Ir vara magnētisks?

1. Ievads

Vara ir viens no pazīstamākajiem inženiertehniskajiem metāliem: ļoti vadošs, elastīgs, izturīgs pret koroziju, un plaši izmanto elektriskajās sistēmās, siltummaiņi, caurules, un sakausējumi.

Bet viens jautājums rodas pārsteidzoši bieži: ir vara magnētisks?

Godīga atbilde ir smalkāka nekā vienkārša jā vai nē, jo “magnētiskais” ikdienas valodā un fizikā var nozīmēt dažādas lietas.

Tīrs varš ir diamagnētisks, kas nozīmē, ka tas ļoti vāji atgrūž magnētisko lauku, nevis to pievelk, un šī ietekme normālos apstākļos ir ārkārtīgi maza.

2. Īsā atbilde

Tīrs varš nav magnētisks tādā veidā, kā dzelzs ir magnētisks. Tas neuzvedas kā feromagnēts, tāpēc parasts magnēts tam nepieķersies.

Tā vietā, varš ir diamagnētisks, tas nozīmē, ka tā reakcija uz magnētisko lauku ir vāja un atbaidoša.

Tā teikts, varš joprojām var spēcīgi mijiedarboties ar kustīgiem magnētiem, jo virpuļstrāvas, kas atšķiras no iekšējā magnētisma.

3. Kāpēc tīrs varš nav magnētisks parastajā nozīmē?

Varš neizturas kā feromagnētisks metāls

Tīrs varš neizturas kā dzelzs, niķelis, vai kobaltu, tāpēc ikdienā pie tā “nepielips” magnēts.

Praktiskās inženierijas ziņā, varš tiek apstrādāts kā a nemagnētisks metāls.

Precīzāk, tas ir diamagnētisks, kas nozīmē, ka tad, kad tiek pielietots ārējs magnētiskais lauks, vara reaģē ļoti vāji un pretējā lauka virzienā.

Efekts pastāv, bet tas ir tik mazs, ka parastā apstrādē tas parasti ir neredzams.

Kāpēc reakcija ir tik vāja

Iemesls ir vara elektroniskajā struktūrā. Feromagnētiskā metālā, atomu momenti var saskaņoties sadarbojoties un radīt spēcīgu, pastāvīga magnētiskā reakcija.

Varš neatbalsta šāda veida izlīdzināšanu normālos apstākļos.

Tā vietā, tā elektroni rada tikai ļoti nelielu inducētu reakciju, tāpēc neto rezultāts ir vāja lauka pretestība, nevis pievilcība.

Tāpēc vara plāksne, stienis, vai vads neuzvedas kā magnētisks materiāls pazīstamajā izpratnē.

Inženiertehniskā nozīme

Šai atšķirībai ir nozīme, jo “nav magnētisks” praksē var nozīmēt divas dažādas lietas.

Materiāls var būt patiesi feromagnētisks, vāji paramagnētisks, vai vāji diamagnētisks. Varš ietilpst pēdējā kategorijā.

Tātad pareizais apgalvojums nav tāds, ka varam vispār nav magnētiskas reakcijas, bet tā būtiskā reakcija ir pārāk mazs, lai radītu magnētu pieķeršanos, ko cilvēki parasti saista ar magnētismu.

4. Kāpēc varš joprojām var mijiedarboties ar magnētiem

Ietekme rodas, mainot magnētiskos laukus

Var šķist, ka tas "cīnās" ar magnētu, pat ja tas nav feromagnētisks.

Iemesls ir virpuļstrāvas, nav parasts magnētisms. Kad magnētiskais lauks mainās attiecībā pret varu, metāla augstā elektrovadītspēja ļauj tajā veidoties cirkulējošām strāvām.

Šīs strāvas rada savu magnētisko lauku, kas iebilst pret izmaiņām, kas tos radīja. Rezultāts var būt spēcīgs bremzēšanas vai amortizācijas efekts.

Kāpēc magnēts palēninās varā

Tāpēc magnēts, kas krīt caur vara cauruli, dramatiski palēninās, vai kāpēc kustīgs magnēts pie vara var sajust pretestību.

Varš netiek piesaistīts tā, kā tas būtu dzelzs; vietā, mainīgais lauks inducē strāvas, kas spiež atpakaļ pret kustību.

Inženiertehniskajā ziņā, varš mijiedarbojas ar magnētu elektromagnētiski, ne feromagnētiski.

Šis efekts kļūst īpaši pamanāms trīs situācijās. Pirmais, kad magnēts pārvietojas attiecībā pret varu. Otrkārt, kad magnētiskais lauks ir mainīgs laikā.

Trešais, ja vara daļa ir pietiekami bieza un pietiekami vadoša, lai atbalstītu spēcīgas cirkulācijas strāvas.

Jo varš ir lielisks vadītājs, tas ir īpaši efektīvs šo pretējo strāvu ģenerēšanai.

Tāpēc varš ir noderīgs magnētiskajā bremzēšanā, indukcijas sistēmas, un elektromagnētiskās ekranēšanas lietojumprogrammas.

Kāpēc daži “vara” priekšmeti šķiet magnētiski

Ir arī otrs iemesls, kāpēc vara priekšmeti var izskatīties magnētiski: tie var nebūt tīrs varš.

Pat neliels dzelzs piesārņojums, pārklāti slāņi, vai sakausējuma piedevas var mainīt šķietamo reakciju.

Reālā ražošanā, “vara” daļa patiesībā var būt misiņš, bronza, pārklāts varš, vai piesārņots gabals, kas satur pietiekami daudz feromagnētiska materiāla, lai nedaudz piesaistītu magnētu.

Tādos gadījumos, magnētisms nāk no piemaisījuma vai sakausējuma, nevis no paša vara.

Tātad pilna atbilde ir niansēta: tīrs varš nav magnētisks parastajā nozīmē, bet tas var spēcīgi mijiedarboties ar magnētiem caur inducētām strāvām, kad lauks mainās.

Tāpēc varš ir nemagnētisks ikdienas apstrādē, tomēr ļoti svarīgi elektromagnētiskajā inženierijā.

5. Kāpēc daži vara priekšmeti izskatās magnētiski

Apjukuma avots: metāls ne vienmēr ir tīrs varš

Pats tīrs varš neizturas kā magnētisks metāls parastajā izpratnē. Lai arī, daudzi reālās pasaules “vara” produkti ir nevis tīrs varš.

Tie var būt vara sakausējumi, pārstrādāts varš, pārklātas detaļas, vai rūpnieciskā aparatūra, kas satur feromagnētiskā piesārņojuma pēdas.

Tāpēc šķiet, ka daži vara krāsas priekšmeti reaģē uz magnētu, lai gan pats vara metāls neuzrāda feromagnētismu.

Praksē, šķietamais magnētisms parasti nāk no viena no trim avotiem:

• leģējošie elementi kas maina magnētisko reakciju,
• dzelzs piesārņojums pārstrādes vai pārstrādes laikā,
• vai virsmas atliekas / iegultās daļiņas kuras pievelk magnēts.

Parasto materiālu uz vara bāzes magnētiskā uzvedība

Kāpēc misiņš un bronza parasti nav magnētiski

Gan misiņš, gan bronza ir ģimenes, kuru pamatā ir varš, bet to tipiskie leģējošie elementi parasti nerada magnētisku reakciju.

Cinks misiņā un alva bronzā neizturas kā dzelzs. Rezultātā, Šie sakausējumi parasti tiek uzskatīti par nemagnētiskiem parastajā ekspluatācijā.

Tā teikts, precīza atbilde joprojām ir atkarīga no atzīmes. Ja sakausējums satur dzelzi, niķelis, vai citi magnētiski papildinājumi, vai ja tas ir bijis piesārņots kausēšanas vai apstrādes laikā, šķietamā magnētiskā uzvedība var mainīties.

Tāpēc pareizā pieeja nav pieņemt, ka katrs vara krāsas sakausējums ir nemagnētisks, bet rūpīgi pārbaudīt sastāvu.

Kāpēc otrreizēji pārstrādāti vara izstrādājumi var šķist magnētiski

Pārstrādāts rūpnieciskais varš bieži satur apstrādes atlikumus, atdalīšana, vai iepriekšējiem pakalpojumu nosacījumiem.

Sīkas dzelzs daļiņas, tērauda putekļi, un citi feromagnētiskie atkritumi var palikt piestiprināti pie virsmas vai iegulti materiālā.

Magnēts viegli uztvers šīs daļiņas, kas rada iespaidu, ka pats varš ir magnētisks.

Tas ir bieži sastopams neskaidrību avots darbnīcās un lūžņu apstrādē. Magnēts nereaģē uz vara matricu; tā reaģē uz piesārņojums.

6. Izplatīti maldīgi priekšstati par vara magnētismu

Apvienojumā ar eksperimentālās pārbaudes un rūpnieciskās noteikšanas datiem, šajā rakstā ir apkopoti trīs visizplatītākie zinātniskie maldīgie priekšstati un tie tiek laboti pa vienam:

Nepareizs priekšstats 1: Varš ir absolūti nemagnētisks

Labojums: Neviena viela dabā nav absolūti nemagnētiska.

Tīrs varš ir tipisks diamagnētisks materiāls ar negatīvu magnētisko jutību, piemīt vāja magnētiskā atgrūšanās.

Tā sauktais "nemagnētiskais" ir tikai makroskopisks intuitīvs apraksts parastos apstākļos.

Nepareizs priekšstats 2: Vara lēno magnētu krišanu izraisa magnēta pievilkšanās

Labojums: Šī parādība rodas no virpuļstrāvas slāpēšanas.

Inducētais reversais magnētiskais lauks kavē relatīvo kustību, kas pieder pie elektromagnētiskās indukcijas magnētiskās pievilcības vietā.

Starp magnētu un varu nepastāv adsorbcijas spēks.

Nepareizs priekšstats 3: Visi vara izstrādājumi ir nemagnētiski

Labojums: Tikai augstas tīrības pakāpes varš un standarta misiņš/bronza nav feromagnētiski. Vara sakausējumi, kas sajaukti ar dzelzi, niķelim un feromagnētiskajiem piemaisījumiem ir nosakāms magnētisms.

7. Rūpnieciskā pielietojuma vērtība, pamatojoties uz vara magnētiskajām īpašībām

Vara unikālais diamagnētisms un elektromagnētiskās indukcijas īpašības ir pamats tā plašam pielietojumam augstākās klases rūpniecības jomās, un tā neferomagnētiskā īpašība ir neaizvietojama priekšrocība īpašos scenārijos:

Jaudas pārvade un elektroniskā inženierija:

Strāvas pārraides laikā tīra vara vadi netiks magnetizēti, izvairoties no magnētiskiem zudumiem un magnētiskiem traucējumiem.

Tas ir vadošais materiāls augstas precizitātes shēmām un elektrotīkliem.

Magnētiskās ekranēšanas iekārtas:

Vara plāksnes rada apgriezti inducētus magnētiskos laukus, lai vājinātu ārējo magnētisko starojumu, plaši izmanto sakaru iekārtās, precīzijas medicīnas instrumenti, un elektromagnētiskās ekranēšanas kabīnes.

Magnētiskās slāpēšanas ierīces:

Izmantojot virpuļstrāvas efektu, vara tiek izgatavota par vibrācijas slāpēšanas komponentiem ātrgaitas dzelzceļiem, precīzijas darbgaldi, un kosmosa iekārtas, lai realizētu bezkontakta vibrācijas samazināšanu bez berzes.

Rūpnieciskās sastāvdaļas ar zemu magnētisko slodzi:

Augstas tīrības varš tiek izmantots jūras magnētiskās navigācijas iekārtās un kodolenerģijas instrumentos, lai novērstu feromagnētiskos traucējumus un nodrošinātu noteikšanas precizitāti.

8. Secinājums

Tik, ir vara magnētisks? Ne parastajā izpratnē. Tīrs varš ir diamagnētisks, kas nozīmē, ka tas ļoti vāji atgrūž magnētisko lauku, nevis piesaista, un parasts magnēts tam nepieķersies.

Bet varš joprojām ir magnētiski interesants, jo tā augstā elektriskā vadītspēja ļauj kustīgiem magnētiskajiem laukiem izraisīt virpuļstrāvas, un šīs strāvas var radīt spēcīgus bremzēšanas vai ekranēšanas efektus.

Tāpēc varu vislabāk raksturo kā nemagnētisks ikdienas lietošanā, diamagnētisks fizikā, un ļoti reaģē uz mainīgiem magnētiskajiem laukiem inženierzinātnēs.

 

FAQ

Vai magnēts pielīp pie vara?

Ne. Tīrs varš nepiesaista magnētu tā, kā to dara dzelzs; tas ir diamagnētisks un tikai ļoti vāji atgrūž magnētiskos laukus.

Vai varš var ietekmēt kustīgu magnētu?

Jā. Kustīgs magnēts var izraisīt virpuļstrāvas, un šīs straumes rada pretestības spēku.

Vai vara sakausējums ir magnētisks?

Lielākā daļa vara sakausējumu parastā lietošanā joprojām ir efektīvi nemagnētiski, bet precīza reakcija ir atkarīga no sastāva un piesārņojuma.

Vai pastāvīgais magnēts var piesaistīt tīru varu?

Ne. Tīrs varš ir diamagnētisks ar ārkārtīgi vāju magnētu atgrūšanas spēku. Nekādos parastos apkārtējās vides apstākļos nav redzama pievilcība.

Kāda ir atšķirība starp diamagnētismu un nemagnētismu?

Nemagnētisms ir makroskopiski intuitīvs jēdziens; diamagnētisms ir precīza fiziskā klasifikācija.

Visam tīram vara ir vājš diamagnētisms bez absolūtām nemagnētiskām vielām dabā.