Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире.
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
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. 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.
Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами. Магнитные поля одного отдельного домена сориентированы в одну сторону. То есть каждый домен — это маленький магнитик. Различные домены ориентированы в самых разнообразных направлениях, то есть неупорядоченно, и гасят магнитные поля друг друга. Поэтому стальная полоса — не магнит.
Но если нам удастся сориентировать домены в одну сторону, чтобы силы магнитных полей сложились, вот тогда берегитесь! Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. Интересный факт: минерал магнитный железняк — естественный магнит. Но все же большинство магнитов изготовляют искусственно. Как делают магниты Какая сила может заставить атомы построиться в стройную линию, чтобы получился один большой домен? Поместите стальную полосу в сильное магнитное поле. Постепенно один за другим все домены повернутся в направление приложенного магнитного поля.
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. Москва, Большой Саввинский пер.
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.
Однако сопротивление к размагничиванию низкое: в 10-15 раз ниже, чем в современных неодимовых магнитах. Вплоть до 50-х годов и распространения ферритовых магнитов практически не имел аналогов при относительно невысокой стоимости. Например, массово использовался в нагревательных элементах, звукоснимателях, динамиках и так далее. При производстве более распространённым является так называемый анизотропный метод: способ литья в формы под воздействием внешнего магнитного поля.
Это даёт лучшие показатели намагниченности и коэрцитивной силы, чем при изотропном методе производства без внешнего поля. К слову, магниты из альнико до сих пор используются в процессах, где требуется хорошая устойчивость к высоким температурам. Феррит Впервые ферритовые магниты появились ещё в 1930 году, благодаря усилиям Тогда Йогоро Като и Такеши Такеи из Токийского технологического института. Они смогли добавить в измельчённый магнетит порошкообразный оксид кобальта и при помощи спекания получить первое подобное соединение с неплохими показателями коэрцитивной силы.
Изобретение Като и Такеи открыло интересные перспективы, ведь порошок оксида железа — это отходы металлургического производства, стоящие буквально копейки. 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.
Чем магнит притягивает
- Почему магнит притягивает только металл
- Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
- ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
- Применение
Основные сведения о постоянных магнитах — описание свойств
Представить ее себе тем более трудно, поскольку само по себе наблюдать непосредственно его нам нельзя - нам остается лишь довольствоваться тем, что мы наблюдаем за телами на которые то или иное поле влияет. В свое время, физика была разделена на два лагеря - сторонников гипотез дальнодействия и близкодействия. Первые вообще отвергали понятие поля и считали, что тела влияют друг на друга через пустоту, мгновенно с бесконечной скоростью. Вторые же не соглашались, настаивали на том, что между объектами должен быть некоторый агент, переносчик этого взаимодействия, коим физические поля и являются.
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 Для того чтобы сделать магнит, Вам необходимо просто «направить» магнитные домены металла в одном направлении. Для этого вам необходимо намагнить сам металл. Рассмотрим еще раз случай с иголкой: если магнит двигать постоянно в одном направлении вдоль иголки, происходит выравнивание направления всех его областей доменов. Однако, выравнивать магнитные домены можно и другими способами, например: 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 Большие мощные магниты применяются во многих сферах жизнедеятельности человека — от записи данных и до проведения тока по проводам.
Но основная трудность использования их на практике состоит в том, как перевозить магниты. Во время транспортировки магниты могут повредить другие объекты, или другие объекты могут повредить их, из-за чего их будет сложно или практически невозможно использовать. К тому же магниты постоянно притягивают к себе различные ферромагнитные обломки, от которых потом очень сложно, а порой и опасно избавиться. 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. Сила поля, или плотность потока, измеряется в Тесла T или в единице измерения гаусс Гс. Один тесла равен 10 000 гаусс. Напряженность поля можно также измерить в веберах на квадратный метр. Мифы о магните С магнитами мы сталкиваемся целый день. Они есть, например, в компьютерах: жесткий диск записывают всю информацию при помощи магнита, а также магниты используют во многих компьютерных мониторах.
Магниты также являются неотъемлемой частью телевизоров с электронно-лучевой трубкой, акустических колонок , микрофонов, генераторов, трансформаторов, электромоторов, кассет, компасов и автомобильных спидометров. Магниты обладают удивительными свойствами. Они могут индуктировать ток в проводах и заставить электродвигатель вращаться. Достаточно сильное магнитное поле может поднять мелкие объекты или даже небольших животных.
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.
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. Отталкивающая сила магнита Противоположности притягиваются. Чтобы объяснить, почему магниты отталкиваются друг от друга, северный конец одного магнита будет притягиваться к югу от другого магнита. Северный и северный концы двух магнитов, а также южный и южный концы двух магнитов будут отталкивать друг друга.
Магнитная сила является основой электродвигателей и привлекательных магнитов для использования в медицине, промышленности и исследованиях. Чтобы понять, как работает эта сила отталкивания, и объяснить, почему магниты отталкивают друг друга и притягивают электричество, важно изучить природу магнитной силы и множество форм, которые она принимает в различных явлениях в физика. Расчет магнитных свойств Магнитная индукция поля Земли составляет 0,5Ч10—4 Тл, тогда как поле между полюсами сильного электромагнита — порядка 2 Тл и более. Магнитное поле, создаваемое какой-либо конфигурацией токов, можно вычислить, пользуясь формулой Био — Савара — Лапласа для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока. Расчет поля, создаваемого контурами разной формы и цилиндрическими катушками, во многих случаях весьма сложен. Ниже приводятся формулы для ряда простых случаев. Магнитная индукция в теслах поля, создаваемого длинным прямым проводом с током I ампер , на расстоянии r метров от провода равна Индукция в центре кругового витка радиуса R с током I равна в тех же единицах : Плотно намотанная катушка провода без железного сердечника называется соленоидом.
Во всех случаях магнитное поле тока направлено перпендикулярно этому току, а сила, действующая на ток в магнитном поле, перпендикулярна и току, и магнитному полю. Поле намагниченного железного стержня сходно с внешним полем длинного соленоида с числом ампер-витков на единицу длины, соответствующим току в атомах на поверхности намагниченного стержня, поскольку токи внутри стержня взаимно компенсируются рис. По имени Ампера такой поверхностный ток называется амперовским. Напряженность магнитного поля Ha, создаваемая амперовским током, равна магнитному моменту единицы объема стержня M. Если в соленоид вставлен железный стержень, то кроме того, что ток соленоида создает магнитное поле H, упорядочение атомных диполей в намагниченном материале стержня создает намагниченность M. Величина c у парамагнитных материалов немного больше нуля, а у диамагнитных — немного меньше. Лишь в вакууме и в очень слабых полях величины c и m постоянны и не зависят от внешнего поля.
Почему магнит притягивает железо? | Объясни мне, как ребенку!
Но не следует забывать, что нет ничего более практичного, чем хорошая теория…. Долго я ломал голову, как же поставить ключевой эксперимент, основательный, неоспоримый, доказывающий верность моего понимания магнитных взаимодействий? Притягивает или придавливает? Все оказалось довольно просто.
Берем пластиковую бутылку с магнитной жидкостью. Подносим магнит. Оторвать довольно сложно, силы большие.
Ничего необычного. Какая разница, жидкий или твердый ферромагнетик — важна магнитная проницаемость. А теперь мы берем магнит и привязываем к нему тонкую нитку.
И опускаем магнит через горлышко сосуда в магнитную жидкость. Что происходит? Как и следовало ожидать, при приближении магнита к поверхности жидкости ее начинает вытягивать навстречу магниту, постепенно жидкость обволакивает весь магнит и, при дальнейшем опускании магнита в жидкость…ничего не происходит.
Магнит никуда не примагничивается, свободно перемещается по всему объему магнита. Не хочет вплотную приближаться к стенкам сосуда, а по всему объёму занимает любое, почти безразличное положение. Вот и все.
Не примагничивается магнит к ферромагнетику, а свободно перемещается в его теле, если есть такая возможность. Ну и контрольный эксперимент. Представьте себе на минутку, что вдруг магнитная проницаемость вакуума воздуха стала равна магнитной проницаемости железа.
Вы держите магнит на руке. Абсолютно ничего. Для Вас ничего не изменится.
Никуда магнит не двинется и в воздухе не зависнет. Сопротивление распространению магнитного потока уменьшилось в тысячи раз, но баланс сил сохранится. Магнит будет находиться в состоянии покоя.
Баланс сил не нарушается, никто никуда не двигается. Ну а теперь вместо ферромагнетика разместим рядом тело из диамагнетика или парамагнетика. Думаю, ответ ясен.
И действующая сила между магнитом и телом меняется на противоположную силу — силу отталкивания. В противоположность, если магнит находится в среде с высокой магнитной проницаемостью и рядом с ним поместить тело с низкой магнитной проницаемостью, наблюдается взаимное отталкивание магнита и тела. Не зависимо от материала тела.
На основании вышеизложенного я заявляю, что для магнитного поля не имеет значения материал тела, определяющим фактором взаимодействия магнита и тела является отношение магнитной проницаемости среды, в которой находится магнит, и магнитной проницаемости тела.
Притяжение произойдет между разными полюсами южный и северный. Одноименные полюса при этом отталкиваются. Немного о магнитном поле 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.
Принцип взаимодействия постоянных магнитов Мы уже знаем, что вокруг магнита существует магнитное поле. Определение 2 Магнитное поле — это пространство вокруг магнита, в котором действуют магнитные силы. Магнитное поле может быть создано постоянным магнитом или электромагнитом.
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.
ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
Силовые линии магнитного поля Это поле своими силовыми линиями, как петлей, охватывает путь электрического тока, подобно арке, которая стоит над дорогой. Например, когда включают настольную лампу и по медным проводам течет ток, то есть электроны в проводе перескакивают от атома к атому и вокруг провода создается слабое магнитное поле. В линиях высоковольтных передач ток намного сильнее, чем в настольной лампе, поэтому вокруг проводов таких линий формируется очень сильное магнитное поле. Таким образом, электричество и магнетизм — это две стороны одной и той же медали — электромагнетизма.
Движение электронов и магнитное поле Движение электронов внутри каждого атома создает вокруг него крошечное магнитное поле. Движущийся по орбите электрон образует вихреобразное магнитное поле. Но большая часть магнитного поля создается не движением электрона по орбите вокруг ядра, а движением электрона вокруг своей оси, так называемым спином электрона.
Спин характеризует вращение электрона вокруг оси, как движение планеты вокруг своей оси. Интересно: Как и из чего делают магниты? Описание, фото и видео Почему материалы магнитятся и не магнитятся В большинстве материалов, таких, как пластмассы, магнитные поля отдельных атомов ориентированы беспорядочно и взаимно гасят друг друга.
Но в таких материалах, как железо, атомы можно сориентировать так, что их магнитные поля сложатся, поэтому кусок стали намагничивается. Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами.
По аналогии - если изначально пластина на магните, то энергия возьмется от того, кто ее от магнита отрывает Да, я выше про это написал - если проводить эксперимент с одной железкой то понятно что на ее удаление тратится столько же энергии сколько вернется при притяжении и эту работу совершает тот кто ее удаляет.
А я говорю о разных, пстоянно новых железках которые ни кто не удалял от магнита, а только подносил соершая работу, но когда магнит их подхватывает совершается работа кем? В первом посте я написал что железо не обязательно удалять механически от магнита - его можно растворять например. Облепляющие магнит железки деформируют наведенное им магнитное поле и его будет всё меньше и меньше.
Добавлено спустя 48 секунд: avr123. Ну растворили, оно куда делось то? Железосодержащую жидкость ничуть не проще будет от магнита откачать, чем железку оттянуть.
Добавлено спустя 1 минуту 12 секунд: Вообще удивительная тема, в другой ситуации пришел бы avr123, сказал бы, что это дивный бред и потом ответил бы разноцветным постом и ссылками на учебники, а тут... Можно и так. При милионе опытов с одним и тем же шариком это не имеет значения.
Если шарики разные то каждый раз их на высоту подняли. Например небесные тела и космические объекты получили энергию при расположении в настоящую конфигурацию. Поэтому ясно что меторит падающий на землю просто возвращает энергию затраченую ранее на удаление земли и той массы из которой метеорит образовался.
Вот это отжиг! Приям раствор хлорного жедеза притягивается?
Самый большой по размерам магнит нашей планеты — это она сама. Земля, как утверждают некоторые физики, гигантский голубой магнит. Солнце — жёлтый плазменный шар, магнит еще более грандиозный. Галактики и туманности, едва различимые телескопами , тоже непостижимые по размерам магниты. В XVI веке учёный Уильям Гилберт изготовил стальной шар Gilberts Terrella намагнитив его, он увидел, что в нём получилось два полюса, так появилось предположение, что и Земля является большим магнитом. Уильям Гилберт Gilberts Terrella В настоящее время у учёных нет знаний о том, почему у Земли есть магнитный момент, почему она является магнитом, нет чёткого понимания механизма, который приводит к появлению магнитного поля.
Существует лишь несколько теорий. Одна из них утверждает, что в ядре Земли существуют потоки расплавленной плазмы а расплавленное вещество всегда сильно ионизировано , поэтому, если ядро вращается, то получается некий ток. Но это лишь теория. Свои латинские труды он подписывал: Пётр Перегрин. Впервые исследования о магните были произведены именно им. Свои результаты он опубликовал в этом обширном трактате. Его вы можете найти в свободном доступе на русском языке. Это его послание к рыцарю Сигеру Де Фукокуру.
Трактат рассказывает: каков должен быть мастер этого дела; как распознать эти магические камни; отдельная глава посвящается уменью находить стороны камня; уменью находить полюсы в камне: какой из них северный и какой южный; о том, как магнит притягивает магнит; как железо, пришедшее в соприкосновение с магнитом, поворачивается к полюсам мира; как магнит притягивает железо; поясняет причину, почему северная сторона притягивает южную, и наоборот; разысканию, откуда получает магнит природную силу, которой он обладает. Во второй части трактата автор говорит о построении инструмента, посредством которого определяют на горизонте азимут Солнца, Луны и любой звезды. О построении другого, лучшего инструмента того же назначения, об искусстве построить колесо, обладающее постоянным движением. Закончу статью словами самого автора. Ведь философы говорят, что ничто не доставляет радости без понятия о начале, и природа благ тускнеет, сиротливо пребывая во мраке, пока не выйдет на свет, озаренная лучом всем полезного рассуждения. Итак, из любви к тебе буду я писать простым языком о том, что вовсе неведомо рядовым ученым. Впрочем, в этом послании нами будет изложена лишь наука о явных действиях камня, ибо наше изложение составит часть трактата, поучающего, как строить физические инструменты. Повествование же о тайных действиях того же камня относится к искусству ваяния из камней.
Но хотя я и назвал явными те вещи, о которых ты спрашивал, тем не менее, они останутся замысловатыми и покажутся толпе каким-то обманом и обольщением, оттого, что для нее они недоступны.
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. Почему магнит так назвали Этот камень стали называть «камнем Магнуса» или просто «магнитом», по названию местности, где добывали железную руду холмы Магнезии в Малой Азии.
Таким образом, за много веков до нашей эры было известно, что некоторые каменные породы обладают свойством притягивать куски железа. Почему металлические предметы прилипают к телу Жидкость, которая выделяется из желез, может просто «приклеивать» разные вещи, за счет чего они долго держатся на теле. То, что выделяют железы, не всегда хорошо заметно.
Electrons and Magnetism
- Магнетизм и электромагнетизм
- Почему магнит притягивает металл ?
- Какой полюс магнита притягивает железо?
- Изобретение неодимового магнита: как Масато Сагава и Джон Кроат изменили современный мир / Хабр
Новосибирский школьник «притягивает» к себе ложки и мелочь — его мама сняла это на видео
В этой статье мы разберемся, что такое магнит, как он работает и почему притягивает именно железо. Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса (Северный с Южным). Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. Лучше всего к магнитам притягиваются.
Суть магнита. Почему магниты магнитят. Природа и принцип действия магнитов и электромагнитов.
Это объясняет, почему железо притягивается к магниту с большой силой. После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо? Это объясняет, почему железо притягивается к магниту с большой силой. Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности.
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
- Немного истории
- Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
- Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
- Часто задаваемые вопросы
- Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
Почему магнит притягивает железо
это явление, при котором магнит притягивает к себе предметы, содержащие железо. Таким образом, магниты притягивают только железо из-за взаимодействия их магнитного поля с магнитными моментами электронов в атомах железа. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. – Серебро, золото, медь магнит не притягивает. Только сталь, железо, чугун. 1. магниты притягивают железо в крови.