Исследовательская работа по теме "Неодимовые магниты в жизни человека"

	Дистанционный тур краевого форума «Молодёжь и наука»
Полное название темы работы	Неодимовые магниты в жизни человека
Научное направление	Физика и познание мира
Тип работы	Исследовательский реферат
Фамилия, имя, отчество автора	Хороший Алексей Александрович
Возрастная номинация, дата рождения: ДДММГГ	5-8 класс, 18.02.2000г.
Домашний адрес	Красноярский край, г.Боготол, пер. Челюскина, д.5
Место учебы	Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3»  г. Боготола
Класс	7
Место выполнения работы	название МБОУ «СОШ№3», дистанционная школа «Юный исследователь»
Руководитель	Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики
Научный руководитель	Фельк Владимир Александрович, кандидат физико-математических наук
Ответственный за корректуру текста работы	Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики
Контакты	[e-mail], 89069115242 [e-mail], 89659180043

Хороший Алексей Александрович

г.Боготол, МБОУ «СОШ№3»,  ККДПиШ, 7 класс

«Неодимовые магниты в жизни человека»

руководитель: Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики

научный руководитель: Фельк Владимир Александрович, кандидат физико-математических наук.

Цель научной работы: изучить состав и свойства неодимовых магнитов, а также  их области применения в жизни человека. Методы проведенных исследований:  анализ литературных источников, классификация, систематизация, обобщение, представление результатов в виде таблицы. Основные результаты исследования: изучены состав и свойства неодимовых магнитов, их влияние на здоровье человека и техника безопасности при работе со сверхсильными магнитами,  собрана и систематизирована информация об областях применения неодимовых магнитов в жизни человека, составлена таблица результатов применения неодимовых магнитов в жизни человека.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования:

Я видел объявления в городе такого содержания «Магниты на счётчики», речь идёт о неодимовых магнитах. Но я считаю, что таким образом магниты используются не по назначению, а в целях обмана. Когда я искал информацию о применении неодимовых магнитов, то более 2000 Интернет-источников выдало мне применение неодимовых магнитов для остановки электросчётчиков, водяных счётчиков, а также газосчётчиков. Ведь для чего-то нужного и полезного их изобрели? Человек настолько  привык к присутствию магнита в своей повседневной жизни, что попросту не обращает на него внимания,  даже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас.  Думаю, что, узнав области применения этих магнитов, я откроют много нового.

Предполагаемая гипотеза: неодимовые магниты распространены в жизни человека для различных целей.

Цель – найти области применения неодимовых магнитов в жизни человека.

Основные задачи:

1.По литературным источникам изучить состав и  свойства неодимовых магнитов.

2.По литературным источникам  найти информацию о влиянии неодимовых магнитов на здоровье человека, о технике безопасности при работе с магнитами.

3.По литературным источникам найти области применения сверхсильных магнитов в жизни человека.

4.Анализировать и систематизировать информацию о влиянии неодимовых магнитов на здоровье человека и технике безопасности с неодимовыми магнитами.

5.Анализировать и систематизировать информацию о применении неодимовых магнитов в жизни человека.

6.Представить результаты применения неодимовых магнитов в виде таблицы.

7.Сделать выводы.

Объект исследования –  Неодимовые магниты.

Предмет исследования: области применения неодимовых магнитов.

ЧТО ТАКОЕ НЕОДИМОВЫЙ МАГНИТ

В середине 80-х годов 20 века были получены постоянные магниты с рекордными характеристиками магнитных свойств: остаточной магнитной индукцией (”сила магнита”) и коэрцитивной силой (сопротивляемость размагничиванию). А свою “магнитную силу” они теряют лишь на 1 % за 100 лет. Названы эти магниты неодимовыми, т. к. изготовляются из сплава редкоземельного металла неодима (Nd), железа (Fe) и бора (B). 

Магнитный материал на основе Nd2Fe14B был впервые разработан в Японии в 1982 году. Производство магнитов на основе порошка неодим-железо-бор позволило сделать большой скачок в развитии электроники, нефтегазовой промышленности, магнитной сепарации, стройиндустрии, автомобилестроении и других отраслях. Магнитные свойства неодимовых магнитов зависят от состава сплава, микроструктуры, и используемой технологии производства магнитов. Порошковая технология производства магнитов позволяет сделать магниты в трех основных формах: прессованные магнитопласты, литые магнитопласты и сами спеченные магниты. Особенностями магнитов NdFeB являются многообразие различных форм и размеров, стойкость к размагничиванию, высокие магнитные характеристики, коррозионная устойчивость, приемлемая цена. К единственному недостатку неодимовых магнитов можно отнести относительно невысокую рабочую температуру (до 180 °С) и неустойчивость к агрессивным средам. Неодимовые магниты - сильнейшие среди всех существующих в мире постоянных магнитов [1]. 

Характеристики неодимовых магнитов

В первую очередь, неодимовые магниты делят на классы, которые обозначаются буквами и числами (например, N35), в которых и заложена основная информация о магните.

Есть температурный диапазон использования магнита:

Магниты марки N (Normal)– могут применяться при нормальных температурах, то есть до 80ºС;

Магниты марки M (Medium) – могут применяться при повышенных температурах, то есть до 100 ºС;

Магниты марки H (High) – могут применяться при высоких температурах, до 120ºС;

Магниты марки SH (Super High) – могут применяться при температурах до 150ºС;

Магниты марки UH (Ultra High) – могут применяться при температурах до 180ºС;

Магниты марки EH (Extra High) – могут применяться при температурах до 200ºС. Отрицательные температуры не оказывают влияния на магнитные свойства для большинства магнитов.

Цифры, указанные в обозначении класса магнитов: N30, 33M, 35H, 38SH, 40UH и т.д., указывают на Магнитную Энергию, измеряется в килоДжоуль на кубический метр. Этот критерий магнитов отвечает за их мощность или, так называемое, «усилие на отрыв», то есть сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его «оторвать» от поверхности. Чем выше цифровое обозначение магнита, тем выше его усилие на отрыв. Но, кроме того, «сила на отрыв» зависит не только от физических характеристик магнита, но и от его размера и веса. Например, магнит 25*20 мм легче оторвать от стального листа, чем магнит 40*5 мм, так как площадь соприкосновения у второго магнита больше (25 мм против 40мм). Но линии магнитного поля, если их визуализировать, распространяются у первого магнита (25*20 мм) «дальше», значит, и «цепляется» за стальной лист он лучше.

Если возникает необходимость сравнить, какой из двух выбранных магнитов сильнее, рекомендуют воспользоваться следующими способами.

При одинаковых линейных размерах (точная методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо значение остаточной магнитной индукции одного магнита разделить на значение остаточной магнитной индукции другого магнита. Пример: неодимовый магнит N40 с В=1250 мТ и неодимовый магнит N50 с В=1400 мТ, делим их магнитные индукции и получаем 1400/1250 = 1,12, то есть магнит N50 «сильнее» магнита N40 на 12%, при условии, что линейные размеры магнитов одинаковые.

При разных линейных размерах (грубая методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо сравнить их массы. Пример: магнит 30*10 мм весит примерно 55 грамм, а магнит 25*20 мм весит 76 грамм. Делим их массы 76/55=1,38, то есть магнит 25*20 мм сильнее магнита 30*10 мм примерно на 38%, при условии, что их классы, то есть физические характеристики, одинаковые.

Коэрцитивная сила – это величина магнитного поля, в которое нужно поместить магнит, чтобы его «размагнитить». Данная величина, как правило, очень важна в случаях, если магнит эксплуатируется в условиях жёсткого внешнего магнитного поля, как правило, вблизи мощных электроузлов [2].

ЗДОРОВЬЕ И МАГНИТЫ ИЗ НЕОДИМА

Поле, которое создают бытовые магниты, может довести их владельцев до могилы, если у тех слабое сердце.

Особенно опасны бытовые магниты для людей, использующих электронные кардиостимуляторы. По сообщению журнала Hearth Rythm, для дестабилизации электронных сердечных устройств вполне достаточно, чтобы магнит из неодима находился в радиусе примерно 3 сантиметров.

Между тем, грамотное использование магнитного поля в медицинских целях способно избавить человека от многих недугов. Магнитотерапия выравнивает энергетику организма, запускает мощные процессы саморегуляции. В результате устраняются застойные явления, улучшается кровообращение, обмен веществ.

Около 70% человеческого тела составляет вода. Каждый месяц практически вся вода в организме заменяется новой. Эксперименты, проведенные за полтора века врачами и физиками, показали, что употребление воды, обработанной магнитом, повышает проницаемость биологических мембран тканевых клеток, уменьшает количество холестерина в крови и печени, снижает артериальное давление, улучшает обмен веществ, способствует выведению мелких камней из почек, замедляют старение кожи, выпадение волос и нормализует вес.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ОБРАЩЕНИИ С НЕОДИМОВЫМИ МАГНИТАМИ

Маленькие магниты опасны не менее чем большие. Если ребенок случайно проглотит такой магнитик - это уже беда. Если ребенок проглотит два таких магнита - они могут "слипнуться", оказавшись в соседних отрезках кишечника. А это уже грозит перитонитом. В этом случае потребуется срочная операция, а ее выполнение будет чрезвычайно затруднено тем, что магниты могут притянуться к хирургическим инструментам или притянуть их к себе.

Раздробленные кости пальцев, осколки разлетевшихся от удара магнитов, испорченные телевизоры, компьютеры, носители информации... Этот список можно продолжать долго. Давать их детям - все равно, что дать ребенку поиграться с бензопилой или чем-то подобным. Супермагниты - это только для взрослых! Эти магниты настолько сильны, что легко могут нанести травму и принести увечье.

Опасность воздействия сильного магнитного поля на предметы и приборы

Магнитное поле неодимового магнита распространяется гораздо дальше в пространстве, чем поле обычных магнитов. Нельзя подносить магнит к магнитным носителям, кредитным картам, дискам, телевизорам, мониторам и другим электроприборам - это может их повредить. Большие магниты могут нарушить работу сердечных кардиостимуляторов и других металических приборов.

Не ударять, не нагревать!

Также важно учитывать, что неодимовые магниты могут расколоться от сильного удара. Осколки могут нанести травму, а сам материал магнита, лишенный защитного покрытия - подвержен коррозии, огнеопасен и содержит неодим и бор, которые могут нанести вред организму. При нагревании выше 80 градусов Цельсия, неодимовые магниты начинают необратимо терять свои магнитные свойства. А при нагревании до более высоких температур - могут воспламениться с выделением ядовитого дыма.

Биологическое воздействие сильного магнитного поля

Необходимо  предостеречь от бесконтрольных экспериментов магнитотерапии на себе и окружающих. Последствия воздействия сверхсильного магнитного поля еще недостаточно изучены. Нельзя находиться слишком долго вблизи особо сильных магнитов и  носить их в карманах, на теле. Магнитные браслеты, небольшие магниты для магнитотерапии - на сегодняшний день считаются безопасными [8].

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОВ

Уникальные свойства неодимовых магнитов сразу привлекли внимание и заставили искать этим магнитам применение. Способы применения неодимовых магнитов представлены в      таблице 1.

Таблица 1

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕОДИМОВЫХ МАГНИТОВ

Способы применения	Цель применения
Сувенирная и рекламная продукция. Фокусы и трюки.Украшения.	Магниты на холодильник, буклеты, крепления для рекламных афиш и баннеров, крепления для подарочной упаковки, магниты на папки, украшения, игрушки, браслеты, колье.
Текстильная промышленность	застежки на одежду, сумки, чехлы на телефоны,      косметички и др.
Медицинская промышленность	производство магнитно резонансных томографов, диагностического и хирургического оборудования
Нефтяная и газовая промышленность	Электродвигатели и герметичные муфты для погружных насосов, депарафинизаторы, магнитные заграждения и ловители, элементы диагностических комплексов
Электроника	аудиотехника, видеоаппаратура, ПК, бытовая техника различного назначения
Производство ядерного топлива	магнитные центрифуги
Магнитная сепарация	разделение материалов в металлургической, химической, стекольной, пищевой и других отраслях промышленности, при переработке вторичного сырья, в медицине
Очистка жидких сред от металлических примесей и накипеобразования	магнитные фильтры и муфты.
Автомобилестроение	микроэлектродвигатели, датчики, электромеханические преобразователи, запорные устройства
Производство генераторов, двигателей и гибридных двигателей	"Вечные двигатели" и другие эксперименты: генераторы Сёрла, разного рода магнитные двигатели, резонансно-вакуумные генераторы и прочие конструкции. Из них делают роторы двигателей и микродвигателей.
Производство грузоподъемных механизмов	Поиск стальных предметов, кладов и потерянных предметов под водой в песке, грунте, стенах, полах, глубоко под водой, закрытых илом и донными отложениями. Можно поднять со дна предметы весом в 200-300 кг
Наука и образование	Можно сделать компас большого размера для демонстрации. Научные эксперименты. Демонстрация ученикам принципов магнитной индукции, взаимодействие магнитных полей.
Зажимы и фиксация	Заменяет струбцину или тиски. Служит для крепления приборов и приспособлений. Надежно удерживает любой предмет на высокой скорости движения.
Восстановление магнитных свойств других магнитов	С помощью мощного неодимового магнита можно легко намагнитить размагниченные магниты и превратить в довольно сильный магнит любой предмет из твердой стали — отвертку, нож, иглу, напильник.
Магнитотерапия	Воздействие постоянного магнитного поля нормализует артериальное давление крови, улучшает проницаемость капилляров, различных внутриклеточных процессов в организме. Известны случаи улучшения зрения, памяти, обмена веществ, ускорения заживления ран и трофических язв, отступления многих неизлечимых заболеваний.
Ремонт духовых музыкальных инструментов	Рихтовка вмятин на трубах, саксофонах и других музыкальных инструментах, сделанных из тонкого металла.
Уничтожение видео, аудиозаписей и данных на магнитных носителях	Если обработать магнитные носители информации  сверхсильным магнитным полем — информация будет безвозвратно уничтожена.
Магнитные замки-сцепки для железнодорожных моделей	В качестве замков-сцепок для вагончиков и для закрепления предметов окружающей обстановки на моделях.
Магнитные мешалки	Положить магнит в  герметично закрытый сосуд и, воздействуя другим магнитом снаружи, перемешивать содержимое сосуда, не открывая его. Есть магниты достаточно мощные, чтобы перемешивать даже очень густые жидкости типа эпоксидной смолы, загустевших красок, песка и бетона.
Очистка аквариумов и других ёмкостей	Чистить стенки аквариума, не замочив рук. Один магнит — внутри аквариума, с закрепленной на нем губкой или резинкой или еще чем для чистки стекла от водорослей и грязи. А снаружи — второй магнит.
Омагничивание воды, молока, жидкого топлива.	Жидкость, подвергнутая воздействию сильного магнитного поля, приобретает множество новых свойств.
Ускорение созревания вин и ликёров	Создаётся особо мощное магнитное поле, в котором созревание вин и ликеров происходит в разы быстрее. Так, вино, выдержанное в магнитном поле в течение месяца приобретает те же вкусовые свойства, которые обычно приобретает в течение  двух-трех лет.
Незаконное использование  магнитов	Для незаконной остановки приборов учёта электроэнергии, воды, газа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив информацию о свойствах сверхсильных магнитов, я понял, что применение их в жизни человека должно быть широким.   Сам по себе неодимовый магнит не является вредным и не наносит вреда окружающей среде - так как фактически является просто постоянно сильнейшей по намагниченности частицей окружения. В неодимовых магнитах нет радиационного воздействия, его постоянное магнитное поле является совершенно безвредным для живых организмов. Из литературных источников я узнал, что работать с неодимовыми магнитами нужно, соблюдая правила техники безопасности.

Сфера применения неодимовых магнитов охватывает невероятно широкий диапазон, начиная от использования в быту и заканчивая промышленностью, медициной и другими областями. Проанализировав найденную информацию о применении магнитов, я представил её в виде таблицы. Неодимовые магниты нашли широкое применение в жизни  и являются уникальным материалом 21 века. Получается, что с неодимовыми магнитами мы сталкиваемся постоянно, просто мало кто задумывается о том, что в основу привычных для нас вещей заложены уникальные способности этого магнита. Использование магнитов не по назначению (в качестве остановки счётчика) чревато большими штрафами, а несоблюдение техники безопасности, большими проблемами со здоровьем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1)http://www.magnetik.com.ua/videomagnit.html
2) http://magnit96.com/market/aksessuary/

3)http://delaysam.net/news/razbiraem_vinchester_dobycha_neodimovykh_magnitov/2011-01-28-1

4) http://fiziks.org.ua/neodimovye-magnity/

5)http://gdrw.ru/default/terms/view/item/3907

6) http://magnitoterapija.ucoz.ru/index/0-6

7) http://www.argo-shop.com.ua/article-9427.html

8) http://www.magicinvention.ru/sich/03sich.htm

9)http://www.magnitos.com.ua/?page_id=24

10) http://magnetmagazin.ru/faq/223/