Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. 1) Магниты притягивают и захватывают небольшие кусочки железа.
Какие металлы магнитятся?
Почему магнит притягивает лишь определенные вещества? Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю.
Притягивает ли магнит железо?
Привычный для нас магнит — твёрдый. Однако, за последние десятилетия учёным удалось получить новую форму магнитных материалов и найти им уникальное применение. Есть магнитная жидкость, которую можно получить на основе керосина, масла и даже воды. Внутри этой жидкости химическим способом взращиваются кристаллы ферромагнетика, например, железа или никеля. Эта жидкость может существовать десятилетиями. Главное свойство этой жидкости — способность втягиваться в область сильного магнитного поля. Именно поэтому она используется в технике, приборостроении, и рудодобывающей промышленности. Например, если в эту жидкость поместить золотое кольцо, оно в ней утонет, и никакая сила не заставит всплыть это кольцо. Но, если снизу поднести достаточно сильный магнит, то вы увидите, как это кольцо медленно начнёт всплывать. Потому что на него в магнитном поле действует выталкивающая сила Архимеда.
Этот эффект используется для создания так называемых магнитожидкостных сепараторов, которые в настоящее время используются практически на всех золотодобывающих приисках. Еще одна область применения магнитной жидкости по мнению учёных из института механики МГУ — медицина. Так, они исследуют возможность лечения рака с помощью магнитной воды. Оказывается, если ввести магнитную жидкость внутрь опухоли, приложить высокочастотное магнитное поле — эта жидкость начинает разогреваться. И если нагреть опухоль до 43 градусов, то она погибает,- к таким выводам они пришли. При этом здоровые клетки остаются целыми и невредимыми. Помимо жидкости, по их мнению, в медицине возможно применение других магнитных материалов. Например, движетель из полимера, со встроенными внутрь кристаллами железа. Под действием магнитного поля он способен самостоятельно передвигаться внутри сосудов и служить переносчиком лекарств.
Правда, пока только в теории. У всех постоянных магнитов есть магнитное поле, а у электромагнитов — электромагнитное. Если есть электрический заряд, то вокруг есть электрическое поле. И все люди это чувствуют.
На монеты и реагирует магнит. Улов на Тропаревском пруду. Подсчитываем «улов». И … большая рыбацкая верша-морда. Обычно их делают из ивовых прутьев, капроновой сетки. Эту браконьеры сотворили из железной сетки. Порываев еле вытащил из ила. Что ж, неплохой оброк выдали нам тропаревские черти, обитающие на дне пруда. 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.
Когда металлы пересекают температуру Кюри, они становятся постоянными магнитами. Если есть необходимость размагнитить насыщенный магнит, мы должны приложить определенные магнитные поля. Сила этого магнитного поля зависит от коэрцитивной силы материала. Твердые постоянные магниты, как и кобальт, обладают высокой коэрцитивной силой. Для мягкого магнита коэрцитивная сила мала. Силу магнита можно измерить по его магнитному моменту. Другой метод заключается в измерении полного магнитного потока, создаваемого им. Электромагниты созданы руками человека. Электромагнит представляет собой катушку из проволоки, которая ведет себя как магнит, когда через нее пропускают электрический ток. Однако он перестает быть магнитом, как только прекращается ток. Эта катушка часто наматывается на сердечник, чтобы усилить генерируемое магнитное поле. Сердечник изготовлен из мягкого ферромагнитного материала, такого как нержавеющая сталь. Эти электромагниты обладают всеми магнитными свойствами. Причина, по которой магниты имеют магнитное поле Магниты — это материалы, которые притягивают к себе другие магнитные материалы или полностью их отталкивают. Магнетизм возникает в металле из-за движения в нем электрических зарядов. Мы знаем, что вещества состоят из атомов. У каждого атома есть несколько электронов; это частицы, которые несут электрические заряды. Движение электронов генерирует электрический ток, в результате чего каждый отдельный электрон действует как магнит на микроскопическом уровне. Это электромагниты. Магнитное поле — это периферийная область магнита, обладающая магнитной силой. Магнетизм — это сила, с которой магниты притягиваются или отталкиваются друг от друга. Направление этих электронов выровнено в случае стержневого магнита. В большинстве немагнитных металлов одинаковое число электронов обычно вращается в противоположных направлениях. Таким образом магнетизм отменяется. Вот почему немагнитные металлы или материалы, такие как ткань или бумага, не обладают магнитными свойствами.
Джон Кроат — один из творцов неодимового магнита, работавший в лаборатории General Motors Так над созданием более дешёвой альтернативой самарий-кобальта стали работать параллельно две лаборатории: General Motors и Sumitomo Metal Industries. Для первых, вопрос был особенно важен — в это время как раз разразился нефтяной кризис из-за демарша арабских стран, из-за чего пользоваться автомобилем стало дороговато. Нужно было снижать издержки по всем фронтам. А в автомобилях используется куча постоянных магнитов: начиная от ABS и заканчивая герконовыми датчиками закрытия дверей и пристёгнутого ремня. Итак, нужно было найти редкоземельный металл, который был бы более распространён, чем самарий, и дешевле кобальта. Проблема с лантаном и церием заключалась в том, что 4-f орбиталь у них остаётся незаполненной более подробное объяснение — здесь. Исследования того времени уже показали, что именно наличие электронов на f-орбитали даёт высокую коэрцитивную силу материала. Оставалось только два варианта: неодим или празеодим. Но нужно было придумать, с каким материалом создать сплав, чтобы получилось устойчивое интерметаллическое соединение , но при этом магнитные показатели вещества были сопоставимы с самарий-кобальтом. У неодима и празеодима таких вариантов было немного. Джон Кроат провёл ряд экспериментов и выявил, что если брать расплавы неодима и железа, смешивать, а затем быстро охлаждать и кристаллизовать как мы знаем, это один из методов производства того же самарий-кобальта , то получается вещество с отличной коэрцитивной силой. Однако при последующем нагреве свойства быстро терялись например, проявлялась сильная термозависимость , и нужно было найти более устойчивое интерметаллическое соединение. Вот как описывает проблему сам Кроат в интервью: Интерметаллическое соединение или интерметаллическая фаза — это фаза с фиксированным соотношением компонентов. Например, тербий-железо два имеет один тербий и два железа. И эти элементы находятся в строго определённых местах кристаллической решётки. Без этого постоянный магнит из редкоземельного металла просто не получится. Это то, что сохраняет магнитный момент в структуре материала. Спустя несколько лет экспериментов, в 1981 году решение было найдено: добавление бора делало соединение стабильным! При этом стоимость бора, железа и неодима не шли ни в какое сравнение с ценами на кобальт и самарий. Итоговая формула интерметаллического соединения — Nd2Fe14B. Примечание: более подробно прочитать про структуру неодимового магнита можно в этой научно-технической статье ссылку уже приводили выше Настало время явить уникальное открытие миру. В ноябре 1983 году Джон Кроат вместе с коллегами из лаборатории General Motors прибыли на конференцию по магнетизму и магнитным материалам, проходившую в Питтсбурге. Каково же было их удивление, когда в соседнем зале неизвестный Масато Сагава из японской корпорации Sumitomo рассказал про своё открытие магнита из неодима, бора и железа раньше, чем Кроат. Исторический момент на фотографии: Масато Сагава закончил выступление на конференции Первая мысль: «Японцы украли нашу идею». Однако быстро выяснилось, что никакого воровства на самом деле не было. Реально две лаборатории работали параллельно, получили результаты в одно и то же время и представили их на одной и той же конференции, с разницей в несколько часов! Удивительно, но в жизни бывают и такие совпадения. Конечно, были и отличия в технологиях. Масато Сагава предлагал производить неодимовые магниты сухим методом спекания про него мы тоже уже говорили выше. Это давало чуть лучшие магнитные свойства, однако производство таким методом было чуть дороже, чем отливание мокрым методом, предложенное Джоном Кроатом. Сути это не меняло, но компании Sumitomo и General Motors с разницей в несколько недель подали патенты на разные методы изготовления. Это привело к юридическому спору, из-за которого обе компании не могли открыто использовать технологии во всём мире. К общему счастью, компании смогли договориться и снять любые претензии. Во всей этой истории осталась некоторая несправедливость. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. За это в 2022 году он получил премию королевы Елизаветы в области инженерии. А Джон Кроат остаётся больше в тени: выпустил интересную книгу про постоянные магниты и иногда выступает на конференциях. Частично проблему решила лаборатория Сагавы в 1990-х годах, добавляя в сплав диспрозий Dy , но все-таки для высокотемпературных применений это — плохой вариант, лучше выбрать самарий-кобальт.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. А правда, почему кусок железа или ферромагнетика притягивается к магниту? Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует.
Почему магниты имеют свойство притягиваться и отталкиваться? (03.06.2021 г.)
Поскольку мы регулярно подвергаемся воздействию магнитов, которые, как мы знаем, притягивают железо, возникает вопрос: можно ли извлечь железо из крови с помощью мощного магнита? 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? Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. Почему магнит притягивает железо, а не алюминий? Железо притягивается к магнитам из-за его высокопроводящей природы. тем хуже притягиваются.
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
Что притягивает магнит сильнее всего Мы видим, что большим притяжением обладают полюса магнита, а центр не притягивает опилки вообще. Что притягивает железо Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. Это связано с тем, что у атомов железа и некоторых других металлов есть особенность — между атомами есть особая связь, которая дает возможность ощущают магнитное поле скоординировано. Что будет если человек проглотит магнит Если магнит имеет острые края, очень высок риск повреждения слизистой оболочки пищевода на разную глубину, вплоть до ее полного линейного разрыва. Особенно тяжелые последствия возникают в тех случаях, когда инородное тело извлекается не сразу, а через несколько дней. Почему магниты притягивают некоторые металлы Атомы во многих веществах плохо скоординированы, поэтому имеют очень слабую взаимосвязь с магнитом.
У металла атомы скоординированы, они ощущают магнитное поле и тянутся к нему, заставляя все остальные атомы действовать также. Такая система создает очень сильное взаимодействие с магнитом. Как называется самый мощный магнит Часто люди называют неодимовый магнит как: супермагнит, вечный магнит, сверхмагнит, мощный магнит, редкоземельный магнит, сильный магнит, правильный магнит, магнит неодим-железо-бор, магнит Nd-Fe-B. Как магнит работает Если атомы вещества расположены в произвольном порядке, как чаще всего и бывает, поля этих наномагнитов компенсируют друг друга. Но если эти магнитные поля направить в одну и ту же сторону, то они сложатся — и получится магнит.
Для этого возьмите гвоздь и подержите его рядом с большим подковообразным магнитом минут 5-10. Магнитное поле заставит электроны в гвозде выстроиться, и он сам на время превратится в магнит. Это временное явление называется намагничиванием. 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.
Важно подбирать изделие с определенным запасом по мощности. Существует два вида силы сцепления: на отрыв и на сдвиг. Какая из двух характеристик важнее, зависит от задач, которые магнит выполняет. Сила сцепления на отрыв — это усилие, которое необходимо приложить, чтобы оторвать магнитный материал от поверхности. В характеристиках изделия указана его сила притяжения в идеальных условиях, при которых он полностью прилегает к гладкому ровному стальному листу толщиной не менее 20 мм и отрывается от него под прямым углом.
Поскольку на практике условия далеки от идеальных, то и удерживающая сила в реале будет ниже заявленной. Сила сцепления на сдвиг применима, когда магнит перемещается вдоль поверхности изделия. Если нагрузка выше заявленной характеристики, то предмет будет съезжать по вертикальной поверхности. Например, магнит прямоугольник 20х10х4 мм выдерживает нагрузку на отрыв 4 кг, но при использовании на сдвиг его предельная нагрузка будет равняться 1,8 кг. Для многих применений сила на сдвиг является основной характеристикой неодимового магнита. Сцепная сила зависит от многих факторов.
С другой стороны, отказываться от поисков тоже не стоит. Ведь если в составе сплава присутствует доля ферромагнетика хотя бы несколько процентов , то такой объект удстатся обнаружить и поднять. Многочисленные фотоотчеты подтверждают это.
В частности, энтузиасты успешно используют магниты для поиска металлов и находят с его помощью редкие монеты царской эпохи или советских времен. При грамотном выборе места для поисковых работ удается обнаружить очень ценные и интересные находки. Хорошо притягиваются царские монеты, которые выпускались на монетном дворе Екатеринбурга.
Магнитное и электрический ток
- Почему Магнит Притягивает Железо
- Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
- Расплавленное железо и магнит: необычный эксперимент
- Чем магнит притягивает
- Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
Немного истории
- Ферромагнетики – основная причина притяжения сплавов
- Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
- Какие металлы магнитятся?
- Принципиальные отличия от металлоискателя
Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. 1. магниты притягивают железо в крови. это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния.
Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
Это объясняет, почему некоторые магниты притягивают предметы с большей силой, чем другие. Основная причина, почему железо притягивается к магниту, заключается в его атомной структуре. Основная причина, почему железо притягивается к магниту, заключается в его атомной структуре. – Серебро, золото, медь магнит не притягивает. Только сталь, железо, чугун. В атомах магнита частицы обладают магнитным моментом, который и порождает силу, притягивающую вещества с высокой магнитной восприимчивостью, каковыми являются металлы.
Какая сила заставляет магнит притягивать, и как её применяют
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. Но физический процесс, который намагничивает стрелки компаса и куски неодимового сплава, практически одинаков. Все дело в микроскопических областях, называемых магнитными доменами, которые являются частью структуры ферромагнитных материалов, таких как железо, кобальт и никель. Каждый домен представляет собой крошечный, отдельный магнит с северным и южным полюсом. В ненамагниченных ферромагнитных материалах каждый из северных полюсов указывает в различные направления. Магнитные домены, направленные в противоположных направлениях, уравновешивают друг друга, поэтому сам материал не производит магнитное поле. В магнитах, с другой стороны, практически все или, по крайней мере, большая часть магнитных доменов направлены в одну сторону. Вместо того, чтобы уравновешивать друг друга, микроскопические магнитные поля объединяются вместе, чтобы создать одно большое магнитное поле. Чем больше доменов указывает в одном направление, тем сильнее магнитное поле.
Магнитное поле каждого домена проходит от его северного полюса и до южного полюса. Это объясняет, почему, если разломить магнит напополам, получается два маленьких магнита с северными и южными полюсами. Это также объясняет, почему противоположные полюса притягивают — силовые линии выходят из северного полюса одного магнита и проникают в южный полюс другого, в результате чего металлы притягиваются и получается один больший магнит. По такому же принципу происходит отталкивание — силовые линии двигаются в противоположных направлениях, и в результате такого столкновения магниты начинают отталкиваться друг от друга. Создание Магнитов — Поместить металл в сильное магнитное поле в северо-южном направлении. Ученые предполагают, что два из этих методов объясняют то, как естественные магниты формируются в природе. Другие же ученые утверждают, что магнитный железняк становится магнитом только в том случае, когда его ударяет молния. Третьи же считают, что железняк в природе превратился в магнит еще в момент формирования Земли и сохранился до наших дней. Наиболее распространенным способом изготовления магнитов на сегодняшний день считается процесс помещения металла в магнитное поле. Магнитное поле вращается вокруг данного объекта и начинает выравнивать все его домены.
Однако в этот момент может возникнуть отставание в одном из этих связанных между собой процессов, что называется гистерезисом. На то, чтобы заставить домены поменять свое направление в одну сторону, может уйти несколько минут. Вот что происходит во время этого процесса: Магнитные области начинают вращаться, выстраиваясь в линию вдоль северо-южной линии магнитного поля. Области, которые уже направлены в северо-южном направлении становятся больше, в то время как окружающие их области становятся меньше. Стены домена, границы между соседними доменами, постепенно расширяются, за счет чего сам домен увеличивается. В очень сильном магнитном поле некоторые стены домена полностью исчезают. Получается, что мощность магнита зависит от количества силы, используемой для смены направления доменов. Прочность магнитов зависит от того, насколько трудно было выровнять эти домены. Материалы, которые трудно намагнитить, сохраняют свой магнетизм в течение более длинных периодов, в то время как материалы, которые легко поддаются намагничиванию, обычно быстроразмагничиваются. Уменьшить силу магнита или размагнитить его полностью можно, если направить магнитное поле в противоположном направлении.
Размагнитить материал можно также, если нагреть его до точки Кюри, то есть температурной границы сегнетоэлектрического состояния, при которой материал начинает терять свой магнетизм. Высокая температура размагничивает материал и возбуждает магнитные частицы, нарушая равновесие магнитных доменов. Транспортировка магнитов Поэтому при транспортировке очень большие магниты помещают в специальные ящики или просто перевозят ферромагнитные материалы, из которых с помощью специального оборудования изготовляют магниты. По сути дела, таким оборудованием является простой электромагнит. Почему магниты «липнут» друг к другу? Из занятий по физике Вам вероятно известно, что когда электрический ток проходит по проволоке, он создает магнитное поле. В постоянных магнитах магнитное поле также создается за счет движения электрического заряда. Но магнитное поле в магнитах образуется не из-за движения тока по проводам, а за счет движения электронов. Многие люди считают, что электроны это крошечные частицы, которые вращаются вокруг ядра атома, словно планеты вращаются вокруг солнца. Но как объясняют квантовые физики, движение электронов значительно сложнее этого.
Во-первых, электроны заполняют раковинообразные орбитали атома, где они ведут себя и как частицы и как волны. Электроны имеют заряд и массу, а также могут двигаться в разных направлениях. И хотя электроны атома не перемещаются на большие расстояния, такого движения достаточно для того, чтобы создать крошечное магнитное поле. И поскольку спаренные электроны двигаются в противоположных направлениях, их магнитные поля уравновешивают друг друга. В атомах ферромагнитных элементов, наоборот, электроны не спарены и двигаются в одном направление. Например, у железа есть целых четыре несоединенных электрона, которые движутся в одну сторону. Поскольку у них нет сопротивляющихся полей, у этих электронов есть орбитальный магнитный момент. Магнитный момент — это вектор, который имеет свою величина и направленность. В таких металлах как железо орбитальный магнитный момент заставляет соседние атомы выстраиваться вдоль северо-южных силовых линий. Железо, как и другие ферромагнитные материалы, имеют кристаллическую структуру.
Когда они остывают после процесса литья, группы атомов с параллельной орбиты вращения выстраиваются в линию внутри кристаллической структуры. Так образуются магнитные домены. Вы, возможно, заметили, что материалы, из которых получаются хорошие магниты, также способны притягивать сами магниты. Это происходит потому, что магниты притягивают материалы с непарными электронами, которые вращаются в одном направлении. Иными словами, качество, которое превращает металл в магнит также притягивает металл к магнитам. Многие другие элементы — диамагнитны — они состоят из неспаренных атомов, которые создают магнитное поле, слегка отталкивающее магнит. Несколько материалы совсем не взаимодействуют с магнитами. Измерение магнитного поля Измерить магнитное поле можно с помощью специальных инструментов, например, флюксметра. Описать его можно несколькими способами: — Магнитные силовые линии измеряются в веберах ВБ. В электромагнитных системах этот поток сравнивают с током.
Один тесла равен 10 000 гаусс. Напряженность поля можно также измерить в веберах на квадратный метр. Мифы о магните Приборы отображения магнитного резонанса, работающие за счет магнитного поля, позволяют докторам исследовать внутренние органы пациентов. Также доктора используют электромагнитное импульсное поле для того, чтобы посмотреть правильно ли срастаются сломанные кости после удара. Подобное электромагнитное поле используется астронавтами, которые долгое время находятся в невесомости для того, чтобы предотвратить растяжение мышц и ломки костей. Магниты также применяются в ветеринарной практики для лечения животных. Например, коровы часто страдают травматическим ретикулоперикардитисом, эта сложная болезнь, развивающаяся у этих животных, которые часто вместе с кормом заглатывают мелкие металлические предметы, которые могут повредить стенки желудка, легкие или сердце животного. Поэтому, часто перед кормлением коров опытные фермеры с помощью магнита очищают их пищу от мелких несъедобных деталей. Однако, если корова уже проглотила вредные металлы, то магнит дают ей вместе с едой. Длинные, тонкие алнико магниты, также называемые «коровьими магнитами», притягивают все металлы и не позволяют им причинить вред желудку коровы.
Такие магниты действительно помогают вылечить больное животное, но все же лучше следить за тем, чтобы в коровью еду не попадало вредных элементов.
Ток может создаваться, но недостаточно сильный, — объяснил физик. Что еще интересно почитать о необычных детях Флейтистка из Новосибирска Лукерья Мишнёва к 15 годам победила в десятках всероссийских и мировых конкурсов, а также сыграла в Карнеги-холле в Нью-Йорке. Ей не помешала даже неизлечимая болезнь. НГС поговорил с девочкой и ее близкими о том, чем ее жизнь отличается от жизни обычного подростка. Другая школьница, Дарья Шеина изобрела устройство, которое может помочь диабетикам. Небольшой адаптер нужен для того, чтобы снизить риск травм.
Лиза Носкова, которая увлекается выпечкой, начала готовить торты на заказ уже в 9 лет. Глядя на эти сладости, трудно поверить, что их сделала школьница.
Получалось дешевле, чем магниты из альнико. В 1935 году японцы основали компанию TDK и приступили к производству ферритовых сердечников и порошка для магнитных носителей — тогда как раз стали появляться первые аудиокассеты. Но зато лучшая устойчивость к размагничиванию и более низкая стоимость, привели к тому, что с 50-х годов началось массовое производство ферритовых магнитов. После этого есть два способа: прессуют сухим способом и спекают в форме; смешивают с водой и полученную суспензию уплотняют в пресс-форме под действием магнитного поля, сушат и тоже спекают. В завершении магнит проходит механическую обработку и окончательно магнитится внешним полем. Собственно, ферритовые магниты за счёт низкой стоимости активно применяются и сейчас. Скажем, их можно встретить почти у каждого на холодильнике, а в электронике до сих пор массово применяются так называемые ферритовые кольца. Самарий-кобальт Однако учёные продолжали биться над тем, чтобы применить так называемые редкоземельные металлы.
Остаточная намагниченность доходила до 1200 мТл при коэрцитивной силе в 10 раз больше, чем у ферритовых магнитов и уж тем более альнико. А ещё были чрезвычайно устойчивы к агрессивным воздействиям, но оставались хрупкими. Магниты сначала из самарий-кобальта SmCo5, а потом и из Sm2Co17 нашли своё применение в дорогой аудиофильной продукции например, наушниках или звукоснимателях Fender, а также в военно-промышленных применениях, где требуется химическая и температурная стойкость. Процесс производства редкоземельного магнита в том числе неодима, о чём мы поговорим дальше достаточно похож на производство феррита: Компоненты сплава сначала плавят и смешивают в единой форме, после чего охлаждают до получения однородных слитков. Следующим этапом слитки дробят и превращают в мелкую пыль — это позволяет получить одиночные магнитные домены, из которых и будет состоять наш магнит. При необходимости проводят механическую обработку и дополнительное покрытие для лучшей устойчивости, если это требуется. Как изобрели неодимовый магнит Однако главной проблемой было то, что компоненты самарий-кобальтового магнита стоили огромных денег. Про кобальт вообще отдельная песня — его самые большие залежи находятся в Демократической Республике Конго. В 70-х годах из-за военного конфликта цены на металл взлетели, что привело к огромному кризису. Джон Кроат — один из творцов неодимового магнита, работавший в лаборатории General Motors Так над созданием более дешёвой альтернативой самарий-кобальта стали работать параллельно две лаборатории: General Motors и Sumitomo Metal Industries.
Для первых, вопрос был особенно важен — в это время как раз разразился нефтяной кризис из-за демарша арабских стран, из-за чего пользоваться автомобилем стало дороговато. Нужно было снижать издержки по всем фронтам. А в автомобилях используется куча постоянных магнитов: начиная от ABS и заканчивая герконовыми датчиками закрытия дверей и пристёгнутого ремня. Итак, нужно было найти редкоземельный металл, который был бы более распространён, чем самарий, и дешевле кобальта. Проблема с лантаном и церием заключалась в том, что 4-f орбиталь у них остаётся незаполненной более подробное объяснение — здесь. Исследования того времени уже показали, что именно наличие электронов на f-орбитали даёт высокую коэрцитивную силу материала. Оставалось только два варианта: неодим или празеодим. Но нужно было придумать, с каким материалом создать сплав, чтобы получилось устойчивое интерметаллическое соединение , но при этом магнитные показатели вещества были сопоставимы с самарий-кобальтом. У неодима и празеодима таких вариантов было немного. Джон Кроат провёл ряд экспериментов и выявил, что если брать расплавы неодима и железа, смешивать, а затем быстро охлаждать и кристаллизовать как мы знаем, это один из методов производства того же самарий-кобальта , то получается вещество с отличной коэрцитивной силой.
Однако при последующем нагреве свойства быстро терялись например, проявлялась сильная термозависимость , и нужно было найти более устойчивое интерметаллическое соединение. Вот как описывает проблему сам Кроат в интервью: Интерметаллическое соединение или интерметаллическая фаза — это фаза с фиксированным соотношением компонентов. Например, тербий-железо два имеет один тербий и два железа. И эти элементы находятся в строго определённых местах кристаллической решётки. Без этого постоянный магнит из редкоземельного металла просто не получится. Это то, что сохраняет магнитный момент в структуре материала. Спустя несколько лет экспериментов, в 1981 году решение было найдено: добавление бора делало соединение стабильным! При этом стоимость бора, железа и неодима не шли ни в какое сравнение с ценами на кобальт и самарий. Итоговая формула интерметаллического соединения — Nd2Fe14B. Примечание: более подробно прочитать про структуру неодимового магнита можно в этой научно-технической статье ссылку уже приводили выше Настало время явить уникальное открытие миру.
В результате железо само становится постоянным магнитом. Популярные материалы из данной категории: Как работает генератор переменного тока? Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электроны… Что такое полупроводник? Полупроводник — это кристаллический материал, который проводит электричество не столь хорошо, как металлы, но и не столь плохо, как большинство изоляторов. В общем случае электроны полупроводников крепко привязаны к своим ядрам. Однако, если в полупроводник,… Как работает тепловая электростанция ТЭЦ? У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.
Тепловая электростанция ТЭЦ использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий… Почему в горах вода закипает быстрее? Это означает, что внутри объема жидкости происходит образование пузырьков водяного пара и подъем их к поверхности. Вода закипает, потому что при данной температуре давление насыщения водяного… Источник Вы берете в руки магнит, подносите к нему небольшой кусочек металла, и он тут же к нему притягивается. Получается, что со стороны магнита, на металл действует какая — то сила, которая и заставляет его к нему прилипать. Давайте попробуем вместе разобраться с этим феноменом. Структура любого вещества представлена атомной кристаллической решеткой, в состав которой входят атомы, находящиеся между собой в тесной связи. Сам атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные протоны.
В обычном состоянии их заряды уравновешивают друг друга, что делает вещество нейтральным. Электроны, вращаясь вокруг ядра, создают магнитное поле, однако ввиду хаотического расположения его силовых линий, оно полностью уравновешивается. В обычных металлах, магнитные поля, сформированные отдельными электронами, объединяются в домены, с различным направлением магнитных полюсов. Они компенсируют друг друга, не позволяя металлу стать магнитом. Теперь давайте обратимся к магниту. Его уникальные свойства обусловлены тем, что отдельные магнитные поля, собранные в домены, выстраиваются в строгом порядке, объединяясь в две области, которые принято называть полюсами магнита. Силовые линии магнитного поля направлены уже не хаотично, а в строгом порядке, от Северного полюса к Южному. Сила притяжения магнита прямо пропорциональна густоте силовых магнитных линий.
Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса Северный с Южным. Одноименные полюса, наоборот, будут отталкиваться. Магнит может взаимодействовать лишь с некоторыми видами металлов. К их числу, например, можно отнести то же железо. Атомы, входящие в его структуру, способны под воздействием магнитного поля перестраиваться, что приводит к появлению магнитных полюсов. Так, например, если поднести к магниту кусочек метала, то у него тут же появятся магнитные полюса, Северный и Южный. Самое интересное в том, что их ориентация совпадает с той, которая существует в магните. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает органические вещества?
На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо больше вариантов, чем просто «притягивает» или «не притягивает». Железо, никель, некоторые сплавы — это металлы, которые из-за своего специфического строения очень сильно притягиваются магнитом. Подавляющее большинство других металлов, а также прочих веществ тоже взаимодействуют с магнитными полями — притягиваются или отталкиваются магнитами, но только в тысячи и миллионы раз слабее. Поэтому для того, чтобы заметить притяжение таких веществ к магниту, надо использовать чрезвычайно сильное магнитное поле, которое в домашних условиях и не получишь. Справа вы видите знаменитую фотографию живой! Напряженность магнитного поля в этом эксперименте была очень велика — она более чем в 100 000 раз превышала земное магнитное поле. Такие магнитные поля в домашних условиях не получить. А знаменитой эта фотография стала из-за того, что автору этого исследования в 2000 году присудили Шнобелевскую премию — пародию на Нобелевскую премию, вручаемую за бессмысленные и бесполезные исследования.
В данном случае, наверное, вручатели поспешили с выводами. Но раз к магниту притягиваются все вещества, то исходный вопрос можно переформулировать так: «Почему же тогда именно железо так сильно притягивается магнитом, что проявления этого легко заметить в повседневной жизни? Любое вещество сложено из атомов, связанных друг с другом своими внешними электронными оболочками. Чувствительны к магнитному полю именно электроны внешних оболочек, именно они определяют магнетизм материалов. У большинства веществ электроны соседних атомов чувствуют магнитное поле «как попало» — одни отталкиваются, другие притягиваются, а какие-то вообще стремятся развернуть предмет. Поэтому если взять большой кусок вещества, то его средняя сила взаимодействия с магнитом будет очень маленькая. У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно. Если несколько атомов «настроены» так, чтобы притягиваться к магниту, то они заставят и все соседние атомы делать то же самое.
В результате в куске железа «хотят притягиваться» или «хотят отталкиваться» все атомы сразу, и из-за этого получается очень большая сила взаимодействия с магнитом. Каким образом осуществляется координация? Но, быть может, сгодится такой ответ? Если тело будет состоять только из атомов, внешние электронные слои которых не испытывают дефицита электронов, то такое тело не будет реагировать на ВМП от постоянного магнита. Извините, если что не так. С уважением как к читателям, так и к писателям :- 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.