Владеет ли медь магнитными качествами

Владеет ли медь магнитными качествами?

Время от времени в домашних критериях требуется отличить медь от другого сплава, также проверить чистоту медного изделия, нет ли в нем сторонних примесей. Это можно создать, делая упор на наружный вид сплава, также на определение его параметров, а именно, проведя пробу с магнитом.

Общая информация

Медь (купрум) — сплав, имеет золотисто-красноватый цвет и различается высочайшей теплопроводимостью и электропроводностью. Еще одним отличительным качеством элемента считается его высочайшая пластичность. Самородками встречается в природе все пореже, добывается почаще всего из руды.

Медь магнитится или нет?

При выяснении подлинности и чистоты эталона можно обратиться к профессионалу, но определение хим элемента в лабораторных критериях довольно недешево. Потому необходимо ориентироваться на несколько домашних методов.

Сначала присматриваемся к цвету изделия. Так как этот элемент имеет свойство окисляться, нужно оценивать срез либо спил предмета. Для точности возьмите эталон, будете цвет ассоциировать. Он должен быть золотисто-красноватым. Похожие цветовые палитры имеет золото, также осмий и цезий.

Если медную проволоку поджечь, то она не будет пылать, а поначалу растеряет сияние, а потом изменит цвет до темного.

Можно повлиять на эталон азотной кислотой — он должен приобрести зеленовато-голубой колер.

Проверка магнитом

За магнитные характеристики предметов отвечают электромагнитные волны, которые испускает вещество. При содействии с магнитом часть металлов притягивается, а часть не реагирует, так как нет электромагнитного излучения. К таким относится и купрум. Этот сплав является диамагнетиком, а поэтому на магнит реагировать не будет. Наиболее того, поле меди отталкивается от магнита. Это неповторимое свойство определило применение сплава в электротехнических изделиях, так как он под действием тока делает нужное поле для движения электрических частиц. Если к эталону притягивается магнит, означает, это сплав, в каком нужного сплава не больше половины.

Предмет из незапятнанного купрума с течением времени может начать магнититься в этом случае, если окислится. В итоге на поверхности создается пленка, которая владеет высочайшими ферромагнитными качествами.

Сплавы

Более пользующиеся популярностью сплавы с применением элемента — латунь (с добавлением цинка) и бронза. Что касается латуни, то она так же не реагирует на электромагнитное поле, как и купрум. Это происходит из-за того, что меди в данном сплаве минимум 55% и больше. Таковой сплав различается от незапятнанного эталона по тяжести, также по форме стружки.

Бронза также не имеет электромагнитного поля. Но данный сплав еще прочнее, чем купрум. Если повлиять на эталоны зубами, то на незапятанной меди останутся следы, а на бронзе и на латуни — нет.

Если посмотреть на таблицу Менделеева, то о магнитных свойствах частей сходу ничего выяснить не получится. Для этого нужно незначительно подробнее изучить этот материал. Современное создание выпускает композитные материалы, снаружи ничем не отличимые от меди (29-го элемента таблицы). Потому проверка электромагнитным полем может стать достоверным тестом на наличие примесей и чистоту материала, который к магниту не притянется. Не считая этого, в домашних критериях выявить купрум поможет нагрев, снятие стружки, также проведение хим реакций, во время которых следует соблюдать осторожность и технику сохранности.

Закон Фарадея либо как магнит застревает в медной трубе

Магнит в медной трубе

Изображение взято с веб-сайта «Пользующаяся популярностью механика»

Почти все лицезрели опыт с неизменным магнитом, который вроде бы застревает снутри толстостенной медной трубки. В данной для нас статье будем разбираться в физике процесса.
Поначалу запишем формулу магнитного поля неизменного магнита, и посчитаем, какой магнитный поток проходит через поперечное сечение трубы, позже заставим магнитик двигаться и узнаем, какой возникает индуцированный электронный ток в сплаве, какова рассеиваемая электронная мощность, запишем и решим уравнение движения неизменного магнита.

И если вы прочитали ранее места и не испугались, добро пожаловать под кат — далее будет увлекательнее!

Сам я издавна подумывал над тем, чтоб хорошо разобраться в этом вопросце. И вот не так давно зашёл разговор с сотрудником по работе. Его ребёнку задали создать научную демонстрацию в школе, на что папа раздобыл кусочек медной трубы и неодим-железо-борный магнит. Ребёнок разобрался, произвёл демонстрацию опыта перед классом, отдал пояснения, но ни класс ни учитель особо не впечатлились. На конкурсе научных опытов одолел вулкан (!) из соды и лимоновой кислоты =) Мы с сотрудником прикинули словестно и сообразили, что дело ясное, что дело тёмное. Ну и в литературе не особо много написано по данной теме. Этот разговор и сподвигнул меня испытать продраться через дебри. В данной для нас статье пишу, что у меня вышло.

Описание опыта

Начнём с просмотра видео с демонстрацией опыта. До этого чем углубиться в теорию, полезно представить картину происходящего в общем. В вебе этот опыт был объяснён и продемонстрирован на видео много раз. Но мне тоже необходимо его тут обрисовать, чтоб дальше было понятно, от чего же мы отталкиваемся.

Экспериментатор помещает неизменный магнит в виде маленького шарика в медную трубу, которую он держит вертикально. Вопреки ожиданиям, шарик не падает через трубу с убыстрением вольного падения, а движется снутри трубы еще медлительнее.

Итак, в опыте мы смотрим, как неизменный магнит движется снутри полой медной трубы с неизменной скоростью. Зафиксируем произвольную точку в теле медной трубки и на уровне мыслей проведем поперечное сечение. Через данное сечение медной трубы проходит магнитный поток, создаваемый неизменным магнитом. Из-за того, что магнит движется вдоль трубы, в сечении проводника возникает переменный магнитный поток, то ли нарастающий, то ли убывающий зависимо от того, приближается либо отдаляется магнит от точки, где мы на уровне мыслей провели сечение. Переменный магнитный поток, согласно уравнениям Максвелла, порождает вихревое электронное поле, совершенно говоря, во всём пространстве. Но, лишь там, где есть проводник, это электронное поле приводит в движение вольные заряды, находящиеся в проводнике — возникает радиальный электронный ток, который делает уже своё собственное магнитное поле и ведет взаимодействие с магнитным полем передвигающегося неизменного магнита. Проще говоря, радиальный электронный ток делает магнитное поле такого же знака, что и неизменный магнит, и на магнит действует некоторая диссипативная сила, а если непосредственно — сила трения. Читатель может справедливо задать вопросец: «Трение чего же обо что?» Трение возникает меж магнитным полем диполя и проводником. Да, это трение не механическое. Точнее сказать, тела не соприкасаются. Ну и пусть! Трение всё равно есть!

Интересно почитать:  Месторождение медных руд в россии на карте

В целом, словестно всё смотрится наиболее либо наименее складно, а можно ли это обрисовать на языке арифметики? Приступим…

Математическое описание

Постоянный магнит в медной трубе

Перво-наперво, нам пригодится математическая модель неизменного магнита. На мой взор, будет комфортно представить неизменный магнит как магнитный диполь.

Тут приняты обозначения — радиус-вектор из центра диполя в точку наблюдения, — вектор дипольного момента.

Дальше, нам необходимо записать -компоненту вектора магнитной индукции для вычисления магнитного потока, захваченного в поперечном сечении сплава медной трубы. Выпишем -компоненту магнитного поля тут

Сейчас запишем выражение для магнитного потока через площадь, охватываемую окружностью радиуса на расстоянии от диполя.

Вы не поверите, но этот интеграл берётся. Не буду утомлять. В ответе выходит весьма прекрасно

Из-за того, что диполь движется вдоль оси со скоростью , необходимо также создать обычную подстановку
Похоже, пора призвать на помощь одно из величавых уравнений Максвелла, а конкретно, то самое уравнение, которое обрисовывает закон Фарадея:

Либо, что то же самое,

Тут мы пользовались аксиальной симметрией задачки по отношению к оси , также учли, что индуцированное электронное поле имеет лишь азимутальную компоненту .
Отсюда можно отыскать азимутальную компоненту электронного поля, индуцированного магнитом.

Сейчас, когда у нас есть выражение для электронного поля, можно вспомянуть и о трубе. Как показано на рисунке выше, внутренний радиус трубы равен , а наружный — . Материал трубы — медь. На этот момент нам будет нужна лишь электронная проводимость меди. Обозначим проводимость за .
Электронное поле снутри проводника вызывает электронный ток. Потому можем записать закон Ома в дифференциальной форме

Электронный ток, в свою очередь вызывает омические утраты снутри проводника. Другими словами, энергия рассеивается снутри проводника и перебегает в форму тепла, строго говоря, в нашем случае во всём объёме проводника.
Объёмная плотность мощности омических утрат по определению равна

С иной стороны, при движении магнита сверху вниз возможная энергия магнита в поле тяжести Земли миниатюризируется, но, скорость движения при всем этом остаётся неизменной, другими словами не растёт, как это бывает при вольном падении. Это значит лишь одно: возможная энергия магнита рассеивается снутри проводника. А исходя из убеждений сил, работающих на магнит, на него действует сила трения, которая его тормозит и рассеивает потенциальную энергию магнита в тепло.
Запишем сейчас баланс мощности в задачке: скорость убывания возможной энергии равна мощности омических утрат в проводнике.

Тут нужно увидеть, что возможная энергия в координатах, изображенных на рисунке выше будет равна , а чтоб отыскать полную мощность омических утрат, следует проинтегрировать по всему объёму проводника. Длину трубы считаем нескончаемой. Это не так далековато от правды, если учитывать, что в опыте из видеоролика поперечник магнитика много меньше длины трубы.

Крайний тройной интеграл смотрится весьма сложным. И так оно и есть! Но, во-1-х, интегрирование по азимутальному углу можно поменять просто домножением на в силу аксиальной симметрии задачки. Во-2-х, порядок интегрирования в данном определенном интеграле можно поменять и поначалу проинтегрировать по , а уж позже по . В-3-х, при интегрировании по по нескончаемым пределам можно смело откинуть слагаемое . Оставшийся интеграл берется машинкой.

В итоге выходит ответ для полной мощности омических утрат

Тут опосля второго знака равенства мы обозначили коэффициент трения

Отметим что, коэффициент трения зависит лишь от намагниченности магнита , параметров материала проводника и геометрических размеров трубы и — другими словами зависит только от характеристик магнита и трубы и не зависит от, к примеру, скорости либо времени. Это неплохой символ для нас и небольшой зачётик в копилку отысканных формул! Отсюда же становится ясно, почему для демонстрации опыта выбрана конкретно медная труба, а не, скажем, железная. Трение зависит от проводимости линейно , а у стали проводимость меньше на порядок.

Сейчас можно записать

И в один момент (!), перед нами 3-ий закон Ньютона! Сила деяния равна силе противодействия. Можем отыскать установившуюся скорость движения магнита

Интересно почитать:  Раствор цинка и меди

Уравнение движения

Решать уравнение для неинтересно, поэтому что ну просто координата изменяется с неизменной скоростью. Еще полезнее знать, как стремительно стабилизируется падение, чему равна установившаяся скорость падения. В общем, нужно решать это уравнение для скорости

А решение будет такое

Тут — коэффициент затухания. Свойственное время выхода на установившийся режим падения — . Исходная скорость — , установившаяся скорость — .

А совершенно, это уравнение парашютиста. Вот, наверняка, почему статья Пользующейся популярностью Механики именуется «Магнитный парашют».

Численный опыт

А сейчас будет то, ради чего же всё это затевалось. Навели здесь, понимаешь, теорию. А на что она способна? Вдруг это всего только как тень на плетень? Либо совершенно не работает…

Для начала необходимо разобраться с геометрией задачки. Видео у нас из MIT, сделалось быть, южноамериканское. Попробую угадать размеры их демонстрационной установки в дюймах (они же в дюймах обожают всё определять). Размер магнитика похож на дюйма в поперечнике. Это из тех какие есть в продаже. Тогда масса такового магнитика будет равна приблизительно г. Размер медной трубы в длину похож на дюймов (1 фут), а внутренний и наружный поперечникы трубы, быстрее всего, дюйма, дюйма.

С геометрией, вроде разобрались. Сейчас физические характеристики. Проводимость меди См/м.

Ранее тут было написано, что я не сумел увязать остаточную намагниченность неодимового магнита с его эквивалентным магнитным моментом. Но нашлись добрые люди в комментах. Юзер DenisHW дал подсказку источник (см. п. 5 в перечне литературы), где можно прочесть, посодействовал создать нужные расчёты и даже проверил их на симуляторе FEMM.

Расчёт магнитного поля шарика из NdFeB на симуляторе FEMM

Расчёт магнитного поля шарика из NdFeB на симуляторе FEMM. Изображение предоставлено юзером DenisHW

Итак, что удалось узнать. NdFeB магнит относится к классу парамагнетиков, так как под действием наружного поля, внутреннее поле усиливается. Наиболее того, сплав NdFeB способен сохранять внутреннее поле опосля прекращения действия наружного поля. Данный факт систематизирует NdFeB как ферромагнетик. Если обозначить индукцию внутреннего поля магнетика за , а напряжённость наружного магнитного поля за , то производится равенство

Тут — магнитная восприимчивость вещества, а — вектор намагниченности вещества.

Когда магнит изготавливают на фабрике, его замагничивают наружным полем , а потом наружное поле отключают, причём магнит сохраняет некую остаточную намагниченность . Понятно, что для неодимовых магнитов остаточная намагниченность равна приблизительно Т. Сейчас, если исключить наружное поле из предшествующего уравнения, получится

Откуда находим магнитный момент, приходящийся на единицу объёма материала как

Чтоб отыскать магнитный момент магнита в целом, необходимо помножить на объём шарика

Для остаточной намагниченности Т выходит Ам².
Ниже построен график -компоненты магнитного поля зависимо от круговой координаты в нашей задачке на расстоянии половины поперечника шарика.

z-компонента магнитного поля на поверхности постоянного магнита

-компонента магнитного поля рядом с поверхностью неизменного магнита

Когда-то доводилось определять устройством. Поля прямо на поверхности таковых магнитов обычно оказываются меньше остаточной намагниченности и составляют порядка нескольких тыщ гаусс. То, что я определял для прямоугольного магнита, было около 4500 Гс. Потому у нас на графике магнитного поля вышел полностью близкий к реальности итог.

Сейчас воспользуемся решением уравнения движения, чтоб выстроить график скорости магнита. Для всех избранных выше характеристик коэффициент трения выходит равным Н/(м/с), установившаяся скорость — см/с — как раз приблизительно 3 дюйма за секунду! На видео шарик проходит через трубу длиной в 12 дюймов приблизительно за 4 секунды.

График решения уравнения движения магнитика в медной трубе

График решения уравнения движения магнитика в медной трубе

А мы продолжаем. Рассеиваемая мощность оказывается равной приблизительно мВт, а свойственное время выхода на установившийся режим — мс. Ниже построены графики для 2-ух различных исходных скоростей: нулевой, и см/с.

И вприбавок, юзер vashu1 справедливо увидел, что хорошо бы было выяснить ток, наведённый в медной трубке. Что ж, и это можно. Проинтегрируем

Интегрировать по необходимо конкретно по полубесконечным пределам, так как в иной половине трубы ток течёт в оборотном направлении. У меня в ответе вышло А. Если честно, я не ждал, что получится таковой большенный ток. У юзера vashu1 вышло 50 А, что, по-видимому, тоже неподалеку от реальности. Думаю, vashu1 посчитал сумму токов во всей трубе, что из суждений мощности, тоже уместно.

Вот такое вот вышло исследование. Надеюсь, что было любопытно. Оставляйте ваши комменты. Постараюсь ответить всем. Если для вас приглянулась статья, поддержите создателя лайком либо плюсиком в карму. Спасибо, что прочли.

Поисковые магниты на золото и серебро: механизм работы, обзор моделей и цены

Фото 1

Клады, сокровища, тайники, драгоценности… От этих слов веет приключениями, авантюризмом, романтикой.

Кто в детстве не грезил отыскать сокровища?

Некие взрослые люди сохранили свои детские мечты и претворяют их в жизни, занимаясь кладоискательством.

Как у всех увлеченных людей, у любителей-поисковиков есть свои клубы по интересам, общества. Там обмениваются опытом, дискуссируют приспособления для поиска, совершают коллективные вылазки.

Современные приспособления для поиска металлов помогают кладоискателям. Одно из таковых приспособлений – поисковый магнит. Дальше о нем тщательно.

Система и виды

Поисковый магнит способен отыскивать, захватывать и подымать железные предметы, вес которых еще больше самого устройства в 50-100 раз. По другому устройство именуют нескончаемым либо массивным магнитом.

Рабочее тело состоит из ниодимового магнита (содержит Nd-Fe-B), заключенного в стаканообразный точеный корпус из стали.

Корпус покрыт цинком, а тело — никелем, что дозволяет употреблять приспособление для поисков в воде.

Корпус защищает и сформировывает магнитное поле в правильном направлении. Бывают:

  1. Однобокие – комфортны для поиска с лодки, пирса, моста.
  2. Двухсторонние – имеют всепригодное предназначение.
  3. Тралы – неплохи для обследования дна водоемов.
  4. Стержни – для узеньких и недоступных для обыденных магнитов мест.
Интересно почитать:  Как отполировать медь до зеркального блеска

Фото 2

Различаются они также поперечником корпуса и магнитной силой.

Сверху либо сбоку вкручивается особый болт (рым-болт), созданный для троса либо веревки.

2-ая функция болта – с его помощью предмет снимают с магнита.

Для этого рым-болт ввинчивают вполне в корпус, опосля этого намагниченный предмет получится снять.

Больше всего поисковые магниты страшатся больших температур (выше +80), при сильном нагреве утрачивают свои функции.

Работать с ним просто: прикрепив к веревке либо тросу, его просто опускают в необходимое пространство.

Предметы, содержащие в собственном составе ферромагнитные сплавы, притянутся к устройству. Совместно с магнитом их можно будет извлечь на поверхность.

Отличия от металлоискателя

Принципная разница в том, что металлоискатель способен только обозначить местопребывание предмета, а магнит дозволяет сходу же «добыть» его. Но магнит не поможет при поисках в земле. Потому два этих устройства в арсенале искателя призваны дополнить друг дружку, но никак не поменять.

Остальные отличительные функции:

  • магнит сохраняет свои функции в аква среде;
  • нет необходимости брать батарейки либо батареи;
  • отсутствие звуковых сигналов, которые завлекают внимание либо «рассекречивают» искателя;
  • не занимают много места, просто брать с собой;
  • предметы без помощи других притягиваются;
  • доступная стоимость;
  • устойчивы к повреждениям;
  • долгий срок службы при условии соблюдения правил эксплуатации — теряют один процент силы за 100 лет.

Фото 3

Где можно использовать?

Используют для поиска предметов, находящихся за пределами поля зрения:

  • в пещерах;
  • горных провалах;
  • колодцах;
  • канализациях;
  • водоемах;
  • болотах.

Неплохим подспорьем магнит станет при археологических раскопках, поисках предметов времен войны.

Обычно употребляют в тандеме с металлоискателем. С помощью магнита собирают излишний, ненадобный сплав, но который будет «отвлекаться» при поиске металлоискатель. Потом металлоискателем производят поиск наиболее ценных сплавов, таковых как золото и серебро.

Способен ли притянуть серебро и золото?

Предметы, которые изготовлены из металлов, владеющих ферромагнитными качествами, можно притянуть таковым магнитом. К примеру, чугун либо никель.

Ферромагнитные характеристики – это характеристики неблагородных металлов, дозволяющие «прилипать» к магнитам с большенный силой.

Животрепещущий вопросец — может быть ли подымать предметы из драгоценных металлов при помощи магнита?

Фото 4

Может быть, если в составе находятся сплавы, реагирующие на магнитное притяжение.

Специального поискового магнита на золото и серебро не существует.

Но декорации и монеты из драгоценных сплавов добыть с его помощью полностью может быть, ведь они содержат и остальные элементы, которые магнит притянет.

Для примера: золото 585 пробы на 58,5 процентов из 100 состоит из золота. Другие 41,5 процентов приходится на другие сплавы, в том числе никель.

Никель просто притягивается к магниту. Но для того, чтоб такое украшение вышло поднять, обязано быть прикосновение к ювелирной находке.

С серебром та же история. Если в сплав добавлены лигатуры (сплавы, добавляемые в ювелирные изделия для роста износостойкости), предметы либо декорации будут притягиваться.

Обзор фаворитных устройств и их стоимость

Фаворитом по производству считается Китай. Приблизительно 130 компаний в Китае производит неодимовые магниты.

В Рф данную продукцию изготавливают:

  • научно-производственная компания «Суперсистема», Москва;
  • ЗАО НПО (Научно-производственное объединение, также научно-производственное предприятие — организация любой организационно-правовой формы, проводящая научные исследования и разработки) РЕДМАГ, Калуга;
  • ООО «Пластик» в Санкт-Петербурге;
  • ООО «Научно-производственная компания «Магниты и системы», Санкт-Петербург;
  • компанияНепра, Столичная область, г.Жд;
  • НПО (Научно-производственное объединение, также научно-производственное предприятие — организация любой организационно-правовой формы, проводящая научные исследования и разработки)«ЭРГА» в городке Калуга.
Наименование Поперечник, мм Высота, мм Усилие на отрыв, кг Стоимость, руб.
Научно-производственная компания «Суперсистема»
F80 (однобокий) 48 10 80-90 690
F150 (однобокий) 68 15 170-190 1190
F600 (однобокий) 130 24 660-690 4290
Двухсторонний F150x2 68 24 170-190 с каждой стороны 1940
Двухсторонний F600x2 130 39 660-690 с каждой стороны 7290
ЗАО НПО (Научно-производственное объединение, также научно-производственное предприятие — организация любой организационно-правовой формы, проводящая научные исследования и разработки) РЕДМАГ
F300 94 28 600 3050
F600 136 25 600 5450
Создание Китай (по сведениям из интернет-магазина Полюс-магнит)
F300 94 28 300 2750
F400 116 20 400 3200
F600 136 25 600 4900

Заключение

Как и в любом суровом деле, при использовании магнита для золота и серебра принципиальна осторожность:

  1. Поинтересуйтесь у людей, с которыми предпримите поисковые вылазки, не установлены ли у их кардиостимуляторы. Устройство способно сбить обычный режим работы кардиостимулятора.
  2. Кредитные карты с магнитной полосой, механические часы, слуховые аппараты и телефоны лучше не приближать к магнитному устройству.

Обыкновенные в использовании и обслуживании, доступные по стоимости, эти устройства полностью могут посодействовать в:

    и остальных драгоценных металлов;
  • при копе цветмета и чермета.

Фактически отсутствуют ограничения по месту внедрения. При всем этом долговечны и не теряют собственных параметров.

При условии соблюдения правил эксплуатации поисковые магниты будут длительно помогать в поисках.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector