почему магниты магнитят, смысл магнитов, суть магнитизма, магнитный эффект И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита.
Магнитное и электрический ток
- Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
- Какие металлы магнитятся?
- «Что такое магнит и почему он притягивает железо?» Учёные ответы на детские вопросы...
- Electrons and Magnetism
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. Особенность железа в том, что в магнитном поле внешние электроны его атомов ориентируются определенным образом. В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы, они лишь слабо притягивают парамагнитные. После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо? Любой магнит, любого размера, даже самый маленький имеет северный и южный полюса.
Почему магнитится только железо, а алюминий-нет?
| Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом? | Расстояние между магнитом и притягиваемым объектом влияет на силу притяжения: сила ослабевает с увеличением расстояния. |
| Почему магнит притягивает железо? — точный ответ! | Железа же в яблоках крайне мало и притянуть его даже самым сильным магнитом не удасться. |
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
Если бы физические свойства железа позволяли бы магниту проникнуть в тело железа без сопротивления, то магнит остановился бы в точке равновесия действующих сил. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. Поля двух магнитов вблизи могут взаимодействовать между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов.
Почему магнит притягивает железо?
Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо. Почему тогда магнит не все притягивает? 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах?
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие? это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. В атомах магнита частицы обладают магнитным моментом, который и порождает силу, притягивающую вещества с высокой магнитной восприимчивостью, каковыми являются металлы.
Почему магнит притягивает только металл
К основным ферромагнетикам относятся следующие металлы: железо; никель; гадолиний. Соответственно, сплавы, в которых присутствуют эти металлы, могут притягиваться при поднесении магнита. Степень притяжения зависит от двух факторов: массовой доли ферромагнетиков в сплаве и мощности магнита. Чем больше ферромагнетиков, тем больше сила притяжения.
Если концентрация ферромагнетиков невысокая, то почувствовать притяжение можно только при помощи неодимового магнита или электромагнита, которые создают сильное магнитное поле. Чтобы определить наличие и массовую долю ферромагнетиков в ломе, можно проанализировать марку сплава, так как в цифробуквенном обозначении зашифрованы основные элементы и их количество. В случае с ломом этот способ не подходит, определение химического состава сплава осуществляется при помощи анализатора лома.
В Москве таким оборудованием располагает компания «Интерлом», анализ вторсырья происходит в присутствии сдатчика, что полностью исключает вероятность обмана. Перечень магнитящегося цветмета Идентификация цветного металла осложняется тем, что одна и та же группа цветмета может иметь диаметрально противоположные свойства. Это объясняется не химическим составом металла, а его молекулярной структурой, которая также определяет магнитные свойства.
Нержавеющая сталь С классификацией углеродистой стали проблем у сдатчиков не возникает, поскольку в составе используются только железо и углерод, благодаря чему металл магнитится очень хорошо. Сложнее дела обстоят с определением нержавейки, которая приобрела антикоррозионные свойства благодаря легированию хромом. Этот элемент создает на поверхности металла оксидную пленку, которая препятствует окислению металла.
Что говорит наука — Для того чтобы тело притягивалось, необходимо действие магнита или проводника с электрическим током. Так как человек не является природным магнитом, то притяжение может возникнуть за счет электричества. Люди могут пропускать через себя электричество. Внутри нас возможно создание токов за счет циркуляции жидкостей, но оно не такое сильное, чтобы к человеку притягивались предметы, — объяснил старший преподаватель кафедры общей физики НГТУ, руководитель театра физического эксперимента Николай Березин. По словам специалиста, в случае с Владленом наиболее вероятно, что предметы не притягиваются, а не отлипают. 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.
Жидкость может смачивать вещество, которое находится на коже, — ту же монету, тогда она может держаться.
Цинк, например, немагнитен, поэтому приложив к неокрашенной поверхности заготовки обычный магнит, можно установить, имеется ли в её составе цинк или нет. Если поверхность заготовки уже окрашена термостойкой краской, магнит не поможет. Необходимо проводить лабораторные испытания. Наибольшую точность даст тестирование на электронный парамагнитный резонанс ЭПР. ЭПР показывает содержание молекул материала на осциллографе, поэтому оцинкованный прокат будет иметь высокое содержание цинка на внешней поверхности и его наличие во внутренних слоях. При окраске никакого цинка в покрытии не обнаружится.
Ещё один метод заключается в микрофотографировании отшлифованного поперечного сечения образца. При цинковании в структуре чётко заметны три интерметаллических слоя, отсутствующие в обычных сталях. В завершение приведём и экзотический, способ — нужно просто… лизнуть стальную поверхность. Оцинкованная сталь, в отличие от обычной, имеет меловой привкус, причём очень отчётливый. Оцинковка или нержавейка: разница в цене окупается в процессе эксплуатации Сделать заказ можно по телефону Наши специалисты с радостью вам помогут Оцинкованная и нержавеющая сталь обладают общими свойствами коррозионной стойкости и устойчивости к воздействиям окружающей среды, что обуславливает популярность применения этих видов металла в строительстве и в производственных целях. Какие металлы не магнитятся: список Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.
Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам парамагнетики : алюминий, медь, платина, уран. Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам. Итак, какие металлы не магнитятся к магниту: парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам; диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий. В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные — не притягиваются. Парамагнетики и ферромагнетики Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении.
У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными. Парамагнитные металлы Парамагнитные металлы слабо притягиваются к магниту и не сохраняют магнитных свойств при удалении от магнита. К ним относятся медь, алюминий и платина.
Готовый набор для магнитной рыбалки: поисковый магнит F120, веревка и сумка Какие металлы можно найти с помощью поискового магнита Как и другие постоянные магниты, неодимовый магнит притягивает только ферромагнетики. К таковым относятся железо, никель и кобальт, а также их сплавы. Таким образом, поисковый магнит позволяет эффективно обнаруживать и поднимать объекты из этих металлов. Мощный поисковый магнит F300 Можно ли найти цветные металлы с помощью поискового магнита Не стоит рассчитывать, что с поисковым магнитом вы найдете золото, серебро, алюминий, медь, а также другие драгоценные или цветные металлы в чистом виде. По своим ферромагнитным свойствам эти материалы на несколько порядков уступают черным металлам. С другой стороны, отказываться от поисков тоже не стоит.
Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
Если изделие окрашено, имеет полимерное покрытие или ржавчину, то сила сцепления тоже несколько снизится. Также необходимо обращать внимание на класс сплава неодима. Чем больше его порядковый номер, тем выше магнитная энергия. Таким образом, сила сцепления магнита зависит от следующих основных факторов: размера изделия; способа крепления — на отрыв или на сдвиг; толщины и шероховатости металлического основания; площади прилегания контактных поверхностей; наличия лакокрасочных покрытий и ржавчины. Чтобы было легче разъединить два магнита, прилагайте усилие не на отрыв, а на сдвиг. Что такое класс неодимового магнита? Озадачены тем, что означают буквы и цифры в маркировке магнита? В продаже, как правило, встречаются изделия из материала от N35 до N52.
Наиболее популярные классы N38 и N45. Более высокие классы следует использовать там, где требуется очень сильное сцепление, а доступное место для магнита ограничено. В противном случае выгоднее использовать два магнитных держателя N38 вместо одного N52.
Но, этого не происходит, и магнит, и железо - твердые тела, а посему, магнит останавливается при механическом контакте с железом. Мы провели мысленный эксперимент. А теперь проведем реальный, физический, ибо критерий истины — практика.
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.
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 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.
Магнитные поля электронов могут усиливать друг друга или компенсировать: Орбитальные магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг оси Спиновые магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг своей оси Ферромагнетики Феромгнетики — вещества, которые могут намагничиваться при поднесении их к магниту. Почему так происходит? Вокруг каждого ядра атома такого вещества вращается непарное количество электронов. Магнитные поля этих электронов не скомпенсированы. Это такие вещества как, железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий, тербий. Ферромагнетики притягиваются к магниту и сами легко намагничиваются. Парамагнетики У паромагнетиков все магнитные моменты каждого атома скомпенсированы. Если такое вещество поднести к магниту, то все магнитные поля будут выстроены в одном направлении. У него появится собственное магнитное поле с отрицательным и положительным полюсом. Такое вещество притянется к магниту и может и само намагнититься и притягивать металлические предметы Диамагнетики У диамагнетиков скомпенсированы только спиновые моменты. Если поднести такое вещество к магниту, то к орбитальному магнитному моменту добавится движение электронов под воздействием внешнего магнитного поля. Это создаст дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего магнитного поля, поэтому диамагнетики будут отталкиваться от магнита. Поэтому, если говорить научным языком, о том, какие металлы не магнитятся к магниту , то это диамагнетики, в их список входят литий и бериллий. Подведем итог: металлы, которые не магнитятся Итак, хорошо магнитятся ферромагнетики, это кобальт, железо, никель, а также шесть лантаноидов. Различные сплавы железа также хорошо притягиваются. Если говорить в общем, то сплавы черных металлов хорошо притягиваются, а сплавы цветных металлов — не притягиваются. Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга. Магнитная цепочка Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом. Бесчисленные маленькие магнитики Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление красные стрелки и не оказывают суммарного магнитного воздействия. Образование постоянного магнита Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно розовые стрелки , и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит розовый брусок , магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля зеленые линии. Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом. Популярные материалы из данной категории: Как работает генератор переменного тока? Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки 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.