Наука - 24 декабря 2020 - Новости Новосибирска - Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу. Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует.
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Забрасывать спиннинг с лодки, щук ловить, а магнит пусть сзади на веревке тянется, сам цепляет хорошие находки. Я тут начал собирать коллекцию предметов Руси ушедшей. Пара прялок, ступа, рогач, чапля уже есть. Хочу найти чугунный утюг на углях. Таким брюки клеш пацаном гладил перед выходом на танцы в сельском клубе. В нашей деревне тогда электричества не было, при керосиновой лампе жили. Порываев говорит, эти утюги мужики к сетям привязывали в качестве груза.
Так что шанс есть. И подкову хочу. На счастье. Браконьерская верша, она же "морда". Больше в эту ловушку рыба не попадет. Гулял с девушкой вдоль Москвы-реки и увидел двух парней, которые забрасывали что-то в воду и тут же вытягивали обратно на берег.
Присмотрелся, странно: спиннинга-то у них не было. Да и сам процесс был слишком шумным: каждый заброс заканчивался фонтаном брызг, так всех щук, окуней распугаешь. А главное - ну какая еще рыбалка в мутном столичном водоеме? Не выдержал, подошел. Тут-то парни и показали круглый магнит на длинной веревке. Кидай, мол, в воду и вытаскивай сокровища.
За пару часов кладоискатели нашли лишь несколько ржавых железяк, опутанных водорослями... Но меня было уже не остановить. В деревенском детстве очень нравилось рыбачить. Дело было не в самой рыбе, а в азарте, когда из темной воды тащишь какой-то трофей. Я вырос, перестал есть мясо и пообещал себе никогда не рыбачить и не охотиться. К еде из "прошлой жизни" не тянуло, а вот по ощущению азарта при рыбалке я иногда все-таки скучал.
И вот, оказывается, существует гуманная замена рыбной ловле - как соевый заменитель колбасы кстати, мне нравится. Стал искать в интернете, где купить такой магнит - и обнаружил на кладоискательских сайтах кучу фотографий с серьезными трофеями типа утюгов, сабель, пистолетов. Впрочем, самые честные предупреждали - чаще всего в речках и озерах находишь обычные ведра, крючки да блесны. Ну, тоже дело, подумал я. Не найду саблю - так хоть водоем почищу от железа. Какая-никакая, но помощь природе.
А блесны отцу пригодятся, он у меня заядлый рыбак. Так я и стал обладателем магнита, веревки и специальной сумки для безопасной переноски. А то положишь в рюкзак к остальным вещам, ключи прилипнут - не отдерешь. В первый же вечер взял пива, позвал друзей и пошли мы в Серебряный бор - действительно, как на рыбалку. Одному, наверное, быстро надоело бы кидать и вытаскивать тяжелый груз. А в компании все веселее.
За пару часов мы вытащили из речки несколько килограммов основательно проржавевшего железа. Какие-то трубы, россыпь гвоздей, рыболовные крючки и, под конец, советский складной нож. Не сабля, конечно, но тоже интересно. Так и пошло — когда находится свободный час, иду к Москве-реке и кидаю магнит. Клада я пока так и не нашел, но рыбацкий азарт вернулся.
Эти метания, открытые в свете синхротронного магнитотормозного излучения электрона, списывают на "квантовые флуктуации", но это так же нелепо, как если б Оствальд и Мах энергетисты, отрицавшие атомы , стали объяснять броуновское движение квантовыми флуктуациями импульса броуновских частиц. Притяжение разноимённых электрических зарядов, скажем электрона и позитрона, тоже объяснимо в духе Демокрита и Лукреция. Если электрон испускает потоки реонов, то позитрон — потоки антиреонов ареонов. Эти встречные потоки аннигилируют, не дойдя до зарядов [ 1 ], отчего внешние потоки сходящихся к электрону и позитрону реонов и ареонов оказывают снаружи избыточное давление на заряды, подталкивая их навстречу друг другу. Это объяснение притяжения очисткой пространства меж телами и давлением внешних потоков частиц не раз выдвигалось — сначала Демокритом, Эпикуром и Лукрецием, затем в XVIII веке — М.
Ломоносовым и Г. Лесажем, а в XX веке — К. Станюковичем, которые видели в этом механизме причину электрического, магнитного и гравитационного притяжения. И в теории Ритца магнетизм с гравитацией — это частные проявления электрического взаимодействия. Ведь каждое тело составлено из равного числа положительных и отрицательных зарядов, отчего силы притяжения и отталкивания зарядов двух нейтральных тел сбалансированы. По ряду причин этот баланс нарушается, рождая небольшой избыток сил притяжения над силами отталкивания, ощутимый как магнитное и гравитационное притяжение. Да и Кеплер, открыв законы движения планет, считал, что их движет притяжение Солнца, подобное магнетизму и рождённое избытком сил притяжения над силами отталкивания. В случае магнетизма этот избыток вызван движением зарядов: если положительно заряженные ядра атомов покоятся, то электроны в атомах крутятся, образуя круговые токи. Этими токами Ампер впервые объяснил магнетизм и этим свёл его к электричеству рис. Движущийся заряд, как открыли Вебер, Гаусс и как доказал Ритц, наводит чуть иную электрическую силу, чем неподвижный, ввиду запаздывания электрических воздействий, обычно передаваемых реонами со скоростью света c.
Но реоны от подвижного заряда получают добавочную скорость, наращивая силу, частоту ударов, то есть электрическую силу. Этот избыток сил со стороны подвижных электронов и рождает все магнитные эффекты. Выходит, античное истолкование магнетизма давлением потока частиц, расчищающих пространство меж магнитами, по сути, сводящее магнетизм к взаимодействию разноимённых зарядов, вполне обосновано. Той же точки зрения о флюиде — потоке тончайшей материи, источаемой магнитом, ещё в XV веке придерживался У. Гильберт — основатель науки о магнетизме. Как видим, учёные давно догадывались о скрытом механизме магнитных воздействий. На фоне их механических объяснений нынешнее толкование магнетизма через абстрактные магнитные поля и уравнения Максвелла выглядит нелепым и даже ошибочным, если учесть ряд парадоксов и опытов, противоречащих нынешней электродинамике. Некоторые из них описаны Г. Николаевым [ 3 ], В. Петровым [ 4 , 5 ], а также В.
Околотиным [ 6 , 7 ] — электротехником, специалистом по сверхпроводимости [ 8 ] и сторонником теории Ритца. Итак, магнит по гипотезе Ампера оказывает магнитное действие, поскольку состоит из атомов, каждый из которых подобен витку с током. Эти токи в атоме рождены электронами — отрицательными зарядами, крутящимися по орбитам и вокруг оси. Когда-то полагали, что сила, удерживающая электрон на орбите,— это электрическая сила притяжения ядра. Но такой атом нестабилен, да и в квантовой механике орбитальное движение электрона отвергли. Однако ещё в 1908 г. Вальтер Ритц допустил, что электрон вращается в атоме под действием не электрической, а магнитной силы. Это объясняет стабильность атомов, их спектры, фотоэффект, элементарный магнитный момент и другие свойства атомов [ 9 , 10 ]. Магнитное поле такого остова имеет бочкообразную структуру как в циклотроне , и захваченный атомом электрон устойчиво летит по орбите в средней плоскости остова. Это поле велико, но снаружи не заметно, будучи собрано внутри атома и исчезая вне его от компенсации магнитных моментов остова моментами замыкающих граней "крышек атомной бочки", нейтрализующих бочкообразное поле, рис.
Зато действие поля на электроны атома вполне заметно. Этим магнитная модель атома объясняет фотоэффект, где роль магнетизма отмечал ещё Дж. Томсон [ 11 ]. Структура поля остова объясняет и стандартный магнитный момент атомов, вызванный орбитальным вращением электронов и якобы невозможный в классической теории, где величины не квантуются [ 12 , 13 ]. Часто его называют магнетоном Бора, поскольку Н. Но стандартный магнитный момент следует и из классической модели атома. А если атом удерживает в магнитной ловушке несколько электронов, то его магнитный момент вырастет в целое число раз. Да и предсказан был элементарный магнитный момент магнетон задолго до Бора физиками-классиками — В. Ритцем и П. Вейссом [ 9 ].
Этим моментом Ритц объяснил спектры атомов, а Вейсс — ферромагнетизм. Будучи другом и коллегой Ритца, Вейсс даже написал душевное предисловие к посмертной книге Ритца. Электрон вертится от реакции отдачи при выбросе реонов как фейерверочное колесо, выбрасывающее искры и от ударов сходящегося потока реонов, раскручивающих электрон так же, как поток ветра вертит мельничное колесо [ 1 ]. Подобный механизм раскрутки электрона ещё 50 лет назад предложил В. Демиденко, отметивший, что носящиеся в пространстве со скоростью света частицы-переносчики воздействий ударяют в электрон и крутят его, аналогично струе воздуха в опыте Отточека, поддерживающей вращение даже симметричного маховика [ 14 ]. В обоих случаях скорость вращения стабилизируется на стандартном уровне. Вот откуда стандартный магнитный момент электронов: причина в равенстве их размеров и скоростей реонов, задающих стандарт скорости вращения. Не случайно именно Ритц первым предсказал стандартный магнитный момент, ось электрона и осевое вращение элементарных зарядов для объяснения магнетизма и гравитации [ 1 , 9 ]. Но и это открытие хотят ныне приписать квантовым физикам Дж. Уленбеку и С.
Хотя Уленбек, приняв вслед за Ритцем магнитный момент и вращение спин электрона для описания атомных спектров, исходно был физиком-классиком и учеником Эренфеста, знакомого с Ритцем и его идеями. А Гаудсмит, как квантовый теоретик, не имел отношения к открытию спина и лишь подписал работу Уленбека. И вообще кванторелятивисты теперь отвергают вращение электрона, считая спин абстрактным свойством. Ведь вращение электрона означает наличие у него структуры, противореча принципу неопределённости и теории относительности так как окружная скорость V крутящегося электрона вышла бы сверхсветовой. Отметим, что реоны мог бы испускать и не сам электрон, а вытолкнутые им частицы-бластоны B, распадающиеся на расстоянии r0 на реоны рис. Эти частицы предсказал ещё Никола Тесла в честь которого названа единица магнитной индукции B , утверждавший, что "выталкиваемые электроном комья материи… расщепляются на фрагменты столь маленькие, что они полностью теряют некоторые физические свойства",— эти фрагменты реоны и производят своими ударами электромагнитные действия. Орбитальное и осевое вращение электронов объясняет все три типа магнетизма веществ диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм , смотря по их реакции на внешнее магнитное поле B0 и по проницаемости для него. Удивительно, но такое деление веществ на три типа по проницаемости для магнитного поля потока реонов из магнита впервые произвёл всё тот же Лукреций, который, выделив железо, отметил: "Ток из магнита не в состояньи совсем на другие воздействовать вещи. Частью их тяжесть стоять заставляет,— как золото,— частью пористы телом они, и поэтому ток устремляться может свободно сквозь них, никуда не толкая при этом; к этому роду вещей мы дерево можем причислить, среднее место меж тем и другим занимает железо". Самые упрямые и странные — диамагнитные вещества, действующие наперекор внешнему полю.
Однако электроны, летя по орбитам в магнитном поле атома, постепенно теряют энергию, отдаляются от ядра и в итоге его покидают. То есть намагниченность, казалось бы, возникнет лишь вначале, а затем плавно сойдёт на нет, раз генерирующие его электроны выбывают из игры.
То есть магниты будут прижаты друг к другу противоположными полюсами.
Магнитные линии одного магнита будут являться продолжением магнитных линий другого магнита, и представлять одно общее магнитное поле. Сила общего силового магнитного поля будет равна сумме сил силовых линей обоих магнитов. Рассмотрим, почему кусок железа притягивается к магниту.
Предположим, что рядом с магнитом находится кусок железа. Рисунок представлен выше по тексту. Внутри куска железа все атомы сгруппированы силовым полем в кристаллическую решетку.
Атомы железа асимметричны. Силовые линии магнита, состоящие из электронов малых энергетических полей сот пространства, проходят через пространство внутри куска железа, около ядер атомов железа.
Например, парамагнетик не реагирует на однородное магнитное поле.
Парамагнетики втягиваются по направлению градиента неоднородного магнитного поля. Но этот эффект очень слабый. Он в сотни и в тысячи раз слабее, чем притяжение ферромагнетика к магниту.
В бытовых условиях это практически незаметно, потому что неоднородность магнитного поля обычного магнита очень маленькая.
Какой цветной металл магнитится
Дак и я не сомневаюсь что магнит притягивает железки и могу померить параметры этого притяжения. Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. Дак и я не сомневаюсь что магнит притягивает железки и могу померить параметры этого притяжения. это явление, при котором магнит притягивает к себе предметы, содержащие железо.
Почему магнит притягивает железо?
Любой магнит, любого размера, даже самый маленький имеет северный и южный полюса. Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. Расстояние между магнитом и притягиваемым объектом влияет на силу притяжения: сила ослабевает с увеличением расстояния.
Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел. Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Магнитный эффект Сегодня очевидно, что дело не в чудесах, а в более чем уникальной характеристике внутреннего устройства электронных схем, которые образуют магниты. Электрон, который постоянно вращается вокруг атома, образует то самое магнитное поле.
Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. Эти металлы еще называют ферромагнетиками. В непосредственной близости с магнитом атомы сразу начинают перестраиваться и образовывать магнитные полюса. Атомные магнитные поля существуют в упорядоченной системе, их называют еще доменами. В этой характерной системе находятся два полюса противоположные друг другу — северный и южный. Применение Северный полюс магнита притягивает к себе южный, но два одинаковых полюса сразу же отталкивают друг друга.
Современная жизнь без магнитных элементов невозможна, ведь они находятся практически во всех технических приборах, это и компьютеры, и телевизоры, и микрофоны, и многое другое. В медицине широко применяется магнит в обследованиях внутренних органов, при магнитных терапиях. Следите за новостями! В материале использованы фото и выдержки из: 3 разных типа магнитов и их применение Магниты — это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы например, железо и никель с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита. Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г.
Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах. Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения. Постоянные магниты После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле. Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов: I Ферритовые магниты Ферритовые магниты также называемые керамическими магнитами являются электроизоляционными.
Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель. Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария. Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях до 300 градусов Цельсия , и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах. Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.
Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления. Чтобы классифицировать их основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе , Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.
Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах — до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна. Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров — это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары. III Редкоземельные магниты Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов.
Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла. Два типа редкоземельных магнитов — самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем слоями , чтобы защитить их от сколов или поломок. Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония.
Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению. Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры. Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа. Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях.
Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов. IV одномолекулярные магниты К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты. Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах. Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов.
Этот пример дает ощущение того, что силовые линии электрического и магнитного полей вполне реальны. Конечно, не следует забывать, что в действительности существуют не силовые линии, а сами поля. Магнитное поле Земли Если воспользоваться компасом, чтобы построить карту окружающего нас магнитного поля, то мы получим ряд параллельных линий, идущих приблизительно с севера на юг. Подвешенный на нити намагниченный стержень, представляющий собой гигантскую компасную стрелку, повернется в том же направлении. Эти линии говорят о существовании магнитного поля, которое, разумеется, останется и после того, как мы уберем все наши магниты.
Обследовав всю поверхность Земли, мы увидим, что линии сходятся на севере Канады, а также в некоторой области в Австралии. Почти повсюду эти линии идут не горизонтально, а наклонены к земной поверхности[67]. Их направление указывает на то, что Земля похожа на огромный магнит с магнитной осью, слегка повернутой относительно географической оси вращения фиг. Именно это слабое земное магнитное поле используется для навигации с помощью компаса, несмотря на то, что стальные корабли обладают собственным магнитным полем, которое частично имеет переменный характер, что сильно затрудняет навигационное дело. Эквивалентный магнит для внешнего магнитного поля Земли.
Северный полюс стрелки компаса указывает на север Канады. Следовательно, там должен находиться южный магнитный полюс Земли. Этот полюс, однако, называют Северным магнитным полюсом. Если это будет вас затруднять, то избегайте таких сокращений, как «северный полюс», и называйте все полюсы их полными именами, т. Это избавит от путаницы.
Когда же вы полностью уясните себе этот вопрос, вам, возможно, снова захочется вернуться ради экономии времени к сокращенным наименованиям. Магнитное поле Земли на значительных пространствах однородно, т. Поэтому с его помощью можно провести очень важный опыт — проверить равноправность северного и южного полюсов магнита. Положим магнит на пробку и пустим его плавать в воду. Земное магнитное поле повернет магнит в направлении N-S.
Будет ли оно также перемещать его в каком-либо определенном направлении, например на север? Если северный и южный полюсы плавающего магнита обладают равной силой хотя создаваемые ими поля противоположны по направлению , можно ожидать, что магнитное поле Земли будет притягивать их одинаково. Под действием такого притяжения магнит повернется вокруг своей оси, но не будет двигаться по поверхности воды ни на север, ни в каком-либо другом направлении. Если же полюсы плавающего магнита неодинаковы, то можно ожидать, что магнитное поле Земли будет действовать на них с различной силой и заставит магнит перемещаться в некотором направлении. Проведите этот важный опыт сами.
Хотя земное магнитное поле довольно слабое, оно способно заметно искривить путь электронного пучка. В следующих разделах мы увидим, как магнитное поле может выталкивать проводник с электрическим током, действуя подобно катапульте. Потоки заряженных частиц космического излучения, приходящие из мирового пространства, также заворачиваются земным магнитным полем. Это позволяет использовать Землю во многих современных экспериментах с космическими лучами как гигантский анализирующий магнит. Как намагничивают магниты В современной практике намагничивание магнитов производится с помощью электрического тока.
Для этого ток пропускается не через намагничиваемый металлический брусок, а через намотанную вокруг него проволочную катушку. Магнитное поле внутри длинной цилиндрической катушки соленоида однородно, а напряженность его легко менять, регулируя ток. Поэтому такая катушка чрезвычайно удобна для опытов по намагничиванию. Если мы поместим стальной брусок внутрь соленоида и подадим в катушку ток, то увидим, что при включенном токе брусок намагничивается. После выключения тока брусок по-прежнему остается магнитом, хотя и несколько более слабым.
Для намагничивания бруска достаточно пропускать ток через катушку в течение всего лишь доли секунды. Существует несколько материалов, пригодных для получения таких «постоянных магнитов». Для этой цели подходит большинство сортов закаленной стали. Еще лучше специальные стали, содержащие вольфрам или кобальт. Некоторые новые сплавы, в состав которых входит алюминий, например «алнико», позволяют создавать еще более сильные магниты, однако требуют больших полей для намагничивания.
Все эти материалы также можно намагнитить, помещая их на короткое время в магнитное поле. Обращение магнитного поля путем перемены направления тока в катушке меняет и направление намагничивания. Как размагничивают магниты Намагниченный стальной брусок можно полностью размагнитить, помещая его внутрь катушки, через которую пропущен переменный ток, и затем медленно вынимая оттуда. Другой способ — постепенно уменьшать силу переменного тока до нуля с помощью реостата. Временное намагничивание мягкого железа Пытаясь намагнитить кусок мягкого железа, т.
Если ток выключить, брусок почти полностью потеряет магнитные свойства. Мягкое железо оказывается прекрасным материалом для временного намагничивания, поэтому оно используется для изготовления сердечников электромагнитов в электромоторах и других электромагнитных устройствах. Мы можем временно намагнитить брусок из мягкого железа, поднося к нему магнит. Если N-полюс магнита находится около конца А бруска АВ, то стрелка компаса покажет, что брусок приобрел магнитные свойства, причем его южный полюс оказывается в А, т. Если же мы унесем магнит, эти полюсы сразу исчезнут.
Теперь вы можете понять, почему ненамагниченные железные опилки притягиваются к магниту. Он намагничивает эти небольшие кусочки железа, но неоднородное магнитное поле оказывает неодинаковое воздействие на их полюсы. Кусочки железа, близкие к северному полюсу магнита, будут иметь на краю, обращенном к магниту, южный полюс, и этот полюс будет сильно притягиваться к магниту. Их северный полюс будет находиться дальше от магнита, т. Таким образом, опилки будут сильнее притягиваться к магниту, чем отталкиваться от него[68].
Обобщая эти рассуждения, можно сказать, что магнит притягивает любой ненамагниченный кусок железа, создавая в нем временное намагничивание. Даже маленькая компасная стрелка будет временно намагничивать железный брусок. Будучи более подвижной, чем тяжелый брусок, стрелка будет сама поворачиваться и указывать в его сторону. Ее вращение говорит нам только о том, что как стрелка, так и железный брусок могут намагничиваться и что по крайней мере один из них уже намагничен. Следовательно, наблюдая притяжение, нельзя сказать, являются ли магнитами оба тела.
Однако такое заключение легко сделать, если мы увидим, что они отталкиваются. Магнитные и немагнитные материалы Если попытаться намагнитить образцы из меди, железа, стекла и других материалов, помещая их в соленоид с током, то выяснится, что лишь некоторые из этих образцов обнаруживают магнитные свойства. Такие материалы мы называем магнитными. К ним принадлежат железо, многие железные сплавы, никель. Ряд веществ, как, например, жидкий кислород и некоторые соединения железа, тоже в слабой степени проявляют магнитные свойства, но большинство веществ немагнитно.
Основываясь на этом, мы говорим, что немагнитные вещества невозможно намагнитить в противоположность магнитным, и последние, если они намагничены, мы называем магнитами. Более тонкие опыты опровергают это простое правило. Многие вещества при помещении их в магнитное поле обнаруживают слабые временные магнитные эффекты, и мы можем проследить их магнитные свойства вплоть до атомного уровня. Более того, мы в состоянии показать, что некоторые атомы, сами являются магнитами, и знаем способ который будет описан далее , как измерить их магнитные свойства. Даже те немногие металлы, как, например, железо, которым свойственны значительные магнитные эффекты и которые могут служить материалом для постоянных магнитов, также обязаны своими свойствами атомному магнетизму.
Их атомы обладают специфической способностью объединяться, при этом атомные магнитики выстраиваются-особым образом, создавая прочные постоянные группы. Атомная теория предсказывает также и другие магнитные свойства атомов. Весьма забавно, что результатом этих предсказаний является отрицательный магнетизм, совсем не похожий на тот, с которым мы всегда встречаемся, и теория утверждает, что им, хотя и в очень слабой степени, обладают все вещества. На чем основаны эти предсказания? Достаточно ли они правдоподобны?
Наблюдался ли этот отрицательный магнетизм на опыте? Если да, то почему же не для всех веществ? На эти вопросы мы кратко ответим в гл. Магнитное поле электрического тока Опыты говорят нам о том, что всякий электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Магнитное поле, окружающее длинную катушку из проволоки, которую часто называют соленоидом, очень похоже на поле намагниченного стержня.
При детальном сравнении оказывается, что конфигурации внешних магнитных полей такого стержня и соленоида, имеющего ту же форму и размеры, попросту одинаковы. 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.
Примечание 1 Интересный факт: наша планета Земля представляет собой огромный магнит.
Раскаленная масса, состоящая из смеси заряженных частиц, вращается вместе с Землей. В результате чего возникают непрерывно циркулирующие потоки и вихри, являющиеся главной причиной появления магнитного поля Земли. Принцип взаимодействия постоянных магнитов Мы уже знаем, что вокруг магнита существует магнитное поле.
Магниты привлекают любые металлы, которые сделаны из железа или металлов с железом в них. Магниты привлекают черные предметы, такие как железо, никель, сталь и кобальт.
Магниты изготавливаются в разных формах, в зависимости от их предполагаемого использования. Магнитное поле сосредоточено вокруг полюсов магнита. Магнитное поле вокруг полюсов не видно, но его присутствие видно при удерживании рядом с ним железного объекта.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает органические вещества? На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо. Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. Почему железо притягивается к магниту. Почему магнит не притягивает органические вещества?