Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. Рассмотрим, почему кусок железа притягивается к магниту. Узнайте, почему магнит притягивает железо. Краткое объяснение, почему магнит притягивает железо. Блог магазина Магнитов на Коломенской. Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо.
Какие металлы магнитятся?
Начались исследования обнаруженного феномена. Для начала Эрстед повторил условия своего лекционного опыта. Опыты Эрстеда 1. Магнитные стрелки располагаются на подставке с иглой и могут свободно вращаться. В свободном состоянии они ориентируются по меридиану Земли, однако, поскольку все они обладают магнитными свойствами, они влияют друг на друга и ориентированы хаотично. Между стрелками расположим проводник из немагнитного материала медь, алюминий. Проводник соединим через ключ с источником постоянного тока. Пока цепь разомкнута и в проводнике нет тока, стрелки не реагируют на присутствие провода. При замыкании цепи стрелки стремятся развернуться таким образом, чтобы быть ориентированными по касательной к окружности, центром которой является проводник рис.
Опыт Эрстеда Изменим полярность подключения провода. При смене направления тока в проводнике мы увидим, что стрелки опять стремятся развернуться таким образом, чтобы быть ориентированными по касательной к окружности, центром которой является проводник, но при этом их полюса меняются местами. Далее Эрстед проверяет действие проводников из различных металлов на стрелку. Для этого берутся проволоки из платины, золота, серебра, латуни, свинца, железа. Оказывается, что металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, приобретают их, когда через них протекает электрический ток. Когда Эрстед ставил провод вертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на него, а располагалась как бы по касательной к окружности, центром которой является проводник. При этом стрелки, которые находились в диаметрально противоположных точках окружности, были ориентированы противоположно друг другу рис.
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. Интересно отметить, что если оставить или потереть скрепки о магнит, они какое-то время будут проявлять магнитные эффекты. Это индуцированные магнитные поля и магнитные свойства. Когда металл нужно намагнитить, требуется другое более сильное магнитное вещество с мощным существующим магнитным полем. Это магнитное поле создает магнитную силу, которая, в свою очередь, вращает электроны в одном направлении, увеличивая магнетизм металла.
Материалы, которые могут намагничиваться, называются ферромагнитными материалами. Эти металлы являются магнитными и включают никель, железо, кобальт, медь и сплав железа. Вы можете включить большинство других металлов в эту категорию.
Некоторые сплавы редкоземельных элементов и оксида железа могут быть природными постоянными магнитами. Все металлы магнитны по своей природе. Мы знаем, что ферромагнитные материалы притягиваются к другим магнитам. Возле мягких магнитов или диамагнитных материалов может быть внешнее магнитное поле. Ферромагнетики — это мягкие магниты, такие как отожженное железо. Их легко намагнитить, но они не могут оставаться намагниченными в течение длительного времени. Твердые магниты — это материалы, которые могут намагничиваться и оставаться намагниченными в течение длительного времени. Постоянные магниты — это жесткие магниты.
Когда эти металлы подвергаются особому процессу под воздействием сильного магнитного поля, они выравнивают свою внутреннюю структуру в одном направлении. Электрические токи образуют постоянный магнит, который трудно размагнитить. 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.
Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.
В широком смысле магнит представляет собой элемент, обладающий собственным магнитным полем. Это кусок стали или железной руды с примесями алюминия, кобальта и никеля. В состав магнита входит огромное число компонентов, которые называются доменами, у каждого из которых есть южный и северный полюс. В объединенном состоянии домены образуют единую магнитную массу с множеством сориентированных полюсов. Если домены находятся в беспорядочном состоянии, то они теряют свойство притягивать железо, а их магнитная сила теряется полностью. Благодаря специфике соединения доменов, каждый магнит имеет два полюса — южный и северный. Если магнит разрезать, то их полярность также сохранится. Всего существует три разновидности магнитов: природные, электромагниты и временные магниты.
Природные магниты — это железная руда. Временные — это элементы, которые подвержены влиянию магнитного поля гвозди, скрепки, гайки, монеты. Электромагниты — это магниты с индукционной катушкой и проводимым через нее электрическим током. Почему магниты притягивают железо? Каждый домен магнита представляет собой отдельный маленький магнитик микроскопического размера. При приближении к ним железа, элементы меняют свое положение и выстраиваются в своеобразный ряд. Полюсы при этом направлены в одну сторону, за счет чего создается единство магнитного поля. Элементы железа сразу вступают в контакт с доменами магнита и начинают притягиваться.
Процесс притягивания магнитом железа и других магнитов обусловлен законами физики. Домены магнита, представляющие собой электроды, обладают собственной массой и зарядом. При совпадении зарядов домены начинают передвигаться с небольшой скоростью. Элементы железа в магните и кусок чистого железа без примесей обладают сходствами в своем составе. Такой нюанс становится главной причиной притягивания электродов друг к другу. Магнит не будет притягивать дерево, пластик или другие неметаллические материалы. Свойством упорядоченного движения и расположения электродов отличаются только сталь и железо. В силу таких факторов, единственными материалами, которые притягивает магнит, становятся сталь и железо.
Отдельный кусок стали или железа можно превратить во временный магнит. Если долго держать соединенными магнит и один из указанных элементов, то электроды в стали иди железе начнут образовывать собственное магнитное поле. Атомы при этом будут увеличивать свой размер. В течение некоторого времени способность магнититься сохранится и кусок стали или железа можно будет использовать в качестве самостоятельного магнита. Что заставляет некоторые металлы притягиваться к магниту? Почему магнит притягивает не все металлы? Почему одна сторона магнита притягивает, а другая отталкивает металл? И что делает неодимовые металлы такими крепкими?
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 Многие современные электронные устройства работают на основе магнитов. Применять магниты для производства устройств стали относительно недавно, потому что магниты, существующие в природе, не обладают необходимой силой для работы аппаратуры, и только когда людям удалось сделать их более мощными, они стали незаменим элементом в производстве. Железняк, разновидность магнетитов, считается самым сильным магнитом из всех встречающихся в природе. Он способен притягивать к себе небольшие объекты, например, скрепки для бумаг и скобки. 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. 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.
Новосибирский школьник «притягивает» к себе ложки и мелочь — его мама сняла это на видео
После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо? Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. Почему тогда магнит не все притягивает?
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Безусловно, никакого физического магнитного поля нет и быть не может. Существует область пространства вокруг магнита проводника с током с измененным, относительно остального пространства, состоянием. Не имеют значения, для рассмотрения излагаемого вопроса, причины изменения состояние пространства. Достаточно понимать, что некоторая область пространства вокруг магнита имеет особые свойства, отличные от остального пространства. И описывается эта область математическим аппаратом теории поля. Вот эта область и получила название магнитного поля. Существует множество формулировок этого понятия. От крайне запутанных, до откровенно абсурдных. Договорились до того, что магнитная проницаемость есть показатель того, во сколько раз усиливается магнитное поле сердечником из ферромагнетика за счет внутренних свойств ферромагнетика.
Конечно это не так. Магнитная проницаемость - проницаемость вещества для магнитного потока. И ничего более. Величина, обратная магнитному сопротивлению. Условно проницаемость окружаемого нас пространства равна единице. Соответственно, сопротивление также равно единице. Чем выше магнитная проницаемость, тем меньше сопротивление вещества прохождению через него магнитного потока. Полный аналог проводимости и активного сопротивления проводника.
Распределение магнитного потока в веществе подчиняется законам Кирхгофа для магнитных цепей, аналогичным законам Кирхгофа для электрических цепей. Магнитная проницаемость большинства веществ находится в районе единицы, то есть имеет почти максимальное сопротивление распространению магнитного потока. У группы веществ, называемых ферромагнетиками, магнитная проницаемость значительно выше, то есть сопротивление распространению магнитного потока на несколько порядков ниже, чем у воздуха, или вакуума. В частности, у железа, никеля и их различных сплавов магнитная проницаемость составляет 103…106 и более. Иными словами, ферромагнетики оказывают прохождению магнитного потока сопротивление в десятки тысяч…миллионы раз меньшее, чем вакуум, воздух и все другие вещества. Вот этих двух понятий вполне достаточно для наших дальнейших рассуждений. Для начала возьмем в руку любой магнит и подержим на весу. Что мы ощущаем?
Ничего, кроме веса магнита. Никакие силы на магнит явно не действуют, никуда он не стремится и находится в состоянии покоя. Если поднести к нему железное тело любой формы, то с некоторого расстояния мы ощутим возникшую силу, направленную на сближение магнита и железа. Что это за сила и каковы причины её возникновения? Да и ответы не выдерживают серьезной критики. Давайте подумаем своей головой. Железные опилки визуализирует ту самую область пространства с измененным состоянием, которую мы называем магнитным полем.
Специальные поисковые магниты появились лет 10 назад. Сначала китайские, потом наша промышленность освоила их выпуск. Самые популярные — двусторонние с грузоподъемностью 200-300 кг. Особенно спрос на них вырос в последние годы. Русский человек — в душе охотник, добытчик, собиратель. Национальная черта. Кто за грибами охотится, кто - за зверями, птицами, рыбой, кто-то за кладами… Этот ствол сбросили в воду бандиты в лихие 90-е. Вытаскиваю из сумочки агрегат сына. Владимир профессиональным взглядом оценивает: «Мощность 200 кг, для новичка сойдет. У меня — на 300 кг рассчитан. А веревка толстовата. Далеко не забросишь. Лучше всего брать альпинистские шнуры 6 миллиметров диаметром. Они держат 600 кг, не намокают, не тянутся. Можно далеко закинуть, и руки не режут. Другой конец обязательно надо прикрепить к ограждению, парапету моста, ближайшему дереву, кусту. Некоторые берут с собой колышки, типа, к которым бабки в деревне коз привязывают. На крайний случай — закрепляют на ноге. Иначе магнит может улететь и с концами… А он несколько тысяч стоит. Плюс шнур рублей 500. Владимир выдал мне прорезиненные толстые перчатки. Техника безопасности! Иначе можно легко порезать руки ржавыми находками. И начинается «рыбалка». Раскручиваю на берегу конец веревки с магнитом, забрасываю, жду немного, чтобы он лег на дно, и медленно тащу назад. Вспомнился вдруг пушкинский Балда. Как стал он на берегу веревку крутить, да конец ее в море мочить. Чтобы веревкой море морщить, и бесовское племя корчить. Бесы-то задолжали попу оброк. Интересно, какой оброк вытащим мы с Порываевым? На пятом забросе тропаревский чертенок прицепил мне к магниту странную монетку. Иду к Владимиру, он в монетах дока, известный кладоискатель. По берегам обычно немало гастарбайтеров бродит. Рыбу ловят на пропитание…» Вскоре еще одна монетка прицепилась. Наша, пятирублевая. Порываеву бесы подкинули два рубля. И то добыча. Магнит с тремя сомами и пятью рублями. Только сталь, железо, чугун. Так что серьезных кладов не жди. Лишь копейки, рубли ельцинского периода, да современные российские. Так называется обычная сталь, покрытая тончайшим слоем никеля, мельхиора, латуни.
Поэтому окружающий «спокойный» Эфир во втором случае прижимает железку и магнит друг к другу. Такая вот оказалась на деле природа способности магнитов притягивать к себе предметы из железа и других ферромагнетиков. Суть этого явления оказалась аналогичной тому, что показали Магдебургские полушария. Магдебургские полушария — знаменитый эксперимент немецкого физика Отто фон Герике для демонстрации силы давления воздуха и изобретённого им воздушного насоса. В эксперименте использовались «два медных полушария около 14 дюймов 35,5 см в диаметре, полые внутри и прижатые друг к другу». Из собранной сферы выкачивался воздух, и полушария удерживались давлением внешней атмосферы. После выкачивания из сферы воздуха 16 лошадей, по 8 с каждой стороны, не смогли разорвать полушария. Неизвестно, использовались ли лошади с обеих сторон для большей зрелищности или по незнанию самого физика, ведь можно было заменить половину лошадей неподвижным креплением, без потери силы воздействия на полушария. В 1656 Герике повторял эксперимент в Магдебурге, а в 1663 — в Берлине с 24 лошадьми. Оригинальные насос и полушария в Немецком музее Оригинальные полушария хранятся в Немецком музее нем. Deutsches Museum в Мюнхене. Аналогично атмосфере, которая находится под давлением всего в 1 атм. И хотя про силу вакуума человечество знает уже почти 400 лет, научиться использовать его возможности люди так и не научились. А вот Шаубергер сумел это сделать. Только не в статическом режиме, а в динамическом. Создавал вихрь нужной конфигурации и мощности и засталял его выполнять нужные ему действия — сплавлять лес, очищать воду, оживлять реки и леса, поднимать в воздух летающие диски, работать в качестве кондиционера и т.
При этом развернут ядра куска железа так, что со стороны северного полюса магнита, где электроны магнита сжаты, ядра атомов куска железа окажутся повернутыми своими легкими сторонами. А со стороны южного полюса — соответственно тяжелыми сторонами. Тем самым возбудив в куске железа магнитные свойства и превратив кусок железа в магнит. Нарушается равновесие сил в силовых линиях магнитных полей. Кусок железа, с ориентацией ядер атомов магнита, окружающим пространством будет подвинут к магниту так, что магнитные линии куска железа будут являться продолжением магнитных линий магнита, образуя как бы общее магнитное поле. Но сила этого магнитного поля будет меньше, чем сила магнитного поля магнита. То есть, сила магнитного поля магнита уменьшится на величину силы, затраченной магнитом на смену ориентации ядер атомов куска железа и возбуждения в нем магнитных свойств. Железо относится к ферромагнетикам, материалам которые обычно считаются магнитными. Они притягиваются к магнитам достаточно сильно.
Почему Магнит притягивает железо
И так, магнит притягивает к себе железо потому, что может намагнитить его из-за особых свойств. А правда, почему кусок железа или ферромагнетика притягивается к магниту? Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. почему магниты магнитят, смысл магнитов, суть магнитизма, магнитный эффект И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Именно за счет железа магнетит обладает свойствами притягивать себе подобное.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
Узнайте, почему магнит притягивает железо. Краткое объяснение, почему магнит притягивает железо. Блог магазина Магнитов на Коломенской. Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие? Например, длинный железный гвоздь начинает притягивать к себе другие железные предметы, которых не может притянуть магнит, который намагнитил гвоздь. Почему магнит притягивается к магниту.
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. Почему металлические опилки, притянувшиеся к одному полюсу магнита, расходятся своими концами?
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
Магнит известен нам со школьной скамьи, когда на уроках физики демонстрировался предмет в виде подковы, который притягивал к своим полюсам металлические изделия. Наверняка, многие задавали вопрос, почему игрушки — магнитики притягиваются к металлической дверце холодильника, но не удерживаются на бетонных или деревянных поверхностях. Этому есть научное объяснение, в структуре черного минерала из класса оксидов происходит упорядоченное определенным образом электромагнитное взаимодействие электронов. Толчок взаимодействию дает бозон или фотон, поэтому материал проявляет свои магнитные свойства. Немного истории Происхождение слова «магнит» покрыто тайной. Ученые склоняются к версии названия, произошедшего от имени греческого пастуха Магнеса, пастух нашел минерал и был удивлен его свойствам. Другая неподтвержденная гипотеза: минерал назван так в честь региона Магнесия, находившегося в Малой Азии. В этом районе были открыты залежи магнетита. Применение Магниты нашли широкое применение в разных областях деятельности человека. В строительстве используются магнитные фиксаторы или намагниченная вода.
Например, алюминиевые банки являются металлическими, но не содержат железа, поэтому не обладают магнитными свойствами. Сталь — это металл, изготовленный из железа, поэтому стальные предметы, такие как инструменты и столовое серебро, обычно обладают магнитными свойствами. Магнитные полюса Два конца магнита известны как северный полюс N и южный полюс S. Отталкиваются одни и те же полюса - притягиваются противоположные полюса. Если вы попытаетесь соединить два магнита с одинаковыми полюсами, направленными друг к другу, магниты будут отталкиваться друг от друга. Что такое магнитная сила? Магнитная сила — это сила, создаваемая электронами и возникающая между электрически заряженными частицами. Применяемая магнитами к магнитным объектам, эта сила создает и контролирует магнетизм и электричество. На самом деле мы не можем видеть действующие силы, они невидимы для человеческого глаза, однако мы можем наблюдать их влияние на различные объекты при проведении эксперимента. Область, где на магнитный материал действует магнитная сила, называется магнитным полем. С магнитными полями взаимодействуют три типа металлов: ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные металлы. Ферромагнитные металлы сильно притягиваются к магнитам, остальные нет. Магниты тоже притягивают парамагнитные металлы, но очень слабо. Диамагнитные металлы отталкивают магнит, хотя сила обычно очень мала. Как делается магнит? Внутри куска железа или другого магнитного металла находятся миллионы крошечных частиц, перемешанных друг с другом. Когда магнит помещают рядом с куском металла, частицы выстраиваются в одну линию, и кусок металла сам становится магнитом. Вот почему веревка скрепок будет свисать с конца магнита. Чем сильнее магнит, тем больше сила магнетизма и тем длиннее может быть веревка скрепок. Чаще всего для изготовления постоянных магнитов используются железо, никель, кобальт и некоторые сплавы редкоземельных металлов. Как магниты притягиваются друг к другу Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт. Главной особенностью является способность притягиваться к предметам из металла или стали. Второе качество заключается в наличии полюсов. Проверка полюсов достигается за сет приближения одного магнита к другому. Притягиваются противоположные полюса юг и север. Идентичные полюса отталкиваются друг от друга. Магнитное поле Электроны, двигаясь вокруг атома, создают магнитное поле, при этом неся отрицательный заряд. При постоянном перемещении производится электрический ток. Магнитное поле появляется за счет движения тока, сила тока влияет на силу магнитного поля. С учетом данной информации можно сделать вывод о наличии связи между магнетизмом и электричеством. В совокупности данное явление называется электромагнетизм. Движение электронов вокруг ядра не единственная причина появления магнитного поля. Не в меньшей степени на него влияет движение атомов вокруг своей оси. Отдельные материалы обладают магнитным полем, в котором атомы подавляют друг друга, осуществляя хаотичное движение.
Кусок железа, с ориентацией ядер атомов магнита, окружающим пространством будет подвинут к магниту так, что магнитные линии куска железа будут являться продолжением магнитных линий магнита, образуя как бы общее магнитное поле. Но сила этого магнитного поля будет меньше, чем сила магнитного поля магнита. То есть, сила магнитного поля магнита уменьшится на величину силы, затраченной магнитом на смену ориентации ядер атомов куска железа и возбуждения в нем магнитных свойств. Железо относится к ферромагнетикам, материалам которые обычно считаются магнитными. Они притягиваются к магнитам достаточно сильно. Эти материалы могут сохранять намагниченность и стать постоянными магнитами. Таким образом, как бы ни располагались около магнита другой магнит или кусок железа, пространство приблизит их друг к другу и соединит строго определенными внешними сторонами. Продолжение смотри в следующей статье. Ставьте лайки и подписывайтесь на канал.
Так, в Китае кусочки магнитных материалов использовались для создания компаса. В 1269 году была написана «Книга о магните» Петра Перегрина, а в 1600 году Уильям Гильберт написал трактат «О магните», описывающий основные свойства магнитов и анализирующий магнетизм Земли. Сегодня железо, включая его магнитные свойства, находит множество самых разных технологических применений. Железо — не единственное магнитное вещество, можно отметить никель и кобальт, заинтересовавшие человечество много позже и также широко использующиеся в настоящее время. Несмотря на столь долгий срок изучения магнетизма, это явление по-прежнему порождает новые вопросы. В быту мы ощущаем магнетизм как притяжение или отталкивание между телами. В физике же под магнетизмом понимается способность тела сохранять остаточную намагниченность то есть свое собственное магнитное поле в отсутствие магнитного поля внешнего. А уже это собственное поле может воздействовать на другие магнитные тела. Две концепции магнетизма Общим свойством большинства магнитных веществ является то, что их магнетизм обусловлен атомами так называемых переходных металлов, содержащих d -электроны индекс d относится к определенному виду симметрии электронных состояний атома. Переходные металлы — это не только железо, кобальт и никель, их несколько десятков. Локализованная вверху внизу картины ферромагнетизма С появлением понятия спина электрона и соответствующего ему магнитного момента были предложены две различные квантово-механические картины магнетизма — локализованная и зонная. Локализованная картина, сформулированная Гейзенбергом, предполагала, что электроны в кристалле не перескакивают с одного атома на соседний, однако между электронами с соседних атомов есть обменное взаимодействие. Это сугубо квантовый эффект, обусловленный разницей энергий параллельного и антипараллельного упорядочения спинов. Зонная картина Стонера, напротив, подразумевала возможность движения электронов, а их взаимодействие в основном осуществлялось в пределах одного атома. На первый взгляд, зонная картина выглядела более применимой к переходным металлам. Но некоторые явления она объяснить не могла, например, закон Кюри — Вейсса, описывающий линейную зависимость обратной восприимчивости от температуры восприимчивость — это отклик системы на слабое внешнее магнитное поле.
Почему магнит притягивает железо
В качестве него будем использовать противовес из двух яблок, штурка и деревянной перемычки. В статике конструкция стабильна, а вот если у магнита есть сила — тогда яблоко придет в движение. При подведении магнита к яблоку мы конструкция пришла в движение. Но вместо того, чтобы приблизиться, магнит начал отталкивать яблоко.
Что получилось в итоге — смотрите сами! Небольшое предостережение: под воздействием высокий температур магнит размагничивается. Если вы решите самостоятельно провести подобный эксперимент, мы советуем вам изолировать магниты от прямого нагрева, в противном случае вас ждет неудача.
Внутри куска железа или другого магнитного металла находятся миллионы крошечных частиц, перемешанных друг с другом. Когда магнит помещают рядом с куском металла, частицы выстраиваются в одну линию, и кусок металла сам становится магнитом. Вот почему веревка скрепок будет свисать с конца магнита.
Чем сильнее магнит, тем больше сила магнетизма и тем длиннее может быть веревка скрепок. Чаще всего для изготовления постоянных магнитов используются железо, никель, кобальт и некоторые сплавы редкоземельных металлов. Как магниты притягиваются друг к другу Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт. Главной особенностью является способность притягиваться к предметам из металла или стали. Второе качество заключается в наличии полюсов. Проверка полюсов достигается за сет приближения одного магнита к другому.
Притягиваются противоположные полюса юг и север. Идентичные полюса отталкиваются друг от друга. Магнитное поле Электроны, двигаясь вокруг атома, создают магнитное поле, при этом неся отрицательный заряд. При постоянном перемещении производится электрический ток. Магнитное поле появляется за счет движения тока, сила тока влияет на силу магнитного поля. С учетом данной информации можно сделать вывод о наличии связи между магнетизмом и электричеством.
В совокупности данное явление называется электромагнетизм. Движение электронов вокруг ядра не единственная причина появления магнитного поля. Не в меньшей степени на него влияет движение атомов вокруг своей оси. Отдельные материалы обладают магнитным полем, в котором атомы подавляют друг друга, осуществляя хаотичное движение. Предметы из металла обладают упорядоченными группами атомов, ориентированных в определенную сторону. Благодаря способности направлять атомы в заданном направлении и складывать магнитные поля, предметы из металла способны намагничиваться.
Каким образом магниты притягиваются и отталкиваются Как притягиваются магниты? Между магнитами, поднесенными друг к другу, возникает сила. Притяжение или отталкивание магнитов ощущается не только при непосредственном контакте. Взаимодействие присутствует даже без соприкосновения. Магниты будут отталкиваться, если поднести друг к другу их северные полюса. При контакте южных полюсов будет наблюдаться аналогичная картина.
Однако, между магнитами возникнет притяжение, если к северному полюсу поднести южный. Данный принцип работает аналогично электрическим зарядам. При этом полюса магнитов и электрические заряды представляют собой разные явления. По какой причине не все материалы способны магнититься Магнит взаимодействует с широким перечнем веществ. Вид взаимодействия не ограничивается притяжением или отталкиванием. Отдельные металлы и сплавы обладают специфическим строением, что дает возможность притягиваться к магниту с определенной мощностью.
Другие материалы также обладают данным свойством, но в меньших масштабах.
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.
Подвержен коррозии, поэтому сверху его дополнительно никелируют. В агрессивных средах лучше также применять самарий-кобальтовый магнит. Ферритовые магниты по-прежнему намного дешевле, поэтому сохраняют свою нишу для применения в быту или в электронике.
Кстати, хотя неодимовый магнит дешевле самарий-кобальтового, для него тоже требуется добыча редкоземельного металла, пусть и более распространённого. Частично, чтобы удовлетворить внутренний спрос, а частично — чтобы оказать давление на оборонную промышленность США. Из-за этого цены на неодим до 2022 года неуклонно росли или колебались.