour le choix des matériaux. S'il est nécessaire d'obtenir une grande valeur d'induction à de grands écarts, le matériau le plus approprié est le magnico. S'il est nécessaire de créer de petites inductions avec un grand écart, alors alnisi peut être recommandé. Avec de petits écarts de travail et une grande valeur d'induction, il est conseillé d'utiliser un alni.

La section transversale de l'aimant est choisie parmi les considérations suivantes. L'induction dans la section neutre est choisie égale à A 0 . Ensuite, le débit dans la section neutre

,

où est la section transversale de l'aimant

.
Valeurs d'induction dans l'espace de travail En r et l'aire du pôle reçoivent des valeurs. Le plus difficile est de déterminer la valeur du coefficient diffusion. Sa valeur dépend de la conception et de l'induction dans le noyau. Si la section transversale de l'aimant s'avère être grande, plusieurs aimants connectés en parallèle sont utilisés. La longueur de l'aimant est déterminée à partir de la condition de création du NS nécessaire. dans l'espace de travail avec tension dans le corps de l'aimant H 0 :

où b p - la valeur de l'écart de travail.

Après avoir choisi les dimensions principales et conçu l'aimant, un calcul de vérification est effectué selon la méthode décrite précédemment.

d) Stabilisation des caractéristiques de l'aimant. Pendant le fonctionnement de l'aimant, on observe une diminution du débit dans l'espace de travail du système - le vieillissement de l'aimant. Il existe des vieillissements structurels, mécaniques et magnétiques.

Le vieillissement structurel est dû au fait qu'après le durcissement du matériau, des contraintes internes apparaissent, le matériau acquiert une structure inhomogène. Au cours du travail, le matériau devient plus homogène, les contraintes internes disparaissent. Dans ce cas, l'induction résiduelle En t et la force coercitive Ns diminuer. Pour lutter contre le vieillissement structurel, le matériau est soumis à un traitement thermique sous forme de revenu. Dans ce cas, les contraintes internes au matériau disparaissent. Ses caractéristiques deviennent plus stables. Les alliages aluminium-nickel (alni, etc.) ne nécessitent pas de stabilisation structurelle.

Le vieillissement mécanique se produit avec les chocs et les vibrations de l'aimant. Afin de rendre l'aimant insensible aux influences mécaniques, il est soumis à un vieillissement artificiel. Les spécimens d'aimant sont soumis à des chocs et vibrations tels qu'ils sont rencontrés en fonctionnement avant l'installation dans l'appareil.

Le vieillissement magnétique est une modification des propriétés d'un matériau sous l'influence de champs magnétiques externes. Un champ externe positif augmente l'induction le long de la ligne de retour, et un champ négatif la réduit le long de la courbe de démagnétisation. Afin de rendre l'aimant plus stable, il est soumis à un champ démagnétisant, après quoi l'aimant fonctionne sur une ligne de retour. En raison de la pente plus faible de la ligne de retour, l'influence des champs externes est réduite. Lors du calcul de systèmes magnétiques à aimants permanents, il faut tenir compte du fait que lors du processus de stabilisation, le flux magnétique diminue de 10 à 15%.

Qu'est-ce qu'un aimant permanent ? Un aimant permanent est un corps capable de maintenir une aimantation pendant une longue période. À la suite de multiples études, de nombreuses expériences, nous pouvons dire que seules trois substances sur Terre peuvent être des aimants permanents (Fig. 1).

Riz. 1. Aimants permanents. ()

Seuls ces trois corps et leurs alliages peuvent être des aimants permanents, seuls ils peuvent être magnétisés et conserver longtemps un tel état.

Les aimants permanents sont utilisés depuis très longtemps, et ce sont avant tout des dispositifs d'orientation spatiale - la première boussole a été inventée en Chine pour naviguer dans le désert. Aujourd'hui, personne ne conteste les aiguilles magnétiques, les aimants permanents, ils sont utilisés partout dans les téléphones et les émetteurs radio et simplement dans divers produits électriques. Ils peuvent être différents : il existe des barres aimantées (Fig. 2)

Riz. 2. Barre aimantée ()

Et il existe des aimants appelés arciformes ou en fer à cheval (Fig. 3)

Riz. 3. Aimant arqué ()

L'étude des aimants permanents est exclusivement liée à leur interaction. Le champ magnétique peut être créé par le courant électrique et un aimant permanent, donc la première chose qui a été faite a été la recherche avec des aiguilles magnétiques. Si vous amenez l'aimant à la flèche, nous verrons l'interaction - les mêmes pôles se repousseront et les pôles opposés s'attireront. Cette interaction est observée avec tous les aimants.

Plaçons de petites flèches magnétiques le long de la barre magnétique (Fig. 4), le pôle sud interagira avec le nord et le nord attirera le sud. Les aiguilles magnétiques seront placées le long de la ligne de champ magnétique. Il est généralement admis que les lignes magnétiques sont dirigées à l'extérieur de l'aimant permanent du pôle nord vers le sud, et à l'intérieur de l'aimant du pôle sud vers le nord. Ainsi, les lignes magnétiques sont fermées de la même manière que le courant électrique, ce sont des cercles concentriques, elles sont fermées à l'intérieur même de l'aimant. Il s'avère qu'à l'extérieur de l'aimant, le champ magnétique est dirigé du nord au sud, et à l'intérieur de l'aimant du sud au nord.

Riz. 4. Lignes de champ magnétique d'un barreau magnétique ()

Afin d'observer la forme du champ magnétique d'un barreau aimanté, la forme du champ magnétique d'un aimant arqué, nous utiliserons les dispositifs ou détails suivants. Prenez une plaque transparente, de la limaille de fer et faites une expérience. Saupoudrons de la limaille de fer la plaque située sur le barreau aimanté (Fig. 5) :

Riz. 5. La forme du champ magnétique du barreau magnétique ()

On voit que les lignes du champ magnétique sortent du pôle nord et entrent dans le pôle sud, par la densité des lignes on peut juger des pôles de l'aimant, où les lignes sont plus épaisses - il y a les pôles de l'aimant ( figure 6).

Riz. 6. La forme du champ magnétique de l'aimant en forme d'arc ()

Nous réaliserons une expérience similaire avec un aimant arqué. Nous voyons que les lignes magnétiques commencent au nord et se terminent au pôle sud sur tout l'aimant.

Nous savons déjà que le champ magnétique ne se forme qu'autour des aimants et des courants électriques. Comment déterminer le champ magnétique terrestre ? Toute flèche, toute boussole dans le champ magnétique terrestre est strictement orientée. Puisque l'aiguille magnétique est strictement orientée dans l'espace, un champ magnétique agit donc dessus, et c'est le champ magnétique de la Terre. On peut en conclure que notre Terre est un gros aimant (Fig. 7) et, par conséquent, cet aimant crée un champ magnétique assez puissant dans l'espace. Lorsque nous regardons l'aiguille d'une boussole magnétique, nous savons que la flèche rouge pointe vers le sud et la bleue pointe vers le nord. Comment sont situés les pôles magnétiques de la Terre ? Dans ce cas, il faut se rappeler que le pôle magnétique sud est situé au pôle nord géographique de la Terre et que le pôle magnétique nord de la Terre est situé au pôle sud géographique. Si nous considérons la Terre comme un corps dans l'espace, alors nous pouvons dire que lorsque nous irons au nord le long de la boussole, nous arriverons au pôle magnétique sud, et lorsque nous irons au sud, nous arriverons au pôle magnétique nord. A l'équateur, l'aiguille de la boussole sera située presque horizontalement par rapport à la surface de la Terre, et plus nous serons proches des pôles, plus la flèche sera verticale. Le champ magnétique terrestre pouvait changer, il y avait des moments où les pôles changeaient les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire que le sud était là où se trouvait le nord, et vice versa. Selon les scientifiques, c'était un signe avant-coureur de grandes catastrophes sur Terre. Cela n'a pas été observé depuis plusieurs dizaines de millénaires.

Riz. 7. Champ magnétique terrestre ()

Les pôles magnétiques et géographiques ne correspondent pas. Il existe également un champ magnétique à l'intérieur de la Terre elle-même et, comme dans un aimant permanent, il est dirigé du pôle magnétique sud vers le nord.

D'où vient le champ magnétique dans les aimants permanents ? La réponse à cette question a été donnée par le scientifique français André-Marie Ampère. Il a exprimé l'idée que le champ magnétique des aimants permanents s'explique par des courants élémentaires simples circulant à l'intérieur des aimants permanents. Ces courants élémentaires les plus simples s'amplifient d'une certaine manière et créent un champ magnétique. Une particule chargée négativement - un électron - se déplace autour du noyau d'un atome, ce mouvement peut être considéré comme dirigé et, par conséquent, un champ magnétique est créé autour d'une telle charge en mouvement. A l'intérieur de tout corps, le nombre d'atomes et d'électrons est tout simplement énorme, respectivement, tous ces courants élémentaires prennent une direction ordonnée, et nous obtenons un champ magnétique assez important. Nous pouvons dire la même chose de la Terre, c'est-à-dire que le champ magnétique de la Terre est très similaire au champ magnétique d'un aimant permanent. Et un aimant permanent est une caractéristique plutôt brillante de toute manifestation d'un champ magnétique.

Outre l'existence d'orages magnétiques, il existe également des anomalies magnétiques. Ils sont liés au champ magnétique solaire. Lorsque des explosions ou des éjections suffisamment puissantes se produisent sur le Soleil, elles ne se produisent pas sans l'aide de la manifestation du champ magnétique solaire. Cet écho atteint la Terre et affecte son champ magnétique, par conséquent, nous observons des orages magnétiques. Les anomalies magnétiques sont associées aux gisements de minerai de fer sur la Terre, d'énormes gisements sont magnétisés par le champ magnétique terrestre pendant longtemps, et tous les corps autour subiront un champ magnétique de cette anomalie, les aiguilles de la boussole indiqueront la mauvaise direction.

Dans la prochaine leçon, nous considérerons d'autres phénomènes associés aux actions magnétiques.

Bibliographie

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Physique 8 / Éd. Orlova V.A., Roizena I.I. - M. : Mnémosyne.
2. Perychkine A.V. Physique 8.-M. : Outarde, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physique 8.-M. : Lumières.

1. Classe-fizika.narod.ru ().
2. Classe-fizika.narod.ru ().
3. Fichiers.school-collection.edu.ru ().

Devoirs

1. Quelle extrémité de l'aiguille de la boussole est attirée vers le pôle nord de la Terre ?
2. Dans quel endroit de la Terre ne pouvez-vous pas faire confiance à l'aiguille magnétique ?
3. Qu'indique la densité des lignes sur un aimant ?