Dengan cara ini medan magnet dapat diciptakan. Medan magnet dan signifikansinya. Medan magnet dari hard drive
Halaman 1
Terciptanya medan magnet di sekitar kumparan terjadi karena energi generator arus bolak-balik- Ketika arus meningkat, medan magnet meningkat, dan energi diambil dari generator. Ketika arus berkurang, medan mengembalikan energi yang terkumpul di dalamnya kembali ke rangkaian listrik. Pada umumnya selama periode arus bolak-balik, konsumsi energi pada suatu rangkaian dengan induktansi tidak terjadi. Daya reaktif disebut juga daya yang berosilasi antara generator dan induktansi.
Magnet dapat digabungkan untuk mengurangi atau meningkatkan kekuatannya, bergantung pada orientasinya satu sama lain. Menggabungkan dua magnet identik tidak akan melipatgandakan kekuatannya, namun akan mendekati. Alasan mengapa magnet tidak bisa berlipat ganda adalah karena magnetnya tidak menempati ruang yang sama. Walaupun kuat medannya bersifat aditif, namun kuat medan pada permukaan atas magnet yang digabungkan berada pada jarak dengan magnet yang lain, yaitu lebar magnet atas, sehingga pengaruh penuh magnet bawah tidak terasa.
Penciptaan medan magnet pada motor disebut eksitasi.
Menciptakan medan magnet aksial ke busur paralel mencegah keduanya terhubung, yang membuat busur menyebar. Arus dari suplai arus pusat (5) menyebar sepanjang empat jari-jari konduktif (6) yang terletak secara radial, berakhir di pinggiran dengan konduktor berbentuk cincin, tetapi masing-masing dibatasi hanya pada seperempat lingkaran. Secara keseluruhan hal ini menciptakan satu putaran yang mengalir di sekitar arus tripping. Ujung busur annular ini dihubungkan langsung ke elektroda 7, di mana proses inisiasi dan pemadaman busur terjadi. Permukaan elektroda 7, 8 yang bersentuhan langsung memiliki celah radial yang mencegah penggabungan busur.
Jika dua buah magnet digabung sehingga kutub-kutubnya sama menghadap, maka kekuatan magnetnya akan sangat berkurang. Mereka tidak akan sepenuhnya dibatalkan dengan argumen yang sama seperti di atas: mereka tidak menempati ruang yang sama. Siswa dapat berharap bahwa kombinasi magnet akan dibatalkan, seperti muatan listrik. Tetapi Medan magnet malah bersifat aditif.
Perhatikan bahwa magnetisme dapat dilihat secara longgar melalui lingkaran yang dibuat elektron pada orbitnya. Jika orientasi orbitnya acak, maka keduanya akan saling menghilangkan. Jika semuanya berorientasi pada arah yang sama, efeknya bersifat kumulatif dan kekuatan medannya bersifat aditif.
Untuk menciptakan medan magnet pada mesin AC diperlukan daya reaktif. Arus aktif dan reaktif mengalir pada belitan mesin AC. Arus reaktif menciptakan medan magnet yang berputar, dan komponen aktif arus menentukan daya aktif mesin. Daya reaktif keadaan tunak dapat berasal dari sisi stator atau sisi rotor atau dari kedua sisi mesin secara bersamaan. Arah aliran energi aktif dan reaktif apa pun mode pengoperasiannya mesin listrik mungkin bertepatan atau berlawanan. Artinya daya aktif dapat berasal dari sisi stator, dan daya reaktif dapat berasal dari sisi rotor, begitu pula sebaliknya.
Medan magnet dari hard drive
Magnet: Ini menyimpan catatan di pintu lemari es, tas stempel, menyimpan sabun di tempat sabun. Bagaimana hal ini mungkin terjadi dan kekuatan tak kasat mata apa yang sedang bekerja? Sebuah magnet selalu mempunyai dua kutub. Dan jika dipotong di tengah, kedua bagian tersebut akan memiliki dua kutub.
Magnet selalu mempunyai dua ujung
Magnet adalah logam yang dapat menarik atau menolak logam lain. Logam dengan sifat magnetis antara lain besi, nikel, dan kobalt. Target-target ini disebut Kutub Utara dan Kutub Selatan. Di sini kutub yang berlawanan menarik semua orang. Anda bisa mencobanya sendiri dengan mengambil dua buah magnet. Saat Anda menyatukan Kutub Utara dan Kutub Selatan, magnetnya akan tertarik. Namun, jika Kutub Utara dan Kutub Utara disatukan, magnetnya akan saling tolak menolak. Bisakah Anda merasakan kekuatan magnet?
Untuk menciptakan medan magnet yang ditentukan besar dan arahnya, digunakan cincin Helmholtz, yang terdiri dari dua belitan kontur melingkar dengan radius 185 mm, terletak sejajar satu sama lain pada jarak yang sama dengan jari-jari cincin.
| Perhitungan grafis misalnya 5 - 4. |
Magnet permanen sering digunakan untuk menciptakan medan magnet pada alat dan perangkat ukur listrik.
Membuat gaya magnet terlihat
Gaya tak kasat mata yang bekerja antar magnet disebut gaya magnet. Kekuatan magnet tidak terlihat oleh mata manusia, dan kita tidak dapat merasakan atau mendengar kekuatan tersebut. Daerah di sekitar magnet tempat gaya magnet bekerja, mis. Magnet menarik atau menolak benda magnet lainnya, disebut medan magnet. Para ilmuwan menggambarkan medan magnet dengan garis-garis yang disebut garis medan magnet.
Buat garis-garis medan magnet terlihat
Chip tersebut bergantung pada medan magnet batang magnet di bawahnya. Anda dapat memvisualisasikan garis-garis medan magnet yang tidak terlihat dengan terlebih dahulu menyebarkan serbuk besi atau jarum kecil pada selembar kertas. Anda kemudian dapat menekan magnet di bawah kertas dan melihat bagaimana serbuk besi cocok dengan medan magnet magnet batang. Jika Anda menggerakkan magnet secara perlahan, Anda akan melihat serbuk besi mengikuti magnet seolah-olah melalui "kekuatan magis".
Untuk menciptakan medan magnet, arus gigi gergaji dialirkan ke kumparan defleksi; dalam hal ini, medan magnet berubah menurut hukum linier.
Untuk menciptakan medan magnet, dimungkinkan untuk menggunakan elektromagnet arus searah dan bolak-balik. Untuk pengolahan air secara magnetis yang digunakan untuk mendinginkan kondensor, digunakan perangkat dengan magnet arus searah.
Bagaimana logam metalik menjadi magnet?
Tidak semua logam bersifat magnetis. Hal ini disebabkan karena partikel logam kecil atau atom penyusun bagian logam tersebut tidak teratur. Anda dapat menganggap masing-masing partikel ini sebagai magnet kecil. Karena magnet-magnet kecil ini tidak teratur, gaya magnetnya saling menghilangkan sehingga tidak ada kutub utara dan selatan pada potongan logam. Namun, partikel-partikel ini dapat diatur dengan menggesekkan magnet besi pada sepotong logam.
| Desain sistem magnet magnetron. |
Elektromagnet dan magnet permanen digunakan untuk menciptakan medan magnet.
Untuk menciptakan medan magnet di saluran generator MHD, sistem magnet khusus digunakan, yang, dengan nilai energi, ukuran, dan massa minimal, harus memastikan nilai besaran dan konfigurasi medan magnet yang diperlukan. Masalah ini hanya dapat diselesaikan dengan sistem magnet superkonduktor.
Semua partikel berputar ke arah yang sama, sehingga gaya magnetnya bergabung dan potongan logam menjadi magnetis. Ngomong-ngomong, Anda bisa mencobanya sendiri. Hal ini terkait dengan kerapatan fluks magnet dan kekuatan medan magnet magnet dan oleh karena itu merupakan besaran yang berfungsi sebagai ukuran energi magnet magnet. Magnet dasar individu sejajar dan dengan demikian membentuk momen magnet. Karena energi potensial dari semua momen magnet, energi magnet berhenti.
Semakin besar energi ini, semakin besar produk energinya dan semakin besar pula kekuatan magnetnya. Kurva histeresis yang disebut memvisualisasikan hubungan antara kerapatan fluks magnet dan kekuatan medan magnet selama demagnetisasi, atau pada kurva ini terdapat berbagai fitur pengenalan: misalnya, kerapatan fluks sisa atau jarak sisa dapat diidentifikasi dengan sangat baik. Istilah “remanen” mengacu pada magnetisasi suatu material yang terjadi setelah medan magnet luar dihilangkan.
Untuk menciptakan medan magnet, magnet permanen sering digunakan pada beberapa alat dan perangkat ukur listrik.
Untuk menciptakan medan magnet, biasanya digunakan magnet permanen, tetapi pada magnetron yang kuat, elektromagnet juga digunakan. Induksi medan berkisar dari 0 1 hingga 0 5 T, dengan nilai yang lebih besar biasanya sesuai dengan magnetron dengan panjang gelombang lebih pendek dan magnetron berdenyut.
Jika suatu benda yang dimagnetisasi dengan cara ini didemagnetisasi kembali oleh medan magnet, maka diperlukan medan koersif. Medan ini merupakan medan magnet dengan magnetisasi yang mempunyai kekuatan medan koersif tertentu. Dari gaya ini magnetisasi dibatalkan, tetapi tidak sebaliknya.
Produk energi juga dapat ditentukan dari kekuatan medan magnet ke dalam produk kerapatan fluks. Namun, hasil yang dihasilkan kira-kira empat kali lipat produk energi maksimum sebenarnya. Jika kepadatan energi dihitung secara akurat, rasio proporsional terhadap produk energi ternyata hanya 0,5. Meskipun hubungan yang dijelaskan tidak tepat, persyaratan magnet yang kuat medan magnetnya sebanding dengan fluks magnet kurang lebih sama dengan sama.
Apa yang dimaksud dengan medan magnet super kuat?
Dalam sains, berbagai interaksi dan bidang digunakan sebagai alat untuk memahami alam. Selama percobaan fisik, peneliti, yang mempengaruhi objek penelitian, mempelajari respon terhadap pengaruh ini. Dengan menganalisisnya, mereka menarik kesimpulan tentang sifat fenomena tersebut. Paling cara yang efektif pengaruhnya adalah medan magnet, karena magnetisme adalah sifat zat yang tersebar luas.
Dalam hal ini, turunan lokasi hasil kali energi juga sebanding dengan gaya: hal ini dapat dinyatakan dengan kerapatan gaya yang bekerja dalam satu arah. Kerapatan daya ini sekaligus mengubah kerapatan energi ke arah yang sama.
Medan magnet klasik
Dengan kata lain, volume ini, tentu saja, juga dapat dikalikan dengan setengah hasil kali energi - hasilnya sama. Dari rumus tersebut juga dapat disimpulkan bahwa satuan produk energi adalah produk Oersted dan Tesla. Dengan sisanya, sebagaimana disebutkan secara singkat di atas, magnetisasi material diberikan. Dalam hal ini, medan magnet H magnet sebanding dengan sisa, dan oleh karena itu, tentu saja, sifat-sifat material harus diperhitungkan. Jadi, kerapatan energi magnet sebanding dengan kuadrat aktivitas sisa.
Ciri kekuatan medan magnet adalah induksi magnet. Berikut ini adalah penjelasan metode yang paling umum untuk menghasilkan medan magnet ultra-kuat, yaitu. medan magnet dengan induksi lebih dari 100 T (tesla).
Untuk perbandingan -
- medan magnet minimum yang direkam menggunakan interferometer kuantum superkonduktor (SQUID) adalah 10 -13 T;
- Medan magnet bumi – 0,05 mT;
- magnet kulkas suvenir – 0,05 T;
- magnet alnico (aluminium-nikel-kobalt) (AlNiCo) – 0,15 T;
- magnet permanen ferit (Fe 2 O 3) – 0,35 T;
- magnet permanen samarium-kobalt (SmCo) - 1,16 Tesla;
- magnet permanen neodymium terkuat (NdFeB) – 1,3 Tesla;
- elektromagnet dari Large Hadron Collider - 8,3 Tesla;
- medan magnet konstan terkuat (Laboratorium Medan Magnet Tinggi Nasional, Universitas Florida) - 36,2 Tesla;
- medan magnet berdenyut terkuat yang dicapai tanpa merusak instalasi (Laboratorium Nasional Los Alamos, 22 Maret 2012) adalah 100,75 Tesla.
Saat ini, penelitian di bidang penciptaan medan magnet superkuat sedang dilakukan di negara-negara anggota Megagauss Club dan dibahas pada konferensi internasional tentang pembangkitan medan magnet megagauss dan eksperimen terkait ( gauss– satuan ukuran induksi magnet dalam sistem CGS, 1 megagauss = 100 tesla). 
Jadi, jika magnetisasinya dua kali lebih kuat, energi magnetnya empat kali lebih banyak yang disimpan dalam material. Sebaliknya, ini berarti magnetisasi ganda meningkatkan gaya magnet sebanyak empat kali lipat. Magnet dasar, yang secara jelas digunakan untuk menjelaskan proses magnetisasi dalam pelajaran fisika, pada dasarnya tidak lebih dari putaran elektron dari elektron bebas setiap atom dalam bahan feromagnetik. Jika putaran elektron atom juga sejajar dua kali lebih besar dengan medan penggandaan magnetisasi, mereka juga akan tertarik dua kali lebih besar.
Untuk menciptakan medan magnet dengan kekuatan seperti itu, diperlukan daya yang sangat tinggi, sehingga saat ini medan magnet tersebut hanya dapat diperoleh dalam mode berdenyut, dan durasi pulsa tidak melebihi puluhan mikrodetik.
Pelepasan ke solenoid putaran tunggal
Yang paling metode sederhana memperoleh medan magnet berdenyut ultra-kuat dengan induksi magnet di kisaran 100...400 tesla adalah pelepasan perangkat penyimpanan energi kapasitif ke solenoida putaran tunggal ( solenoid- ini adalah kumparan silinder satu lapis, yang lilitannya rapat, dan panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya). 
Jadi, jumlah total energi magnet empat kali lebih besar dalam medan yang dua kali lebih kuat. Setiap sistem berusaha mencapai energi minimum secara keseluruhan. Definisi lokasi energi telah disebutkan sebelumnya: jika kita berada di luar energi minimum, maka turunan dari definisi tersebut akan selalu menunjuk ke lokasi dimana energi minimum berada. Namun, jika kita langsung berada pada titik minimum ini, turunannya tidak terdefinisi dan menghilang. Menurut pemahaman ini, gaya magnet beroperasi dari gaya sistem pada bahan feromagnetik untuk mencapai tingkat energi serendah mungkin.
Diameter dalam dan panjang kumparan yang digunakan biasanya tidak melebihi 1 cm, induktansinya kecil (satuan nanohenry), oleh karena itu diperlukan arus tingkat megaampere untuk menghasilkan medan super kuat di dalamnya. Mereka diperoleh dengan menggunakan bank kapasitor tegangan tinggi (10-40 kilovolt) dengan induktansi diri rendah dan energi tersimpan dari puluhan hingga ratusan kilojoule. Dalam hal ini, waktu agar induksi naik ke nilai maksimum tidak boleh melebihi 2 mikrodetik, jika tidak, kehancuran solenoid akan terjadi sebelum medan magnet super kuat tercapai. 
Oleh karena itu, gaya antara dua magnet sebanding dengan kuadrat fluks magnet dan luas penampang. Pada μ besar, kepadatan energi akibat retakan sangat rendah. Bahan feromagnetik biasanya memiliki μ yang sangat besar. Ketika magnet menjauh dari besi, kepadatan energi udara di sekitarnya meningkat. Akan lebih besar dari kepadatan energi yang ada, garis-garis medan akan langsung menembus besi. Untuk menemukan keseimbangan kembali, sistem cenderung pada energi minimum, sehingga garis medan harus ada di perangkat keras sebanyak mungkin.
Deformasi dan penghancuran solenoid dijelaskan oleh fakta bahwa karena peningkatan tajam arus di solenoid, efek permukaan ("kulit") memainkan peran penting - arus terkonsentrasi dalam lapisan tipis di permukaan solenoid dan rapat arus dapat mencapai nilai yang sangat besar. Konsekuensinya adalah munculnya area dengan suhu dan tekanan magnet yang meningkat pada bahan solenoid. Sudah pada induksi 100 Tesla, lapisan permukaan kumparan, bahkan terbuat dari logam tahan api, mulai meleleh, dan tekanan magnet melebihi kekuatan tarik sebagian besar logam yang diketahui. Dengan pertumbuhan lebih lanjut dari lapangan, daerah leleh menyebar jauh ke dalam konduktor, dan penguapan material dimulai di permukaannya. Akibatnya, terjadi penghancuran bahan solenoid secara eksplosif (“ledakan lapisan kulit”).
Bagaimana medan magnet muncul?
Keinginan untuk keseimbangan energi ini dinyatakan dalam gaya yang mendorong magnet kembali ke besi. Kutub utara geografis adalah titik di mana sumbu imajiner bumi menembus permukaan bumi. Juga halaman "lintang dan bujur". Kutub utara magnet biasanya merupakan kutub magnet yang letaknya dekat dengan kutub utara geografis. Jadi kutub magnet utara ini merupakan titik pertemuan garis-garis medan magnet dari kutub magnet ke arah selatan.
Jika nilai induksi magnet melebihi 400 tesla, maka medan magnet tersebut mempunyai kerapatan energi yang sebanding dengan energi ikat atom dalam padatan dan jauh melebihi kepadatan energi bahan peledak kimia. Di zona aksi medan seperti itu, sebagai suatu peraturan, penghancuran total material kumparan terjadi dengan kecepatan pemuaian material kumparan hingga 1 kilometer per detik.
Bidang dua magnet yang terhubung
Garis-garis medan magnet bumi pada dasarnya "terlihat" seperti magnet batangan besar. Kutub magnetnya sendiri menempuh jarak hingga 80 km hari demi hari tergantung intensitas aktivitas matahari. Secara keseluruhan, Kutub Utara saat ini bergerak perlahan melintasi Kanada bagian utara. Migrasi kutub jangka panjang bergantung pada aktivitas geologi di dalam bumi dan dapat diprediksi dengan cukup baik dalam beberapa tahun.
Karena kutub magnet di utara tidak bertepatan dengan kutub utara geografis, dan garis medan magnetnya tidak terlalu ideal, kompas praktis tidak menunjukkan utara, tetapi bergantung pada letaknya yang lebih timur atau lebih barat. , hal ini dapat mengakibatkan penyimpangan hingga 180° di beberapa area, sehingga kompas akan menunjuk ke selatan.
Metode kompresi fluks magnet (kumulasi magnet)
Untuk memperoleh medan magnet maksimum (sampai 2800 T) di laboratorium digunakan metode kompresi fluks magnet ( akumulasi magnetik).
Di dalam cangkang silinder konduktif ( kapal) dengan radius r 0 dan penampang S 0 medan magnet awal aksial dengan induksi dibuat B0 dan fluks magnet F = B 0 S 0 Dan. Kemudian liner dikompresi secara simetris dan cepat oleh gaya luar, sementara jari-jarinya berkurang menjadi RF dan luas penampang hingga S f. Fluks magnet yang menembus lapisan juga berkurang sebanding dengan luas penampang. Perubahan fluks magnet sesuai dengan hukum induksi elektromagnetik menyebabkan munculnya arus induksi pada liner sehingga menimbulkan medan magnet yang cenderung mengkompensasi penurunan fluks magnet. Dalam hal ini, induksi magnet meningkat sesuai dengan nilainya B f =B 0 *λ*S 0 /S f, di mana λ adalah koefisien kekekalan fluks magnet. 
Karena distorsi ini sangat penting, atau setidaknya sangat penting untuk navigasi, apa yang disebut peta isogonal juga digunakan di sini, yang mencatat penyalahgunaan area yang digunakan. Di bawah ini adalah kemungkinan kesalahan perhitungan penggunaan kompas dan gambar berikut menunjukkan peta isogon dunia untuk tahun tersebut. Karena distorsi ini berubah selama bertahun-tahun, penting untuk mengetahui kapan nilai yang dimasukkan ke dalam peta juga berlaku.
Seringkali peta normal juga menunjukkan distorsi rata-rata pada area yang dicitrakan. Seringkali kekeliruan itu terbagi menjadi dua bagian. Di satu sisi, sejauh mana grid peta berbeda dari utara sebenarnya dan deviasi kompas dari Kutub Utara sebenarnya. Gambar di sebelah kanan menunjukkan seperti apa bagian-bagian ini.
Metode akumulasi magnetik diimplementasikan dalam perangkat yang disebut generator magnetik-kumulatif (eksplosif-magnetik).. Liner dikompresi oleh tekanan produk ledakan bahan peledak kimia. Sumber arus untuk menciptakan medan magnet awal adalah bank kapasitor. Pendiri penelitian di bidang pembuatan generator magnetik-kumulatif adalah Andrei Sakharov (USSR) dan Clarence Fowler (AS). 
Dalam salah satu percobaan pada tahun 1964, rekor bidang 2.500 Tesla dicatat menggunakan generator kumulatif magnetik MK-1 dalam rongga dengan diameter 4 mm. Namun, ketidakstabilan akumulasi magnetik adalah alasan sifat tidak dapat direproduksi dari pembangkitan medan magnet superkuat yang bersifat eksplosif. Stabilisasi proses kumulasi magnet dimungkinkan dengan mengompresi fluks magnet oleh sistem cangkang koaksial yang dihubungkan secara seri. Perangkat semacam itu disebut generator kaskade medan magnet ultra-kuat. Keuntungan utama mereka adalah menyediakan operasi yang stabil dan kemampuan reproduksi yang tinggi dari medan magnet ultra-kuat. Desain multi-tahap generator MK-1, menggunakan 140 kg bahan peledak, memastikan kecepatan kompresi liner hingga 6 km/s, memungkinkan diperolehnya medan magnet rekor dunia sebesar 2.800 tesla dalam volume. 2 cm 3 pada tahun 1998 di Pusat Nuklir Federal Rusia. Kepadatan energi medan magnet semacam itu 100 kali lebih tinggi daripada kepadatan energi bahan peledak kimia paling kuat. 
Penerapan medan magnet ultra-kuat
Penggunaan medan magnet yang kuat dalam penelitian fisik dimulai dengan karya fisikawan Soviet Pyotr Leonidovich Kapitsa pada akhir tahun 1920-an. Medan magnet ultra-kuat digunakan dalam studi fenomena galvanomagnetik, termomagnetik, optik, magnet-optik, dan resonansi.
Mereka berlaku khususnya:
