Как сделать магнитную руду
Как сделать магнитную руду
Цель: приготовить ферромагнитную жидкость и изучить её свойства.
Задачи:
1. Узнать о ферромагнитной жидкости (вид неньютоновской жидкости).
2. Приготовить ферромагнитную жидкость.
3. Провести эксперименты для изучения её свойств.
4. Узнать её применение.
6. Представить результаты.
Гипотеза: в домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.
Область применения результатов: участие в научно-исследовательских конкурсах
Актуальность: Магнетизм – это физическое явление, при котором материалы оказывают притягивающую или отталкивающую силу на другие материалы на расстоянии. Планета Земля имеет два магнитных полюса и собственное магнитное поле. Магниты – важная часть нашей повседневной жизни. Магниты являются существенными компонентами таких устройств, как электрические двигатели, динамики, компьютеры, проигрыватели компакт-дисков, микроволновые печи и, конечно, автомобили. Магниты используются в датчиках, приборах, производственном оборудовании, научных исследованиях. Ферромагнитная жидкость – один из видов неньютоновской жидкости. Это искусственно созданная жидкость. Эта жидкость меняет свойства при определенных условиях которыми может управлять человек.
1. Теоретическая часть
Магнитные жидкости – это уникальный технологический искусственно синтезированный материал, обладающий жидкотекучими и магнитоуправляемыми свойствами.
В 1963 году сотрудник NASA Стив Папелл изобрел ферромагнитную жидкость. Он решал вполне определенную задачу: как в условиях невесомости заставить жидкость в топливном баке ракеты подходить к отверстию, из которого насос перекачивал топливо в камеру сгорания. Тогда-то Папелл и придумал нетривиальное решение – добавлять в топливо какую-нибудь магнитную субстанцию, чтобы с помощью внешнего магнита управлять перемещением топлива в баке. Так на свет появилась ферромагнитная жидкость.
Минимальный состав ферромагнитой жидкости: ферромагнетик (например, мелкие частицы магнитного металла) и растворитель (например, различные масла). Но такая жидкость будет оседать. Чтобы этого не происходило, необходимо добавить модификатор поверхности (вещество, которое не даёт ферромагнетику слипаться, например лимонная кислота). Ферромагнитные жидкости изучает раздел науки коллоидная химия.
Магнитная жидкость обладает всеми преимуществами жидкого материала – малым коэффициентом трения в контакте с твердым телом, возможностью проникать в микрообъемы, способностью смачивать практически любые поверхности и др. В то же время, магнитоуправляемость магнитной жидкости позволяет удерживать её в нужном месте устройства под действием магнитного поля.
2. Практическая часть
В практической части работы я пробовал сделать ферромагнитную жидкость и посмотреть как она изменяется в присутствии магнита.
2.1. Материалы и инструменты
– тонер-порошок, девелопер, железная стружка, магнитный порошок;
– машинное масло, подсолнечное масло;
– неодимовые магниты: из обычного жесткого диска для компьютера, из звукового динамика, приобретенный в специализированном магазине неодимовое магнит-кольцо;
– флакон, воронка, разные поверхности, полиэтиленовый пакет, перчатки, палочка;
– блокнот для записей, ручка, фотоаппарат, ноутбук.
2.2. Опыт № 1. Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла
В глобальной сети Интернет есть множество сайтов, на которых описан способ получения ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла в пропорции одна третья тонер порошка, остальное машинное масло. Я взял тонер-порошок для лазерных принтеров brother и машинное масло. Смешал в пластиковой бутылке. После смешивания, я поднес магнит и ничего не произошло. Жидкость получилась, но она не обладала магнитными свойствами. Если бы жидкость обладала магнитными свойствами, она бы затвердела и изменила свою форму при движении магнита. Опыт завершился неудачей.
2.3. Опыт № 2. Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка, девелопера и машинного масла
Из первого опыта я сделал вывод о том, что используемый тонер не является ферромагнетиком. В современных лазерных принтерах для намагничивания краски используется девелопер – специальный магнитный порошок. В получившуюся в первом опыте жидкость я добавил треть объема девелопера. Когда я поднес магнит, жидкость образовала почти незаметный холмик и не затвердела. Получилась жидкость со слабыми ферромагнитными свойствами. Опыт завершился неудачей.
2.4 Опыт № 3. Получение ферромагнитной жидкости из железной стружки и машинного масла
После первых двух неудавшихся опытов, я задумался о силе магнита. С помощью которого проверяю наличие магнитных свойств. Для проверки жидкости я использовал два магнита: магнит от звукового динамика и неодимовый магнит из уже не работающего жесткого диска для компьютера (HDD). Для того чтобы убедится, что ферромагнитная жидкость не получается из-за свойств ферромагнетика в жидкости, а не магнита я добавил в получившийся раствор обычные железные опилки (отходы от работы на слесарном станке). Магнит притянул к стенке все железные элементы жидкости! Магнитные свойства появились, но все то что я смешал уже сложно назвать жидкостью. Опыт снова завершился неудачей.
2.5. Опыт № 4. Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка и подсолнечного масла
Итак, для получения ферромагнитной жидкости нужен хороший ферромагнетик! В специализированном магазине «Мир магнитов» я приобрел специальный железный магнитный порошок для опытов.
На фотографиях вы видите исходные вещества которые я перемешал в пропорции: 1 часть магнитного пороша и 2 части подсолнечного масла и получил ферромагнитную жидкость.
2.6. Опыт № 5. Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка, лимонной кислоты и подсолнечного масла
Для того чтобы ферромагнитная жидкость не расслаивалась в нее добавляют ПАВ (поверхностно активное вещество). В качестве ПАВ я выбрал лимонную кислоту.
Ферромагнитная жидкость после отстаивания
Через несколько часов моя ферромагнитная жидкость расслоилась, это вы можете увидеть на фотографии. Я добавил одну четвертую ложки лимонной кислоты в качестве ПАВ. Но через несколько часов эта смесь тоже расслоилась.
Эксперимент по созданию не расслаивающейся ферромагнитной жидкости завершился неудачей.
2.7. Опыт № 6. Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Магнитоуправляемость
Для изучения свойств полученной жидкости я использовал неодимовый магнит.
Магниты и инструментарий
Когда я поднес магнит к стенке пузырька с ферромагнитной жидкость часть жидкости примагнитилас к стенке, затвердела и изменила свою форму (см. фото)
Когда я положил магнит на дно и перевернул пузырек, все его содержимое стало твердым и не стекало сверху вниз.
Когда я убрал магнит, твердое вещество стало превращаться в жидкость и стекло сверху вниз
С помощью пипетки я перелил часть ферромагнитной жидкости на пластиковый диск
Обратите внимание – это жидкость.
Вот что произошло с жидкостью на которую воздействует магнит. Форма похожа на иголки ежика.
При перемещении магнита часть твердой жидкости переместилась вместе с ним, оставшаяся стала принимать жидкую форму.
Моя младшая сестра захотела сделать ферромагнитного котика, у которого может пониматься шерсть дыбом.
На фанерке, оклеенной фольгой, с помощью пластилина я сделал очертания кота и заполнил его с помощью пипетки моей ферромагнитной жидкостью
Вот что получилось при поднесении магнита снизу
Мой ферромагнитный ежик
2.8. Опыт № 7. Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Способность проникать в микрообъемы (закупорка отверстия)
В последнем эксперименте я пытался понять, как можно с помощью внешнего магнита закрывать отверстия от течи. Для этого я сначала налил мою жидкость в пластмассовую колбу с большим отверстием внизу. Потом поднес магнит к стенке рядом с отверстием и поднял колбу. Затвердевшая под действием магнита жидкость препятствовала вытеканию остальной жидкой части. Как только я убрал магнит, все вытекло из колбы.
3. Практическое применение
1. Применение ферромагнитных жидкостей:
2. На основе ферромагнитной жидкости делают радиопоглощающие покрытия на самолеты.
3. Создатели знаменитого Ferrari используют магнитореологическую жидкость в подвеске автомобиля: манипулируя магнитом, водитель может сделать подвеску в любой момент более жесткой или более мягкой.
4. Ферромагнитная жидкость используются в некоторых высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим глушителем, подавляя нежелательный резонанс. Ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре вокруг звуковой катушки сильным магнитным полем, находясь одновременно в контакте с обеими магнитными поверхностями и с катушкой
5. Ферромагнитные жидкости имеют множество применений в оптике благодаря их преломляющим свойствам. Среди этих применений измерение удельной вязкости жидкости, помещенной между поляризатором и анализатором, освещаемой гелий-неоновым лазером.
6. В качестве рабочего тела в датчиках угла наклона и акселерометрах.
7. В магнитных сепараторах для разделения и сепарации материалов с различной плотностью. Магнитная жидкость обладает еще одним удивительным, поистине уникальным свойством. В ней, как и в любой жидкости, плавают тела менее плотные и тонут тела более плотные, чем она сама. Но если приложить к ней магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Причем чем сильнее поле, тем более тяжелые тела поднимаются на поверхность. Прикладывая различное по напряженности магнитное поле, можно заставлять всплывать тела с какой-то заданной плотностью. Это свойство магнитной жидкости применяют сейчас для обогащения руды. Ее топят в магнитной жидкости, а затем нарастающим магнитным полем заставляют всплывать сначала пустую породу, а затем уже и тяжелые куски руды. Например, для разделения золота и шлиха.
8. Для очистки водных поверхностей от нефтепродуктов при аварийных разливах и катастрофах.
9. Печатающие и чертежные устройства. Есть печатающие и чертежные устройства, работающие на магнитной жидкости. В краску вносится немного магнитной жидкости, и такая краска выбрызгивается тонкой струйкой на протягиваемую перед ней бумагу. Если струю ничем не отклонять, то будет начерчена линия. Но на пути струйки поставлены электромагниты, подобно отклоняющим электромагнитам кинескопа телевизора. Роль потока электронов здесь играет тонкая струйка краски с магнитной жидкостью – ее-то и отклоняют электромагниты, и на бумаге остаются буквы, графики, рисунки.
Заключение
В домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.
Успех опытов зависит от силы магнита и качества ферромагнетика. В случае применения тонер-порошка или девелопера для принтера надо быть уверенным, что он содержит магнитный порошок.
С помощью магнита можно увидеть некоторые свойства ферромагнитной жидкости и понять как работают разные механизмы.
Как и из чего делают магниты? Описание, фото и видео
Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.
Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как же делают магниты?»
Виды магнитов
Существует несколько видов магнитов:
Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.
Из чего делают магниты?
Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.
Такое производство позволяет получить три вида магнитов:
Изготовление магнитов
Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.
Выбор компонентов
Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.
Выплавка
Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.
Измельчение
Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа. В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.
Прессование
Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону. В результате выравнивается полярность будущего магнита. Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.
Спекание
Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.
Завершение производства
Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.
Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.
Как и из чего делают магниты – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Ферромагнитная жидкость своими руками с картриджем от лазерного принтера
Ферромагнитные жидкости — представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных или ферримагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода. Для обеспечения устойчивости такой жидкости ферромагнитные частицы связываются с поверхностно-активным веществом (ПАВ), образующим защитную оболочку вокруг частиц и препятствующем их слипанию из-за Ван-дер-Ваальсовых или магнитных сил.
Как работают ферромагнитные жидкости?
Феррожидкости, как мы видели, содержат мельчайшие частицы окиси железа. Когда магнит притягивается близко к жидкости, эти частицы притягиваются к ней.
Это обычно приводит к тому, что жидкость создает удивительные выглядящие иглы или шипы. Причина этого кроется в сложном взаимодействии различных сил.
Частицы оксида железа притягиваются к магнитному полю, а также само магнитное поле притягивается к жидкости.
Частицы и масло работают вместе как единое целое благодаря наличию поверхностно-активного вещества. Один конец поверхностно-активного вещества плотно прилегает к частицам оксида железа, а другой также удерживает масло.
Это предотвращает скопление и отделение частиц оксида железа от масляного носителя — как вы могли бы увидеть, если бы просто смешали частицы масла и частицы оксида железа.
Из-за этого феррожидкость в целом направляется в концентрированные колонны.
В то же время сила тяжести пытается оттянуть колонны вниз, в то время как поверхностное натяжение масла заставляет каждую колонку тянуть себя, создавая характерные иглы жидкости.
Что такое феррожидкость?
Речь идет о феррожидкости – коллоидной системе, состоящей из воды или другого органического растворителя, содержащего мельчайшие частицы магнетита, и любого материала, который содержит железо. Их размеры настолько малы, что даже трудно представить: они в десятки раз тоньше человеческого волоса! Такие микроскопические показатели величины позволяют им равномерно распределяться в растворителе с помощью теплового движения.
До поры, пока нет внешнего воздействия, жидкость спокойна, напоминая собою зеркало. Но стоит только поднести к этому «зеркалу» направленное магнитное поле, как оно оживает, являя зрителю удивительные объемные картины: расцветают волшебные цветы, вырастают на поверхности движущиеся фигуры, изменяющиеся под воздействием поля.
В зависимости от силы и направленности воздействия магнитного поля, картины меняются на глазах – от легкой, едва заметной ряби, появляющейся на поверхности жидкости, через иглы и пики, меняющие остроту и наклон и перерастающие в цветы и деревья.
Возможность создавать цветные картины с помощью подсветки, поистине завораживающие наблюдателя, раскрывают перед ним неизведанный мир.
К сожалению, частицы металла, хоть и названы ферромагнитными, в полном смысле таковыми не являются, так как не могут сохранять получившуюся форму после исчезновения магнитного поля. Поскольку они не обладают собственной намагниченностью. В связи с этим и использование данного открытия, являющегося, к слову, не совсем новым – его совершил американец Розенцвейг еще в середине прошлого века, не нашло широкого применения.
Приветствую всех! Есть такие вещи, которые вообщем то не несут большой полезности, но в тоже время могут скоротать время, повеселить или отвлечь человека В категорию таких вещей я бы относ самую бесполезную вещь — коробку с которой вылазит котячья лапка и нажимает кнопку Но речь сегодня не о такой вещи, а о штуковине которая поглотит вас на некоторое время. В сегодняшнем обзоре я покажу и расскажу о ферромагнитной жидкости в бутылке. Доставка посылки заняла 2 недели почтой Китая. Сама посылка была небольших размеров — коробка с жидкостью была упакована в картонную коробку + скотч. При транспортировке ничего не повредилось. Раскрыв коробку можно увидеть баночку и четыре магнита, два с удобными держателями для пальцев и два без креплений.
Магниты достаточно сильные, соединяя их друг с другом — нужно быть аккуратным, что бы не прищемить пальцы.
Немного описания и характеристик:
— Колба/баночка с жидкостью в которой содержится ферромагнитное вещество. — Материал колбы: стекло, запаянное горлышко. — Высота бутылки: 9см, ширина: 5см, вес: 183 грамма. Взглянем более детально на это магнитное чудо. Что бы понять как эта штука работает — достаточно поднести магнит к колбе. =) Стоит соприкоснуться магниту и жидкости через стекло — черная жидкость внутри колбы стремится к магниту и в итоге принимает форму ёжика
С помощью двух магнитов можно разделить магнитную жидкость на 2 независимые части.
Встряхнув колбу — можно увидеть как черная жидкость расщепляется на мелкие шарики.
Вывод:
Вещица забавная, может действительно привлечь внимание. Насчет полезности ничего не скажу, это бесполезная штука, но по своему интересная. Так что ради разнообразия или чего то нового вполне можно прикупить. Стоимость моего экземпляра 17$ и это копия оригинального продукта из kickstarter. Оригинал стоит от 30$ до 50$.
Распаковка, обзор и первое впечатление в видео:
Всех благодарю за просмотр! Надеюсь мой обзор был кому то полезен. Если у вас возникли вопросы касаемо данного товара — пишите в комментариях ниже и я постараюсь всем ответить!
Больше интересных обзоров на электронику и радио управляемые модели — смотрите у меня в профиле: mysku.ru/my/djkrava Видео обзоры и распаковки этих и других интересных товаров у меня на канале: www.youtube.com/
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.