Elektromagnēti vs Pastāvīgie magnēti | Galvenās atšķirības izskaidrotas
Elektromagnēti vs. Pastāvīgie magnēti: Izpratne par Galvenajām Atšķirībām
Elektromagnēti un pastāvīgie magnēti ir divi galvenie materiālu veidi, kas izrāda magnētiskas īpašības. Lai gan abi ģenerē magnētiskos laukus, tos būtībā atšķir tas, kā tiek radīti šie lauki.
Elektromagnēts ģenerē magnētisko lauku tikai tad, kad caur to plūst strāva. Savukārt pastāvīgais magnēts būtībā radīs savu pastāvīgo magnētisko lauku pēc tā magnetizācijas, bez nepieciešamības piegādāt ārējo enerģiju.
Kas Ir Magnēts?
Magnēts ir materiāls vai objekts, kas radīs magnētisko lauku — vektora lauku, kas izdara spēku uz citiem magnētiskajiem materiāliem un kustīgiem elektriskajiem lādiņiem. Šis lauks eksistē gan magnēta iekšpusē, gan apkārtējā telpā. Magnētiskā lauka stiprumu attēlo magnētiskā lauka līniju blīvums: jo tuvāk līnijas, jo stiprāks lauks.
Magnētiem ir divi poli — ziemeļu un dienvidu. Līdzīgie poli atspēko viens otru, savukārt pretējie poli piesaista. Šī fundamentālā uzvedība valda magnētiskajās interakcijās.
Lūk, mēs gāžamies garākās detalēs, lai izpētītu galvenās atšķirības starp elektromagnētiem un pastāvīgajiem magnētiem.
Elektromagnēta Definīcija
Elektromagnēts ir magnēta veids, kurā magnētiskais lauks tiek ģenerēts ar strāvas palīdzību. Parasti tas tiek izgatavots, apvijot vieglā feromagnētiskā kodola (piemēram, dzelzs) apkārt konduktīvu drātu (parasti vaļa).
Kad caur drātu plūst strāva, tās apkārt rodas magnētisks lauks. Kodols palielina šo lauku, kļūstot laikā magnetizēts. Magnētiskā lauka stiprumam un polaritātei liek faktori, kas saistīti ar strāvas lielumu un virzieniem.
Tā kā magnētiskais lauks eksistē tikai, kad plūst strāva, elektromagnēti tiek uzskatīti par laika magnētiem. Kad strāva tiek izslēgta, magnētiskais lauks sabojājas, un kodols zaudē lielāko daļu no sava magnetismā.
Šī kontrollējamība padara elektromagnētus ļoti universālus. Viņus bieži sauc par kontrolējamajiem magnētiem, jo to stiprumu var pielāgot, mainot strāvu, un to polaritāti var mainīt, mainot strāvas virzienus.
Elektromagnēta magnētiskais lauks rodas no strāvju interakcijas blakus esošajās drātas spindulēs. Iegūto lauka virzienu nosaka ar labās rokas likumu, un vedņu starpā izveidojās spēks, kas saistīts ar to individuālo magnētisko lauku interakciju.
Pazīstamas lietojuma jomas: Elektriskie dzinēji, relais, MRI ierīces, skaņotāji un rūpnieciskie paceltāji.
Pastāvīgā Magnēta Definīcija
Pastāvīgais magnēts ir izgatavots no smaguma feromagnētiskā materiāla, kas saglabā savu magnetismu pēc tā magnetizācijas ražošanas laikā. Atšķirībā no elektromagnētiem pastāvīgie magnēti nesasniedz ārējo enerģijas avotu, lai uzturētu savu magnētisko lauku.
Pazīstami pastāvīgo magnētu veidi ietver:
Alnico (Alumīnijs-Nikels-Kobalts)
Neodīms (NdFeB — Neodīms-Dzelzs-Borāns)
Ferrīts (Ceramika)
Samariums Kobalts (SmCo)
Šie materiāli tiek izvēlēti tāpēc, ka tiem ir augsts koercitivitātes un remanences rādītājs, ļaujot tiem cīnīties pret demagnetizāciju un uzturēt stiprus magnētiskos laukus ilgu laiku.
Kā Pastāvīgie Magnēti Ģenerē Saviem Magnētiskos Laukus?
Visi feromagnētiskie materiāli satur mazus reģionus, ko sauc par magnētiskajiem domēniem, kur atomu magnētiskie momenti ir sakārtoti. Nemagnetizētā stāvoklī šie domēni norāda nejaušos virzienos, izlīdzinot viens otru, neveidojot neto magnētisko lauku.
Lai izveidotu pastāvīgo magnētu:
Materiāls tiek izlaists ļoti stipram ārējam magnētiskam laukam.
Vienu pašu laiku tas tiek sildīts līdz augstai temperatūrai (zem tā Kuri punkta), ļaujot domēniem brīvāk kustēties.
Kad materiāls notaukstās ārējā laukā, domēni sakārtos ar piemērotu lauku un kļūst "ieslēgti" vietā.
Notaukstās, materiāls saglabā šo sakārtojumu, sasniedzot magnētisko satura punktu un kļūst par pastāvīgo magnētu.
Šis process nodrošina, ka domēnu magnētiskie lauki stiprina, nevis izlīdzina viens otru, radot stipru, pastāvīgu neto magnētisko lauku.
Demagnetizācija
Pastāvīgie magnēti var zaudēt savu magnetismu, ja tiek izpostīti:
Augstām temperatūrām (jo īpaši virs to Kuri temperatūras),
Stipriem pretējiem magnētiskiem laukiem,
Fiziskiem triecienu vai vibrācijām (dažos materiālos).
Šie apstākļi var traucēt sakārtotiem domēniem, izraisot to atgriešanos nejaušā orientācijā un samazinot vai izdzēšot neto magnētisko lauku.
Pazīstamas lietojuma jomas: Elektriskie dzinēji, ģeneratori, sensori, magnētiskie savienojumi, ledusskapju magnēti un auskaru ierīces.
Secinājums
Elektromagnēti un pastāvīgie magnēti katrs piedāvā unikālas priekšrocības, balstoties uz to darbības principiem. Elektromagnēti piedāvā kontrollējamību, augstu stiprumu pēc prasības un reversibilitāti, padarot tos ideāliem dinamiskām lietojumprogrammām. Pastāvīgie magnēti sniedz pastāvīgu, nemainīgu magnētisko lauku, kas ir piemērots kompaktem un energoefektīvam dizainam.
Izvēle starp abiem atkarīga no konkrētās lietojumprogrammas prasībām, tostarp enerģijas pieejamības, kontroles vajadzības, darbības vides, izmēra ierobežojumiem un izmaksām. Atšķirību izpratne ļauj inženieriem un dizaineriem izvēlēties vispiemērotāko magnētisko risinājumu viņu vajadzībām.
