Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает. Это объясняет, почему магнит может притягивать железо через некоторое расстояние. Почему магнит притягивает металл? Магниты привлекают любые металлы, которые сделаны из железа или металлов с железом в них. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Притягивается ли алюминиевая фольга в магнит?
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие? Причина, по которой магнит притягивает железо, связана с его ферромагнетизмом, который также называют сильным магнетизмом. Таким образом, магниты притягивают железо благодаря своим магнитным свойствам и магнитным веществам, которые содержатся внутри магнита. Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? Почему магнит не притягивает органические вещества? «У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно». Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается.
Притягивает ли магнит железо?
| Расплавленное железо и магнит: необычный эксперимент | В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы, они лишь слабо притягивают парамагнитные. |
| Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент | Узнайте, почему магнит притягивает железо. Краткое объяснение, почему магнит притягивает железо. Блог магазина Магнитов на Коломенской. |
Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
| Почему магнит притягивает только металл | Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? |
| Почему магнит притягивает только металл | Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл. |
| Почему магнит притягивает железо | Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. |
| 3 разных типа магнитов и их применение | Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? |
Конструкция и виды поисковых магнитов
- Изобретение неодимового магнита: как Масато Сагава и Джон Кроат изменили современный мир / Хабр
- Что такое магнит и как он устроен?
- Почему магнит притягивает железо? | Объясни мне, как ребенку!
- Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
| Почему магнит притягивает металл ? | И так, магнит притягивает к себе железо потому, что может намагнитить его из-за особых свойств. |
| Какой цветной металл магнитится | Но как магнит притягивает железо? Кусок (немагнитного) железа не имеет магнитного поля, а два куска железа не притягиваются друг к другу, так как же магнит? |
| Почему магнит притягивает железо? — точный ответ! | Почему железо притягивается к магниту? Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. |
| Как сэкономить деньги, нервы и здоровье на магнитах | Пикабу | Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? |
| Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом? | 1) Магниты притягивают и захватывают небольшие кусочки железа. |
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы, они лишь слабо притягивают парамагнитные. После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо? Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо. Причина, по которой магнит притягивает железо, связана с его ферромагнетизмом, который также называют сильным магнетизмом. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает. Это объясняет, почему магнит может притягивать железо через некоторое расстояние.
Почему магнит притягивает железо
Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо.
Почему магнит притягивает? Описание, фото и видео
Объясни мне, как ребенку! Последнее изменение: 2024-01-10 06:42 Магниты притягивают железо из-за влияния их магнитного поля на железо … При воздействии магнитного поля атомы начинают выравнивать свои электроны с потоком магнитного поля поле, которое делает железо также намагниченным. Это, в свою очередь, создает притяжение между двумя намагниченными объектами. Почему магниты притягивают железо, а не бумагу? В большинстве веществ одинаковое количество электронов вращается в противоположных направлениях, что уравновешивает их магнетизм.
Сердце поискового магнита — мощный редкоземельный магнит на основе сплава неодима-железа-бора. Он установлен в прочный стальной корпус с оцинкованным покрытием.
Надежная защитная оболочка позволяет использовать изделие как в речной, так и в морской воде. Благодаря уникальным показателям усилия на отрыв поисковый магнит весом 2,3 кг позволяет поднять со дна водоема объекты массой до 300 кг. Готовый набор для магнитной рыбалки: поисковый магнит F120, веревка и сумка Какие металлы можно найти с помощью поискового магнита Как и другие постоянные магниты, неодимовый магнит притягивает только ферромагнетики. К таковым относятся железо, никель и кобальт, а также их сплавы.
Так и при подходе к точке Кюри, численность и размер доменов растёт, ведя к выделению тепла, воспринятому как рост теплоёмкости да и возле точки плавления открыт слабый рост теплоёмкости от микроучастков, где флуктуации уже вызвали фазовый переход. При температуре Кюри домены интенсивно формируются уже во всём объёме металла, бесконечно повышая теплоёмкость. Наконец, при охлаждении ниже точки Кюри остаются лишь редкие малые участки металла, где тепловое движение атомов местами особенно интенсивное ввиду флуктуаций мешает формированию доменов. Но при понижении температуры они становятся всё меньше по объёму и по числу: их упорядочение требует всё меньшего отвода тепла, понижая теплоёмкость.
Так и фазовый переход металла в сверхпроводящее состояние а гелия — в сверхтекучее всегда сопровождается выделением тепла [ 17 ]. Всё это снова доказывает, что природа следует честным классическим правилам, а не туманным квантовым, и лишние сущности, типа переходов второго рода, выдуманных Ландау,— излишни. Классически устроен и атом, где электроны, как показал открывший их Дж. Томсон, спонтанно организуются в упорядоченные кристаллические структуры под влиянием электрического и магнитного поля, формируя электронные слои с правильным размещением электронов [ 11 ]. Не зря Томсон иллюстрировал эффект спонтанной самоорганизации электронов в атоме магнитными поплавками, формирующими в поле центрального магнита правильные структуры. Так же и в электрическом и магнитном поле ядра магнитики-электроны формируют слои из правильно уложенных электронов отсюда стандартные ёмкости электронных слоёв. Способность электронов формировать плоскую кристаллическую решётку подтверждена и опытами, где электроны парили над жидким гелием [ 13 ]. Физик-спектроскопист Р.
Вуд тоже изучал подобные эффекты самоорганизации электронов в атоме на примере магнитных шариков, плавающих в ртути и образующих в поле центрального магнита правильные фигуры. При выводе шариков из равновесия они колебались в магнитном поле каждый со своей стандартной частотой. Этим магнитная модель атома Ритца объясняет стандартные спектры атомов [ 10 ]. Такую самоорганизацию можно наблюдать и в наборе неодимовых магнитных шариков, порой спонтанно слипающихся в кристально чёткие объёмные структуры. Самосборка стандартных упорядоченных систем в поле центрального магнита видна и в магнитной жидкости, и в порошке из железных опилок, которые собираются в периодичные выступы, холмики, образующие сотовую структуру и вытянутые вдоль силовых линий магнита рис. Наблюдают такие системы и в сверхпроводниках, на срезах которых магнитный порошок образует сотовую структуру абрикосовские вихри. Да и цилиндрические магнитные домены формируют сотовую структуру [ 13 ]. Все эти явления спонтанной организации магнитных частиц в правильные структуры объяснимы классически и легко моделируются на ЭВМ как результат взаимодействия магнитных частиц друг с другом и с внешним полем.
Но и их хотят свести к квантовым. Яркий пример — "квантовые вихри" в виде упорядоченных скоплений из атомов щелочных металлов например, рубидия , подвешенных в магнитном поле при сверхнизких температурах и образующих периодичные сгущения рис. На деле квантовая теория тут ни при чём: видна простая самоорганизация магнитных частиц атомов со стандартным магнитным моментом во внешнем магнитном поле, давно открытая Майером и легко воспроизводимая в магнитной жидкости и в порошке из магнитных опилок. А "квантовые маги" объясняют эти периодичные сгущения атомов бозе-эйнштейновской конденсацией с интерференцией атомных волн Де Бройля. Интерференцию будто бы подтверждает то, что от набегания одного облака атомов на другое в месте их пересечения видны полосы, типа интерференционных. Реально же виден обычный муаров узор, возникающий при наложении двух сеток. Так и два облака атомов рубидия, формирующих в магнитном поле периодичные сетки тёмных узлов, образуют при наложении муаров узор, без следов интерференции. Выходит, квантовые краснобаи выдают желаемое за действительное, видя в обычных явлениях природы сверхъестественные.
Взаимодействие магнитных частиц формирует не только правильные плоские структуры, но и чёткие пространственные комплексы, как показывает пример магнита, вытягивающий из магнитной жидкости пирамидальные игольчатые структуры, или симметрично обрастающий с двух сторон бородами магнитных опилок, а также пример объёмных фигур из магнитных шариков. Сходно формируется бипирамидальный каркас атома, образованный из магнитных частиц электронов и позитронов, рис. Рассуждая формально, по теореме Ирншоу обычно считают, что конструкции из зарядов и магнитов нестабильны. Но при этом, как отмечал Томсон [ 11 ], не учитывают отклонений от закона Кулона на малых масштабах и осевое вращение электронов, придающее устойчивость магнитным системам [ 18 ]. Именно так атом и его пирамидальный атомный каркас приобретает стабильность без помощи квантовых законов. Ну а сами атомы, как недавно открыто, в процессе самосборки спонтанно организуются в пирамидальные наночастицы. Приобретение такими микрокристаллами пирамидальной и часто многоступенчатой формы в виде пагод как у кристаллов висмута или золота , может быть связано не только с периодичным размещением атомов в кристалле, но отчасти и с формой самих атомов, обладающих многоуровневой пирамидальной структурой. Подобные кристаллы, сотовые и бипирамидальные структуры формируют и оптические солитоны — уединённые волны, взаимодействующие как магнитные частицы и вихри.
Так что и без квантовых гипотез спонтанная организация электронов объясняет структуру электронных слоёв и спектров атомов по магнитной модели Ритца. Бипирамидальный каркас атома выделяет и элементы-ферромагнетики рис. Именно среди них и их соединений открыты яркие ферромагнетики и антиферромагнетики. Даже графит C и твёрдый кислород O в некоторых состояниях оказались ферро- и антиферромагнитными, вопреки квантовой теории, но в согласии с прогнозом классической модели атома [ 10 ]. А соединение азота N с железом Fe оказалось самым сильным ферромагнетиком, превысив предел магнетизма из квантовой теории. В то же время переходные элементы нечётных периодов таблицы Менделеева например, платиновые металлы , у которых ожидался ферромагнетизм [ 12 ], лишены его. Почему же ферромагнетизм присущ лишь немногим элементам? Всё дело в строении атомов: яркими магнитными свойствами обладают атомы с асимметричным строением, в которых магнитные моменты электронов не скомпенсированы.
В пирамидальной модели атома такой асимметрией обладают как раз атомы чётных периодов таблицы, а в атомах нечётных периодов заполняются слои, зеркально симметричные предыдущим, и магнитные моменты электронов этих слоёв нейтрализуют друг друга, ориентируясь встречно. Такая встречная ориентация электронов, расположенных друг против друга, обусловлена не мистическими обменными силами, а ориентацией магнитных осей электронов вдоль магнитных силовых линий соседних электронов, отчего их магнитные моменты компенсируются. Это видно на примере двух стрелок компаса: если компасы расположить рядом, то их стрелки установятся навстречу друг другу, создав в сумме лишь слабое магнитное поле как в антиферромагнетике, рис. Но одна стрелка или две стрелки, разнесённые далеко, ориентируются вдоль внешнего поля и создают заметное магнитное поле. Так и в атомах ферромагнетиков разнесённые электроны во внешнем поле или в поле соседних атомов ориентируются сонаправленно, усиливая внешнее поле тем заметней, чем их больше. Оттого у элементов начала чётных периодов, где электроны начинают заполнять новый слой, магнитные свойства ещё слабы. Но, после заполнения электронами примерно половины периметра слоя, их общее магнитное поле уже достаточно для появления доменов, спонтанной намагниченности. Последующее заполнение периметра и рост числа электронов усиливает магнитные свойства: ферромагнетизм веществ нарастает.
Но дальнейшее заполнение периметра делает слой всё более симметричным, и магнитные моменты уже отчасти компенсируются. Особенно это заметно при замыкании периметра и дальнейшем заполнении слоя электронами по сужающейся спирали, когда рядом с одними электронами становятся другие, нейтрализующие их магнитные моменты. Оттого яркими магнитными свойствами обладают лишь элементы полупериметра чётных слоёв-периодов с их выраженной асимметрией рис. То же верно для ядер и элементарных частиц: у нейтральных идеально симметричных частиц магнитные моменты нулевые, а заряженные или асимметричные частицы обладают магнитным моментом. Так, нейтрон и протон, имея чуть асимметричную форму, обретают магнитный момент от несбалансированных моментов образующих их электронов и позитронов. Правда, соседние электроны и позитроны стремятся развернуться противоположно друг другу, как в антиферромагнетике, отчего их магнитное поле невелико — много меньше момента электрона. А идеально симметричные пи-мезон и эта-мезон, где моменты частиц точно скомпенсированы, вообще лишены магнитного момента. Так и ферромагнетизм, и антиферромагнетизм явно зависят от симметрии атома и кристаллической решётки.
Эту важную роль симметрии вскрыл уже Пьер Кюри, выдающийся исследователь магнетизма и кристаллов. Не исключено, что формирование магнитным полем объёмных структур из магнитных шариков, порошков и жидкостей позволит сконструировать машины и роботы рис. Части такой машины могут даже отделяться, дистанционно удерживаясь магнитным полем. Такой электромагнитный подвес [ 18 ] уже применяют в технике в транспорте на магнитной подушке, в подшипниках конструкции Г. Николаева и т. Более совершенный магнитный подвес поможет сконструировать теория Ритца, предсказывающая подъёмную силу у раскрученных дисков рис. Эффект был реально открыт Шарлем и Серлом ещё в 1950-х гг.
В большинстве веществ одинаковое количество электронов вращается в противоположных направлениях, что уравновешивает их магнетизм. Вот почему такие материалы, как ткань или бумага, называются слабомагнитными. В таких веществах, как железо, кобальт и никель, большинство электронов вращаются в одном направлении. Почему магниты притягиваются? Почему магнит притягивает железо, а не алюминий?
Почти понятно о магнетизме… тайная сила камня магнита
Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса (Северный с Южным). В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит?
Магнит железо почему притягивает металл
Почему магнит не притягивает органические вещества? «У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно». Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу.
Немного теории
- Почему магнит притягивает железо? | Объясни мне, как ребенку!
- Какие металлы магнитятся? | Все своими руками
- Видео: Почему магнит притягивает железо?
- Почему магнит притягивает металл ?
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Хотя мы «освоили» всего полсотни метров берега. Но ствол уже никуда не годный, без затвора. Патроны тоже старые, непригодные. Могут с ними остановить в метро на рамке, поди докажи, что собирался в полицию сдать. И мы забросили «эхо лихих девяностых» обратно в пруд, подальше, чтоб никто уже не нашел. Владимир Порываев вытащил ржавый "ствол" магнитом и вновь забросил в пруд. И монеты. Остальной железный хлам выбросили в мусорный ящик в парке. Удовольствие получили, полезное дело сделали заодно, дно слегка почистили.
После шашлыка разгоряченные алкоголем отдыхающие граждане частенько бросают в воду мангалы, шампуры, посуду… - Владимир, что еще доводилось поднимать из водоемов, колодцев, болот? Ведра, чайники, утюги, подковы, спиннинги, рыбацкие ящики для зимней ловли, ложки для выгребания льда из лунок, пешни, буры, блесны, крючки, зажигалки, солнцезащитные и простые очки в металлической оправе, прочие потеряшки беспечных рыбаков и отдыхающих. Велосипеды, детали машин, строительный мусор… Кстати, народ приспособился таскать из воды металлолом. И неплохо зарабатывает. Но для этого нужен магнит помощнее, грузоподъемностью 400-600 кг и пара человек. Иную находку одному не вытянуть. Мы, было дело, раму от грузовика вчетвером еле подняли. Такая «рыбалка» мне определенно понравилась.
Все, решено! Покупаю магнит на 300 кг, буду брать на обычную рыбалку, совмещать два удовольствия. Забрасывать спиннинг с лодки, щук ловить, а магнит пусть сзади на веревке тянется, сам цепляет хорошие находки. Я тут начал собирать коллекцию предметов Руси ушедшей. Пара прялок, ступа, рогач, чапля уже есть. Хочу найти чугунный утюг на углях. Таким брюки клеш пацаном гладил перед выходом на танцы в сельском клубе. В нашей деревне тогда электричества не было, при керосиновой лампе жили.
Порываев говорит, эти утюги мужики к сетям привязывали в качестве груза. Так что шанс есть. И подкову хочу. На счастье. Браконьерская верша, она же "морда". Больше в эту ловушку рыба не попадет. Гулял с девушкой вдоль Москвы-реки и увидел двух парней, которые забрасывали что-то в воду и тут же вытягивали обратно на берег. Присмотрелся, странно: спиннинга-то у них не было.
Да и сам процесс был слишком шумным: каждый заброс заканчивался фонтаном брызг, так всех щук, окуней распугаешь. А главное - ну какая еще рыбалка в мутном столичном водоеме? Не выдержал, подошел. Тут-то парни и показали круглый магнит на длинной веревке. Кидай, мол, в воду и вытаскивай сокровища. За пару часов кладоискатели нашли лишь несколько ржавых железяк, опутанных водорослями... Но меня было уже не остановить. В деревенском детстве очень нравилось рыбачить.
Дело было не в самой рыбе, а в азарте, когда из темной воды тащишь какой-то трофей.
Магнитный поток постоянного магнита зависит от качества стали, из которой магнит изготовлен, от размеров самого магнита и от степени его намагничивания. Свойство тела пропускать через себя магнитный поток называется магнитной проницаемостью.
Магнитному потоку легче пройти через воздух, чем через немагнитное тело. Чтобы иметь возможность сравнивать различные вещества по их магнитной проницаемости, принято считать магнитную проницаемость воздуха равной единице. Вещества, у которых магнитная проницаемость меньше единицы, называются диамагнитными.
К ним относятся медь, свинец, серебро и др. Алюминий, платина, олово и др. Вещества, магнитная проницаемость которых значительно больше единицы измеряется тысячами , называются ферромагнитными.
К ним относятся никель, кобальт, сталь, железо и др. Из этих веществ и их сплавов делают всевозможные магнитные и электромагнитные приборы и детали различных электрических машин. Практический интерес для техники связи представляют специальные сплавы железа с никелем, получившие название пермаллоев.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта! Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу. Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: Почему магнит притягивает железо Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное — способность магнита притянуть металл.
Магнит и его свойства были известны и древним грекам, и китайцам. Они заметили странное явление: к некоторым природным камням притягиваются маленькие кусочки железа. Это явление сначала называли божественным, использовали в ритуалах, но с развитием естествознания стало очевидно, что свойства имеют вполне земную природу, объяснил которую впервые физик из Копенгагена Ганс Христиан Эрстед.
Он открыл в 1820 году некую связь у электрического разряда тока и магнита, что и породило учение об электротоке и магнитном притяжении. Естественнонаучные исследования Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться. Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел.
Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте.
Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга. Магнитная цепочка Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса.
Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом. Бесчисленные маленькие магнитики Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены.
Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление красные стрелки и не оказывают суммарного магнитного воздействия. Образование постоянного магнита Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно розовые стрелки , и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит розовый брусок , магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля зеленые линии.
Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом. Магнитный эффект Сегодня очевидно, что дело не в чудесах, а в более чем уникальной характеристике внутреннего устройства электронных схем, которые образуют магниты.
Электрон, который постоянно вращается вокруг атома, образует то самое магнитное поле. Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. Эти металлы еще называют ферромагнетиками.
В непосредственной близости с магнитом атомы сразу начинают перестраиваться и образовывать магнитные полюса. Атомные магнитные поля существуют в упорядоченной системе, их называют еще доменами. В этой характерной системе находятся два полюса противоположные друг другу — северный и южный.
Применение Северный полюс магнита притягивает к себе южный, но два одинаковых полюса сразу же отталкивают друг друга. Современная жизнь без магнитных элементов невозможна, ведь они находятся практически во всех технических приборах, это и компьютеры, и телевизоры, и микрофоны, и многое другое. В медицине широко применяется магнит в обследованиях внутренних органов, при магнитных терапиях.
Следите за новостями! В материале использованы фото и выдержки из: Вы можете написать и разместить на портале статью. Как работает магнит.
Для того чтобы ответить на все эти вопросы, необходимо вначале дать определение самому магниту и понять его принцип. Магниты — это тела, обладающие способностью притягивать железные и стальные предметы и отталкивать некоторые другие благодаря действию своего магнитного поля. Силовые линии магнитного поля проходят с южного полюса магнита, а выходят с северного полюса.
Постоянный или жесткий магнит постоянно создает сам свое магнитное поле. Электромагнит или мягкий магнит может создавать магнитные поля только в наличие магнитного поля и только на короткое время, пока находится в зоне действия того или иного магнитного поля. Электромагниты создают магнитные поля только в том случае, когда через провод катушки проходит электричество.
До недавнего времени, все магниты изготовлялись из металлических элементов или сплавов. Состав магнита и определял его мощность. Например: Керамические магниты, подобны тем, что используются в холодильниках и для проведения примитивных экспериментов, содержат помимо керамических композиционных материалов также железную руду.
Большинство керамических магнитов, также называемых железными магнитами, не обладают большой силой притягивания. Они мощнее керамических магнитов, но значительно слабее некоторых редких элементов. Неодимовые магниты состоят из железа, бора и редко встречаемого в природе неодимового элемента.
Магниты кобальта-самария включают кобальт и редко встречающиеся в природе элементы самария. За последние несколько лет ученые также обнаружили магнитные полимеры, или так называемые пластичные магниты. Некоторые из них очень гибкие и пластичные.
Однако, одни работают только при чрезвычайно низких температурах, а другие могут поднимать только очень легкие материалы, например, металлические опилки. Но чтобы обладать свойствами магнита, каждому из этих металлов нужна сила. Создание магнитов Где-то в 12-ом веке люди обнаружили, что с помощью железняка можно намагничивать частицы железа — так люди создали компас.
Также они заметили, что если постоянно проводить магнитом вдоль железной иглы, то происходит намагничивание иголки. Саму иголку тянет в северо-южном направлении. Позже, известный ученый Уильям Гилберт объяснил, что движение намагниченной иглы в северо-южном направление происходит за счет того, что наша планета Земля очень напоминает огромный магнит с двумя полюсами — северным и южным полюсом.
Стрелка компаса не настолько сильная как многие перманентные магниты, используемые в наше время.
Множество интересных опытов с магнитом можно провести и в домашних условия. В этом тебе помогут книги «Нескучная наука», Физика с Машей Трауб» и журнал для любознательных «Квантик».
Фото и видео: Кармалинская Наталья Дмитриевна.
Однако есть также материалы, которые не содержат железа, никеля, кобальта, но все же реагируют на магнитное поле. И это не всегда просто сила притяжения. Это парамагнитные и диамагнитные вещества. Так почему его не притягивает магнит?
Большинство живых организмов и продуктов питания также содержат определенное количество железа, но они не притягиваются магнитом. Это потому, что в них очень мало железа. В 100-граммовом яблоке содержится железо на молекулярном уровне - всего 0,3 мг железа. И обычного магнита этого недостаточно, чтобы привлечь его. Но если вы используете сверхсильный магнит и, например, повесите яблоко на веревке, возможно, на него повлияет сильный магнит. Ферромагнитные вещества можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые, в зависимости от того, как они теряют или сохраняют свои магнитные свойства.
Магнитомягкое вещество - это вещество из ферромагнитного материала, которое отличается тем, что оно теряет свои магнитные свойства после намагничивания намагничивания и удаления из внешнего магнитного поля. Магнитномягкий материал требует чистого железа и низкоуглеродистой стали. Магнитотвердое вещество - это вещество, изготовленное из ферромагнитного материала, которое отличается тем, что после намагничивания оно сохраняет свои магнитные свойства в течение длительного времени после удаления из внешнего магнитного поля магнита. Магнитотвердые материалы - это, например, постоянные магниты Sm - самарий, Nd - неодим. Кремний - это полуметаллический элемент земной коры. Это основное сырье для производства стекла, керамики и строительных материалов.
Он также используется производителями полупроводниковых компонентов. Кремний используется для регулирования магнитных свойств магнитных веществ? Благодаря добавке кремния ферромагнетики увеличивают удельное сопротивление, уменьшают магнитные потери, анизотропию и коэрцитивную силу. Также увеличится твердость и хрупкость материала. Гаусс и Тесла - единицы магнитной индукции, различающиеся по использованию в определенной системе единиц. Гаусс - это физическая единица гауссовой магнитной индукции B в системе CGS.
Он сокращенно G или Gs и назван в честь немецкого ученого К. Если магнитное поле в данном месте имеет гауссову магнитную индукцию, равную 1 Гс, его магнитная индукция равна 10-4 Тл Тесла. Тесла - единица магнитной индукции в системе СИ, сокращенно - T. Единица названа в честь выдающегося инженера-электрика и изобретателя Николы Тесла. Группа ученых из Токийского университета во главе с физиком Содзиро Такеяма создала чрезвычайно сильный электромагнит, который генерировал магнитное поле в 1200 тесла. Для сравнения: магнитное поле Земли содержит от 25 до 65 микротесла, а медицинские устройства магнитно-резонансной томографии генерируют магнитное поле силой 3 Тесла.
Однако эксперимент длился всего 100 микросекунд, что составляет 0,0001 секунду, после чего электромагнит взорвался. Многие спрашивают об этом. Однако однозначного ответа нет. Удерживающая сила зависит от нескольких факторов: Если сталь достаточно большая, удерживающая сила между сильным магнитом и куском стального листа такая же, как для магнита с магнитом. Сила прижима неодимовых магнитов к стали. Если кусок стального листа слишком маленький или тонкий, сила между магнитом и сталью меньше.
Насколько большим должен быть кусок стали, чем размер магнита? Если между сталью и магнитом есть зазор, то удерживающая сила между одним магнитом и другим больше, чем между магнитом и сталью. Неодимовые магниты обычно почти постоянно сохраняют магнетизм. Сила, необходимая для размагничивания магнита, называется коэрцитивной силой. Это способность постоянного магнита противостоять размагничиванию во внешнем магнитном поле. Чем больше коэрцитивная сила магнита, тем лучше он выдерживает размагничивание как внешними, так и собственными магнитными полями и, следовательно, имеет меньшую тенденцию к ослаблению.
Магнитотвердые материалы, используемые для изготовления постоянных магнитов, представляют собой ферромагнитные вещества с высокой коэрцитивной силой. Если вы не подвергаете магниты воздействию высоких температур и других сильных магнитных полей, они будут намагничиваться годами. Да, температура влияет на магнитную силу. Какова температура Кюри некоторых материалов? Смотрите на таблицу ниже. Что происходит с магнитом, если его нагреть выше критической температуры Кюри?
Ферромагнитное вещество состоит из диполей, которые образуют небольшие магнитные домены области. Если магнит намагничен, домены располагаются равномерно. Например, если вы бросите магнит в огонь, ориентация магнитных доменов резко изменится. При хаотическом расположении доменов магнит теряет свои магнитные свойства. Посмотрите в видео, как пламя свечи воздействует на кусок никелевой монеты: 11 Если я разрежу магнит, теоретически должны образоваться два отдельных магнита, которые будут притягиваться на режущей стороне. Это так?
Если вы разрежете стержневой магнит вдоль, вы получите два новых отдельных магнита. Когда вы разрезаете магнит перпендикулярно магнитной оси, магниты будут притягиваться, но если вы разрежете вдоль магнитной оси, обе части будут отталкиваться друг от друга. Космический вакуум содержит огромное количество пыли, газа, элементарных частиц и переплетен с электромагнитным излучением и магнитными полями.
Какой цветной металл магнитится
Вторая черта — наличие полюсов. Чтобы их проверить, достаточно начать приближать один магнит к другому. Притяжение произойдет между разными полюсами южный и северный. Одноименные полюса при этом отталкиваются. Немного о магнитном поле Читайте также: Советы бывалых: морской узел для буксировки и новое применение лопаты Магнитное поле появляется благодаря электронам, они двигаются вокруг атома, неся отрицательный заряд. Постоянное перемещение производит электрический ток. Движение тока производит магнитное поле, сила которого напрямую зависит от силы тока. Учитывая всю информацию выше, получаем полную связь между электричеством и магнетизмом, которые представляют такое понятие, как электромагнетизм.
Однако магнитное поле получается не только движением электронов вокруг ядра, в большей степени его формирует движение атомов вокруг своей оси. Некоторые материалы имеют магнитное поле, где атомы двигаются без определенного порядка, подавляя друг друга. Если говорить о металлических предметах, то здесь атомы упорядочены в группы, которые ориентируются в одну сторону. Благодаря возможности воздействовать на атомы, ориентируя их в одном направлении, и сложить магнитные поля, железные предметы могут намагничиваться. Почему не все материалы могут магнититься? Взаимодействие магнита происходит практически со всеми веществами, при этом вариантов этих самых взаимодействий намного больше, чем известные нам «притягивание» и «отталкивание». Специфическое строение некоторых металлов и сплавов позволяет им достаточно мощно притягиваться к магниту.
Другие металлы и вещества тоже имеют это свойство, однако оно во много раз слабее. Рассмотреть притяжение в данный момент будет крайне сложно, для этого потребуется сильнейшее магнитное поле, которое невозможно создать в домашних условиях. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Дело в том, что все зависит от внешнего строения атомов и их взаимосвязи именно в металле. Всё, что нас окружает, состоит из атомов, которые связаны между собой. Именно эта связь определяет материала. Атомы во многих веществах плохо скоординированы, поэтому имеют очень слабую взаимосвязь с магнитом.
Магнетизм, как научное явление, вызывается перемещением электронов. Вещества и предметы состоят из мельчайших атомов, эта физическая единица представляет собой ядро и движущиеся вокруг него электроны. Поскольку электроны имеют отрицательные заряды, то создают магнитные поля. Вращение электрона по часовой стрелке направляет магнитное поле наверх, а вращение против часовой стрелки — вниз. Если количество разнонаправленных полей совпадает, то магнитные поля отсутствуют. Если баланс нарушается, и электроны начинают вращение в одном направлении, возникает магнитное поле большой силы. Именно этот процесс и происходит в минерале под названием магнетит.
У магнита два полюса: северный и южный. Если два магнита расположить вблизи, они начинают направлять магнитные поля строго в одном направлении, другими словами, усиливать друг друга. Южный полюс первого магнита стремится к северному полюсу второго.
В этом районе были открыты залежи магнетита. Почему магниты имеют свойство притягиваться и отталкиваться Магнетизм, как научное явление, вызывается перемещением электронов. Вещества и предметы состоят из мельчайших атомов, эта физическая единица представляет собой ядро и движущиеся вокруг него электроны. Поскольку электроны имеют отрицательные заряды, то создают магнитные поля. Вращение электрона по часовой стрелке направляет магнитное поле наверх, а вращение против часовой стрелки — вниз. Если количество разнонаправленных полей совпадает, то магнитные поля отсутствуют.
Если баланс нарушается, и электроны начинают вращение в одном направлении, возникает магнитное поле большой силы. Именно этот процесс и происходит в минерале под названием магнетит. У магнита два полюса: северный и южный. Если два магнита расположить вблизи, они начинают направлять магнитные поля строго в одном направлении, другими словами, усиливать друг друга. Южный полюс первого магнита стремится к северному полюсу второго. Если вблизи оказываются пара северных или пара южных полюсов магнитов, их магнитные поля направляются в разные стороны, и магниты отталкиваются. В структуре железа происходят приблизительно такие же процессы, электроны производят вращение в одну сторону. Если рядом появляется магнит, железо воспринимает его как близкий по структуре материал и стремится соединить свои магнитные поля с полями минерала. Железо само становится магнитом, находясь рядом с минералом.
Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Как только они разъединяются, магнитные свойства железа исчезают. Например, если у вас есть частица, движущаяся вперед в направлении x со скоростьюv, то это значение должно быть положительным. Если он движется в другом направлении, то значение v должно быть отрицательным. Эти две частицы отталкиваются друг от друга, если магнитные силы, определяемые их соответствующими магнитными полями между ними, нейтрализуют друг друга, указывая в разных направлениях друг от друга. Если две силы направлены в разные стороны друг к другу, магнитная сила притягивает. Магнитная сила вызвана этими движениями частиц. Вы можете использовать эти идеи, чтобы показать, как магнетизм работает с повседневными предметами. Например, если вы поместите неодимовый магнит рядом со стальной отверткой и переместите его вверх, вниз по валу, а затем удалите магнит, отвертка может сохранить в нем некоторый магнетизм.
Это происходит из-за взаимодействующих магнитных полей между двумя объектами, которые создают силу притяжения, когда они нейтрализуют друг друга. Это определение «отталкивать и притягивать» справедливо во всех случаях использования магнитов и магнитных полей. Следите за тем, какие направления соответствуют отталкиванию и притяжению.
В другом методе несколько веществ можно превратить в магниты с помощью электрического тока. Этот магнетизм временный.
Когда электричество проходит через катушку провода, создается магнитное поле. Это магнитное поле вокруг катушки с проволокой должно исчезнуть, как только отключится электричество. Их называют электромагнитами. Магниты, используемые для разделения различных типов металлов Магниты чаще всего используются при переработке промышленного оборудования. Они используются для разделения магнитных и немагнитных материалов.
Магниты в основном используются в процессе переработки. Сильные промышленные магниты используются для идентификации и разделения разные металлы. Эти магнитные сепараторы предназначены для отделения предметов из цветных металлов, таких как алюминий, в банках с газировкой. Эти бутылки или банки удаляются из кучи других черных металлов, таких как железо. Однако магниты не отталкивают железо.
Магнитные сепараторы в кранах на свалке являются ключевым оборудованием однопоточной установки по переработке. Люди не разделяют материалы вручную; машина выполняет разделение перед тем, как отправиться в центр переработки. Самая маленькая вещь, например скрепка, также может быть отделена с помощью этой технологии. Магниты стратегически размещены над конвейерными лентами. Мощные магниты завершают свою работу по удалению вторсырья из черных металлов и стали.
Однако это еще не все. Вихревой ток используется для отталкивания цветных металлов, таких как алюминиевые банки, в отдельном месте, дополнительно удаляя их от других немагнитных материалов, таких как пластик. Таким образом, можно сказать, что магнитный сепаратор — это огромный магнит, предназначенный для удаления примесей и других материалов, притягивающихся к магнитам. Магнитные сепараторы обычно используются перед производством для очистки сырья, а затем для удаления любых отходов из конечного продукта. Эти огромные магниты можно регулировать по мощности, чтобы притягивать различные типы магнитных материалов, изменяя интенсивность магнитного поля в различных положениях на конвейерной ленте.
Другое известное применение магнитов — это производство электродвигателей или ветряных турбин. Из какого металла делают магниты? Постоянные магниты — это те, которые встречаются в природе или созданы человеком.
Почему магнит притягивает железо?
Задача 3 На чертеже а фиг. Если уменьшать длину соленоида, сжимая его, как гармошку;, конфигурация поля будет меняться, как показано на чертеже б. Представим себе, что катушка сжата до предела чертеж в , так что превратилась в один виток. Можете ли вы предсказать, как будет выглядеть магнитное поле витка с током, представив себе характер сжатия силовых линий? Изобразите ожидаемую конфигурацию поля. Согласуется ли она с опытом? Задача 4 Внешнее магнитное поле соленоида совпадает с полем намагниченного стержня одинаковых размеров и формы. Какую же форму имел бы магнит, создающий такое же поле, как и виток с током в?
Нарисуйте или опишите этот эквивалентный магнит. Если ее подвесить, она будет поворачиваться до тех пор, пока ее ось не укажет в направлении N-S. Она ведет себя так, как будто имеет на концах «полюсы», которые притягивают или отталкивают полюсы других магнитов. Небольшая катушка с током, помещенная в магнитное поле Земли, магнита или другой катушки, будет поворачиваться наподобие стрелки компаса, пока ее магнитная ось не станет параллельной внешнему полю. Магнитное поле прямого провода с током Есть один особый очень важный случай проводника с током, когда нельзя подобрать эквивалентного магнита одинакового размера и формы. Это случай длинного прямого провода с током. С помощью железных опилок или крошечного компаса можно показать, что магнитные силовые линии такого проводника представляют собой опоясывающие его окружности, расположенные, разумеется, не в одной плоскости, а повсюду вокруг него.
Магнитное поле сильнее вблизи провода и ослабевает вдали от него. Этот первый эффект магнитного действия электрического тока был открыт следующим образом. В конце своей лекции о свойствах электрического тока датский ученый Эрстед поместил токонесущий провод около компасной стрелки и был до глубины души изумлен, увидев, что стрелка повернулась. Когда известие об этом открытии распространилось по Европе, оно породило целую лавину исследований. Ампер и другие ученые, пытаясь объяснить эти опыты, вскоре ввели в физику понятие электромагнитного поля. Явление, обнаруженное Эрстедом, представлялось крайне удивительным. Таким образом, силы действовали на компасную стрелку не в направлении прямой, соединяющей ее полюс с проводником, а в перпендикулярном направлении.
Последующие опыты подтвердили это заключение и показали, что сила, действующая со стороны магнита на ток, перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению тока — проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает боковое усилие. Эти новые силы полностью отличались от уже известных обычных сил, таких, как, например, силы тяготения направленные по прямой от одной массы к другой или силы, возникающие при столкновении упругих шаров или молекул которые отбрасывают их в противоположные стороны , а также силы притяжения или отталкивания , действующие по прямой между электрическими зарядами и между магнитными полюсами. До открытия Эрстеда были известны только такие силы, которые действуют вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела. Незадолго до Великой Французской Революции школа мыслителей, включая Вольтера и других, создала механистическую философию полностью предсказуемой Вселенной, основываясь на концепции таких простых сил. Когда обнаружилось, что новые электромагнитные силы зависят от скорости движения электрических зарядов тока , они стали казаться еще более странными. Это были силы, которые увеличивались с ростом скорости и действовали перпендикулярно ей! Однако именно такие силы заставляют работать электрический двигатель.
Мы можем проиллюстрировать происхождение этих сил с помощью карты магнитного поля. Круговое магнитное поле, окружающее прямолинейный проводник с током, само по себе несколько необычно, но и только. Однако в комбинации с однородным магнитным полем оно создает отклоняющие силы, без которых невозможна работа электродвигателей, измерительных приборов, телевизионных трубок и некоторых гигантских ускорителей заряженных частиц. Чтобы продемонстрировать, откуда возникают эти силы, изобразим магнитные силовые линии с помощью векторов. Магнитное поле действует как катапульта Мы сможем предсказать направление действия результирующей силы, складывая векторы сил, отвечающих двум различным полям. Конфигурация однородного магнитного поля — это ряд равномерно идущих параллельных силовых линий, как показано на фиг. Мы рисуем эти окружности сгущающимися вблизи проводника, чтобы показать, что поле около него сильнее.
Векторное сложение этих двух полей дает примерно ту же картину, что мы получили в гл. Поэтому мы поступим точно так же, как и раньше. Изобразим оба поля вместе, как на фиг. Метод сложения векторов и доказательство выталкивающего действия магнитного поля на проводник с током. В некоторой произвольной точке А нарисуем стрелки-векторы, отмечающие напряженности обоих полей, одну в направлении однородного магнитного поля, а другую по касательной к окружности. Сложим эти векторы и обозначим результирующее направление короткой стрелкой, выходящей из А. В другой точке В однородное поле не меняется, а поле, создаваемое током, ослабевает.
Сложим опять их векторы и снова обозначим результирующее направление короткой стрелкой, исходящей из В чертеж г. Нанесем множество таких стрелок по всей диаграмме. Они покажут нам направление результирующего поля, которое мы хотели найти. Начертим силовые линии этого поля, проходящие через стрелки чертеж д. Здравый смысл подсказывает нам следующие очевидные выводы: а Вблизи проводника преобладает магнитное поле, создаваемое током, и силовые линии суммарного поля практически совпадают с окружностями, в центре которых находится проводник. В этой точке оба поля полностью компенсируют друг друга. Чтобы правильно начертить конфигурацию результирующего магнитного поля, нужно запастись терпением.
К счастью, карту поля можно получить, пользуясь косвенными геометрическими методами основанными на математическом соотношении, которое обычно записывается , и тому, кто их знает, будет легко вычертить ее на нашей диаграмме. Соответствующая картина показана на фиг. Если, следуя Фарадею, мы будем видеть в магнитных силовых линиях графическое изображение реальных сил, которые действуют на магниты и проводники с током, то придем к заключению, что результирующее магнитное поле, изображенное на последнем рисунке, будет тянуть проводник вниз. Таким образом, здесь мы имеем дело с поперечной силой, перпендикулярной как проводнику, так и направлению однородного магнитного поля. Разглядывая эти картинки, мы можем сказать, что результирующее поле действует наподобие катапульты или рогатки фиг. Опыт, демонстрирующий конфигурацию магнитных силовых линий при взаимодействии токов. Поперечная катапультирующая сила[71] Действует ли на самом деле эта сила непосредственно на проводник с током, проходящий поперек магнитного поля?
Проверьте это на опыте, используя гибкий провод, электрическую батарею и подковообразный магнит. Включайте электрический ток при различных положениях проводника в сильном однородном поле между полюсами магнита. Если ток достаточно велик, то, как мы и ожидали, возникает поперечная сила, смещающая провод в сторону см. Но для электрического тока не обязательно нужен проводник; он может быть и просто пучком заряженных частиц, например электронов. Такой электронный луч также отклоняется магнитным полем, — этот эффект, широко используемый в практических целях, мы рассмотрим в гл. Чтобы эффект был сильнее, магнитное поле должно быть перпендикулярно электрическому току или пучку электронов, так как продольная компонента поля не оказывает на них никакого влияния. Испытайте действие намагниченного стержня на электроннолучевую трубку.
Результат этого опыта очень напоминает тот, о котором мы говорили в гл. Попытки получить отдельный магнитный полюс. Начала теории магнетизма Вернемся к стальным магнитам и проведем еще один опыт. До сих пор в каждом магните мы всегда находили два полюса. Спросим себя, можно ли отделить северный магнитный полюс от южного наподобие того, как мы поступали с электрическими зарядами[72]. Попытаемся разрезать магнит пополам. Для этого намагнитим кусок стальной проволоки или пружину от часов.
Убедимся с помощью железных опилок, что на концах магнита образовались полюсы, а небольшой компас поможет нам определить, где северный полюс, а где южный. Затем с помощью ненамагниченных ножниц разрежем магнит посередине и исследуем полюсы каждой половинки. Как бы в насмешку над нашими попытками, в местах разреза возникают новые полюсы. Мы получили просто-напросто два новых магнита. Это необычное свойство магнитов тут же ставит перед нами два новых вопроса: 1 Сколь малые магнитики можно получить, разрезая магнит на все более мелкие части? Попытки разобраться в этих вопросах привели к созданию теории магнетизма, одинаково хорошо объясняющей все магнитные явления — от обычных свойств магнитов до важнейших деталей магнитной структуры атомов. Полностью неверно также и то, что мы в состоянии раскрыть природу вещей путем одного только наблюдения.
Если бы это было так, то развитие науки оказалось бы гораздо более легким, и занятие ею было бы по силам каждому. Однако в действительности в научном исследовании порой приходится применять очень трудоемкие и искусные методы, чтобы исключить то, что кажется основным для обычного наблюдателя… Теории — это отправные точки или вершины, с которых можно увидеть вещи в их взаимосвязи. Они, как указал Ченси Райт, глаза и уши ученого, необходимые ему, чтобы предвидеть и открывать явления, до поры до времени скрытые». В этой связи следует отметить два обстоятельства. Во-первых, в науке, как и в любом другом виде человеческой деятельности, мы не можем обойтись без твердой точки зрения. То, что представляется противоречащим нашей теории, при тщательной проверке может, наоборот, оказаться ее подтверждением или следствием…» «Второе, и самое важное, обстоятельство заключается в том, что научная гипотеза обычно отвергается только в том случае, когда становится очевидным, что другая гипотеза лучше согласуется как со всеми предыдущими наблюдениями, так и с новыми фактами. Таким образом, путь к настоящему познанию состоит не в том, чтобы избегать теорий и предвидения, а в том, чтобы систематически умножать их число.
Это позволит нам иметь несколько различных точек зрения и предохранит нас от излишней уверенности в правоте какой-либо одной из них. Вот почему логические или математические методы в физике, химии, общей биологии и других теоретических науках столь плодотворно помогают нам открывать еще неизвестные факты». Как построить теорию? Какую же теорию магнетизма хотели бы мы построить? Прежде всего нам нужна теория, способная объяснить результаты наших опытов и помочь лучше понять природу магнетизма, служа нам как бы справочником понятий и идей. В предыдущих разделах мы рассказали об общих свойствах магнитов, которые были получены в результате опытов и большинство которых известно уже несколько веков[74]. Мы едва ли могли бы создать полезную для себя теорию, не основываясь на фактах, почерпнутых из опыта.
Конечно, можно было бы начать и с таких утверждений: «Магниты таковы, какие они есть. Что бы ни содержалось внутри магнитов, это как раз то, что необходимо, чтобы обеспечить им нужные свойства. Стали присущ «магнитотропизм», т. Это и есть моя теория магнитов». Подобная теория была бы безусловно «правильной», но совершенно бесполезной, и разумный исследователь не стал бы терять на нее время[75]. Итак, мы начнем с простой теории, объясняющей, почему у магнитов есть полюсы. Магнитный полюс — это не экспериментальный факт, это представление, искусственная идея, которой мы пользуемся, когда интерпретируем свои опыты.
В ходе этих опытов мы приходим к выводу, что на самом деле полюсов не существует. Однако это не может само по себе разрушить нашу простую теорию. Мы будем придерживаться ее до тех пор, пока она не перестанет нам служить. Представление о полюсах обогащает наш словарь, но оно не в состоянии подсказать нам новые опыты или позволить лучше понять суть дела. Так что, не отказываясь от термина «магнитный полюс», давайте все же поищем лучшую теорию. Сейчас мы уже вооружены некоторым опытом и можем отважиться на смелые предположения. Попытаемся же построить некоторую общую схему или картину и сделаем из нее в свою очередь новые заключения, которые подвергнем затем проверке опытом.
Поэтому мы вправе спросить себя: связаны ли свойства магнитов со специфическим поведением составляющих их атомов или молекул? Задав этот вопрос, сразу же проведем опыт. Попробуем разломать магнит, чтобы узнать, что у него внутри. В глубине души мы питаем надежду, разрезав магнит пополам, отделить друг от друга его северный и южный полюсы. Однако наш опыт дает неожиданный результат. В месте излома возникает пара разноименных полюсов, так что каждый из двух кусков представляет собой новый самостоятельный магнит. Если мы разломаем магнит осторожно, без сотрясения, то увидим, что сила, с которой полюсы притягивают железные предметы, осталась прежней, т.
Можно разрезать магнит на очень большое число кусков, и каждый из них также останется магнитом. Если мы попытаемся снова составить эти куски друг с другом, то едва только их края придут в соприкосновение, новые полюсы как будто исчезнут. Можно думать, что на самом деле они не исчезли, а просто не дают внешнего магнитного поля, поскольку их поля противоположны и практически нейтрализуют друг друга. Продолжая мысленно разрезать магнит на все более и более мелкие части, мы убедимся, что нам придется остановиться на той стадии, когда мы поделим его на мельчайшие «элементарные» магнитики. Примерно сто лет назад считалось, что ими являются как раз молекулы или атомы железа. Сейчас мы склонны думать, что эти магнитики составлены из групп атомов, по многу миллионов в каждой, которые называются «доменами» и видимы в микроскоп. Но пока мы скажем о них только то, что они представляют собой очень маленькие и крайне многочисленные простейшие магнитики, поэтому можно вообразить себе магнит разрезанным на множество таких крошечных элементарных магнитов.
Составив их вместе, чтобы получить один большой магнит, мы бы заметили, что эти магнитики выстроились таким образом, что северный полюс одного примыкает к южному полюсу соседнего, так что их внешние поля взаимно компенсируются всюду, кроме концов магнита. Там на одной торцевой плоскости наружу будут обращены все N-полюсы, а на другой — S-полюсы элементарных магнитиков. Таким образом, можно, если хотите, представить себе, что обычный магнит заполнен выстроенными подобным образом маленькими магнитиками, хотя пока в такой сложной картине еще мало пользы. Мы можем даже построить модель такого магнита, состоящую из большого числа маленьких компасных стрелок, которые при наложении внешнего магнитного поля выстраиваются в определенном направлении. В такой модели стрелки остаются выстроенными, пока имеется магнитное поле. При его выключении они довольно сложным образом перестраиваются, стремясь образовать замкнутые циклические группы из нескольких стрелок, направленных друг за другом. Эта модель годится и для ненамагниченного железа или стали: магнитное поле находящихся внутри них элементарных магнитиков не подавлено, но сами магнитики расположены неупорядоченно, причем не хаотически, а скорее циклическими группами.
Давайте внимательно подумаем над этой идеей, чтобы понять, сможет ли она послужить основой плодотворной теории. Будем считать, что магнитный материал состоит из бесчисленного множества элементарных магнитиков, которые в намагниченном бруске упорядочены, а в ненамагниченном находятся в беспорядке. Опыты показывают, что мягкое железо с легкостью намагничивается и так же легко размагничивается, а закаленные стали требуют более сильных полей для намагничивания, а затем частично сохраняют свою намагниченность, становясь постоянными магнитами. Поэтому мы должны предположить, что в мягком железе элементарные магнитики способны легко поворачиваться, а в твердой стали они крепко сцеплены с соседними, испытывая с их стороны сопротивление, сходное с трением. Чем же может нам помочь эта простая картина? Прежде всего мы видим, что она объясняет появление новых полюсов при делении магнита на части. Если только мы не разрушим при этом сами элементарные магнитики, то в месте разреза обязательно возникнут новые полюсы.
Однако такое объяснение вовсе нельзя считать большим успехом. Наша теория просто объяснила те же самые экспериментальные факты, от которых она отталкивалась, иными словами, выдала нам ту же самую информацию, которая была в ней заложена. Больше того, она высказала без каких-либо оснований утверждение, что сами элементарные магнитики невозможно разделить пополам. Содержится ли подобное утверждение в их определении? Если мы приписываем им такое, свойство, то это еще не означает, что они обладают им в действительности.
Постоянные магниты могут быть как естественного, так и искусственного происхождения. Ярким примером естественного магнита в природе является минерал магнетит. Искусственные магниты изготавливаются из различных металлов и сплавов железо, сталь, кобальт и т. Их намагничивают в специально созданном сильном магнитном поле.
По своей сути, вращение электрона — это и есть электрический ток, но очень маленький.
В результате электрон движением по орбите создаёт собственное магнитное поле — это называется магнитным дипольным моментом. Он напрямую связан с более общей характеристикой — орбитальным моментом импульса электрона не путать со спином — чисто квантовой величиной , как у любого вращающегося тела. Небольшое отступление: магнитный момент имеет интересное свойство. Как и многое в квантовом мире, он кратен некоторому фундаментальному числу, которое называется магнетоном Бора и выводится через массу электрона, скорость света и постоянную Планка. Для того чтобы магнитный момент проявился и какое-то вещество начало притягиваться, в его атоме должны быть нескомпенсированные электроны. Внешнее магнитное поле как бы развернёт их в одном направлении, что приведёт для всех таких же атомов к появлению общей нескомпенсированной силы — это, и будет нашей намагниченностью. Внешнее и внутреннее магнитные поля будут взаимодействовать, из-за чего возникнет притяжение материала к магниту. В веществах же, не имеющих подобного строения, магнитный момент не проявится вообще дипольный момент равен 0 или будет в сотни тысяч раз слабее, чем у ферромагнетиков — речь идёт о так называемых парамагнетиках. Посмотрите наглядное и простое объяснение: Ещё раз — возможность намагничивания ферромагнитные свойства зависят от атомной структуры, веществ и распределения электронов по орбитам. Например, возьмём всем пришедшее на ум железо Fe : его порядковый номер 26 в таблице Менделеева равен количеству электронов на орбитах.
Если не вдаваться в подробности для пытливых — смотри тут , то электроны по его орбиталям s, p, d и f распределяются по энергетическим уровням так, что образуется 4 неспаренных электрона на d-орбитали. Они и наделяют наше вещество способностью намагничиваться. На самом деле, ферромагнитных веществ не так уж много. Итак, с возникновением магнитного притяжения немного разобрались. Но проблема в том, что сами по себе условные железные гвозди после взаимодействия с внешним магнитным полем практически не сохраняют своих магнитных свойств или быстро их теряют. Вообще, у ферромагнетиков есть локальные области с высокой плотностью диполей, ориентированных в одном направлении — так называемые магнитные домены. Но у простого железного гвоздя кристаллическая структура неравномерная, и суммарный эффект намагничивания слишком слабый. Нужно создать чёткую кристаллическую структуру, чтобы магнитные домены были равномерно распределены и сохраняли ориентацию в одну сторону, по оси как бы имели выраженные полюса S и N — хотя это достаточно условная штука. Примечание: подробнее про зависимость магнитных свойств от атомного строения неодимового магнита можно почитать в этой статье. Только в этом случае получится произвести постоянный магнит, подходящий для бытового и промышленного применения.
Например, он должен: сохранять высокую остаточную намагниченность Br — другими словами, создавать как можно более мощное магнитное поле; иметь высокую коэрцитивную силу Hc — то есть противостоять попыткам размагничивания внешним электромагнитным полем; сохранять свои свойства при разных внешних воздействиях — например, иметь как можно более высокую температуру точку Кюри , при которой происходит разрушение структуры, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Есть ещё много параметров, но для понимания эти три — основные. Основная диаграмма с характеристиками постоянного магнит — петля гистерезиса. Представляет связь между индукцией B и напряженностью H магнитного поля. Для упрощения: чем форма петли шире и выше, тем лучше Чтобы этого добиться, нужно производить некоторые дополнительные манипуляции с ферромагнитными веществами: создавать из них сплавы, превращать в порошок и спекать, намагничивать очень сильным полем, при высокой температуре и так далее. Проще говоря, подобрать состав и технологию так, чтобы получить идеальную структуру магнитных доменов. Виды постоянных магнитов Перед тем как перейти к истории появления детища Джона Кроата и Масато Сагавы, посмотрим, какие ещё виды постоянных магнитов использовались и используются до сих пор — хотя и значительно уступили свои позиции неодимовым магнитам. Магнетит Самым первым магнитным материалом, с которым столкнулись люди, стал магнетит. Благодаря открытию магнетита в древности появился такой важный навигационный инструмент, как компас, а китайские учёные исследовали целебные свойства магнита на организм человека сейчас есть целое направление медицины — магнитотерапия. Имеет чёрный цвет и характерную кристаллообразную форму.
Появляется в результате длительного давления пластов при контакте с кислородом. Часто имеет вкрапления других материалов: титана, магния, марганца и хрома, из-за чего магнитные свойства разнятся. Температура точки Кюри — 550-600 К. Его интересовали магнитные свойства различных сплавов — добавляя примеси вольфрама, хрома и кобальта, он создал сталь KS. Она обладала высокой остаточной намагниченностью и коэрцитивной силой, что и требовалось при разработке постоянного магнита. В 1931 году ученик Хонды, Токушичи Мусима, нашёл способ, как ещё в два раза увеличить коэрцитивную силу стали, добавив алюминий в определённом соотношении. Так появилась сталь MKM — фактический прародитель альнико.
Алмазный инструмент и абразивы являются предпочтительными методами обработки неодимовых магнитов.
Обработка неодимовых магнитов должна осуществляться только опытными специалистами, знающими степень риска и безопасности. Тепло, выделяемое в процессе обработки может размагнитить магнит и привести к его возгоранию, создает угрозу жизни. Сухой порошок, полученный во время обработки также очень горюч и большое внимание должно быть уделено тому, чтобы избежать горения этого материала. Можно ли сварить неодимовые магниты? Нет нельзя, тепло будет размагничивать магнит и может привести к его возгоранию... Боится ли нагрева неодимовый магнит? Неодимовый магнит чувствителен к нагреванию. Как разъединить слипшиеся неодимовые магниты?
Магниты можно разъединить только на сдвиг. Сцепленные магниты положите ребром на край стола и один из магнитов сдвигайте вниз. Только будьте осторожны, чтобы при отрыве они снова не сцепились вместе. Будут ли мои неодимовые магниты терять силу с течением времени? Очень мало. Неодимовые магниты являются сильнейшими и наиболее постоянными магнитами, известные человеку. Как можно удалить металлическую пыль с магнитов? Использование клейкой ленты для захвата металлической пыли является лучшим способом для очистки магнитов.
С проблемой загрязнения магнитов довольно часто сталкиваются владельцы неокубов, т. И вот как раз обычный скотч вам и поможет собрать налипший мусор. Кстати купить неокуб в Воронеже можно у нас на сайте. Почему большинство неодимовых магнитов напыляется гальваническим или другим покрытием? Неодимовые магниты состоят в основном из неодима, железа и бора. Если неодимовые магниты не покрывать, железо в материале под воздействием влаги очень быстро окисляется. Даже при нормальной влажности железо будет ржаветь с течением времени. Для защиты железа от воздействия влаги, большинство неодимовых магнитов покрывается гальваническим или другим способом.
Какая разница между различными покрытиями магнитов? Выбор различных покрытий не влияет на производительность магнита, за исключением покрытия пластмассой или резиной.
Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
Теперь этот гвоздь-магнит сможет поднимать скрепки, мелкие гвозди и другие металлические предметы. Но через некоторое время, когда влияние внешнего магнитного поля пропадет, гвоздь потеряет магнитные свойства. Магнитные свойства веществ Кроме ферромагнетиков, которые легко намагничиваются, есть и другие группы веществ, по-разному взаимодействующие с магнитами: Парамагнетики - слабо притягиваются к магниту Диамагнетики - слабо отталкиваются от магнита Это связано с особенностями движения электронов в их атомах. Хоть пара- и диамагнетики почти не взаимодействуют с бытовыми магнитами, их свойства активно используются в научных исследованиях. Магнитные домены Внутри ферромагнитных материалов находятся магнитные домены. Это микроскопические области, где магнитные моменты атомов выстроены в одном направлении. Когда внешнее магнитное поле начинает воздействовать на материал, домены поворачиваются в его направлении.
Их объединение и создает видимый макроскопический эффект намагничивания. Интересные факты о магнитах Магниты удивительным образом связаны с электричеством, поэтому они нашли применение в самых разных областях: Сверхсильные магниты используют в ускорителях элементарных частиц Магнитная левитация позволяет создать поезд на магнитной подушке Ученые изучают магнитные бактерии, способные ориентироваться как живой компас Также интересно, что магниты притягивает не только к железу, но и друг к другу. Ведь у них тоже есть полюса - северный и южный. Их взаимное притяжение гораздо сильнее, чем к обычным ферромагнетикам. Это свойство часто используют, чтобы компактно хранить или перевозить магниты - они просто «склеиваются» друг с другом очень прочно. Разделить такие «склеенные» магниты без специальных инструментов практически невозможно!
Самая высокая степень неодимовых магнитов, имеющихся в настоящее время является N52. Является ли один полюс сильнее другого? Нет, оба полюса одинаково сильны. Можно ли резать или сверлить неодимовые магниты?
Материал бор, железо, неодим очень тверд и хрупок, поэтому обрабатывается трудно. Алмазный инструмент и абразивы являются предпочтительными методами обработки неодимовых магнитов. Обработка неодимовых магнитов должна осуществляться только опытными специалистами, знающими степень риска и безопасности. Тепло, выделяемое в процессе обработки может размагнитить магнит и привести к его возгоранию, создает угрозу жизни.
Сухой порошок, полученный во время обработки также очень горюч и большое внимание должно быть уделено тому, чтобы избежать горения этого материала. Можно ли сварить неодимовые магниты? Нет нельзя, тепло будет размагничивать магнит и может привести к его возгоранию... Боится ли нагрева неодимовый магнит?
Неодимовый магнит чувствителен к нагреванию. Как разъединить слипшиеся неодимовые магниты? Магниты можно разъединить только на сдвиг. Сцепленные магниты положите ребром на край стола и один из магнитов сдвигайте вниз.
Только будьте осторожны, чтобы при отрыве они снова не сцепились вместе. Будут ли мои неодимовые магниты терять силу с течением времени? Очень мало. Неодимовые магниты являются сильнейшими и наиболее постоянными магнитами, известные человеку.
Как можно удалить металлическую пыль с магнитов? Использование клейкой ленты для захвата металлической пыли является лучшим способом для очистки магнитов. С проблемой загрязнения магнитов довольно часто сталкиваются владельцы неокубов, т. И вот как раз обычный скотч вам и поможет собрать налипший мусор.
Кстати купить неокуб в Воронеже можно у нас на сайте. Почему большинство неодимовых магнитов напыляется гальваническим или другим покрытием? Неодимовые магниты состоят в основном из неодима, железа и бора.
Магнитную палочку опустили в чашку с сырой водой. Палочка находилась в чашке 10-15 минут, потом её можно пить. Получается лечение без всяких проблем. В день пьют 4-5 и больше чашек магнитной жидкости. Ребёнку нужно дать меньше. Для воздействия такой воды на работу внутренних органов должно пройти немало времени, поэтому мы решили сравнить химический состав заряженной магнитом воды и воды из крана, поставляемой городскому населению ООО «Туймазыводоканал», путем сдачи проб в их лаборатории. Анализы воды из крана и намагниченной воды проводила лаборант ООО «Туймазыводоканал» Лутфуллина Рима Римовна, результаты прокомментировала заведующая лабораторией Галимова Румия Рашитовна.
В образцы воды ввели индикатор жесткости. В колбе с намагниченной водой индикатор растворялся медленно, цвет воды ярче. Таким образом, по результатам на жесткость воды магнит практически не повлиял. Далее провели анализ на содержание хлоридов путем введения титрованного раствора K2Cr2O7 до окраса в оранжевый цвет. Намагниченная вода помутнела и долго не окрашивалась. Содержание хлоридов оказалось в 5 раз выше воды из крана. Протитровали соляной кислотой HCl на щелочность. Результаты практически одинаковые. Анализ на водородный показатель pH измеряется прибором иономером. Показатели практически одинаковые, норму не превышают.
Далее анализы провели в бактериологическом отделе, где кондуктометром определяли удельную электропроводность каждой из воды. Удельная проводимость намагниченной воды оказалась выше, что указывает на большее количество примесей, чем в водопроводной воде. Также определенное влияние на электропроводимость оказывает конкретный состав минеральных веществ ионы , содержащихся в воде и соотношение между ними Приложение 3. Подводим итоги. Разницы, которая могла бы повлиять на качество, в представленных образцах воды не выявлено. Лишь незначительные отклонения. Вообще, про намагниченную воду существует множество мнений и противоречий. Каждый для себя решает сам — верить в чудо-влияние магнита или нет. Магнит на страже здоровья Выяснить применение магнита и его свойств в медицине мы направились в диагностический центр ТомоГрад г. Октябрьский Республики Башкортостан.
Березина г. Уфы Саломасовой Вере Валентиновне. Вопрос: Так что же такое МРТ и в чем суть этого метода? Данный метод обследования был основан в 1973 году. Магнитно-резонансная томография — МРТ или ядерно-магнитный резонанс ЯМР — метод получения изображений внутренних органов без использования рентгеновских лучей и радиации. И в этом есть главный плюс магнитно-резонансной томографии: нет гамма-лучевого воздействия на обследуемого человека нет. Вопрос: Какова роль магнита в данной диагностике? Аппарат для проведения МР-томографии представляет собой большой магнит. Магнит является самой дорогой частью МР томографа, создающей сильное устойчивое магнитное поле. Тело человека находится в его полости, которая защищена пластиковым корпусом.
При этом такое изучение тканей не приводит к наступлению патологических состояний. Вопрос: Имеются ли противопоказания такого метода диагностики? К абсолютным противопоказаниям этого метода диагностики относят: наличие несъемных электронных устройств; присутствие в организме металлических инородных тел; наличие внутричерепных аневризм, клипированных ферромагнитным материалом; наличие татуировок на теле с содержанием металлических соединений Приложение 4.
В то же время было совершенно не очевидно, почему картина локализованных электронов, которая, как казалось, не может быть применима к переходным металлам в частности, к железу , гораздо лучше описывает эксперимент.
В конце 1950-х — начале 1960-х годов Нэвилл Мотт, а за ним Джон Гуденаф предположили, что часть электронов в железе а именно, электроны, соответствующие так называемым eg -состояниям, их два из пяти возможных d -состояний на атоме характеризуются «непроводящими волновыми функциями», то есть они не перепрыгивают, являются локализованными. Хотя к тому времени концепция перехода электронов из зонного, проводящего состояния в локализованное уже возникла благодаря работам Мотта , предположение Мотта — Гуденафа находилось далеко за гранью существовавших тогда теоретических подходов. Оно соответствует введенным много позже так называемым орбитально-зависимым переходам металл — изолятор orbital-selective Mott transition. Разработанные позже в 1980-х годах методики расчета обменных взаимодействий в металлах на основе зонной теории позволили получить определенные теоретические указания на существование локализованных моментов в железе, но уже в самом методе этих расчетов был заложен, тем не менее, проводящий, зонный характер электронов.
Точные даты его жизни неизвестны. Перегрин — автор первого экспериментального исследования и первого детального научного труда по магнетизму. Уильям Гильберт William Gilbert , 1544—1603 — английский физик и придворный врач, исследователь электричества и магнетизма, автор первой теории магнитных явлений. Джон Гуденаф John Goodenough , род.
Естественнонаучные исследования Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться. Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел. Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол.
Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Первые шаги к объединенной теории Ситуация изменилась лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов с появлением и развитием так называемой динамической теории среднего поля. Эта теория приближенно сводит сложную проблему движения электронов в кристалле к рассмотрению изменения их состояния со временем на одном выбранном атоме.