8 (499) 499-35-37
Звоните с 09:00 до 21:00
0 Корзина пуста

Магнитное поле неодимового магнита

В интернет магазине magnitstore.ru продаются неодимовые магниты, сила сцепления которых раз в десять превышает ферритовые аналоги. Есть универсальные изделия, такие как диски, прямоугольники, пруты, кольца. И целевые: поисковики, крепления, держатели в машину и другие. Все товары, при относительно небольших размерах, очень мощные. Хотелось бы знать, какое поле создают эти сильные неодимовые магниты и откуда оно вообще берется?

Магнитная восприимчивость

Чтобы понять, почему такой сильный магнит неодимовый и откуда получается его магнитное поле, надо разобраться (не углубляясь в сложные формулы и графики) хотя бы с основными физическими понятиями постоянной намагниченности.

Начнем с магнитной восприимчивости. Так называется безразмерная величина (обозначается с), которая характеризует способность вещества намагничиваться после того, как оно окажется в силовом поле. (Кстати, магнитное поле неодимового магнита такое, что он сам может намагничивать изделия из других сплавов).

Намагниченность

Численно магнитная восприимчивость равна намагниченности вещества при единичной напряженности поля. Намагниченность (обозначается J) характеризует магнитное состояние конкретного физического тела. Если его поместить в силовое поле, то оно получит определенный магнитный момент М. В таком случае, его намагниченность будет равна магнитному моменту единицы объема V. Если тело намагничено однородно, то J = М/V. Намагниченность прямо пропорциональна напряженности силового поля, которое ее вызвало. На одном из этапов производства изделий NdFeB, их помещают в очень мощное силовое поле, дающее большую намагниченность. Поэтому неодимовый магнит сцепление имеет просто огромное.

Магнитный момент

Магнитный момент – это векторная характеристика вещества, являющегося источником магнитного поля. (Если, например, слиток железа внести в силовое поле и намагнитить, то он сам станет источником магнетизма). Его создают магнитные моменты элементарных частиц (атомов), которые имеют в пространстве упорядоченное ориентирование и потому суммируются. Сила неодимового магнита велика, в частности, из-за того, что у него значительный магнитный момент.

Напряженность магнитного поля

Напряженность магнитного поля – это векторная величина (обозначается Н), количественно характеризующая силовое поле магнита. В вакууме она равна магнитной индукции В. Если вещество, создающее силовое поле, окажется в какой-либо среде, у которой есть свое значение намагниченности J, то Н будет меньше В на величину J. В системе СИ, Н измеряется в ампер на метр (А/м). Напряженность поля неодимового магнита очень большая.

Магнитная индукция

Значение остаточной магнитной индукции (обозначение Br) позволяет понять, насколько плотный силовой поток или насколько сильное магнитное поле производит данный магнит в замкнутой системе. Магнитная индукция (обозначение В) – это показания гауссметра, полученные при измерении мощности силового поля на поверхности конкретного магнита. Обе величины выражаются в Тесла или Гауссах (1 Тесла = 10 000 Гаусс). Поскольку намагничивание неодимового магнита значительное, то и его магнитная индукция велика, от 1,0 до 1,4 Тл. Для сравнения, у ферритов от 0,1 до 0,4 Тл.

Объемная магнитная восприимчивость какого-либо вещества численно равна намагниченности его единичного объема, деленной на напряженность намагничивающего силового поля: с = J/Н. У парамагнетиков магнитная восприимчивость положительная, потому что направления поля молекулярных токов совпадает с направлением внешнего силового поля. (У диамагнетиков – наоборот).

Намагничивание парамагнетиков

Неодимовый магнит, сила сцепления которого так велика, это парамагнетик. У него положительная магнитная восприимчивость. В обычном состоянии он не обладает какими-либо заметными магнитными свойствами. Причина — вот в чем. У него, как и у прочих парамагнетиков, магнитные моменты скомпенсированы потому, что отсутствует упорядоченное расположение элементарных частиц. То есть, в том случае, когда внешнее намагничивающее поле отсутствует, каждый атом неодима все равно имеет какой-то свой «микроскопический» магнитный момент. Но у неодима нет такой структуры, какая присуща ферромагнетикам. Поэтому атомы ориентированы хаотично, магнитные моменты направлены в разные стороны. Векторное сложение их числовых значений дает в итоге ноль, а значит, и намагниченность всего слитка тоже равна нулю. Как же получается, что неодимовые магниты магнит сила притяжения такая большая?

Все очень просто. Когда парамагнетик попадает во внешнее магнитное поле, его атомы разворачиваются (ориентируются) в одном направлении. После чего векторное сложение единичных моментов уже не будет равным нулю. В итоге неодим получает суммарный магнитный момент J. Он прямо пропорционален напряженности внешнего поля Н и направленный по этому полю. Изготавливая неодимовый магнит, магнитное поле для его намагничивания создают с индукцией порядка 3 – 4 Тл.

Есть один важный момент, который полезно знать тем, кто интересуется свойствами NdFeB. Магнитной упорядоченности атомов противодействует тепловая энергия вещества. Не смотря на то, что магниты неодимовые усилие развивают очень большое, парамагнитная восприимчивость основного элемента Nd в значительной степени зависит от температуры. Именно поэтому сплав NdFeB нельзя нагревать до + 80 град С и выше – атомы потеряют ориентацию и векторная сумма их магнитных моментов опять станет равной нулю.

Вот так выглядит объяснение того, почему неодимовые магниты силу притяжения имеют вообще, да еще и такую большую. Два основных момента заключаются в том, что Nd – парамагнетик, и для его намагничивания создается большое силовое поле. Это, конечно, упрощенный взгляд. Чтобы понять, зачем неодимовый магнит усиленный железом и бором, надо осваивать квантовую физику.