مهندسی کده

ضد مغناطیس

سفارش ضد فرومغناطیسی

مقاله اصلی: ضد فرومغناطیس

در مغناطیس ضد فروم ، برخلاف آهن ربا ، تمایل وجود دارد که لحظه های مغناطیسی ذاتی الکترونهای ظرفیت همسایه در جهت مخالف قرار بگیرند. وقتی همه اتمها در یک ماده قرار بگیرند به طوری که هر همسایه ضد موازی باشد ، ماده ضد مغناطیسی است. ضد مغناطیس ها دارای یک گشتاور مغناطیسی خالص هستند ، به این معنی که هیچ فیلدی توسط آنها تولید نمی شود. آهن رباهای ضدفروغ در مقایسه با انواع دیگر رفتارها کمتر مشاهده می شوند و بیشتر در دماهای پایین مشاهده می شوند. در دماهای مختلف ، مغناطیس های ضد فروغ می توانند خواص مغناطیسی و فرو مغناطیسی را به نمایش بگذارند.

در بعضی از مواد ، الکترونهای همسایه ترجیح می دهند در جهت مخالف قرار بگیرند ، اما هیچ ترتیب هندسی وجود ندارد که در آن هر جفت همسایه ضد تراز باشد. به این چرخش می گویند و نمونه ای از ناامیدی هندسی است.

Ferrimagnetism

سفارش فریم مغناطیسی

مقاله اصلی: Ferrimagnetism

مانند آهن ربا ، آهن ربا در غیاب یک میدان ، مغناطش خود را حفظ می کند. با این حال ، مانند مغناطیس های ضد فروم ، جفت چرخش الکترون های همسایه متمایل به جهت های مخالف هستند. این دو ویژگی تناقضی ندارند ، زیرا در آرایش هندسی بهینه ، از زیر شبکه شبکه هایی که در یک جهت قرار دارند ، گشتاور مغناطیسی بیشتری نسبت به شبکه فرعی که در جهت مخالف قرار دارد ، وجود دارد.

بیشتر فریت ها فریم مغناطیسی هستند. اولین ماده مغناطیسی کشف شده ، مگنتیت ، فریت است و در اصل اعتقاد بر این بود که آهن ربا است. با این حال ، لوئیس نئل پس از کشف مغناطیس گرایی ، این موضوع را رد کرد.

ابرپارامغناطیس

مقاله اصلی: ابرپارامغناطیس

هنگامی که آهن ربا یا آهن ربا به اندازه کافی کوچک باشد ، مانند یک چرخش مغناطیسی منفرد عمل می کند که تحت حرکت براونی قرار دارد. پاسخ آن به یک میدان مغناطیسی از نظر کیفی شبیه پاسخ یک آهن ربا است ، اما بسیار بزرگتر است.

مدل سازی کامپیوتر و محاسبه دستی ، مقایسه مدرن و کلاسیک

یک مدل رایانه ای فقط از تئوری کوانتوم و نظریه نسبی گرایی استفاده می کند

امروز یک کامپیوتر برای حل یک معادله دیفرانسیل کلاسیک میلیون ها عمل حسابی را در چند ثانیه انجام می دهد ، در حالی که نیوتن (یکی از پدران حساب دیفرانسیل) حل معادله مشابه را با محاسبه دستی ساعت ها طول می کشد ، حتی اگر کاشف آن مورد خاص باشد معادله

مدل سازی رایانه ای برای فیزیک کوانتوم و نسبی گرایی ضروری است. فیزیک کلاسیک حد مکانیک کوانتوم برای تعداد زیادی ذرات در نظر گرفته شده است. از طرف دیگر ، مکانیک کلاسیک از مکانیک نسبی گرایی گرفته شده است. به عنوان مثال ، در بسیاری از فرمولاسیون های مربوط به نسبیت خاص ، یک عامل تصحیح (v / c) 2 ظاهر می شود ، جایی که v سرعت جسم است و c سرعت نور است. برای سرعتهای بسیار کوچکتر از نور ، می توان از اصطلاحات c2 و بالاتر که ظاهر می شوند غافل شد. سپس این فرمولها به تعریفهای استاندارد انرژی حرکتی و حرکت نیوتنی تقلیل می یابند. این همانطور است که باید باشد ، زیرا نسبیت خاص باید با مکانیک نیوتنی در سرعت های پایین موافقت کند. مدل سازی رایانه ای باید تا حد ممکن واقعی باشد. فیزیک کلاسیک خطایی را در مورد فوق روان بودن معرفی می کند. به منظور تولید مدل های قابل اعتماد در جهان ، نمی توان از فیزیک کلاسیک استفاده کرد. درست است که نظریه های کوانتوم وقت و منابع رایانه ای را مصرف می کنند و می توان معادلات فیزیک کلاسیک را برای ارائه یک راه حل سریع مورد استفاده قرار داد ، اما چنین راه حل فاقد قابلیت اطمینان است.

در مدل سازی رایانه ای فقط معیارهای انرژی برای تعیین اینکه کدام تئوری استفاده شود ، استفاده می شود: نظریه نسبیت یا کوانتوم ، هنگام تلاش برای توصیف رفتار یک شی. یک فیزیکدان قبل از استفاده از مدلهای دقیق تر و ادامه محاسبات ، از یک مدل کلاسیک برای ارائه تقریب استفاده می کند.

در مدل رایانه ای ، در صورت استثنا فیزیک کلاسیک ، نیازی به استفاده از سرعت جسم نیست. اجسام کم انرژی توسط تئوری کوانتوم و اجسام با انرژی زیاد توسط نظریه نسبیت اداره می شوند. [

دامنه های مغناطیسی

مقاله اصلی: دامنه های مغناطیسی

مرزهای دامنه های مغناطیسی (خطوط سفید) در مواد فرو مغناطیسی (مستطیل سیاه)

تأثیر آهنربا بر روی دامنه ها

لحظه های مغناطیسی اتم ها در یک ماده فرومغناطیسی باعث می شود که آنها چیزی شبیه آهن ربا های ریز دائمی داشته باشند. آنها بهم می چسبند و خود را در مناطق کوچکی از هم ترازی کم و بیش یکنواخت قرار می دهند که دامنه های مغناطیسی یا حوزه های ویس نامیده می شوند. حوزه های مغناطیسی را می توان با میکروسکوپ نیروی مغناطیسی مشاهده کرد تا مرزهای حوزه مغناطیسی را که شبیه خطوط سفید در طرح هستند ، نشان دهد. آزمایش های علمی زیادی وجود دارد که می تواند از نظر فیزیکی میدان های مغناطیسی را نشان دهد.

هنگامی که یک دامنه حاوی مولکولهای زیادی باشد ، ناپایدار می شود و به دو حوزه تراز شده در جهت مخالف تقسیم می شود ، به طوری که با ثبات تر به هم می چسبند ، همانطور که در سمت راست نشان داده شده است.

هنگامی که در معرض یک میدان مغناطیسی قرار می گیرید ، مرزهای دامنه حرکت می کنند ، به طوری که دامنه های هم تراز با میدان مغناطیسی رشد می کنند و بر ساختار (منطقه زرد نقطه دار) تسلط دارند ، همانطور که در سمت چپ نشان داده شده است. با حذف میدان مغناطیسی ، ممکن است دامنه ها به حالت غیر مغناطیسی برنگردند. این منجر به مغناطیسی شدن ماده فرومغناطیسی و تشکیل یک آهنربا دائمی می شود.

وقتی به اندازه کافی مغناطیسی شود که دامنه غالب بر همه موارد دیگر غلبه کند و فقط به یک دامنه واحد منجر شود ، ماده به طور مغناطیسی اشباع می شود. هنگامی که یک ماده فرو مغناطیسی مغناطیسی شده تا دمای نقطه کوری گرم می شود ، مولکول ها تا جایی تحریک می شوند که حوزه های مغناطیسی سازماندهی را از دست داده و خواص مغناطیسی ایجاد شده متوقف می شوند. هنگامی که ماده خنک می شود ، این ساختار تراز بندی دامنه به طور خودجوش برمی گردد ، به روشی تقریباً مشابه چگونگی یخ زدن مایع در یک جامد بلوری.

پارامغناطیس

مقاله اصلی: پارامغناطیس

در یک ماده پارامغناطیس الکترونهای جفت نشده وجود دارد. یعنی اوربیتالهای اتمی یا مولکولی که دقیقاً یک الکترون در آنها باشد. در حالی که الکترونهای جفت شده توسط اصل طرد پائولی لازم است که لحظه های مغناطیسی ذاتی (چرخش) خود را به جهت مخالف نشان دهند و باعث لغو میدان های مغناطیسی آنها شود ، الکترون جفت نشده آزاد است تا لحظه مغناطیسی خود را در هر جهتی تراز کند. وقتی یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال شود ، این لحظه های مغناطیسی تمایل دارند تا در همان جهتی که میدان اعمال شده قرار بگیرند ، در نتیجه آن را تقویت می کنند.

فرومغناطیس

مقاله اصلی: آهن ربائی

آهن ربا مانند یک ماده پارامغناطیس دارای الکترونهای جفت نشده است. با این حال ، علاوه بر تمایل گشتاور مغناطیسی ذاتی الکترون به موازی بودن یک میدان اعمال شده ، در این مواد نیز تمایل وجود دارد که این گشتاورهای مغناطیسی به موازات یکدیگر جهت یابی کنند و حالت انرژی کمتری را حفظ کنند. بنابراین ، حتی در صورت عدم وجود یک میدان اعمال شده ، لحظه های مغناطیسی الکترون های موجود در ماده به صورت خودجوش به موازات یکدیگر قرار می گیرند.

هر ماده فرومغناطیسی دمای منحصر به فرد خود را دارد ، به نام دمای کوری یا نقطه کوری ، که بالاتر از آن خاصیت فرو مغناطیسی خود را از دست می دهد. این به این دلیل است که تمایل گرمایی به بی نظمی باعث کاهش انرژی ناشی از نظم فرومغناطیسی می شود.

فرومغناطیس فقط در چند ماده وجود دارد. انواع متداول عبارتند از آهن ، نیکل ، کبالت ، آلیاژهای آنها و برخی از آلیاژهای فلزات خاکی کمیاب.

قطر مغناطیسی

مقاله اصلی: Diamagnetism

قطر مغناطیسی در همه مواد ظاهر می شود و تمایل یک ماده برای مخالفت با یک میدان مغناطیسی اعمال شده است ، و بنابراین توسط یک میدان مغناطیسی دفع می شود. با این حال ، در ماده ای با خواص پارامغناطیسی (یعنی با تمایل به افزایش یک میدان مغناطیسی خارجی) ، رفتار پارامغناطیسی غالب است بنابراین ، با وجود وقوع جهانی ، رفتار دیامغناطیسی فقط در یک ماده کاملاً مغناطیسی مشاهده می شود. در یک ماده قطب مغناطیسی ، هیچ الکترون جفت نشده ای وجود ندارد ، بنابراین لحظه های مغناطیسی الکترون ذاتی نمی توانند هیچ اثر عمده ای ایجاد کنند. در این موارد ، مغناطش از حرکات مداری الکترون ناشی می شود ، که می توان آن را به صورت کلاسیک به شرح زیر درک کرد:

هنگامی که ماده ای در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد ، الکترون های در حال چرخش هسته علاوه بر جذب کولن به هسته ، یک نیروی لورنتس از میدان مغناطیسی را نیز تجربه خواهند کرد. بسته به اینکه الکترون به کدام سمت می چرخد ​​، این نیرو ممکن است باعث افزایش نیروی گریز از مرکز شود و آنها را به سمت هسته بکشاند ، یا ممکن است باعث کاهش نیرو شود و آنها را از هسته دور کند. این اثر به طور سیستماتیک گشتاورهای مغناطیسی مداری را که در مقابل میدان قرار گرفته اند افزایش می دهد و آنهایی را که به موازات میدان قرار می گیرند کاهش می دهد (مطابق با قانون لنز). این منجر به یک گشتاور مغناطیسی فله ای کوچک ، با جهت مخالف با میدان اعمال شده می شود.

این توصیف فقط به معنای ابتکاری است. قضیه بور-ون لیوان نشان می دهد که قطر مغناطیسی طبق فیزیک کلاسیک غیرممکن است و درک صحیح آن نیاز به توصیف مکانیکی کوانتوم دارد.

تمام مواد تحت این پاسخ مداری قرار می گیرند. با این حال ، در مواد پارامغناطیس و فرو مغناطیسی ، اثر دیامغناطیسی تحت تأثیر اثرات بسیار شدید ناشی از الکترونهای جفت نشده قرار می گیرد.

تفاوت در تدریس

در حالی که مهندسی صنایع به عنوان یک مدرک رسمی از سالها قبل وجود داشته است ، اتفاق نظر در مورد موضوعاتی که باید تدریس و مطالعه شود در کشورها متفاوت است. به عنوان مثال ، ترکیه بر روی یک مدرک فنی بسیار متمرکز است در حالی که دانمارک ، فنلاند و انگلستان دارای مدرک تمرکز مدیریت هستند ، بنابراین آن را کمتر فنی می کند. در همین حال ، ایالات متحده بر مطالعات موردی ، حل مسئله گروهی تمرکز کرده و تعادل بین جنبه فنی و غیر فنی را حفظ می کند. 

مهندسین تمرین

به طور سنتی ، یک جنبه عمده مهندسی صنایع ، برنامه ریزی نقشه کارخانه ها و طراحی خطوط مونتاژ و سایر پارادایم های تولید بود. و اکنون ، در سیستم های تولید ناب ، مهندسان صنایع برای از بین بردن اتلاف وقت ، پول ، مواد ، انرژی و منابع دیگر تلاش می کنند.

نمونه هایی از مکانهایی که ممکن است از مهندسی صنایع استفاده شود شامل نمودارهای فرآیند جریان ، نقشه برداری فرآیند ، طراحی یک ایستگاه کاری مونتاژ ، استراتژی برای تدارکات عملیاتی مختلف ، مشاوره به عنوان یک متخصص بهره وری ، ایجاد یک الگوریتم مالی جدید یا سیستم وام برای یک بانک ، ساده سازی عملیات و اتاق اضطراری مکان یا استفاده در بیمارستان ، برنامه ریزی طرح های پیچیده توزیع مواد یا محصولات (به عنوان مدیریت زنجیره تامین) و خطوط کوتاه (یا صف) در بانک ، بیمارستان یا پارک موضوعی.

مهندسین صنعتی مدرن معمولاً از سیستم زمان حرکت از پیش تعیین شده ، شبیه سازی رایانه ای (به ویژه شبیه سازی رویداد گسسته) ، همراه با ابزارهای گسترده ریاضی برای مدل سازی ، مانند نظریه بهینه سازی ریاضی و صف ، و روش های محاسباتی برای تجزیه و تحلیل ، ارزیابی و بهینه سازی سیستم استفاده می کنند. مهندسان صنایع همچنین به دلیل ارتباط شدید این رشته ها با رشته و زمینه فنی مشابه مورد نیاز مهندسان صنایع (از جمله بنیادی محکم در نظریه احتمال ، جبر خطی و آمار ،) از ابزارهای علم داده و یادگیری ماشین در کار خود استفاده می کنند. و همچنین داشتن مهارت برنامه نویسی).