Номер 3.180, страница 83 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Магнитные свойства вещества - номер 3.180, страница 83.

Условие.

3.180. Как размагнитить сталь и как сохранить магнитные свойства магнита постоянными?

Решение.

Как размагнитить сталь

Размагничивание стали, являющейся магнитотвёрдым материалом, означает приведение её магнитных доменов в хаотическое, неупорядоченное состояние. Этого можно достичь несколькими способами:

1. Нагревание. Если нагреть сталь до температуры, превышающей её точку Кюри (для чистого железа это примерно 770 °C), она потеряет свои ферромагнитные свойства. Энергия теплового движения становится достаточной, чтобы полностью разрушить упорядоченную ориентацию магнитных доменов. Последующее охлаждение в отсутствие внешнего магнитного поля закрепит это размагниченное состояние.

2. Механическое воздействие. Сильные удары (например, молотком) или интенсивная вибрация сообщают доменам дополнительную энергию, что может привести к нарушению их ориентации и, как следствие, к размагничиванию материала. Эффективность этого метода зависит от коэрцитивной силы материала.

3. Воздействие переменным магнитным полем. Это самый распространённый и контролируемый метод. Намагниченный стальной предмет помещают в соленоид (катушку), через который пропускают переменный ток. Создаваемое переменное магнитное поле заставляет магнитные домены многократно изменять свою ориентацию. Если затем плавно уменьшать амплитуду переменного тока до нуля или медленно извлекать предмет из поля работающей катушки, домены останутся в хаотически ориентированных положениях, и тело станет размагниченным.

Ответ: Сталь можно размагнитить, нагрев её выше точки Кюри с последующим охлаждением без внешнего поля, подвергнув сильным ударам и вибрации, или поместив в затухающее переменное магнитное поле.

Как сохранить магнитные свойства магнита постоянными

Чтобы постоянный магнит сохранял свои свойства как можно дольше, необходимо защищать его от факторов, вызывающих размагничивание. Эти меры прямо противоположны способам размагничивания:

1. Избегать нагрева. Не следует подвергать магнит воздействию высоких температур, особенно близких к его максимальной рабочей температуре или точке Кюри. Перегрев вызывает необратимое ослабление магнитных свойств.

2. Избегать механических повреждений. Магниты необходимо оберегать от падений, ударов и сильных вибраций. Механические воздействия могут нарушить внутреннюю структуру и ориентацию магнитных доменов, ослабляя магнитное поле.

3. Избегать сильных внешних полей. Не следует хранить магниты рядом с другими сильными магнитами (особенно располагая их разноимёнными полюсами друг к другу) или вблизи мощных источников электромагнитных полей (трансформаторов, электродвигателей, соленоидов). Внешнее поле, направленное против поля магнита, может его ослабить или даже перемагнитить.

4. Правильное хранение. Некоторые типы магнитов (например, AlNiCo или подковообразные) рекомендуется хранить с использованием "якоря" – замыкающей пластины из магнитомягкого материала (например, железа), которая соединяет полюса. Это создаёт замкнутую магнитную цепь, что снижает внешнее поле и препятствует саморазмагничиванию.

Ответ: Для сохранения магнитных свойств постоянного магнита его следует оберегать от высоких температур, механических ударов и вибраций, а также от воздействия сильных внешних магнитных полей.