Seglar eru heillandi hlutir sem hafa fangað ímyndunarafl mannsins um aldir. Allt frá forn-Grikkum til nútíma vísindamanna hefur fólk verið forvitið um hvernig seglar vinna og mörg notkun þeirra. Varanlegir seglar eru tegund seguls sem heldur segulmagnaðir eiginleikum sínum jafnvel þegar þeir eru ekki fyrir utan ytra segulsvið. Við munum kanna vísindin á bak við varanlega segul og segulsvið, þar á meðal samsetningu þeirra, eiginleika og notkun.
Kafli 1: Hvað er segulmagn?
Segulmagn vísar til eðliseiginleika ákveðinna efna sem gerir þeim kleift að laða að eða hrinda öðrum efnum með segulsviði. Þessi efni eru sögð vera segulmagnaðir eða hafa segulmagnaðir eiginleikar.
Segulmagnaðir efni einkennast af nærveru segulsviða, sem eru smásæ svæði þar sem segulsvið einstakra atóma eru samræmd. Þegar þessi lén eru rétt samræmd mynda þau stórsæja segulsvið sem hægt er að greina utan efnisins.
Segulmagnaðir efni má flokka í tvo flokka: ferromagnetic og paramagnetic. Ferromagnetic efni eru mjög segulmagnaðir og innihalda járn, nikkel og kóbalt. Þeir geta haldið segulmagnaðir eiginleikum sínum, jafnvel þótt ytra segulsvið sé ekki til staðar. Paramagnetic efni eru aftur á móti veik segulmagnaðir og innihalda efni eins og ál og platínu. Þeir sýna aðeins segulmagnaðir eiginleikar þegar þeir verða fyrir ytra segulsviði.
Segulmagn hefur fjölmörg hagnýt forrit í daglegu lífi okkar, þar á meðal í rafmótorum, rafala og spennum. Segulefni eru einnig notuð í gagnageymslutæki eins og harða diska og í læknisfræðilegum myndgreiningartækni eins og segulómun (MRI).
Kafli 2: Segulsvið
Segulsvið eru grundvallarþáttur segulmagns og lýsa svæðinu í kringum segul eða straumberandi vír þar sem hægt er að greina segulkraftinn. Þessi svið eru ósýnileg en áhrif þeirra má sjá með hreyfingu segulefna eða samspili segulsviðs og rafsviðs.
Segulsvið verða til við hreyfingu rafhleðslna, eins og rafeindaflæði í vír eða snúning rafeinda í atómi. Stefna og styrkur segulsviðsins ræðst af stefnu og hreyfingu þessara hleðslna. Til dæmis, í stöng segul, er segulsviðið sterkast á pólunum og veikast í miðjunni og stefna sviðsins er frá norðurpólnum til suðurpólsins.
Styrkur segulsviðs er venjulega mældur í tesla (T) eða gauss (G) einingum og hægt er að lýsa stefnu sviðsins með hægri reglunni sem segir að ef þumalfingur hægri handar vísar í stefnu straumsins, þá krullast fingurnir í átt að segulsviðinu.
Segulsvið hafa fjölmörg hagnýt forrit, þar á meðal í mótorum og rafala, segulómun (MRI) vélum og í gagnageymslutækjum eins og hörðum diskum. Þeir eru einnig notaðir í ýmsum vísindalegum og verkfræðilegum forritum, svo sem í agnahröðlum og segulmagnaðir levitation lestum.
Skilningur á hegðun og eiginleikum segulsviða er nauðsynlegur fyrir mörg fræðasvið, þar á meðal rafsegulfræði, skammtafræði og efnisfræði.
Kafli 3: Samsetning varanlegra segla
Varanlegur segull, einnig þekktur sem „varanlegt segulmagnaðir efni“ eða „varanlegt segulefni“, er venjulega samsett úr járnsegul- eða ferrimagnetic efni. Þessi efni eru valin vegna getu þeirra til að halda segulsviði, sem gerir þeim kleift að framleiða stöðug segulmagnaðir áhrif með tímanum.
Algengustu ferromagnetic efnin sem notuð eru í varanlegum seglum eru járn, nikkel og kóbalt, sem hægt er að blanda með öðrum frumefnum til að bæta segulmagnaðir eiginleikar þeirra. Til dæmis eru neodymium seglar tegund af sjaldgæfum jarðar seglum sem eru samsettir úr neodymium, járni og bór, en samarium kóbalt seglar eru samsettir úr samarium, kóbalti, járni og kopar.
Samsetning varanlegra segla getur einnig verið undir áhrifum frá þáttum eins og hitastigi sem þeir verða notaðir við, æskilegum styrk og stefnu segulsviðsins og fyrirhugaðri notkun. Sumir seglar geta til dæmis verið hannaðir til að standast háan hita, á meðan aðrir geta verið hannaðir til að framleiða sterkt segulsvið í ákveðna átt.
Til viðbótar við aðal segulmagnaðir efni þeirra geta varanlegir seglar einnig innihaldið húðun eða hlífðarlög til að koma í veg fyrir tæringu eða skemmdir, svo og mótun og vinnslu til að búa til sérstakar form og stærðir til notkunar í mismunandi forritum.
Kafli 4: Tegundir varanlegra segla
Hægt er að flokka fasta segla í nokkrar gerðir út frá samsetningu þeirra, segulmagnaðir eiginleikar og framleiðsluferli. Hér eru nokkrar af algengum gerðum varanlegra segla:
1.Neodymium seglar: Þessir sjaldgæfu jarðar seglar eru samsettir úr neodymium, járni og bór og eru sterkasta gerð varanlegra segla sem til eru. Þeir hafa mikla segulorku og er hægt að nota í margs konar notkun, þar á meðal mótora, rafala og lækningatæki.
2.Samarium kóbalt seglar: Þessir sjaldgæfu jarðar seglar eru samsettir úr samarium, kóbalti, járni og kopar og eru þekktir fyrir háhitastöðugleika og tæringarþol. Þeir eru notaðir í forritum eins og flug- og varnarmálum, og í afkastamiklum mótorum og rafala.
3.Ferrít seglar: Einnig þekktir sem keramik seglar, ferrít seglar eru samsettir úr keramik efni blandað með járnoxíði. Þeir hafa lægri segulorku en sjaldgæfa jarðar seglar, en eru á viðráðanlegu verði og mikið notaðir í forritum eins og hátalara, mótorum og kæli seglum.
4.Alnico seglar: Þessir seglar eru samsettir úr áli, nikkeli og kóbalti og eru þekktir fyrir mikla segulstyrk og hitastöðugleika. Þeir eru oft notaðir í iðnaði eins og skynjara, mæla og rafmótora.
5.Bonded seglar: Þessir seglar eru gerðir með því að blanda seguldufti með bindiefni, og hægt er að framleiða þær í flóknum stærðum og gerðum. Þeir eru oft notaðir í forritum eins og skynjara, bifreiðaíhlutum og lækningatækjum.
Val á varanlegum segulgerð fer eftir sérstökum umsóknarkröfum, þar á meðal nauðsynlegum segulstyrk, hitastöðugleika, kostnaði og framleiðsluþvingunum.
Kafli 5: Hvernig virka seglar?
Seglar vinna með því að búa til segulsvið sem hefur samskipti við önnur segulefni eða við rafstrauma. Segulsviðið verður til við uppröðun segulmagnanna í efninu, sem eru smásæir norður- og suðurpólar sem mynda segulkraft.
Í varanlegum segli, eins og stangarsegul, eru segulmagnaðir augnablikin stillt í ákveðna átt, þannig að segulsviðið er sterkast á pólunum og veikast í miðjunni. Þegar það er sett nálægt segulmagnuðu efni beitir segulsviðið krafti á efnið, annaðhvort dregur það að sér eða hrindir það frá sér eftir því hvernig segulmagnaðir augnablikin eru.
Í rafsegul er segulsviðið búið til með rafstraumi sem flæðir í gegnum vírspólu. Rafstraumurinn skapar segulsvið sem er hornrétt á stefnu straumflæðisins og hægt er að stjórna styrk segulsviðsins með því að stilla magn straumsins sem flæðir í gegnum spóluna. Rafseglar eru mikið notaðir í forritum eins og mótora, hátalara og rafala.
Samspil segulsviða og rafstrauma er einnig grundvöllur margra tæknilegra nota, þar á meðal rafala, spennubreyta og rafmótora. Í rafala, til dæmis, veldur snúningur seguls nálægt vírspólu rafstraum í vírnum, sem hægt er að nota til að framleiða raforku. Í rafmótor skapar samspil segulsviðs mótorsins og straumsins sem flæðir í gegnum vírspóluna tog sem knýr snúning mótorsins.
Samkvæmt þessum eiginleikum getum við hannað sérstakt segulpólafyrirkomulag fyrir splicing til að auka segulsviðsstyrkinn á sérstöku svæði meðan á vinnu stendur, eins og Halbeck
Birtingartími: 24. mars 2023