Magnet

Sebuah "magnet tapal kuda" yang terbuat dari Alnico , paduan besi. Magnet dibuat dalam bentuk tapal kuda untuk membawa dua kutub magnet dekat satu sama lain, untuk menciptakan medan magnet kuat di sana yang dapat mengambil potongan besi yang berat.

Besi pengajuan yang berorientasi di bidang magnet yang dihasilkan oleh sebuah magnet batang

Garis medan magnet dari solenoida elektromagnet , yang mirip dengan magnet batang seperti digambarkan di atas dengan serbuk besi

Sebuah magnet (dari bahasa Yunani μαγνήτις λίθος magnḗtis Lithos , " Magnesian batu ") adalah bahan atau benda yang menghasilkan medan magnet . Medan magnet ini tak terlihat tapi bertanggung jawab untuk properti yang paling menonjol dari magnet: sebuah kekuatan yang menarik di lain feromagnetik bahan, seperti besi , dan menarik atau mengusir magnet lainnya.
Sebuah magnet permanen obyek terbuat dari bahan yang magnet dan menciptakan medan magnet sendiri persisten. Contoh sehari-hari adalah magnet kulkas digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas. Bahan yang bisa magnet, yang juga orang-orang yang sangat tertarik pada magnet, disebut feromagnetik (atau ferrimagnetic ). Ini termasuk besi , nikel , kobalt , beberapa paduan dari logam tanah jarang , dan beberapa mineral alami seperti batu magnet . Meskipun feromagnetik (dan ferrimagnetic) adalah bahan yang hanya tertarik pada magnet cukup kuat untuk umum dianggap magnet, semua bahan lainnya merespon lemah untuk medan magnet, oleh salah satu dari beberapa jenis lainnya magnetisme .
Bahan feromagnetik dapat dibagi menjadi magnetis "lunak" bahan seperti anil besi , yang dapat magnet tetapi tidak cenderung tinggal magnet, dan magnetis "keras" bahan, yang melakukan. Magnet permanen yang dibuat dari "keras" bahan ferromagnetic seperti Alnico dan ferit yang mengalami pengolahan khusus dalam medan magnet kuat selama pembuatan, untuk menyelaraskan internal mereka mikrokristalin struktur, membuat mereka sangat sulit untuk demagnetize. Untuk demagnetize magnet jenuh, medan magnet tertentu harus diterapkan, dan ambang ini tergantung pada koersivitas bahan masing-masing. "Sulit" bahan telah koersivitas tinggi, sedangkan "lunak" bahan telah koersivitas rendah.
Sebuah elektromagnet dibuat dari gulungan kawat yang bertindak sebagai magnet ketika arus listrik melewati tapi berhenti menjadi magnet ketika berhenti saat ini. Seringkali, elektromagnet dibungkus sekitar inti dari bahan feromagnetik seperti baja, yang meningkatkan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.
Kekuatan keseluruhan dari sebuah magnet yang diukur dengan momen magnetik atau sebaliknya, total fluks magnetik menghasilkan. Kekuatan lokal dari magnetisme dalam bahan diukur dengan nya magnetisasi .

Sejarah

Kuno orang belajar tentang magnet dari Lodestones , potongan magnet alami bijih besi. Mereka secara alami menciptakan magnet, yang menarik potongan besi. Magnet kata dalam bahasa Yunani berarti "batu dari Magnesia ", bagian dari Yunani kuno dimana Lodestones ditemukan. Lodestones ditangguhkan sehingga mereka bisa mengubah adalah yang pertama kompas magnetik . Penjelasan paling awal yang masih hidup dikenal magnet dan sifat mereka dari Yunani, India, dan Cina sekitar 2500 tahun yang lalu. ^{[1] [2] [3]} Sifat Lodestones dan afinitas mereka untuk besi tertulis oleh Pliny Tua dalam bukunya ensiklopedia Historia Naturalis . ^[4]
Dengan 12 ke abad ke 13, magnetik kompas yang digunakan dalam navigasi di Cina, Eropa, dan di tempat lain. ^[5] Untuk lebih jelasnya, lihat artikel Magnetisme utama .

Latar Belakang pada fisika magnet dan magnet

Sebuah bulat telur berbentuk magnet bumi yang langka tergantung dari yang lain

Medan gaya

Artikel utama: medan magnet

Para kerapatan fluks magnetik (juga disebut medan magnet atau medan B hanya magnet, biasanya dinotasikan B) adalah medan vektor . Medan magnet B vektor pada suatu titik tertentu dalam ruang ditentukan oleh dua sifat:

1. Its arah, yang di sepanjang orientasi dari jarum kompas .
2. Its besarnya (juga disebut kekuatan), yang sebanding dengan seberapa kuat mengarahkan jarum kompas sepanjang arah itu.

Dalam SI unit, kekuatan medan magnet B diberikan dalam teslas . ^[6]

Magnetic saat

Artikel utama: saat Magnetic

Sebuah momen magnetik magnet (juga disebut momen dipol magnetik dan biasanya dinotasikan μ) adalah vektor yang mencirikan sifat keseluruhan magnet magnetik. Untuk magnet batang, arah momen magnetik dari titik kutub selatan magnet untuk kutub utara nya, ^[7] dan besarnya berhubungan dengan seberapa kuat dan seberapa jauh ini kutub. Dalam SI unit, momen magnetik ditentukan dalam hal A · m ^2.
Sebuah magnet baik menghasilkan medan magnet sendiri dan menanggapi medan magnet. Kekuatan medan magnet yang dihasilkan adalah pada suatu titik tertentu sebanding dengan besarnya momen magnetik. Selain itu, ketika magnet dimasukkan ke dalam medan magnet eksternal, yang dihasilkan oleh sumber yang berbeda, itu adalah tunduk pada torsi cenderung untuk mengarahkan momen magnetik sejajar dengan lapangan. ^[8] Jumlah torsi ini sebanding baik dengan magnetik sesaat dan bidang eksternal. Sebuah magnet juga dapat dikenakan kekuatan pendorong dalam satu arah atau lainnya, sesuai dengan posisi dan orientasi dari magnet dan sumber. Jika field adalah seragam dalam ruang, magnet dikenakan tidak ada kekuatan bersih, meskipun dikenakan torsi. ^[9]
Sebuah kawat dalam bentuk lingkaran dengan luas A dan membawa arus I adalah magnet, dengan momen magnetik besarnya sama dengan IA.

Magnetisasi

Artikel utama: Magnetisasi

Magnetisasi dari bahan magnet adalah nilai lokal saat magnet per satuan volume, biasanya dinotasikan M, dengan unit A / m . ^[10] Ini adalah medan vektor , bukan hanya vektor (seperti momen magnetik), karena daerah yang berbeda dalam magnet dapat magnet dengan arah yang berbeda dan kekuatan (misalnya, karena domain, lihat di bawah). Sebuah magnet batang yang baik mungkin memiliki momen magnetik sebesar 0,1 A · m ² dan volume 1 cm ^3, atau 1 × 10 ^-6 m ^3, dan oleh karena itu besarnya rata-rata 100.000 magnetisasi A / m. Besi dapat memiliki magnetisasi dari sekitar satu juta ampere per meter. Seperti nilai besar menjelaskan mengapa magnet besi sangat efektif dalam memproduksi medan magnet.

Dua model magnet: kutub magnet dan arus atom

Bidang sebuah magnet batang silinder dihitung dengan model amper yang

Lihat juga: Magnetic momen dipol # Magnetic

Meskipun untuk berbagai tujuan akan lebih mudah untuk memikirkan sebuah magnet memiliki yang berbeda utara dan kutub selatan magnet, konsep kutub tidak boleh diambil secara harfiah: itu hanyalah cara mengacu pada dua ujung yang berbeda dari magnet. Magnet tidak memiliki partikel yang berbeda atau utara selatan pada sisi yang berlawanan. Jika magnet batang dipecah menjadi dua bagian, dalam upaya untuk memisahkan kutub utara dan selatan, hasilnya akan magnet bar dua, masing-masing memiliki baik utara dan kutub selatan.

Gilbert Model

Namun, versi dari pendekatan-kutub magnetik digunakan oleh profesional untuk desain magneticians magnet permanen. Dalam pendekatan ini, permukaan kutub dari magnet permanen dibayangkan ditutupi dengan apa yang disebut muatan magnetik, kutub utara-partikel pada kutub utara dan selatan kutub-partikel di kutub selatan yang merupakan sumber dari garis-garis medan magnet. Jika kutub magnet-distribusi dikenal, maka model tiang memberikan medan magnet H. Luar magnet, medan B sebanding dengan H, sementara di dalam magnetisasi harus ditambahkan ke H (lihat # Unit dan perhitungan , di bawah, dan lapangan demagnetizing ). Model tiang ini juga disebut model Gilbert dari suatu dipol magnetik . ^[11] Sebuah perpanjangan dari metode ini yang memungkinkan untuk biaya magnet internal yang digunakan dalam teori ferromagnetism (lihat micromagnetics ).

Model amper

Model lainnya adalah amper model, di mana magnetisasi semua karena efek dari mikroskopis, atau atom, melingkar arus terikat , juga disebut Ampèrian arus, seluruh materi. Untuk magnet batang magnet silinder seragam, efek bersih dari arus terikat mikroskopis adalah untuk membuat magnet berperilaku seolah-olah ada selembar makroskopik arus listrik yang mengalir di sekitar permukaan, dengan arah aliran lokal normal terhadap sumbu silinder. (Karena Scraping off lapisan luar dari magnet tidak akan menghancurkan medan magnet, dapat dilihat bahwa ini hanyalah model, dan arus kecil yang benar-benar didistribusikan ke seluruh materi). Para aturan tangan kanan memberitahu arah mana arus mengalir. Model amper memberikan medan magnet yang tepat baik di dalam dan di luar magnet. Hal ini biasanya sulit untuk menghitung arus Ampèrian pada permukaan magnet, sedangkan itu sering lebih mudah untuk menemukan kutub yang efektif untuk magnet yang sama.

Kutub konvensi penamaan

Kutub utara magnet adalah tiang yang, ketika magnet secara bebas ditangguhkan, poin terhadap Bumi Magnetic Kutub Utara yang terletak di utara Kanada. Karena kutub yang berlawanan (utara dan selatan) menarik, bumi "Kutub Utara Magnetik" demikian sebenarnya kutub selatan medan magnet bumi. ^{[12] [13] [14] [15]} Sebagai masalah praktis, untuk memberitahu yang kutub magnet utara dan adalah yang selatan, tidak perlu menggunakan medan magnet bumi sama sekali. Sebagai contoh, salah satu metode akan membandingkannya dengan elektromagnet , kutub yang dapat diidentifikasi oleh aturan tangan kanan . Garis-garis medan magnet dari magnet dianggap oleh konvensi muncul dari kutub utara magnet dan masuk kembali di kutub selatan. ^[15]

Material magnetik

Artikel utama: Magnetisme

Magnet Istilah biasanya diperuntukkan untuk benda yang menghasilkan medan magnet sendiri mereka terus-menerus bahkan dalam adanya medan magnet diterapkan. Hanya kelas-kelas tertentu bahan bisa melakukan ini. Bahan yang paling, bagaimanapun, menghasilkan medan magnet dalam menanggapi sebuah medan magnet yang diterapkan; fenomena yang dikenal sebagai daya tarik. Ada beberapa jenis magnet, dan semua bahan menunjukkan setidaknya satu dari mereka.
Perilaku magnetik keseluruhan material dapat bervariasi, tergantung pada struktur material, terutama pada yang konfigurasi elektron . Beberapa bentuk perilaku magnetik telah diamati dalam berbagai bahan, termasuk:

• Bahan feromagnetik dan ferrimagnetic adalah orang-orang biasanya dianggap sebagai magnet, mereka tertarik pada magnet cukup kuat bahwa daya tarik bisa dirasakan. Bahan-bahan ini adalah satu-satunya yang dapat mempertahankan magnetisasi dan menjadi magnet; contoh umum adalah tradisional magnet kulkas . Bahan Ferrimagnetic, yang meliputi ferit dan magnetik tertua bahan magnetit dan lodestone , yang mirip tapi lebih lemah dari ferromagnetics. Perbedaan antara ferro-dan bahan ferrimagnetic berhubungan dengan struktur mikroskopis mereka, seperti dijelaskan dalam Magnetisme .

• Paramagnetik zat, seperti platina , aluminium , dan oksigen , yang lemah tertarik pada magnet. Atraksi ini adalah ratusan ribu kali lebih lemah dari bahan feromagnetik, sehingga hanya dapat dideteksi dengan menggunakan instrumen sensitif atau menggunakan magnet sangat kuat. Magnetic ferrofluids , meskipun mereka terbuat dari partikel-partikel kecil feromagnetik tersuspensi dalam cairan, kadang-kadang dianggap paramagnetik karena mereka tidak dapat magnet.

• Diamagnetic berarti ditolak oleh kedua kutub. Dibandingkan dengan zat paramagnetik dan feromagnetik, zat diamagnetik, seperti karbon , tembaga , air , dan plastik , bahkan lebih lemah ditolak oleh magnet. Permeabilitas bahan diamagnetik kurang dari permeabilitas ruang hampa . Semua zat yang tidak memiliki salah satu dari jenis lain magnetisme diamagnetik; ini termasuk zat yang paling. Meskipun gaya pada benda diamagnetik dari magnet biasa terlalu lemah untuk dirasakan, sangat kuat menggunakan magnet superkonduktor , benda diamagnetik seperti potongan timah dan bahkan tikus ^[16] dapat diangkat sekitar , sehingga mereka mengapung di udara. Superkonduktor mengusir medan magnet dari interior dan sangat diamagnetik.

Ada berbagai macam jenis magnet, seperti kaca berputar , superparamagnetis , superdiamagnetism , dan metamagnetism .

Umum menggunakan magnet

Hard disk merekam data pada lapisan tipis magnetik.

• Media perekaman magnetik: VHS kaset berisi gulungan pita magnetik . Informasi yang membentuk video dan suara dikodekan pada lapisan magnetik pada pita. Umum kaset audio juga mengandalkan pita magnetik. Demikian pula, di komputer, floppy disk dan hard disk merekam data pada lapisan tipis magnetik. ^[17]
• Kredit , debit , dan ATM kartu: Semua kartu ini memiliki strip magnetik di satu sisi. Strip ini mengkodekan informasi untuk menghubungi lembaga keuangan individu dan terhubung dengan account mereka (s). ^[18]
• Umum televisi dan monitor komputer : TV dan layar komputer yang berisi tabung sinar katoda menggunakan elektromagnet untuk memandu elektron ke layar. ^[19] Plasma layar dan LCD menggunakan teknologi yang berbeda.
• Speaker dan mikrofon : Kebanyakan speaker menggunakan magnet permanen dan kumparan pembawa arus untuk mengubah energi listrik (sinyal) menjadi energi mekanik (gerakan yang menciptakan suara). Para kumparan dibungkus sekitar gelendong melekat pembicara kerucut dan membawa sinyal sebagai arus perubahan yang berinteraksi dengan bidang magnet permanen. The voice coil terasa kekuatan magnetik dan di respon, bergerak kerucut dan pressurizes udara tetangga, sehingga menghasilkan suara . Dinamis mikrofon menggunakan konsep yang sama, tetapi secara terbalik. Mikrofon A memiliki diafragma atau membran yang melekat pada sebuah kumparan kawat. Terletak di dalam kumparan magnet berbentuk khusus. Bila suara bergetar membran, kumparan bergetar juga. Sebagai koil bergerak melalui medan magnet, tegangan induksi di koil. Tegangan ini drive arus dalam kawat yang karakteristik suara asli.

Magnetic tangan pemisah untuk mineral berat

• Motor listrik dan generator : Beberapa motor listrik bergantung pada kombinasi dari elektromagnet dan magnet permanen, dan, seperti pengeras suara, mereka mengkonversi energi listrik menjadi energi mekanik. Sebuah generator adalah sebaliknya: ia mengubah energi mekanik menjadi energi listrik oleh konduktor bergerak melalui medan magnet.
• Pengobatan : Rumah sakit menggunakan Magnetic Resonance Imaging untuk menemukan masalah dalam organ pasien tanpa operasi invasif.
• Transformers : Transformers adalah perangkat yang mentransfer energi listrik antara dua gulungan kawat elektrik yang terisolasi tetapi digabungkan magnetis .
• Chuck : Chucks digunakan dalam Metalworking lapangan untuk memegang benda. Magnet juga digunakan di jenis-jenis perangkat ikat, seperti dasar magnet , yang klem magnet dan magnet kulkas .
• Kompas : Sebuah kompas (atau kompas pelaut) adalah pointer magnet bebas menyelaraskan dirinya dengan medan magnet, yang paling umum medan magnet bumi .
• Seni : Vinyl lembaran magnet dapat disertakan pada lukisan, foto, dan artikel hias lainnya, yang memungkinkan mereka harus terpasang ke kulkas dan permukaan logam lainnya. Objek dan cat dapat diterapkan secara langsung ke permukaan magnet untuk membuat potongan-potongan seni kolase. Seni magnetik portabel, murah dan mudah untuk membuat. Vinyl seni magnetik bukan untuk lemari es lagi. Papan logam magnetik berwarna-warni, strip, pintu, oven microwave, pencuci piring, mobil, saya balok logam, dan setiap permukaan logam dapat menerima seni vinil magnetik. Menjadi media yang relatif baru bagi seni, menggunakan kreatif untuk bahan ini hanya awal.
• Ilmu proyek: Banyak pertanyaan topik didasarkan pada magnet. Sebagai contoh: bagaimana kekuatan magnet dipengaruhi oleh kaca, plastik, dan kardus?

Magnet memiliki banyak kegunaan dalam mainan . M-tic menggunakan batang magnet terhubung ke bola logam untuk konstruksi . Perhatikan piramida geodesik.

• Mainan : Mengingat kemampuan mereka untuk melawan gaya gravitasi dalam jarak dekat, magnet yang sering digunakan dalam mainan anak-anak, seperti roda Ruang Magnet dan Levitron , untuk efek lucu.
• Magnet dapat digunakan untuk membuat perhiasan. Kalung dan gelang dapat memiliki gesper magnetik, atau mungkin dibangun seluruhnya dari serangkaian terkait magnet dan manik-manik besi.
• Magnet dapat mengambil item magnetik (besi paku, staples, paku payung, klip kertas) yang terlalu kecil, terlalu sulit untuk dijangkau, atau terlalu tipis untuk jari-jari untuk memegang. Beberapa obeng yang magnet untuk tujuan ini.
• Magnet dapat digunakan dalam operasi penyelamatan scrap dan untuk memisahkan logam magnetik (besi, baja, dan nikel) dari non-magnetik logam (aluminium, paduan non-ferrous, dll). Ide yang sama dapat digunakan dalam tes "magnet" yang disebut, di mana badan mobil diperiksa dengan magnet untuk mendeteksi daerah-daerah diperbaiki dengan menggunakan fiberglass atau dempul plastik.
• Levitasi magnetik transportasi, atau maglev , adalah bentuk transportasi yang menunda, panduan dan kendaraan mendorong (khususnya kereta api) melalui gaya elektromagnetik. Kecepatan yang tercatat maksimum kereta api maglev adalah 581 kilometer per jam (361 mph).
• Magnet dapat digunakan untuk melayani sebagai gagal-aman perangkat untuk beberapa koneksi kabel. Misalnya, kabel daya dari beberapa laptop yang magnetis untuk mencegah kerusakan akibat kecelakaan ke port ketika tersandung. Para MagSafe daya koneksi ke Apple MacBook adalah salah satu contohnya.

Medis isu dan keselamatan

Karena jaringan manusia memiliki tingkat yang sangat rendah kerentanan terhadap medan magnet statis, ada sedikit bukti ilmiah yang menunjukkan bahaya utama kesehatan yang berhubungan dengan paparan medan statis. Medan magnet dinamis mungkin isu yang berbeda, namun; korelasi antara radiasi elektromagnetik dan tingkat kanker telah didalilkan karena korelasi demografi (lihat radiasi elektromagnetik dan kesehatan ).
Jika benda asing feromagnetik hadir dalam jaringan manusia, medan magnet luar berinteraksi dengan itu bisa menimbulkan risiko keamanan serius. ^[20]
Jenis risiko yang berbeda tidak langsung kesehatan yang melibatkan magnet ada alat pacu jantung. Jika alat pacu jantung telah tertanam dalam dada pasien (biasanya untuk tujuan pemantauan dan mengatur jantung untuk induksi listrik stabil ketukan ), perawatan harus dilakukan untuk tetap menjauh dari medan magnet. Ini adalah alasan inilah seorang pasien dengan perangkat diinstal tidak dapat diuji dengan penggunaan MRI , yang merupakan perangkat pencitraan magnetis.
Anak-anak kadang-kadang menelan magnet kecil dari mainan, dan ini bisa berbahaya jika dua atau lebih magnet yang tertelan, sebagai magnet dapat mencubit atau menusuk jaringan internal;. Satu kematian telah dilaporkan ^[21]

Magnetizing ferromagnets

Lihat juga: remanens

Feromagnetik bahan dapat magnet dengan cara berikut:

• Pemanasan objek diatas nya suhu Curie , yang memungkinkan untuk mendinginkan dalam medan magnet dan memalu itu karena cools. Ini adalah metode yang paling efektif dan mirip dengan proses industri yang digunakan untuk membuat magnet permanen.
• Menempatkan item dalam medan magnet luar akan mengakibatkan item mempertahankan beberapa magnet pada penghapusan. Getaran telah ditunjukkan untuk meningkatkan efek. Bahan besi sejajar dengan medan magnet bumi yang tunduk terhadap getaran (misalnya, bingkai konveyor) telah ditunjukkan untuk memperoleh magnetisme sisa signifikan.
• Membelai: Sebuah magnet yang ada dipindahkan dari satu ujung item ke yang lain berulang kali dalam arah yang sama.

Demagnetizing ferromagnets

Bahan feromagnetik magnet dapat mengalami kerusakan magnetik (atau degaussed) dengan cara berikut:

• Pemanasan magnet masa suhu Curie nya; gerakan molekul menghancurkan keselarasan dari domain magnetik. Ini selalu menghapus semua magnetisasi.
• Menempatkan magnet dalam medan magnet bergantian dengan intensitas di atas koersivitas bahan itu dan kemudian perlahan-lahan gambar magnet keluar atau perlahan-lahan mengurangi medan magnet ke nol. Ini adalah prinsip yang digunakan dalam demagnetizers komersial untuk demagnetize alat dan kartu kredit dan menghapus hard disk dan degaussing kumparan digunakan untuk demagnetize CRT .
• Beberapa demagnitization atau magnetisasi sebaliknya akan terjadi jika ada bagian dari magnet dikenakan bidang membalikkan di atas bahan magnetik koersivitas .
• Demagnetisation progresif terjadi jika magnet dikenakan untuk bidang siklik cukup untuk menggerakkan magnet menjauh dari bagian linear pada kuadran kedua kurva BH dari bahan magnetik (kurva demagnetisation).
• Memalu atau menggelegar: gangguan mekanik cenderung mengacak domain magnetik. Akan meninggalkan beberapa magnetisasi sisa.

Jenis magnet permanen

Sebuah tumpukan ferit magnet

Magnetic unsur logam

Banyak bahan spin elektron yang tidak berpasangan, dan mayoritas bahan-bahan yang paramagnetik . Ketika berputar berinteraksi satu sama lain sedemikian rupa sehingga berputar menyelaraskan spontan, bahan disebut feromagnetik (apa yang sering longgar disebut sebagai magnet). Karena cara reguler mereka kristalin struktur atom menyebabkan mereka berputar untuk berinteraksi, beberapa logam adalah (ferro) magnet saat ditemui di negara-negara alami mereka, seperti bijih . Ini termasuk bijih besi ( magnetite atau lodestone ), kobalt dan nikel , serta logam tanah jarang gadolinium dan dysprosium (saat suhu sangat rendah). Seperti yang terjadi secara alami (ferro) magnet yang digunakan dalam percobaan pertama dengan daya tarik. Teknologi telah sejak memperluas ketersediaan bahan magnetik untuk memasukkan berbagai produk buatan manusia, semua didasarkan, bagaimanapun, pada unsur-unsur alami magnetik.

Komposit

Keramik atau ferit

Artikel utama: Ferrite (magnet)

Keramik, atau ferit, magnet terbuat dari sinter komposit oksida besi bubuk dan barium / strontium karbonat keramik . Mengingat rendahnya biaya bahan dan metode manufaktur, magnet murah (atau non-core magnet feromagnetik, untuk digunakan dalam komponen elektronik seperti antena radio , misalnya) dari berbagai bentuk dapat dengan mudah diproduksi secara massal. Magnet yang dihasilkan adalah non-korosi tapi rapuh dan harus diperlakukan seperti keramik lainnya.

Alnico

Artikel utama: Alnico

Alnico magnet yang dibuat oleh pengecoran atau sintering kombinasi dari aluminium , nikel dan kobalt dengan besi dan sejumlah kecil unsur-unsur lain ditambahkan untuk meningkatkan sifat-sifat magnet. Sintering menawarkan karakteristik mekanik unggul, sedangkan bidang yang lebih tinggi pengecoran memberikan magnet dan memungkinkan untuk desain bentuk yang rumit. Alnico magnet menahan korosi dan memiliki sifat fisik yang lebih pemaaf dari ferit, tetapi tidak cukup sebagai diinginkan sebagai logam. Nama dagang untuk paduan dalam keluarga ini meliputi:. Alni, Alcomax, Hycomax, Columax, dan Ticonal ^[22]

-Cetakan injeksi

Injeksi-dicetak magnet adalah gabungan dari berbagai jenis resin bubuk dan magnetik, yang memungkinkan bagian dari bentuk kompleks untuk diproduksi dengan pencetakan injeksi. Sifat fisik dan magnetik produk tergantung pada bahan baku, tapi umumnya lebih rendah dalam kekuatan magnetik dan menyerupai plastik dalam sifat fisik mereka.

Fleksibel

Fleksibel magnet mirip dengan injeksi-dibentuk magnet, menggunakan resin fleksibel atau pengikat seperti vinyl , dan diproduksi di strip datar, bentuk atau lembaran. Ini magnet lebih rendah dalam kekuatan magnet tetapi bisa sangat fleksibel, tergantung pada pengikat yang digunakan. Fleksibel magnet dapat digunakan dalam printer industri.

Jarang-magnet bumi

Artikel utama: Langka-bumi magnet

Langka bumi ( lanthanoid ) elemen memiliki f menduduki sebagian elektron shell (yang dapat menampung hingga 14 elektron). Spin dari elektron dapat selaras, sehingga medan magnet yang sangat kuat, dan karena itu, elemen ini digunakan dalam kompak tinggi kekuatan magnet di mana harga mereka lebih tinggi tidak perhatian. Jenis yang paling umum langka-magnet bumi yang samarium-kobalt dan neodymium-besi-boron (NIB) magnet.

Single-molekul magnet (SMMs) dan single-rantai magnet (SCMS)

Pada 1990-an, ditemukan bahwa molekul tertentu yang mengandung ion paramagnetik logam mampu menyimpan momen magnetik pada suhu yang sangat rendah. Ini sangat berbeda dari magnet konvensional yang menyimpan informasi pada tingkat domain magnetik dan secara teoritis dapat memberikan media penyimpanan jauh lebih padat dari magnet konvensional. Dalam arah ini, penelitian tentang monolayers SMMs saat ini berlangsung. Sangat singkat, dua atribut utama dari sebuah SMM adalah:

1. sebuah negara besar tanah berputar nilai (S), yang disediakan oleh kopling feromagnetik atau ferrimagnetic antara pusat paramagnetik logam
2. nilai negatif dari anisotropi dari membelah lapangan nol (D)

SMMs paling mengandung mangan tetapi juga dapat ditemukan dengan vanadium, besi, nikel dan kobalt cluster. Baru-baru ini, telah ditemukan bahwa beberapa sistem rantai juga dapat menampilkan magnetisasi yang bertahan untuk waktu yang lama pada suhu tinggi. Sistem ini telah disebut berantai tunggal magnet.

Nano-terstruktur magnet

Beberapa nano-terstruktur bahan menunjukkan energi gelombang , disebut magnons , yang menyatu menjadi sebuah negara kesamaan dengan cara sebuah Bose-Einstein kondensat . ^{[23] [24]}

Biaya

Arus magnet permanen termurah, memungkinkan untuk kekuatan lapangan, adalah magnet fleksibel dan keramik, tetapi juga di antara jenis terlemah. Magnet ferit terutama biaya rendah magnet karena mereka dibuat dari oksida murah bahan baku besi dan Ba-atau Sr-karbonat. Namun, biaya baru paduan magnet-Mn-Al rendah telah dikembangkan dan sekarang mendominasi bidang magnet murah. Ini memiliki magnetisasi saturasi lebih tinggi dari magnet ferit. Ini juga memiliki koefisien temperatur yang lebih menguntungkan, meskipun dapat termal tidak stabil. Neodymium-besi-boron (NIB) magnet di antara yang terkuat. Biaya ini lebih per kilogram daripada kebanyakan bahan magnetik lainnya namun, karena lapangan intens mereka, lebih kecil dan murah di banyak aplikasi. ^[25]

Suhu

Sensitivitas suhu bervariasi, tetapi ketika magnet dipanaskan ke suhu yang dikenal sebagai titik Curie , ia kehilangan semua magnetisme, bahkan setelah pendinginan di bawah suhu tersebut. Magnet sering dapat remagnetized, namun.
Selain itu, beberapa magnet yang rapuh dan dapat patah pada suhu tinggi.
Suhu dapat digunakan maksimum adalah tertinggi untuk Alnico magnet di lebih dari 540 ° C (1.000 ° F), sekitar 300 ° C (570 ° F) untuk ferit dan SmCo, sekitar 140 ° C (280 ° F) untuk NIB dan lebih rendah untuk keramik fleksibel , namun jumlah yang tepat tergantung pada kelas material.

Elektromagnet

Artikel utama: Elektromagnet

Elektromagnet, dalam bentuk yang paling sederhana, adalah kawat yang telah bergelung ke dalam satu atau lebih loop, yang dikenal sebagai solenoida . Ketika arus listrik mengalir melalui kawat, medan magnet yang dihasilkan. Hal ini terkonsentrasi dekat (dan terutama dalam) koil, dan garis-garis medan yang sangat mirip dengan magnet. Orientasi ini magnet yang efektif ditentukan oleh aturan tangan kanan . Momen magnetik dan medan magnet elektromagnet adalah sebanding dengan jumlah loop kawat, ke bagian silang dari setiap loop, dan arus yang melalui kawat. ^[26]
Jika kumparan kawat adalah membungkus bahan tanpa sifat magnetik khusus (misalnya, kardus), ia akan cenderung untuk menghasilkan bidang yang sangat lemah. Namun, jika melilit bahan feromagnetik yang lembut, seperti paku besi, maka field bersih yang dihasilkan dapat menghasilkan peningkatan seribu seratus untuk beberapa kekuatan medan.
Menggunakan untuk elektromagnet termasuk akselerator partikel , motor listrik, crane tempat barang rongsokan, dan pencitraan resonansi magnetik mesin. Beberapa aplikasi konfigurasi melibatkan lebih dari dipol magnet sederhana, misalnya, quadrupole dan sextupole magnet digunakan untuk fokus sinar partikel .

Unit dan perhitungan

Artikel utama: Magnetostatics

Untuk aplikasi rekayasa, MKS (rasionalisasi) atau SI (Systeme International) unit yang umum digunakan. Dua set unit lain, Gaussian dan CGS-Emu , adalah sama untuk sifat magnetik dan umum digunakan dalam fisika.
Dalam semua unit, akan lebih mudah untuk menggunakan dua jenis medan magnet, B dan H, serta magnetisasi M, didefinisikan sebagai momen magnetik per satuan volume.

1. B induksi medan magnet diberikan dalam satuan SI teslas (T) B adalah medan magnet yang waktunya variasi menghasilkan, oleh Hukum Faraday, beredar medan listrik (yang perusahaan listrik menjual).. B juga menghasilkan gaya defleksi bergerak dibebankan partikel (seperti dalam tabung TV). Para tesla setara dengan fluks magnetik (dalam webers) per satuan luas (dalam meter kuadrat), sehingga memberikan B unit kepadatan fluks. Dalam CGS, unit B adalah gauss (G). Satu tesla sama dengan 10 ⁴ G.
2. Medan magnet H diberikan dalam satuan SI ampere-putaran tiap meter (A turn-/ m). Ternyata muncul karena ketika H diproduksi oleh kawat pembawa arus, nilainya sebanding dengan jumlah putaran dari kawat itu. Dalam CGS, satuan H adalah Oersted (Oe). Satu m Sebuah gilirannya-/ sama dengan 4π × 10 ^-3 Oe.
3. M magnetisasi diberikan dalam satuan SI ampere per meter (A / m). Dalam CGS, unit M adalah Oersted (Oe). Satu A / m sama dengan 10 ^-3 emu / cm ^3. Sebuah magnet permanen yang baik dapat memiliki magnetisasi yang besar sebagai juta ampere per meter.
4. Dalam satuan SI, relasi B = μ ₀ (H + M) memegang, dimana μ ₀ adalah permeabilitas ruang, yang sama dengan 4π × 10 ^-7 T · m / A. Dalam CGS, ditulis sebagai B = M + H 4π. (Pendekatan tiang memberikan μ ₀ H dalam satuan SI A μ ₀ M panjang dalam SI kemudian harus suplemen ini μ ₀ H untuk memberikan bidang yang benar dalam B, magnet.. Ini akan setuju dengan medan B dihitung dengan menggunakan arus Ampèrian.]

Bahan yang tidak permanen magnet biasanya memenuhi hubungan M = χ H dalam SI, di mana χ adalah kerentanan (berdimensi) magnet. Kebanyakan bahan non-magnetik memiliki χ relatif kecil (pada orde sepersejuta), tetapi magnet lembut dapat memiliki χ atas perintah ratusan atau ribuan. Untuk bahan memuaskan M = χ H, kita juga dapat menulis B = μ ₀ (1 + χ) H = μ ₀ H = μ _r μ H, di mana μ _r = 1 + χ adalah permeabilitas (berdimensi) relatif dan μ = μ ₀ μ _r adalah permeabilitas magnetik. Kedua magnet keras dan lunak memiliki sejarah yang tergantung, lebih kompleks, perilaku yang dijelaskan oleh apa yang disebut hysteresis loop , yang memberikan baik B vs H atau M vs H. Dalam CGS, M = χ H, namun χ _SI = 4 πχ _CGS, dan μ = μ _r.
Perhatian: sebagian karena tidak ada cukup simbol Romawi dan Yunani, tidak ada umum disepakati simbol kekuatan kutub magnet dan momen magnetik. M simbol telah digunakan untuk kedua kekuatan tiang (Unit · m, mana di sini m tegak adalah untuk meter) dan momen magnetik (Unit · m ^2). Para μ simbol telah digunakan dalam beberapa teks untuk permeabilitas magnetik dan dalam teks-teks lain untuk momen magnetik. Kita akan menggunakan μ untuk permeabilitas magnetik dan m untuk momen magnetik. Untuk kekuatan kutub, kami akan mempekerjakan q _m. Untuk magnet batang penampang A dengan M magnetisasi seragam sepanjang sumbu nya, kekuatan tiang diberikan oleh q _m = MA, sehingga M dapat dianggap sebagai kekuatan tiang per unit area.

Bidang magnet

Jauh dari magnet, medan magnet yang diciptakan oleh magnet yang hampir selalu dijelaskan (dengan pendekatan yang baik) dengan bidang dipol ditandai dengan momen total magnetik. Hal ini benar terlepas dari bentuk magnet, asalkan momen magnetik adalah non-nol. Salah satu karakteristik dari bidang dipol adalah bahwa kekuatan lapangan jatuh terbalik dengan kubus dari jarak dari pusat magnet.
Mendekati magnet, medan magnet menjadi lebih rumit dan lebih tergantung pada bentuk rinci dan magnetisasi dari magnet. Secara formal, lapangan dapat dinyatakan sebagai ekspansi multipole : Sebuah field dipol, ditambah lapangan quadrupole , plus lapangan octupole, dll
Pada jarak dekat, berbagai bidang yang mungkin. Sebagai contoh, untuk sebuah magnet, bar panjang kurus dengan kutub utara yang di satu ujung dan kutub selatan di lain, medan magnet dekat kedua ujung jatuh berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari tiang itu.

Menghitung gaya magnet

Artikel utama: gaya antara magnet

Angkatan antara dua kutub magnet

Informasi lebih lanjut: momen magnetik # ​​Angkatan antara dua dipol magnetik

Klasik , gaya antara dua kutub magnet diberikan oleh: ^[27]

mana

F adalah gaya (SI unit: newton )

q _{m 1} dan _{m 2} adalah q besaran kutub magnet (SI unit: ampere meter )

μ adalah permeabilitas dari media intervensi (SI unit: tesla meteran per ampere , henry per meter atau newton per ampere kuadrat)

r adalah pemisahan (SI unit: meter).

Deskripsi tiang ini berguna untuk para insinyur merancang dunia nyata magnet, tapi magnet nyata memiliki distribusi tiang lebih kompleks daripada tunggal utara dan selatan. Oleh karena itu, implementasi ide tiang tidak sederhana. Dalam beberapa kasus, salah satu formula yang lebih kompleks diberikan di bawah ini akan lebih berguna.

Angkatan antara dua permukaan magnet di dekatnya dengan luas A

Gaya mekanik antara dua permukaan magnet di dekatnya dapat dihitung dengan persamaan berikut. Persamaan ini hanya berlaku untuk kasus-kasus di mana efek tepi diabaikan dan volume celah udara jauh lebih kecil daripada bahan bermagnet: ^{[28] [29]}

dimana:

A adalah luas permukaan masing-masing, dalam m ²

H adalah bidang magnet mereka, dalam A / m

μ ₀ adalah permeabilitas ruang, yang sama dengan 4π × 10 ^-7 T · m / A

B adalah densitas fluks, di T.

Angkatan antara dua bar magnet

Gaya antara dua magnet silinder bar identik dari ujung ke ujung diberikan oleh: ^[28]

mana

B ₀ adalah densitas fluks magnetik sangat dekat tiang masing-masing, di T,

A adalah luas tiang masing-masing, dalam m ^2,

L adalah panjang dari magnet masing-masing, dalam m,

R adalah jari-jari magnet masing-masing, dalam m, dan

x adalah pemisahan antara dua magnet, di m.

menghubungkan kerapatan fluks di kutub ke magnetisasi dari magnet.

Perhatikan bahwa semua formulasi ini didasarkan pada model Gilbert, yang dapat digunakan dalam jarak relatif besar. Dalam model lain (misalnya, model amper), sebuah formulasi yang lebih rumit adalah bahwa kadang-kadang digunakan tidak dapat diselesaikan secara analitis. Dalam kasus ini, metode numerik harus digunakan.

Angkatan antara dua magnet silinder

Selama dua magnet silinder dengan jari-jari R dan t tinggi, dengan selaras dipol magnetik, gaya dapat juga didekati (bahkan pada jarak dari ordo t) dengan, ^[30]

di mana M adalah magnetisasi dari magnet dan x adalah jarak antara mereka. Dalam ketidaksetujuan dengan pernyataan dalam bagian sebelumnya, pengukuran kerapatan fluks magnetik sangat dekat dengan magnet B ₀ terkait dengan M oleh rumus

B ₀ = μ ₀ M

Dipol magnetik efektif dapat ditulis sebagai

m = M V

Di mana V adalah volume magnet. Untuk silinder, ini adalah V = π R ² t.
Ketika t <<x, aproksimasi dipole titik diperoleh,

yang cocok dengan ekspresi gaya antara dua dipol magnetik.