Магнитное поле, его характеристики

Магнитные поля, необходимые для намагничивания деталей, могут быть получены с помощью постоянных магнитов или электрических токов, пропускаемых по проводникам специальной формы. Принято считать, что у постоянного магнита есть два полюса: северный, и южный. Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Здесь важно отметить, что по отдельности магнитные полюса существовать не могут. Если мы разделим магнит, например, пополам, то у каждой половинки вновь образуется два полюса.

Магнитное поле имеет вполне определенное направление. Поскольку магнитное поле невидимо, чтобы хоть как-то наглядно представить его, договорились графически изображать его с помощью магнитных силовых линий.Магнитные силовые линии – непересекающихся линии, которым приписывается определенное направление. Условились, что магнитные силовые линии выходят из северного полюса постоянного магнита и входят в южный полюс, замыкаясь внутри магнита. Таким образом, направление силовой линии будет указывать северный полюс магнитной стрелки, помещенной в поле. Наглядную картинку силовых линий можно наблюдать, если на стержневой постоянный магнит положить лист бумаги и посыпать железный порошок.

Основная количественная характеристика магнитного поля в каждой точке называется магнитной индукцией и обозначается буквой В. По магнитным силовым линиям можно в каждой точке определить направление магнитной индукции, которое будет совпадать с направлением касательной к силовой линии, проходящей через эту точку, а величина (длина) будет тем больше, чем гуще расположены магнитные силовые линии. Вдали от полюсов силовые линии расположены реже, следовательно, поле там слабее.

Известно, что атомы любого вещества состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг этого ядра и таким образом, как бы создающих круговой электрический ток. круговой ток (виток с током) создает магнитное поле. Для большинства материалов магнитные поля, создаваемые различными электронами в атомах, имеют произвольное направление, и результирующее поле материала в целом равно нулю. Магнитная проницаемость (способность концентрировать магнитное поле) таких веществ близка к 1.

Парамагнетики – это такие материалы, для которых магнитная проницаемость незначительно больше 1. К ним относятся олово (1,000001), алюминий (1,000023), платина (1,000364), марганец (1,0037) и другие.

Диамагнетики – это такие материалы, для которых магнитная проницаемость незначительно меньше 1. К ним относятся висмут (0,999825), графит (0,999895), серебро (0,999981), медь (0,999991) и другие.

Однако для ряда материалов, которые называются ферромагнетиками, в силу некоторых обстоятельств энергетически выгодным становится такое состояние атомов, при котором магнитные поля соседних атомов направлены в одну сторону и он оказывается намагниченным.

Ферромагнитные материалы (ферромагнетики) имеют магнитную проницаемость существенно больше единицы и может достигать 10⁶. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт, ряд редкоземельных элементов, например, гадолиний и их сплавы. Изделия из ферромагнетиков можно контролировать магнитными методами. Магнитный контроль согласно ГОСТу 21105-87 применим для деталей из ферромагнитных материалов, имеющих магнитную проницаемость больше 40. К таким материалам относятся среднеуглеродистые легированные стали, из которых изготавливается большинство деталей подвижного состава. Является ли изделие ферромагнитным, легко можно определить при помощи постоянного магнита.

Ферромагнитные свойства пропадают, если материал нагреть выше некоторой температуры, которая носит название температуры или точки Кюри. Для железа температура Кюри составляет 768°С.