Какой металл не пропускает магнитные волны. Основные правила при работе с магнитами

Как сделать так, чтобы два магнита, находящиеся рядом друг с другом, не чувствовали присутствие друг друга? Какой материал нужно разместить между ними, чтобы силовые линии магнитного поля от одного магнита не достигали бы второго магнита?

Этот вопрос не такой тривиальный, как может показаться на первый взгляд. Нам нужно по настоящему изолировать два магнита. То есть, чтобы эти два магнита можно было по разному поворачивать и по разному перемещать их относительно друг друга и тем не менее, чтобы каждый из этих магнитов вёл себя так, как будто бы другого магнита рядом нет. Поэтому всякие фокусы с размещением рядом третьего магнита или ферромагнетика, для создания какой-то особой конфигурации магнитных полей с компенсацией всех магнитных полей в какой-то одной отдельно взятой точке, принципиально не проходят.

Иногда ошибочно думают, что таким изолятором магнитного поля может служить диамагнетик. Но это не верно. Диамагнетик действительно ослабляет магнитное поле. Но он ослабляет магнитное поле только в толще самого диамагнетика, внутри диамагнетика. Поэтому, если один из магнитов (или оба) замуровать в куске диамагнетика, тогда их притяжение или их отталкивание действительно ослабеет.

Но это не является решением проблемы. Во-первых, силовые линии одного магнита всё равно будут достигать другого магнита, то есть магнитное поле только уменьшается, но не исчезает совсем. Во-вторых, если магниты замурованы в толще диамагнетика, то мы не можем их двигать и поворачивать.

А если сделать из диамагнетика просто плоский экран, то этот экран будет пропускать сквозь себя магнитное поле. Причем, за этим экраном магнитное поле будет точно такое же, как если бы этого диамагнитного экрана не было бы вообще.

А это говорит о том, что даже замурованные в диамагнетик магниты не испытают на себе ослабления магнитного поля. В самом деле, ведь там, где находится замурованный магнит, прямо в объеме этого магнита диамагнетик попросту отсутствует. А раз там, где находится замурованный магнит, отсутствует диамагнетик, то значит, оба замурованных магнита на мамом деле взаимодействуют друг с другом точно также, как если бы они не были замурованы в диамагнетике. Диамагнетик вокруг этих магнитов также бесполезен, как и плоский диамагнитный экран между магнитами.

Нам нужен такой материал, который бы, вообще, не пропускал через себя силовые линии магнитного поля. Нужно чтобы силовые линии магнитного поля выталкивались их такого материала. Если силовые линии магнитного поля проходят через материал, то, за экраном из такого материала, они полностью восстанавливают свою силу. Это следует из закона сохранения магнитного потока.

Единственный материал, который выталкивает из себя силовые линии магнитного поля, это сверхпроводник.

На поверхности сверхпроводника вектор напряженности магнитного поля всегда направлен вдоль этой поверхности по касательной к поверхности сверхпроводящего тела. На поверхности сверхпроводника вектор магнитного поля не имеет составляющую, направленную перпендикулярно поверхности сверхпроводника. Поэтому силовые линии магнитного поля всегда огибает сверхпроводящее тело любой формы.

Но это совсем не означает, что если между двумя магнитами поставить сверхпроводящий экран, то он решит поставленную задачу. Дело в том, что силовые линии магнитного поля магнита пойдут к другому магниту в обход экрана из сверхпроводника. Поэтому от плоского сверхпроводящего экрана будет только ослабление влияния магнитов друг на друга. Это ослабление взаимодействия двух магнитов будет зависеть от того, на сколько увеличилась длина силовой линии, которая соединяет два магнита друг с другом. Чем больше длины соединяющих силовых линий, тем меньше взаимодействие двух магнитов друг с другом.

Это точно такой же эффект, как если увеличивать расстояние между магнитами без всякого сверхпроводящего экрана. Если увеличивать расстояние между магнитами, то длины силовых линий магнитного поля тоже увеличиваются.

Значит, для увеличения длин силовых линий, которые соединяют два магнита в обход сверхпроводящего экрана, нужно увеличивать размеры этого плоского экрана и по длине и по ширине. Это приведет к увеличению длин обходящих силовых линий. И чем больше размеры плоского экрана по сравнению с рассстоянием между магнитами, тем взаимодействие между магнитами становится меньше.

Взаимодействие между магнитами полностью исчезает только тогда, когда оба размера плоского сверхпроводящего экрана становятся бесконечными. Это аналог той ситуации, когда магниты развели на бесконечно большое расстояние, и поэтому длина соединяющих их силовых линий магнитного поля стала бесконечной.

Теоретически, это, конечно, полностью решает поставленную задачу. Но на практике мы не можем сделать сверхпроводящий плоский экран бесконечных размеров. Хотелось бы иметь такое решение, которое можно осуществить на практике в лаборатории или на производстве. (Про бытовые условия речи уже не идет, так как в быту невозможно сделать сверхпроводник.)

По другому, плоский экран бесконечно больших размеров можно интерпретировать как разделитель всего пространства на две части, которые не соединены друг с другом. Но пространство на две части может разделить не только плоский экран бесконечных размеров. Любая замкнутая поверхность делит пространство тоже на две части, на объем внутри замкнутой поверхности и объем вне замкнутой поверхности. Например, любая сфера делит пространство на две части: шар внутри сферы и всё, что снаружи.

Поэтому сверхпроводящая сфера является идеальным изолятором магнитного поля. Если поместить магнит в такую сверхпроводящую сферу, то никогда никакими приборами не удается обнаружить, есть ли внутри этой сферы магнит или его там нет.

И, наоборот, если Вас поместить внутрь такой сферы, то на Вас не будут действовать внешние магнитные поля. Например, магнитное поле Земли невозможно будет обнаружить внутри такой сверхпроводящей сферы никакими приборами. Внутри такой сверхпроводящей сферы можно будет обнаружить только магнитное поле от тех магнитов, которые будут находиться тоже внутри этой сферы.

Таким образом, чтобы два магнита не взаимодействовали друг с другом надо один из этих магнитов поместить во внутрь сверхпроводящей сферы, а второй оставить снаружи. Тогда магнитное поле первого магнита будет полностью сконцентрировано внутри сферы и не выйдет за пределы этой сферы. Поэтому второй магнит не почувствует привутствие первого. Точно также магнитное поле второго магнита не сможет залезть во внутрь сверхпроводящей сферы. И поэтому первый магнит не почувствует близкое присутствие второго магнита.

Наконец, оба магнита мы можем как угодно поворачивать и перемещать друг относительно друга. Правда первый магнит ограничен в своих перемещениях радиусом сверхпроводящей сферы. Но это только так кажется. На самом деле взаимодействие двух магнитов зависит только лишь от их относительного расположения и их поворотов вокруг центра тяжести соответствующего магнита. Поэтому достаточно разместить центр тяжести первого магнита в центре сферы и туда же в центр сферы поместить начало координат. Все возможные варианты расположения магнитов будут определяться только всеми возможными вариантами расположения второго магнита относительно первого магнита и их углами поворотов вокруг их центров масс.

Инструкция

Уменьшение магнитного поля постоянного магнитаПоскольку изменить поле постоянного магнита невозможно, просто передвиньте его в пространстве , удаляя от точки, где проводится измерение. Данная зависимость является прямо пропорциональной - чем дальше магнит от нужной точки, тем слабее в ней магнитное поле .

Уменьшение магнитного поля прямого проводникаПодключите прямой проводник к источнику тока. Для того чтобы уменьшить магнитное поле , которое его окружает, можно удалить от нужной точки пространства проводник. Действие магнитного поля уменьшится во столько раз, во сколько увеличится расстояние до проводника. Второй способ уменьшить магнитное поле – снизить силу тока в проводнике. Для этого последовательно к нему присоедините реостат. Индукция магнитного поля уменьшится во столько раз, во сколько раз уменьшится сила тока. Можно комбинировать способы уменьшения магнитного поля. Например, чтобы уменьшить индукция магнитного поля в данной точке в 6 раз, можно увеличить расстояние до проводника в 2 раза и уменьшить силу тока в нем в 3 раза.

Уменьшение магнитного поля соленоидаУменьшить магнитное поле соленоида, присоединенного к источнику тока, можно несколькими способами:- чтобы уменьшить индукцию магнитного поля соленоида в n раз, в такое же количество раз уменьшите силу тока в нем;
- уменьшите количество витков соленоида в n раз, и во столько же раз снизится интенсивность его магнитного поля;
- увеличьте длину соленоида в n раз, не меняя количество витком (растяните его как пружину). Во сколько раз увеличится длина, во столько раз уменьшится магнитное поле .

Что представляют собой магнитные линии магнитного поля, созданного током

Магнитные линии магнитного поля тока – это замкнутые кривые, охватывающие проводник. С их помощью удобно изображать магнитные поля. И, поскольку магнитное поле есть во всех точках пространства вокруг проводника, через любую точку этого пространства можно провести магнитную линию. Направление магнитных линий зависит от направления тока в проводнике.

Главные правила, о которых необходимо помнить при работе с постоянными магнитами

Опасность при пользовании:

• ♦ Опасность проглатывания

Не оставляйте детей наедине с магнитами. Не осознанно, они могу положить магнит в ротовую или носовую полости. Самое страшное, что дети могут проглотить небольшой по размеру магнит, что приведет к серьезным осложнениям со здоровьем ребенка. Магниты застревают в кишечнике!

• ♦ Опасность электричества

Не оставляйте детей наедине с магнитами. Дети могут поместить магнит в отверстия розетки и пострадать от удара тока.

Пожалуйста, не давайте детям играть с магнитами!

Меры предосторожности:

• ♦ Осторожность при работе с магнитами

Большие магниты очень мощные (большая сила притяжения), поэтому при работе с такими магнитами необходимо соблюдать элементарные меры безопасности: носить защитные перчатки. В противном случае, возможно, прищемить кожу рук или ушибить фаланги пальцев. Что приведет к значительным переломам.

• ♦ Осторожность при соединении магнитов

Неодимовые магниты весьма хрупкие. При столкновении двух и более магнитов, они могут расколоться. Осколки могут отлететь далеко, поэтому лучший способ обезопасить себя и окружающих, это носить защитные очки, при работе с большими магнитами.

♦ Осторожно людям с ослабленным здоровьем

Если у вас подключен аппарат типа электрокардиостимулятора и т.п., то магнит необходимо держать на значительном расстоянии от них. Магнит способен нарушить работу аппаратов (вплоть до прекращения работы), что вызовет осложнения со здоровьем.

• ♦ Осторожно при проходе под тяжелыми объектами

Не используйте магниты в качестве крепления для тяжелых грузов там, где люди могли бы получить ранения в случае непредвиденных обстоятельств. Убедитесь, что сила магнита применяется в соответствии с идеальными условиями. Применяйте высокую подушку безопасности.

Предупреждение:

• ♦ О сильном магнитном поле

Большие магниты имеют сильное магнитное поле, которое отрицательно влияет на банковские карты, часы, мобильные телефоны, телевизоры, компьютеры, слуховые аппараты, громкоговорители и т.п. Сильное магнитное поле способно повредить все вышеперечисленные предметы (вывести из строя). Держите магниты на значительном расстоянии от них.

• ♦ О возможной воспламеняемости магнитов

При механической обработки магнитов, образовавшаяся пыль может загореться. Избегайте механической обработки магнитов и используйте специальные инструменты и охлаждение водой, если вы подвергаете магниты обработке.

• ♦ О возможной аллергии на никелевое покрытие магнитов

Для постоянных магнитов (в частности, магнитов NdFeB и SmCo) в качестве антикоррозийного покрытия чаще всего используют Ni(никель). Людям подверженным аллергии желательно избегать длительного контакта с такими магнитами.

• ♦ Об авиа транспортировке магнитов

Магнитное поле, при неправильной упаковке магнитов, отрицательно влияет на навигационные приборы воздушного судна. При авиа транспортировке используйте антимагнитную упаковку, для изоляции магнитного поля.

• ♦ О транспортировке магнитов наземным транспортом

При транспортировке магнитов любым наземным транспортом, их необходимо правильно упаковать, чтобы не вызвать беспорядок в посылках и не повредить более хрупкие товары в других посылках. Магниты изолируют большим слоем немагнитного материала (н-р, пенопласт), при необходимости используйте листовое железо для изоляции магнитного поля.

Для заметки:

• ♦ Влияние магнитов на людей

Согласно научным исследованиям постоянные магниты не имеют резко положительного или резко отрицательного влияния на человека. Маловероятно, что постоянные магниты подвергают риску здоровье и жизнь человека, но исключать это полностью нельзя. Избегайте постоянного контакта с магнитами, а также храните большие магниты на расстоянии (~1 м.) от тела человека.

• ♦ Раскалывание покрытия магнитов

Никелевое или любое другое покрытие магнита может отколоться при столкновении магнитов или большого давления на магниты. Тем самым в местах скола магниты могу окислиться при высокой влажности. Отделяйте большие магниты между собой, как минимум картонной подкладкой, также избегайте ударов на магниты и столкновении их друг с другом.

• ♦ Окисление, коррозия, ржавчина магнитов

Магниты без покрытия, а также магниты с нарушенным слоем антикоррозийного покрытия, становятся более уязвимыми и подверженными коррозии при непрерывном использовании их в агрессивной окружающей среде, а также есть вероятность крошения магнитов без покрытия. Используйте постоянные магниты в сухом, закрытом помещении, с небольшой влажностью. Избегайте порчи покрытия магнитов.

• ♦ Температуростойкость магнитов

У всех постоянных магнитов есть свой диапазон рабочих температур. Большинство неодимовых магнитов теряет часть своей магнитной силы при температуре более +80 0 С. Но максимальная температура, при которой неодимовые магниты способны не терять свои свойства +200 0 С (зависит от марки материала). Ферритовые магниты теряют свои магнитные свойства свыше +280 0 С. Магниты AlNiCo (ЮНДК) выдерживают температуру до +450 0 С. Магниты SmCo, в зависимости от марки материала, не размагничиваются при температуре 250-350 0 C. Не используйте магниты свыше соответствующих марки материала температур.

• ♦ Механическое воздействие на магниты

Неодимовые магниты весьма хрупкие, т.к. изготавливаются путем спечения определенных редкоземельных металлов. Также магниты теплочувствительные и подвержены окислению. При сверлении (или распиливая) магнит обычным инструментом, магнит может сломаться, раскрошиться, размагнититься или окислиться. Избегайте механической обработки магнитов.

Как разъединить несколько магнитов, можно посмотреть .