А правда, почему кусок железа или ферромагнетика притягивается к магниту? В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие? Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл.
Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
| Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения | Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. |
| Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки | Рассмотрим, почему кусок железа притягивается к магниту. |
| Почему магнит притягивает металл ? | Почему металлические опилки, притянувшиеся к одному полюсу магнита, расходятся своими концами? |
| Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом? | В атомах магнита частицы обладают магнитным моментом, который и порождает силу, притягивающую вещества с высокой магнитной восприимчивостью, каковыми являются металлы. |
Ферромагнетики – основная причина притяжения сплавов
- Применение
- Статьи » Существуют ли поисковые магниты на золото и серебро?
- Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
- Почему магнит притягивает железо
- Создание магнитов
Основные сведения о постоянных магнитах — описание свойств
В состав атома входит ядро, а также электроны, вращающиеся вокруг него. У электронов есть специальные уровни, по которым они вращаются, или орбиты. На каждом таком уровне расположено по 2 электрона. Причем вращаются они в разных направлениях. Однако есть вещества под названием ферромагнетики. Некоторые электроны у них непарные.
Соответственно, определенное их количество может вращаться в одном и том же направлении. Так создается магнитное поле вокруг каждого атома вещества. Обычно атомы находятся в произвольном порядке. В таком случае поля уравновешивают друг друга. Но если же направить магнитные поля всех атомов в одном направлении, получается магнит.
Примечательно, что притягиваться могут разные металлы и другие вещества, но намного слабее по сравнению с ферромагнетиками. Чтобы ощутить притяжение, необходимо задействовать очень сильный магнит. Направление магнитного поля К ферромагнетикам относятся такие металлы, как железо, кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий. Также аналогичными свойствами характеризуются некоторые металлические сплавы и соединения. Количество ферромагнетиков неметаллического происхождения не так велико или пока мало изучено.
К ним относится, например, оксид хрома. Магнитной восприимчивостью характеризуются вещества преимущественно металлы , которые обладают определенной структурой. Их называют ферромагнетиками — это вещества, у которых магнитные поля атомов складываются в одном направлении. Помимо железа, к ферромагнетикам относятся кобальт, никель, тербий, гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий. Также магнит притягивает некоторые сплавы и даже неметаллические вещества — например, оксид хрома.
Какие металлы не магнитятся и почему? Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит?
Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся. Научная точка зрения Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле.
Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть: Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра — орбитальные. Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.
Но в данном устройстве эти параметры имеют принципиальное значение. Ранее уже упоминалось, что магнитное поле не имеет сплошной конфигурации, а состоит из множества тонких магнитных полей. Так и электрический ток так же имеет множество тонких полей. Поскольку электрический ток это направленное движение электронов, а они не могут слиться в общую массу. Они лишь могут выстраиваться в тонкие колоны, точно также как и домены в постоянном магните. Размеры доменов равны приблизительно 4 мкр.
Не трудно подсчитать какое количество магнитных полей уместится на всей площади магнитного полюса. Но и размер электрического поля не превышает размера электрона. А одно магнитное поле может, соединится только с одним электрическим. Это же явление можно рассматривать и с точки зрения разности потенциалов. Современные неодимовые постоянные магниты имеют огромный магнитный потенциал. Значит и на катушках необходимо создать соответствующий электрический потенциал. Или с точки зрения двигателя внутреннего сгорания, использовать высокооктановый бензин. Но топливная смесь в двигателе может быть либо «жирной», когда много бензина и мало воздуха, либо «сухой», когда много воздуха и мало бензина. Также и ток, подаваемый на катушки тоже должен быть не «сухим» и не «жирным».
В данном устройстве предпочтительно топливную смесь « подсушить». То есть на катушки следует подавать электроток малой силы и высокого напряжения. Но сила тока зависит от напряжения, делённого на сопротивление катушки. Значит, катушка должна быть намотана тонким проводом с большим количеством витков. Это самая сложная и самая ответственная деталь данного устройства. Китайская компания два года училась делать подобные катушки индуктивности. Но они не совсем то, что нужно для полноценной работы устройства. Катушка должна состоять из двух половин, намотанных в разные стороны. Соединив начала двух катушек в центре, мы получим одну, выходные концы которой будут в наружном слое.
Это исключит перехлёст начала обмотки с концом. И исключит возможность короткого замыкания катушки. А также позволит уменьшить зазор между катушками и постоянными магнитами. Это обстоятельство тоже имеет, немаловажную роль, поскольку взаимодействие между магнитами и катушками уменьшается по мере увеличения зазора между ними. К сожалению, найти производителей катушек именно такой конструкции пока не удалось. Но всё же это не та деталь, которую невозможно сделать.
От истории к делу: почему магниты бесполезны? Разберём все утверждения магнитотерапевтов, чтобы не оставить ни единого шанса на реабилитацию: 1. В этом посте обсудим первые два утверждения, а в следующих — остальные. Если вам понравится, буду писать стабильно посты на тему разоблачения методов альтернативной медицины не только магнитотерапии. Первые 3 утверждения восходят к заслуженному мошеннику российскому ученому, специалисту в области биоорганической химии, доктору химических наук как ему удалось? Человеческое тело содержит около 5-7 граммов железа, большая часть которого хранится в виде гемоглобина. Гемоглобин транспортирует кислород из легких в жизненно важные органы. Механизм действия «АЛМАГ» якобы заключается в способности притягивать железо и, следовательно, стимулировать микроциркуляцию крови. Гемоглобин действительно содержит железо, но совершенно неверно, что магниты его «притягивают». Если бы магниты оказывали заметное влияние на кровоток, то причиняли бы больше вреда, чем пользы. Давайте представим на мгновение малюсенькое , что магниты работают так же, как говорят магнитотерапевты. Предположим, что ученые ошибаются. А ещё предположим, у вас травма на животе, и вы спите на спине. Внизу вы расположили удобный «магнитик» по совету врача, чтобы быстрее выздороветь. Поскольку магнитные терапевты говорят нам, что магниты притягивают кровь, вся жидкость будет тянуться к вашей спине, к магнитам и подальше от места травмы. Она будет собираться в задней части вашего тела, ближе всего к магнитам. Вместо того, чтобы улучшить кровоток к травме, магниты уменьшат его. Подобным образом магниты «переместили» бы всю кровь из одной части мозга в другую. Это не очень хорошая идея, так как известно, что мозговые клетки могут жить без кислорода примерно 5 минут. Затем возникает необратимое повреждение головного мозга. И все же некоторые люди каждую ночь спят на этих «кровососущих» магнитах. Обратите внимание, если магниты действительно притягивают кровь, это не улучшит кровообращение. Кровь просто будет тянуться к магнитам, и, если они будут достаточно сильными, она останется в одном месте. В итоге кровь не сможет вернуться к сердцу и легким, чтобы получить больше кислорода, потому что будет удерживаться магнитами, лежащими под спиной.
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.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Если насыпать на лист бумаги, положенный на магнит, железные опилки, то они выстроятся вдоль линий магнитного поля, которое этот магнит создаёт. Поделитесь новостью с друзьями:.
Можно показать, что внутри полой катушки магнитные силовые линии идут плотным параллельным пучком, образуя сильное однородное магнитное поле. Задача 2 Почему лучше намагничивать стальной стержень, помещая его внутри соленоида с током, а не снаружи? Задача 3 На чертеже а фиг.
Если уменьшать длину соленоида, сжимая его, как гармошку;, конфигурация поля будет меняться, как показано на чертеже б. Представим себе, что катушка сжата до предела чертеж в , так что превратилась в один виток. Можете ли вы предсказать, как будет выглядеть магнитное поле витка с током, представив себе характер сжатия силовых линий? Изобразите ожидаемую конфигурацию поля. Согласуется ли она с опытом?
Задача 4 Внешнее магнитное поле соленоида совпадает с полем намагниченного стержня одинаковых размеров и формы. Какую же форму имел бы магнит, создающий такое же поле, как и виток с током в? Нарисуйте или опишите этот эквивалентный магнит. Если ее подвесить, она будет поворачиваться до тех пор, пока ее ось не укажет в направлении N-S. Она ведет себя так, как будто имеет на концах «полюсы», которые притягивают или отталкивают полюсы других магнитов.
Небольшая катушка с током, помещенная в магнитное поле Земли, магнита или другой катушки, будет поворачиваться наподобие стрелки компаса, пока ее магнитная ось не станет параллельной внешнему полю. Магнитное поле прямого провода с током Есть один особый очень важный случай проводника с током, когда нельзя подобрать эквивалентного магнита одинакового размера и формы. Это случай длинного прямого провода с током. С помощью железных опилок или крошечного компаса можно показать, что магнитные силовые линии такого проводника представляют собой опоясывающие его окружности, расположенные, разумеется, не в одной плоскости, а повсюду вокруг него. Магнитное поле сильнее вблизи провода и ослабевает вдали от него.
Этот первый эффект магнитного действия электрического тока был открыт следующим образом. В конце своей лекции о свойствах электрического тока датский ученый Эрстед поместил токонесущий провод около компасной стрелки и был до глубины души изумлен, увидев, что стрелка повернулась. Когда известие об этом открытии распространилось по Европе, оно породило целую лавину исследований. Ампер и другие ученые, пытаясь объяснить эти опыты, вскоре ввели в физику понятие электромагнитного поля. Явление, обнаруженное Эрстедом, представлялось крайне удивительным.
Таким образом, силы действовали на компасную стрелку не в направлении прямой, соединяющей ее полюс с проводником, а в перпендикулярном направлении. Последующие опыты подтвердили это заключение и показали, что сила, действующая со стороны магнита на ток, перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению тока — проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает боковое усилие. Эти новые силы полностью отличались от уже известных обычных сил, таких, как, например, силы тяготения направленные по прямой от одной массы к другой или силы, возникающие при столкновении упругих шаров или молекул которые отбрасывают их в противоположные стороны , а также силы притяжения или отталкивания , действующие по прямой между электрическими зарядами и между магнитными полюсами. До открытия Эрстеда были известны только такие силы, которые действуют вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела. Незадолго до Великой Французской Революции школа мыслителей, включая Вольтера и других, создала механистическую философию полностью предсказуемой Вселенной, основываясь на концепции таких простых сил.
Когда обнаружилось, что новые электромагнитные силы зависят от скорости движения электрических зарядов тока , они стали казаться еще более странными. Это были силы, которые увеличивались с ростом скорости и действовали перпендикулярно ей! Однако именно такие силы заставляют работать электрический двигатель. Мы можем проиллюстрировать происхождение этих сил с помощью карты магнитного поля. Круговое магнитное поле, окружающее прямолинейный проводник с током, само по себе несколько необычно, но и только.
Однако в комбинации с однородным магнитным полем оно создает отклоняющие силы, без которых невозможна работа электродвигателей, измерительных приборов, телевизионных трубок и некоторых гигантских ускорителей заряженных частиц. Чтобы продемонстрировать, откуда возникают эти силы, изобразим магнитные силовые линии с помощью векторов. Магнитное поле действует как катапульта Мы сможем предсказать направление действия результирующей силы, складывая векторы сил, отвечающих двум различным полям. Конфигурация однородного магнитного поля — это ряд равномерно идущих параллельных силовых линий, как показано на фиг. Мы рисуем эти окружности сгущающимися вблизи проводника, чтобы показать, что поле около него сильнее.
Векторное сложение этих двух полей дает примерно ту же картину, что мы получили в гл. Поэтому мы поступим точно так же, как и раньше. Изобразим оба поля вместе, как на фиг. Метод сложения векторов и доказательство выталкивающего действия магнитного поля на проводник с током. В некоторой произвольной точке А нарисуем стрелки-векторы, отмечающие напряженности обоих полей, одну в направлении однородного магнитного поля, а другую по касательной к окружности.
Сложим эти векторы и обозначим результирующее направление короткой стрелкой, выходящей из А. В другой точке В однородное поле не меняется, а поле, создаваемое током, ослабевает. Сложим опять их векторы и снова обозначим результирующее направление короткой стрелкой, исходящей из В чертеж г. Нанесем множество таких стрелок по всей диаграмме. Они покажут нам направление результирующего поля, которое мы хотели найти.
Начертим силовые линии этого поля, проходящие через стрелки чертеж д. Здравый смысл подсказывает нам следующие очевидные выводы: а Вблизи проводника преобладает магнитное поле, создаваемое током, и силовые линии суммарного поля практически совпадают с окружностями, в центре которых находится проводник. В этой точке оба поля полностью компенсируют друг друга. Чтобы правильно начертить конфигурацию результирующего магнитного поля, нужно запастись терпением. К счастью, карту поля можно получить, пользуясь косвенными геометрическими методами основанными на математическом соотношении, которое обычно записывается , и тому, кто их знает, будет легко вычертить ее на нашей диаграмме.
Соответствующая картина показана на фиг. Если, следуя Фарадею, мы будем видеть в магнитных силовых линиях графическое изображение реальных сил, которые действуют на магниты и проводники с током, то придем к заключению, что результирующее магнитное поле, изображенное на последнем рисунке, будет тянуть проводник вниз. Таким образом, здесь мы имеем дело с поперечной силой, перпендикулярной как проводнику, так и направлению однородного магнитного поля. Разглядывая эти картинки, мы можем сказать, что результирующее поле действует наподобие катапульты или рогатки фиг. Опыт, демонстрирующий конфигурацию магнитных силовых линий при взаимодействии токов.
Поперечная катапультирующая сила[71] Действует ли на самом деле эта сила непосредственно на проводник с током, проходящий поперек магнитного поля? Проверьте это на опыте, используя гибкий провод, электрическую батарею и подковообразный магнит. Включайте электрический ток при различных положениях проводника в сильном однородном поле между полюсами магнита. Если ток достаточно велик, то, как мы и ожидали, возникает поперечная сила, смещающая провод в сторону см. Но для электрического тока не обязательно нужен проводник; он может быть и просто пучком заряженных частиц, например электронов.
Такой электронный луч также отклоняется магнитным полем, — этот эффект, широко используемый в практических целях, мы рассмотрим в гл. Чтобы эффект был сильнее, магнитное поле должно быть перпендикулярно электрическому току или пучку электронов, так как продольная компонента поля не оказывает на них никакого влияния. Испытайте действие намагниченного стержня на электроннолучевую трубку. Результат этого опыта очень напоминает тот, о котором мы говорили в гл. Попытки получить отдельный магнитный полюс.
Начала теории магнетизма Вернемся к стальным магнитам и проведем еще один опыт. До сих пор в каждом магните мы всегда находили два полюса. Спросим себя, можно ли отделить северный магнитный полюс от южного наподобие того, как мы поступали с электрическими зарядами[72]. Попытаемся разрезать магнит пополам. Для этого намагнитим кусок стальной проволоки или пружину от часов.
Убедимся с помощью железных опилок, что на концах магнита образовались полюсы, а небольшой компас поможет нам определить, где северный полюс, а где южный. Затем с помощью ненамагниченных ножниц разрежем магнит посередине и исследуем полюсы каждой половинки. Как бы в насмешку над нашими попытками, в местах разреза возникают новые полюсы. Мы получили просто-напросто два новых магнита. Это необычное свойство магнитов тут же ставит перед нами два новых вопроса: 1 Сколь малые магнитики можно получить, разрезая магнит на все более мелкие части?
Попытки разобраться в этих вопросах привели к созданию теории магнетизма, одинаково хорошо объясняющей все магнитные явления — от обычных свойств магнитов до важнейших деталей магнитной структуры атомов. Полностью неверно также и то, что мы в состоянии раскрыть природу вещей путем одного только наблюдения. Если бы это было так, то развитие науки оказалось бы гораздо более легким, и занятие ею было бы по силам каждому. Однако в действительности в научном исследовании порой приходится применять очень трудоемкие и искусные методы, чтобы исключить то, что кажется основным для обычного наблюдателя… Теории — это отправные точки или вершины, с которых можно увидеть вещи в их взаимосвязи. Они, как указал Ченси Райт, глаза и уши ученого, необходимые ему, чтобы предвидеть и открывать явления, до поры до времени скрытые».
В этой связи следует отметить два обстоятельства. Во-первых, в науке, как и в любом другом виде человеческой деятельности, мы не можем обойтись без твердой точки зрения. То, что представляется противоречащим нашей теории, при тщательной проверке может, наоборот, оказаться ее подтверждением или следствием…» «Второе, и самое важное, обстоятельство заключается в том, что научная гипотеза обычно отвергается только в том случае, когда становится очевидным, что другая гипотеза лучше согласуется как со всеми предыдущими наблюдениями, так и с новыми фактами. Таким образом, путь к настоящему познанию состоит не в том, чтобы избегать теорий и предвидения, а в том, чтобы систематически умножать их число. Это позволит нам иметь несколько различных точек зрения и предохранит нас от излишней уверенности в правоте какой-либо одной из них.
Вот почему логические или математические методы в физике, химии, общей биологии и других теоретических науках столь плодотворно помогают нам открывать еще неизвестные факты». Как построить теорию? Какую же теорию магнетизма хотели бы мы построить? Прежде всего нам нужна теория, способная объяснить результаты наших опытов и помочь лучше понять природу магнетизма, служа нам как бы справочником понятий и идей. В предыдущих разделах мы рассказали об общих свойствах магнитов, которые были получены в результате опытов и большинство которых известно уже несколько веков[74].
Мы едва ли могли бы создать полезную для себя теорию, не основываясь на фактах, почерпнутых из опыта. Конечно, можно было бы начать и с таких утверждений: «Магниты таковы, какие они есть. Что бы ни содержалось внутри магнитов, это как раз то, что необходимо, чтобы обеспечить им нужные свойства. Стали присущ «магнитотропизм», т. Это и есть моя теория магнитов».
Подобная теория была бы безусловно «правильной», но совершенно бесполезной, и разумный исследователь не стал бы терять на нее время[75]. Итак, мы начнем с простой теории, объясняющей, почему у магнитов есть полюсы. Магнитный полюс — это не экспериментальный факт, это представление, искусственная идея, которой мы пользуемся, когда интерпретируем свои опыты. В ходе этих опытов мы приходим к выводу, что на самом деле полюсов не существует. Однако это не может само по себе разрушить нашу простую теорию.
Мы будем придерживаться ее до тех пор, пока она не перестанет нам служить. Представление о полюсах обогащает наш словарь, но оно не в состоянии подсказать нам новые опыты или позволить лучше понять суть дела. Так что, не отказываясь от термина «магнитный полюс», давайте все же поищем лучшую теорию. Сейчас мы уже вооружены некоторым опытом и можем отважиться на смелые предположения. Попытаемся же построить некоторую общую схему или картину и сделаем из нее в свою очередь новые заключения, которые подвергнем затем проверке опытом.
Поэтому мы вправе спросить себя: связаны ли свойства магнитов со специфическим поведением составляющих их атомов или молекул? Задав этот вопрос, сразу же проведем опыт. Попробуем разломать магнит, чтобы узнать, что у него внутри. В глубине души мы питаем надежду, разрезав магнит пополам, отделить друг от друга его северный и южный полюсы. Однако наш опыт дает неожиданный результат.
В месте излома возникает пара разноименных полюсов, так что каждый из двух кусков представляет собой новый самостоятельный магнит. Если мы разломаем магнит осторожно, без сотрясения, то увидим, что сила, с которой полюсы притягивают железные предметы, осталась прежней, т. Можно разрезать магнит на очень большое число кусков, и каждый из них также останется магнитом. Если мы попытаемся снова составить эти куски друг с другом, то едва только их края придут в соприкосновение, новые полюсы как будто исчезнут. Можно думать, что на самом деле они не исчезли, а просто не дают внешнего магнитного поля, поскольку их поля противоположны и практически нейтрализуют друг друга.
Продолжая мысленно разрезать магнит на все более и более мелкие части, мы убедимся, что нам придется остановиться на той стадии, когда мы поделим его на мельчайшие «элементарные» магнитики. Примерно сто лет назад считалось, что ими являются как раз молекулы или атомы железа. Сейчас мы склонны думать, что эти магнитики составлены из групп атомов, по многу миллионов в каждой, которые называются «доменами» и видимы в микроскоп. Но пока мы скажем о них только то, что они представляют собой очень маленькие и крайне многочисленные простейшие магнитики, поэтому можно вообразить себе магнит разрезанным на множество таких крошечных элементарных магнитов. Составив их вместе, чтобы получить один большой магнит, мы бы заметили, что эти магнитики выстроились таким образом, что северный полюс одного примыкает к южному полюсу соседнего, так что их внешние поля взаимно компенсируются всюду, кроме концов магнита.
Там на одной торцевой плоскости наружу будут обращены все N-полюсы, а на другой — S-полюсы элементарных магнитиков. Таким образом, можно, если хотите, представить себе, что обычный магнит заполнен выстроенными подобным образом маленькими магнитиками, хотя пока в такой сложной картине еще мало пользы. Мы можем даже построить модель такого магнита, состоящую из большого числа маленьких компасных стрелок, которые при наложении внешнего магнитного поля выстраиваются в определенном направлении. В такой модели стрелки остаются выстроенными, пока имеется магнитное поле. При его выключении они довольно сложным образом перестраиваются, стремясь образовать замкнутые циклические группы из нескольких стрелок, направленных друг за другом.
Эта модель годится и для ненамагниченного железа или стали: магнитное поле находящихся внутри них элементарных магнитиков не подавлено, но сами магнитики расположены неупорядоченно, причем не хаотически, а скорее циклическими группами. Давайте внимательно подумаем над этой идеей, чтобы понять, сможет ли она послужить основой плодотворной теории. Будем считать, что магнитный материал состоит из бесчисленного множества элементарных магнитиков, которые в намагниченном бруске упорядочены, а в ненамагниченном находятся в беспорядке. Опыты показывают, что мягкое железо с легкостью намагничивается и так же легко размагничивается, а закаленные стали требуют более сильных полей для намагничивания, а затем частично сохраняют свою намагниченность, становясь постоянными магнитами. Поэтому мы должны предположить, что в мягком железе элементарные магнитики способны легко поворачиваться, а в твердой стали они крепко сцеплены с соседними, испытывая с их стороны сопротивление, сходное с трением.
Чем же может нам помочь эта простая картина? Прежде всего мы видим, что она объясняет появление новых полюсов при делении магнита на части. Если только мы не разрушим при этом сами элементарные магнитики, то в месте разреза обязательно возникнут новые полюсы. Однако такое объяснение вовсе нельзя считать большим успехом. Наша теория просто объяснила те же самые экспериментальные факты, от которых она отталкивалась, иными словами, выдала нам ту же самую информацию, которая была в ней заложена.
Больше того, она высказала без каких-либо оснований утверждение, что сами элементарные магнитики невозможно разделить пополам.
При подведении магнита к яблоку мы конструкция пришла в движение. Но вместо того, чтобы приблизиться, магнит начал отталкивать яблоко. Причина, как ни странно в составе фрукта — наряду с железом в незначительном количестве в яблоке содержится много влаги, являющейся диамагнитным веществом. Поэтому магнит его отталкивает.
Многие люди уже на практике убедились в действии магнитного поля. Магнитные браслеты, ожерелья, подушки и многие другие подобные изделия лучше таблеток лечат самые разнообразные заболевания — от артрита и до рака. Некоторые врачи также считают, что стакан намагниченной воды в качестве профилактики может избавить от появления большинства неприятных недугов. В Америке ежегодно на магнитную терапию расходуется около 500 миллионов долларов, а люди во всем мире на такое лечение в среднем тратят 5 миллиардов долларов. Сторонники магнитной терапии по-разному трактуют полезность этого метода лечения. Одни говорят, что магнит способен притягивать железо, содержащееся в гемоглобине в крови, тем самым улучшая кровообращение. Другие уверяют, что магнитное поле каким-то образом меняет структуру соседних клеток.
Но в то же время проведенные научные исследования не подтвердили, что использование статических магнитов может избавить человека от боли или вылечить болезнь. Некоторые сторонники также предлагают всем людям использовать магниты для очищения воды в домах. Как говорят сами производители, большие магниты могут очистить жесткую воду за счет того, что удалят из нее все вредные ферромагнитные сплавы. Однако, ученые говорят, что жесткой воду делают не ферромагниты. Более того два года использования магнитов на практике не показали никаких изменений в составе воды. Но, даже не смотря на то, что магниты вряд ли обладают лечебным действием, они все равно стоят изучения. Кто знает, возможно, в будущем мы все же раскроем полезные свойства магнитов.
В электромагните магнитное поле порождается изменением электрического поля, либо за счёт движения проводника с постоянным током, либо за счёт протекания по проводнику переменного тока. В любом случае, при отключении тока магнитный эффект пропадает. Совсем другое дело - постоянный магнит. Никакого тока здесь и в помине нет. А магнитное поле есть. Строгое объяснение принципа действия постоянного магнита невозможно без привлечения аппарата квантовой физики. Если же объяснять «на пальцах», то наиболее адекватное объяснение звучит следующим образом.
Каждый электрон сам по себе является магнитом, обладает магнитным моментом - это его неотъемлемое физическое свойство. Если атомы, которым «принадлежат» электроны, в веществе ориентированы хаотично, то магнитные моменты электронов друг друга компенсируют и вещество магнитных свойств не проявляет. Если по какой-то причине атомы хотя бы какая-то их часть ориентируются в каком-то одном направлении, то магнитные свойства электронов складываются и вещество становится магнитом. Получается, что сильный магнит - это такой магнит, в котором много атомов ориентированы в одном направлении, и чем меньше атомов имеют одинаковую ориентацию, тем слабее получается магнит. Понятно также, что жидкости и газы магнитами в принципе быть не могут - ведь сохранять ориентацию атомы могут только в твёрдых телах. Со временем магниты теряют свои свойства, но это происходит под действием внешних причин: внешнего магнитного поля, высокой температуры , механических повреждений. Притягивая какое-то тело, магнит затрачивает часть своей энергии на это притяжение и становится чуть-чуть менее сильным.
Но когда вы отрываете это тело от магнита, он полностью возвращает себе потраченную энергию. Таким образом, суммарная механическая работа постоянного магнита остаётся нулевой, и теоретически магнит может сохранять свои свойства сколь угодно долгое время. Производство и использование постоянных магнитов Не смотря на то, что магниты были известны людям тысячи лет назад, их промышленное производство стало возможным только в двадцатом веке. Причём самые сильные постоянные магниты на основе неодимовых сплавов были изобретены только в 80-х годах прошлого века. А наиболее дешёвые и популярные из производимых сегодня магнитов - полимерные магнитные материалы, к числу которых относится, например, магнитный винил , так и вовсе были разработаны на рубеже второго и третьего тысячелетий. Первое практическое использование постоянных магнитов относится к 12 веку и не потеряло актуальности до сих пор. Это использование магнитной стрелки в компасе.
До начала массового производства магнитных материалов ни для чего другого магниты и не использовались применение их в качестве игрушек или «лечебных» амулетов - не в счёт. В современной же технике постоянные магниты используются повсеместно. Достаточно перечислить магнитные носители информации от дисковых накопителей в вашем компьютере, до магнитной полосы в вашей пластиковой карте , микрофоны и динамики постоянные магнитики есть и в звуковых колонках на вашем столе, и в вашем мобильном телефоне , в электродвигателях и генераторах не во всех типах электродвигателей используются постоянные магниты, но, например, в вентиляторах в вашем компьютере они точно есть , в многочисленных электронных датчиках задумывались ли вы, что именно такого типа датчик, например, не позволяет лифту начать движение при незакрытых дверях и во множестве других устройств. Но в целом производство и применение постоянных магнитов растёт с каждым годом. Где в древности были открыты залежи магнетита. Простейшим и самым маленьким магнитом можно считать электрон. Магнитные свойства всех остальных магнитов обусловлены магнитными моментами электронов внутри них.
С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном - фотоном частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля. Вебер - магнитный поток, при убывании которого до нуля в сцепленном с ним контуре сопротивлением 1 ом проходит количество электричества 1 кулон. Генри - международная единица индуктивности и взаимной индукции. Если проводник обладает индуктивностью в 1 Гн и ток в нём равномерно изменяется на 1 А в секунду, то на его концах индуктируется ЭДС в 1 вольт. Тесла - единица измерения индукции магнитного поля в СИ, численно равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника, перпендикулярного вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон. Использование магнитов Магнитные носители информации: VHS кассеты содержат катушки из магнитной ленты. Видео и звуковая информация кодируется на магнитном покрытии на ленте.
Также в компьютерных дискетах и жёстких дисках запись данных происходит на тонком магнитном покрытии. Однако носители информации не являются магнитами в строгом смысле, так как они не притягивают предметы. Магниты в жёстких дисках используются в ходовом и позиционирующем электродвигателях. Кредитные , дебетовые , и ATM карты - все эти карточки имеют магнитную полосу на одной стороне. Эта полоса кодирует информацию, необходимую для соединения с финансовым учреждением и связи с их счетами. Обычные телевизоры и компьютерные мониторы : телевизоры и компьютерные мониторы , содержащие электронно-лучевую трубку используют электромагнит для управления пучком электронов и формирования изображения на экране. Плазменные панели и ЖК-дисплеи используют другие технологии.
Громкоговорители и микрофоны : большинство громкоговорителей используют постоянный магнит и токовую катушку для преобразования электрической энергии сигнала в механическую энергию движение, которое создает звук. Обмотка намотана на катушку , прикрепляется к диффузору и по ней протекает переменный ток , который взаимодействует с полем постоянного магнита. Другой пример использования магнитов в звукотехнике - в головке звукоснимателя электрофона и в кассетных диктофонах в качестве экономичной стирающей головки. Магнитный сепаратор тяжёлых минералов Электродвигатели и генераторы : некоторые электрические двигатели так же, как громкоговорители основываются на комбинации электромагнита и постоянного магнита. Они преобразовывают электрическую энергию в механическую энергию. Генератор, наоборот, преобразует механическую энергию в электрическую энергию путем перемещения проводника через магнитное поле. Трансформаторы : устройства передачи электрической энергии между двумя обмотками провода, которые электрически изолированы, но связаны магнитно.
Магниты используются в поляризованных реле. Такие устройства запоминают своё состояние на время выключения питания. Компасы : компас или морской компас является намагниченным указателем, который может свободно вращаться и ориентируется на направление магнитного поля, чаще всего магнитного поля Земли. Искусство : виниловые магнитные листы могут быть присоединены к живописи, фотографии и другим декоративным изделиям , что позволяет присоединять их к холодильникам и другим металлическим поверхностям.
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
За счёт высокой частоты эффективность генератора значительно повышается при значительно меньших габаритах. Подобные конструкции широко применяются в «Инверторных генераторах» с бензиновым приводом. Как правило, Китайского производства. Хотя их конструкция заметно менее эффективна. В Китайских лабораториях активно занимаются разработкой данного устройства. Однако они существенно отстают, хотя не стоит их недооценивать. Они великие мастера копирования и улучшения. Это Русская разработка.
Очень бы не хотелось, что бы история повторялась, когда благодаря Русским учёным зарабатывали другие страны. А мы, как обычно, покупали у них «Наш» товар. В России есть действующая модель устройства. Вполне работоспособная. Не хватает лишь электронного блока управления. К сожалению, специалисты-схемотехники предлагают лишь блоки управления классической схемы. Но эти блоки работают неправильно.
И, как правило, сгорают после непродолжительной работы. Переубедить специалистов практически невозможно. В производстве данное устройство совсем не дорогое. Как уже говорилось ранее, наибольшую трудность вызывает производство катушек индуктивности. Но при массовом производстве на станках автоматах, их производство становится простым и весьма не дорогим. Производство постоянных магнитов также уже широко практикуется. Остальные комплектующие тоже весьма просты, и их производство возможно на любом механическом заводе.
Причём катушки индуктивности и постоянные магниты применяются идентичными, как на машинах малой мощности, так и на больших машинах. Разница только в количестве. Поэтому начав производство машин малой мощности, которых требуется огромное количество, нетрудно перейти к производству больших машин. Где могут применяться подобные устройства? Везде где есть потребность в электроэнергии. Хоть на балконе вашей квартиры, хоть на даче, хоть в пустыне, хоть в тайге или тундре. Хоть на Северном и Южном полюсе.
Хоть на Луне или Марсе.
Читайте также: 1П611 Станок токарно-винторезный повышенной точности универсальный схемы, описание, характеристики В частности, железо и никель были исследованы в рамках этой теории Михаилом Кацнельсоном, Александром Лихтенштейном совместно с американским физиком Габриэлем Котляром в 2001 году. Ими впервые из полностью микроскопического то есть исходящего из первопринципных уравнений расчета в рамках зонной картины было получено линейное поведение обратной восприимчивости с температурой закон Кюри — Вейсса , которое обычно интерпретируется как указание на присутствие локальных моментов.
Также ими была найдена слабая зависимость локальной восприимчивости от времени на оси мнимого времени, которое проще изучать с теоретической точки зрения , свидетельствующая о наличии локальных моментов. В какой-то момент казалось, что проблема железа и других переходных металлов почти решена. Энергетические зоны В атоме уровни энергии электрона дискретны.
В кристаллическом твердом теле же образуются целые диапазоны разрешенных энергий разрешенные зоны и запрещенных энергий запрещенные зоны. Несколько упрощая, можно сказать, что разрешенные зоны формируются из атомных уровней при объединении атомов в кристалл, а оставшееся место занято запрещенными зонами. Развитие классических идей новыми методами Однако появление в середине 2000-х годов концепции орбитально-зависимых переходов металл — изолятор вновь заставляло пересмотреть и дополнить полученные ранее результаты.
Здесь я перехожу к моим, совместно с коллегами, исследованиям. Мой интерес к проблеме железа возник в 2007 году в результате обсуждений в недавно созданном в Екатеринбурге Институте квантового материаловедения, но затем вышел за рамки этого института. В частности, для меня представлял интерес вопрос о том, как идеи Мотта и Гуденафа могут быть далее развиты уже с помощью современных методов анализа электронных корреляций.
Схема электронной конфигурации атома железа. Концентрические окружности соответствуют разным энергетическим уровням атома. Зеленые точки.
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. Магнитное поле проводника с током Это натолкнуло Эрстеда на идею о том, что действие проводника с током на магнитные стрелки носит вихревой характер, так как именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра. Из опытов Эрстеда вытекают следующие выводы: Электричество и магнетизм тесно связаны друг с другом.
Электрический ток оказывает магнитное действие. Вокруг проводника с током возникают магнитные силы, или, говоря современным языком, возникает магнитное поле.
Ими впервые из полностью микроскопического то есть исходящего из первопринципных уравнений расчета в рамках зонной картины было получено линейное поведение обратной восприимчивости с температурой закон Кюри — Вейсса , которое обычно интерпретируется как указание на присутствие локальных моментов. Также ими была найдена слабая зависимость локальной восприимчивости от времени на оси мнимого времени, которое проще изучать с теоретической точки зрения , свидетельствующая о наличии локальных моментов. В какой-то момент казалось, что проблема железа и других переходных металлов почти решена. Энергетические зоны В атоме уровни энергии электрона дискретны. В кристаллическом твердом теле же образуются целые диапазоны разрешенных энергий разрешенные зоны и запрещенных энергий запрещенные зоны. Несколько упрощая, можно сказать, что разрешенные зоны формируются из атомных уровней при объединении атомов в кристалл, а оставшееся место занято запрещенными зонами.
Развитие классических идей новыми методами Однако появление в середине 2000-х годов концепции орбитально-зависимых переходов металл — изолятор вновь заставляло пересмотреть и дополнить полученные ранее результаты. Здесь я перехожу к моим, совместно с коллегами, исследованиям. Мой интерес к проблеме железа возник в 2007 году в результате обсуждений в недавно созданном в Екатеринбурге Институте квантового материаловедения, но затем вышел за рамки этого института. В частности, для меня представлял интерес вопрос о том, как идеи Мотта и Гуденафа могут быть далее развиты уже с помощью современных методов анализа электронных корреляций. Схема электронной конфигурации атома железа. Концентрические окружности соответствуют разным энергетическим уровням атома. Зеленые точки.
Немного теории
- What Makes a Material Magnetic?
- Почему магнит притягивает только металл
- Семиков С.А. "Упрямая загадка магнетизма" (статья из "Инженера")
- Почему железо и магнит притягивает
- Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
- Новосибирский школьник «притягивает» к себе ложки и мелочь — его мама сняла это на видео
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
Какое железо притягивает магнит. В статье расскажем, работает ли поисковый магнит на золото и серебро, как он устроен и действительно ли притягивает драгметаллы. Таким образом, магниты притягивают только железо из-за взаимодействия их магнитного поля с магнитными моментами электронов в атомах железа.
«Что такое магнит и почему он притягивает железо?» Учёные ответы на детские вопросы...
Рассмотрим, почему кусок железа притягивается к магниту. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Лучше всего к магнитам притягиваются. И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо.
Чем магнит притягивает
- Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
- Движение электронов и магнитное поле
- Почему магнит притягивает только металл
- Почему магнит притягивает железо? Магнит.
- Виды постоянных магнитов
Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает. Это объясняет, почему магнит может притягивать железо через некоторое расстояние. Основная причина, почему железо притягивается к магниту, заключается в его атомной структуре. почему магниты магнитят, смысл магнитов, суть магнитизма, магнитный эффект И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы, они лишь слабо притягивают парамагнитные.