Краткое руководство по магнитам

Магниты повсюду — от дверец холодильников до ветровых турбин — но из чего они на самом деле сделаны и почему некоторые металлы прилипают, а другие — нет?

Магниты сделаны из материалов, способных создавать магнитное поле, обычно это металлы, такие как железо, никель или кобальт, или сплавы, включающие эти элементы. Они притягивают только определённые виды металлов.

Магниты притягивают металл

Магниты притягивают металл

Если вы когда-либо задавались вопросом, почему скрепка цепляется за магнит, а золотое кольцо — нет, это руководство всё объяснит. Я работаю с магнитами более 15 лет, и я покажу вам, что делает металл магнитным и как легко его определить.

Из чего сделан природный магнит?

Магниты не обязательно должны быть искусственными — некоторые встречаются естественным образом. Но что делает их особенными?

Природные магниты состоят из магнетита — минерала железистого окиси. Он встречается в природе и обладает магнитными свойствами благодаря выравниванию своих атомов железа.

Натуральный магнит притягивает металл

Природный магнит

Что такое магнетит и почему он магнитный?

Магнетит (Fe₃O₄) — самый известный природный магнитный материал. Он образуется в магматических и метаморфических породах и используется на протяжении веков, даже древними навигаторами в виде магнетитов.

Магнетит магнитен благодаря своей уникальной кристаллической структуре. В нём присутствуют ионы Fe²⁺ и Fe³⁺. Несопряжённые электроны в этих ионах железа выравниваются так, что создают спонтанное магнитное поле.

Однако не все железистые породы магнитны. Структура кристаллов и расположение атомов так же важны, как и сами элементы.

Материал Магнитный? Природный? Примечания
Магнетит Да Да Естественно магнитный оксид железа
Гематит No Да Содержит железо, но не магнитен
Железо (металл) Да No Становится магнитным при обработке

Понимание природных магнитов помогает нам оценить, как промышленные магниты спроектированы для воспроизведения и усиления этих природных свойств.

Из каких ингредиентов состоит магнит?

Не все магниты одинаковы. Что входит в состав типичного промышленного магнита?

Большинство магнитов изготовлены из ферромагнитных металлов, таких как железо, никель и кобальт, или редкоземельных металлов, таких как неодим или самарий. Выбор материалов зависит от назначения магнита.

Сравнение распространённых типов и материалов магнитов

Существует множество типов магнитов, каждый с разными «ингредиентами» или базовыми материалами. Ниже приведены самые распространённые:

Тип магнита Ключевые материалы Мощность Термостойкость Стоимость
Неодим (NdFeB) Неодим, железо, бор Очень сильный Умеренный Высокое
Самарий-кобальт Самарий, кобальт Мощный Очень высокий Очень высокая
Алнико Алюминий, никель, кобальт Умеренный Высокое Средний
Феррит (керамический) Оксид железа, барий/стронций Низкий до среднего Высокое Низкий

Я работал со всеми этими типами. Магниты из неодима наиболее широко используются благодаря своей силе, особенно в небольших размерах. Но если вашему проекту требуется термостойкость — например, в автомобильной или аэрокосмической промышленности — лучше выбрать самарий-кобальт.

Каждый ингредиент тщательно подбирается и обрабатывается для выравнивания магнитных доменов во время производства. Без этого шага даже железо не будет вести себя как магнит.

Заключение

Понимание того, что делает магниты магнитными, помогает выбрать правильный материал для вашей задачи, будь то двигатель, датчик или что-то простое, вроде магнитика для холодильника.