Почему магнит не притягивает органические вещества? «У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно».
Какие металлы притягивает поисковый магнит?
это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. И так, магнит притягивает к себе железо потому, что может намагнитить его из-за особых свойств.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
Компас содержит небольшой свободно плавающий магнит, который сидит горизонтально на стержне. Северный полюс магнита компаса указывает в северном направлении, а южный полюс магнита компаса указывает в южном направлении. Компас всегда указывает север и юг, поэтому он используется для целей навигации и ориентации. Интересные статьи:.
Некоторые материалы имеют магнитное поле, где атомы двигаются без определенного порядка, подавляя друг друга. Если говорить о металлических предметах, то здесь атомы упорядочены в группы, которые ориентируются в одну сторону. Благодаря возможности воздействовать на атомы, ориентируя их в одном направлении, и сложить магнитные поля, железные предметы могут намагничиваться. Почему не все материалы могут магнититься?
Взаимодействие магнита происходит практически со всеми веществами, при этом вариантов этих самых взаимодействий намного больше, чем известные нам «притягивание» и «отталкивание». Специфическое строение некоторых металлов и сплавов позволяет им достаточно мощно притягиваться к магниту. Другие металлы и вещества тоже имеют это свойство, однако оно во много раз слабее. Рассмотреть притяжение в данный момент будет крайне сложно, для этого потребуется сильнейшее магнитное поле, которое невозможно создать в домашних условиях. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Дело в том, что все зависит от внешнего строения атомов и их взаимосвязи именно в металле. Всё, что нас окружает, состоит из атомов, которые связаны между собой. Именно эта связь определяет материала.
Атомы во многих веществах плохо скоординированы, поэтому имеют очень слабую взаимосвязь с магнитом. У металла атомы скоординированы, они ощущают магнитное поле и тянутся к нему, заставляя все остальные атомы действовать также. Такая система создает очень сильное взаимодействие с магнитом. В завершении Определенные виды: кобальт, железо, никель поддаются влиянию магнита. Они являются ферромагнетиками, то есть имеют способность к намагничиванию. Если расположить эти металлы близко к магниту, атомы внутри них станут перестраиваться, образовывая магнитные полюса. Почему материалы магнитятся и не магнитятся В большинстве материалов, таких, как пластмассы, магнитные поля отдельных атомов ориентированы беспорядочно и взаимно гасят друг друга. Но в таких материалах, как железо, атомы можно сориентировать так, что их магнитные поля сложатся, поэтому кусок стали намагничивается.
Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами. Магнитные поля одного отдельного домена сориентированы в одну сторону.
Всё есть Эфир.
И основная форма его движения — это вихрь. Магниты бывают разные — природные, искусственные, временные и электромагниты. Мощь первых трех видов магнитов слабая или умеренная.
Наибольшую силу показывают только электромагниты. И если природные и искусственные магниты можно по одиночке использовать только в качестве игрушек, то электромагниты используются уже для более серьёзных целей — электромагниты есть в любом электрическом моторе, электромагнитом является дроссель, с помощью электромагнита обычно переносятся за один раз тонны железного металлолома. Учёные еще не пришли к единому мнению о том, что за сила заставляет железные предметы, а также другие ферромагнетики «притягиваться» к магниту.
Считается, что делает это магнитное поле, носителем которого является магнит. О природе магнитного поля ученые опять играют в молчанку, ограничиваясь только перечнем его свойств. Мол оно почему-то так, и не иначе воздействует на ферромагнетики.
Больше о магнитном поле учёные не знают. Ну, да, ладно. Как нибудь переживём, не в первый раз.
По моим представлениям, магнитное поле — это эфирный поток, точнее эфирный вихрь, созданный и поддерживаемый магнитом, телом специальной формы и из специального вещества. Материал магнита позволяет создать, а потом «загнать» эфирный вихрь в некий объем, которым можно уже управлять. Что делает магнитный, эфирный вихрь внутри магнита, никто не знает, одни предположения.
Он нежный и сильный. И сильнее его во Вселенной ничего нет. Да и кроме Эфира во Вселенной ничего нет. Всё есть Эфир. И основная форма его движения — это вихрь.
Магниты бывают разные — природные, искусственные, временные и электромагниты. Мощь первых трех видов магнитов слабая или умеренная. Наибольшую силу показывают только электромагниты. И если природные и искусственные магниты можно по одиночке использовать только в качестве игрушек, то электромагниты используются уже для более серьёзных целей — электромагниты есть в любом электрическом моторе, электромагнитом является дроссель, с помощью электромагнита обычно переносятся за один раз тонны железного металлолома. Учёные еще не пришли к единому мнению о том, что за сила заставляет железные предметы, а также другие ферромагнетики «притягиваться» к магниту.
Считается, что делает это магнитное поле, носителем которого является магнит. О природе магнитного поля ученые опять играют в молчанку, ограничиваясь только перечнем его свойств. Мол оно почему-то так, и не иначе воздействует на ферромагнетики. Больше о магнитном поле учёные не знают. Ну, да, ладно.
Как нибудь переживём, не в первый раз.
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
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. Магниты часто используются в игрушках. M-TIC использует магнитные стержни, связанные с металлическими сферами Магниты редкоземельных элементов яйцеобразной формы, которые притягиваются друг к другу Игрушки : Учитывая их способность противостоять силе тяжести на близком расстоянии , магниты часто используются в детских игрушках с забавными эффектами.
Магниты могут использоваться для производства ювелирных изделий. Ожерелья и браслеты могут иметь магнитную застёжку, или могут быть изготовлены полностью из серии связанных магнитов и чёрных бусин. Магниты могут поднимать магнитные предметы железные гвозди, скобы, кнопки, скрепки , которые либо являются слишком мелкими, либо их трудно достать или они слишком тонкие чтобы держать их пальцами.
А остаток расположиться в виде сферических линий. Это линии распределения магнитного поля. Этот принцип визуализации магнитных полей используется в промышленной дефеткоскопии. Так называется метод магнитного контроля за состоянием труб на нефтегазовых станциях и теплосетях. По изменению направления этих линий можно судить о состоянии контролируемого объекта, есть трещины или нет. Сегодня все чаще в дефектоскопии используется роботы с начинкой из электромагнитов. Робота закрепляют на трубе. С помощью колесиков он легко передвигается по ней в заданном направлении. Создаваемое вокруг него магнитное поле, столкнувшись с изъяном, меняется. Прибор улавливает это изменение и, либо издаёт сигнал, либо показывает, что обнаружена трещина. В зависимости от тог, где этот робот эксплуатируется, сосуд или трубопровод — это может привести к самым неожиданным последствиям, вплоть до катастрофы. Поэтому определение и постоянный мониторинг состояния таких объектов — это очень важная задача. Самый большой по размерам магнит нашей планеты — это она сама. Земля, как утверждают некоторые физики, гигантский голубой магнит. Солнце — жёлтый плазменный шар, магнит еще более грандиозный. Галактики и туманности, едва различимые телескопами , тоже непостижимые по размерам магниты. В XVI веке учёный Уильям Гилберт изготовил стальной шар Gilberts Terrella намагнитив его, он увидел, что в нём получилось два полюса, так появилось предположение, что и Земля является большим магнитом. Уильям Гилберт Gilberts Terrella В настоящее время у учёных нет знаний о том, почему у Земли есть магнитный момент, почему она является магнитом, нет чёткого понимания механизма, который приводит к появлению магнитного поля. Существует лишь несколько теорий. Одна из них утверждает, что в ядре Земли существуют потоки расплавленной плазмы а расплавленное вещество всегда сильно ионизировано , поэтому, если ядро вращается, то получается некий ток. Но это лишь теория. Свои латинские труды он подписывал: Пётр Перегрин. Впервые исследования о магните были произведены именно им.
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. 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.
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. Будет спрос, будет и предложение. Основная задача конструкции данного устройства заключается в том, что бы создать кольцо из постоянных магнитов и катушек индуктивности. С обратной стороны постоянные магниты замыкаются железной пластиной для создания подковообразной формы, что значительно усиливает индукцию магнитного поля постоянных магнитов. Это основа конструкции данного устройства. Всё остальное лишь повторяет данную основу. И магниты и катушки располагаются по диаметру ротора и статора в один или несколько рядов. Роторы и статоры также могут располагаться в один или несколько рядов. Поскольку основа работы данного устройства это взаимодействие пары катушек и двух пар магнитов, подобных основ может быть огромное количество. Все они работают параллельно и синхронно. В машинах больших мощностей их количество может достигать десятков тысяч. В машинах небольших мощностей, порядка 30-50КВт.
Похожие вопросы
- Навигация по записям
- Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
- Меню разделов
- Почему железо и магнит притягивает
- Почему магнит притягивает металл ?
Почему у магнита два полюса?
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. Магниты часто используются в игрушках. M-TIC использует магнитные стержни, связанные с металлическими сферами Магниты редкоземельных элементов яйцеобразной формы, которые притягиваются друг к другу Игрушки : Учитывая их способность противостоять силе тяжести на близком расстоянии , магниты часто используются в детских игрушках с забавными эффектами. Магниты могут использоваться для производства ювелирных изделий.
Ожерелья и браслеты могут иметь магнитную застёжку, или могут быть изготовлены полностью из серии связанных магнитов и чёрных бусин. Магниты могут поднимать магнитные предметы железные гвозди, скобы, кнопки, скрепки , которые либо являются слишком мелкими, либо их трудно достать или они слишком тонкие чтобы держать их пальцами. Некоторые отвертки специально намагничиваются для этой цели. Магниты могут использоваться при обработке металлолома для отделения магнитных металлов железа, стали и никеля от немагнитных алюминия, цветных сплавов и т.
Та же идея может быть использована в рамках так называемого «Магнитного испытания», в которой кузов автомобиля обследуется с магнитом для выявления областей, отремонтированных с использованием стекловолокна или пластиковой шпатлевки. Маглев : поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является лишь сила аэродинамического сопротивления.
Магниты используются в фиксаторах мебельных дверей. Если магниты поместить в губки, то эти губки можно использовать для мытья тонких листовых немагнитных материалов сразу с обеих сторон, причём одна сторона может быть труднодоступной. Это могут быть, например, стёкла аквариума или балкона. Магниты используются для передачи вращающего момента «сквозь» стенку, которой может являться, например, герметичный контейнер электродвигателя.
Так была устроена игрушка ГДР «Подводная лодка». Таким же образом в бытовых счётчиках расхода воды передаётся вращение от лопаток датчика на счётный узел. Магниты совместно с герконом применяются в специальных датчиках положения. Например, в датчиках дверей холодильников и охранных сигнализаций.
Магниты совместно с датчиком Холла используют для определения углового положения или угловой скорости вала. Магниты используются в искровых разрядниках для ускорения гашения дуги. Магниты используются при неразрушающем контроле магнитопорошковым методом МПК Магниты используются для отклонения пучков радиоактивных и ионизирующих излучений , например при наблюдении в камерах. Магниты используются в показывающих приборах с отклоняющейся стрелкой, например, амперметр.
Такие приборы весьма чувствительны и линейны. Магниты применяются в СВЧ вентилях и циркуляторах. Магниты применяются в составе отклоняющей системы электронно-лучевых трубок для подстройки траектории электронного пучка. До открытия закона сохранения энергии, было много попыток использовать магниты для построения «вечного двигателя».
Людей привлекала, казалось бы, неисчерпаемая энергия магнитного поля постоянного магнита, которые были известны очень давно. Но рабочий макет так и не был построен. Магниты применяются в конструкциях бесконтактных тормозов состоящих из двух пластин, одна - магнит, а другая из алюминия. Одна из них жёстко закреплена на раме, другая вращается с валом.
Торможение регулируется зазором между ними. Игрушки из магнитов.
Магнитная индукция в теслах поля, создаваемого длинным прямым проводом с током I ампер , на расстоянии r метров от провода равна Индукция в центре кругового витка радиуса R с током I равна в тех же единицах : Плотно намотанная катушка провода без железного сердечника называется соленоидом. Во всех случаях магнитное поле тока направлено перпендикулярно этому току, а сила, действующая на ток в магнитном поле, перпендикулярна и току, и магнитному полю. Поле намагниченного железного стержня сходно с внешним полем длинного соленоида с числом ампер-витков на единицу длины, соответствующим току в атомах на поверхности намагниченного стержня, поскольку токи внутри стержня взаимно компенсируются рис. По имени Ампера такой поверхностный ток называется амперовским.
Напряженность магнитного поля Ha, создаваемая амперовским током, равна магнитному моменту единицы объема стержня M. Если в соленоид вставлен железный стержень, то кроме того, что ток соленоида создает магнитное поле H, упорядочение атомных диполей в намагниченном материале стержня создает намагниченность M. Величина c у парамагнитных материалов немного больше нуля, а у диамагнитных — немного меньше. Лишь в вакууме и в очень слабых полях величины c и m постоянны и не зависят от внешнего поля. Зависимость индукции B от H обычно нелинейна, а ее графики, т. Магнитные свойства вещества весьма сложны, и для их глубокого понимания необходим тщательный анализ строения атомов, их взаимодействий в молекулах, их столкновений в газах и их взаимного влияния в твердых телах и жидкостях; магнитные свойства жидкостей пока наименее изучены.
Магнитная сила между проводами Для токов, которые перемещают заряды по проводам, магнитная сила может быть определена как притягивающая или отталкивающий, основанный на расположении проводов относительно друг друга и направлении тока движется. Для токов в круглых проводах вы можете использовать правую руку, чтобы определить, как возникают магнитные поля. Это позволяет определить, насколько петли привлекательны или отталкивают друг друга. Правило правой руки также позволяет определить направление магнитного поля, которое излучает ток в прямом проводе. В этом случае вы указываете большим пальцем правой руки в направлении тока через электрический провод. Направление сгибания пальцев правой руки определяет направление магнитного поля?
Из этих примеров магнитного поля, индуцированного токами, вы можете определить магнитную силу между двумя проводами в результате формирования этих силовых линий магнитного поля. Определение притяжения и отталкивания электричества Магнитные поля между витками токоведущих проводов являются либо притягивающими, либо отталкивающими, в зависимости от направления электрического тока и направления возникающих из них магнитных полей. Магнитный дипольный момент — это сила и ориентация магнита, создающего магнитное поле. На приведенной выше диаграмме результирующее притяжение или отталкивание показывает эту зависимость. Вы можете представить себе силовые линии магнитного поля, излучаемые этими электрическими токами, как вьющиеся вокруг каждой части токовой петли. Если направления петли между двумя проводами противоположны друг другу, провода будут притягиваться друг к другу.
Если они находятся в противоположных направлениях друг от друга, петли будут отталкивать друг друга. Магнитная проницаемость и ее роль в магнетизме Магнитная проницаемость m — это величина, характеризующая магнитные свойства материала. Ферромагнитные металлы Fe, Ni, Co и их сплавы обладают очень высокими максимальными проницаемостями — от 5000 для Fe до 800 000 для супермаллоя. В таких материалах при сравнительно малых напряженностях поля H возникают большие индукции B, но связь между этими величинами, вообще говоря, нелинейна из-за явлений насыщения и гистерезиса, о которых говорится ниже. Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитами.
Затем, транзисторный блок управления прерывает поступление электротока на катушки и открывает канал для слива электротока из катушек на блок конденсаторов. По форме это напоминает работу двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Где катушки являются цилиндрами, а постоянные магниты поршнями. Через один транзисторный ключ карбюратор катушки наполняются топливной смесью электротоком , а через другой транзисторный ключ выпускной коллектор смесь электроток удаляется из цилиндров катушек. Только электрическая топливная смесь не сгорает в цилиндрах как бензиновая, а с небольшими потерями на сопротивление в проводниках и блоке управления возвращается для повторного использования. С другой точки зрения, принцип работы данного устройства можно рассматривать как работу колебательного контура в радиоприёмнике. Там ток тоже колеблется между катушками индуктивности и конденсатором, при этом появляется электромагнитное излучение. А в данном устройстве появляется механическая мощность, которую можно использовать для работы электрогенератора. Качество электрического тока тоже заслуживает особого внимания. Как и в двигателе внутреннего сгорания, высококачественное топливо позволяет получить лучшие показатели работы двигателя, так и в данном устройстве этот фактор имеет огромное значение. Электрический ток характеризуется двумя параметрами: напряжением и силой тока. Мощность тока это произведение напряжения на силу тока. Ток силой 10 Ампер и напряжением 100 Вольт имеет мощность 1 КВт. Ток силой 1 Ампер и напряжением 1000 Вольт также имеет мощность 1 КВт. Для определения мощности нет никакой разницы. 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».
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. Лучший способ увидеть магнитное поле — использовать крошечные кусочки железа, называемые железными начинками.
«Что такое магнит и почему он притягивает железо?» Учёные ответы на детские вопросы...
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. Благодаря наличию легирующих компонентов, нержавейка относится к цветмету, соответственно, цена такого лома значительно выше. Подтверждением этому выступают данные в прайс-листе, который опубликован на сайте компании «Интерлом». Получить такое вознаграждение не так просто, поскольку, в отличие от традиционного цветмета, некоторые типы нержавейки сохраняют магнетические свойства. Например, ферритные и мартенситные нержавеющие стали сохраняют магнитные свойства. Аустенитная нержавейка, напротив, никак не проявляет ферромагнитных свойств. Визуально отличить их не представляется возможным, поэтому сдатчику приходится учитывать происхождение лома. Например, если речь идет о деталях, которые работали при повышенной влажности в условиях химически агрессивных сред, то, скорее всего, они сделаны из нержавейки, даже если металл магнитится.
Бронза Наиболее ценной на вторичном рынке считается двухкомпонентная оловянистая бронза, которая состоит из олова и меди, она никак не проявляет магнитных свойств. Более дешевый аналог — безоловянная бронза, в которой в качестве замены олова выступает алюминий и другие легирующие металлы. Такой сплав имеет обозначение БрАЖ, наличие в сплаве железа придает способность примагничиваться.
Когда эти металлы подвергаются особому процессу под воздействием сильного магнитного поля, они выравнивают свою внутреннюю структуру в одном направлении. Электрические токи образуют постоянный магнит, который трудно размагнитить. Когда металлы пересекают температуру Кюри, они становятся постоянными магнитами. Если есть необходимость размагнитить насыщенный магнит, мы должны приложить определенные магнитные поля. Сила этого магнитного поля зависит от коэрцитивной силы материала.
Твердые постоянные магниты, как и кобальт, обладают высокой коэрцитивной силой. Для мягкого магнита коэрцитивная сила мала. Силу магнита можно измерить по его магнитному моменту. Другой метод заключается в измерении полного магнитного потока, создаваемого им. Электромагниты созданы руками человека. Электромагнит представляет собой катушку из проволоки, которая ведет себя как магнит, когда через нее пропускают электрический ток. Однако он перестает быть магнитом, как только прекращается ток. Эта катушка часто наматывается на сердечник, чтобы усилить генерируемое магнитное поле.
Сердечник изготовлен из мягкого ферромагнитного материала, такого как нержавеющая сталь. Эти электромагниты обладают всеми магнитными свойствами. Причина, по которой магниты имеют магнитное поле Магниты — это материалы, которые притягивают к себе другие магнитные материалы или полностью их отталкивают. Магнетизм возникает в металле из-за движения в нем электрических зарядов. Мы знаем, что вещества состоят из атомов. У каждого атома есть несколько электронов; это частицы, которые несут электрические заряды. Движение электронов генерирует электрический ток, в результате чего каждый отдельный электрон действует как магнит на микроскопическом уровне. Это электромагниты.
Магнитное поле — это периферийная область магнита, обладающая магнитной силой. Магнетизм — это сила, с которой магниты притягиваются или отталкиваются друг от друга. Направление этих электронов выровнено в случае стержневого магнита. В большинстве немагнитных металлов одинаковое число электронов обычно вращается в противоположных направлениях.
Северный и Южный полюса притягивают друг друга, но два северных или два южных полюса отталкивают друг друга. Какое железо притягивает магнит Если конкретизировать, то хорошо притягиваются железо, чугун, большинство видов стали, никель. Поэтому поиск металлолома магнитом эффективен например, поисковым магнитом f300. Золото, медь, алюминий, латунь, олово, серебро, свинец не притягиваются. Почему некоторые предметы не притягиваются к магниту Ответ на данный вопрос заключается в необычной связи атомов железа, которая в отличие от других веществ, является скоординированной. Какой металл не липнет к магниту Все железо магнитися. Сплавы с его содержанием тоже притягиваются к магниту, например такие как, сталь, чугун. В свою очередь не притягиваются к магниту разновидности цветных металлов, такие как, золото, платина, серебро, олово. Что притягивает магнит сильнее всего Мы видим, что большим притяжением обладают полюса магнита, а центр не притягивает опилки вообще. Что притягивает железо Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. Это связано с тем, что у атомов железа и некоторых других металлов есть особенность — между атомами есть особая связь, которая дает возможность ощущают магнитное поле скоординировано.
К металлам с магнитными свойствами относятся никель, медь и железо. Эти металлы естественным образом обладают свойством намагничиваться, образуя постоянный магнит. Наиболее распространенный способ вызвать магнитные свойства в металле — это нагревание этих металлов до их температуры Кюри. Когда кусок железа трется о магнит, электроны атомов железа выстраиваются в одном направлении. Сила, создаваемая этим выравниванием атомов, создает магнитное поле. В результате этот кусок железа становится магнитным. Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Состав магнитов Магнит — это объект, способный создавать магнитное поле. Магнитное поле — невидимое свойство. Это сила, которая притягивает другие ферромагнитные материалы. Это магнитное свойство можно увидеть в магнитных металлах, таких как железо, никель, сталь, медь-кобальт. Эти металлы ведут себя как магниты, притягивая или отталкивая другие магниты. Мы можем назвать объект постоянным магнитом, когда он намагничивается, а затем создает собственное постоянное магнитное поле. Очень распространенным повседневным магнитом, который мы все видели, является дверной магнит холодильника, который обычно изготавливается из порошкового феррита ржавчина железа. Иногда их изготавливают из алюминия. Еще один распространенный использование магнитов вокруг нас электродвигатели. Материалы, которые могут намагничиваться, называются ферромагнитными материалами. Эти металлы являются магнитными и включают никель, железо, кобальт, медь и сплав железа. Вы можете включить большинство других металлов в эту категорию. Некоторые сплавы редкоземельных элементов и оксида железа могут быть природными постоянными магнитами. Все металлы магнитны по своей природе. Мы знаем, что ферромагнитные материалы притягиваются к другим магнитам. Возле мягких магнитов или диамагнитных материалов может быть внешнее магнитное поле. Ферромагнетики — это мягкие магниты, такие как отожженное железо. Их легко намагнитить, но они не могут оставаться намагниченными в течение длительного времени.
Почему у магнита два полюса?
Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо. Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу. Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. Поля двух магнитов вблизи могут взаимодействовать между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов. это явление, при котором магнит притягивает к себе предметы, содержащие железо.
как Поле действует на объект? например магнит притягивает железо почему это происходит
Краткое объяснение причин по которым магнит может притягивать железо. Поля двух магнитов вблизи могут взаимодействовать между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем.
ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
Любой магнит, любого размера, даже самый маленький имеет северный и южный полюса. Таким образом, магниты притягивают только железо из-за взаимодействия их магнитного поля с магнитными моментами электронов в атомах железа. Почему постоянный магнит притягивает железо? У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно. Почему к постоянному магниту не притягиваются одни материалы, зато отлично «липнут» другие?
Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
Эта теория приближенно сводит сложную проблему движения электронов в кристалле к рассмотрению изменения их состояния со временем на одном выбранном атоме. Теория позволила описать переходы металл — изолятор в ряде веществ, что, естественно, привело к вопросу о ее способности объяснить магнетизм переходных металлов. 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.
Магнитное поле магнита создано параллельными магнитными моментами электронов.
А раз их величина стандартна, то и общее магнитное поле, и поток этого поля меняется дискретно. Точнее, дискретно меняется число n электронов, у которых моменты не скомпенсированы встречными. Такой сверхпроводник напоминает антиферромагнетик, где магнитные моменты соседних электронов противоположны, отчего лишь малая часть нескомпенсированных моментов создаёт слабое остаточное поле, меняющееся дискретно рис. Всё это ещё раз доказывает сходство сверхпроводимости и ферромагнетизма.
Поэтому в существовании высокотемпературных и керамических сверхпроводников отрицавшихся квантовой теорией до их создания не больше странного, чем в сильных керамических магнитах, работающих при комнатных температурах. Хотя есть вещества, становящиеся ферромагнетиками лишь при очень низких температурах, как сверхпроводники. Осталось выяснить, почему в магнитном поле моменты электронов и атомов ориентируются упорядоченно, порождая ферромагнетизм и другие явления. Полагали, что в классической теории такое невозможно: хотя внешнее магнитное поле и создаёт момент сил, стремящийся развернуть атом или электрон по полю, но за счёт вращения они прецессируют, словно волчок, вокруг направления магнитного поля.
А в квантовой теории направление магнитного момента частиц квантуется,— моменты частиц направлены к внешнему полю лишь под строго заданными углами и скачком уменьшают этот угол. Но реально и классическая теория ведёт к установлению электронов и атомов вдоль поля, если учесть трение, от которого эти микромагниты сокращают размахи, как стрелки компаса, пока не установятся вдоль поля так же отклоняется под действием момента сил волчок, скажем в гирокомпасе. В итоге трение от столкновений атомов сокращает их колебания в поле, ориентируя их магнитные моменты вдоль внешнего поля, которое за счёт этого усиливается [ 12 ]. Для электронов это трение тоже вызвано столкновениями, но уже при испускании и поглощении потоков реонов, тормозящих качания, прецессию за счёт электродинамической необратимости, открытой Ритцем.
Это так называемое радиационное трение, сопровождаемое излучением электромагнитных волн ускоренно движущимися, колеблющимися зарядами. Итак, в магнитном поле электрон или атом должен излучать электромагнитные волны на частоте своих качаний. Такое явление известно в форме магнитного резонанса, при котором электроны и атомы эффективно поглощают и испускают электромагнитное излучение на частоте собственных колебаний или прецессии ларморовской частоте. Излучение на этой частоте при колебаниях ведёт к потере энергии атомом и ослаблению колебаний, к постройке всех атомов, электронов вдоль поля и появлению общего магнитного момента у ферромагнетика при намагничивании.
На этом основан принцип действия магнитных холодильников, отбирающих энергию у атомов и электронов, колеблющихся в магнитное поле. Впрочем, и без внешнего поля магнитные моменты электронов устанавливаются параллельно, образуя домены — области спонтанной намагниченности, предсказанные П. Вейссом и экспериментально открытые Н. Акуловым [ 12 ].
Каждый электрон своим магнитным полем вынуждает соседние электроны повернуться в том же направлении, а те, в свою очередь, вынуждают соседние. Так и возникают в металле участки с упорядоченной ориентацией магнитных моментов, что снова легко смоделировать с помощью однотипных магнитиков, магнитных стрелок, строящихся параллельно за счёт взаимодействия рис. Такие системы, цепочки магнитов ещё в XIX веке исследовали Остроградский и Риман, во многом предвосхитившие идеи Ритца. Внешнее поле лишь координирует, ориентирует домены, смещает их границы, наращивая домены с полем параллельным внешнему.
Эта перестройка идёт скачками, так как электроны удерживает сильное внутриатомное поле, и внешнее поле не может их развернуть, а лишь чуть отклоняет. Поэтому после снятия поля электроны вновь строятся вдоль внутриатомного поля, отчего начальный участок кривой намагничивания возле точки O, рис. А в более высоких полях электроны, минимизируя энергию взаимодействия, начинают при тепловых колебаниях атомов и электронов перескакивать в атоме в новые положения, где внутриатомное поле образует меньший угол с внешним полем, что влечёт необратимые сдвиги и гистерезис намагниченности. Однако при слишком высокой температуре тепловые колебания, провоцируя перескоки электронов, лишь рассогласуют магнитные моменты атомов, как удары по столу с компасами сбивают их слаженную работу рис.
В итоге домены и связанная с ними намагниченность исчезают: ферромагнетики выше критической температуры точки Кюри TK становится парамагнетиками. То же происходит с антиферромагнетиками выше точки Нееля. В кристаллах ферромагнетиков и антиферромагнетиков связь направлений магнитных моментов электронов и внутриатомного поля проявляется в анизотропии магнитных свойств, большой вклад в изучение которой внёс профессор МГУ Н. Акулов противник теории относительности и сторонник идей Ритца о реонах и структуре электрона [ 16 ].
Остовы атомов одинаково ориентированы в кристалле, отчего оси электронов могут быть выстроены лишь вдоль избранных осей, совпадающих с направлением внутриатомных магнитных полей. Связь направлений магнетизма и кристаллических осей проявляется и в явлении магнитострикции, когда ферромагнетики намагничиваются без внешнего поля, но лишь за счёт механического давления и пластических деформаций, меняющих направление осей кристаллов, металлических зёрен. Именно так постепенно намагничиваются ножи мясорубок, концы ножниц и отвёрток. Переход ферромагнетик-парамагнетик вместе с переходом сверхпроводник-проводник, сверхтекучий-нормальный гелий называют фазовым переходом второго рода, отличая от фазовых переходов первого рода плавление, кипение , где идёт выделение или поглощение тепла и скачком меняются свойства плотность, теплопроводность и т.
Долгое время казалось, что у фазовых переходов второго рода всё иначе, и они идут без выделения скрытого тепла. На деле же и там выделяется теплота, связанная с уменьшением энергии взаимодействия атомов в ходе их упорядочивания, снижающего энтропию. Если при кристаллизации упорядочиваются положения, координаты атомов, то при переходе металла в ферромагнитное состояние упорядочиваются направления магнитных моментов атомов, что ведёт к снижению энергии их взаимодействия. По закону сохранения этот избыток энергии неизбежно выделяется в форме тепла такое тепловыделение есть и при намагничивании, где упорядочиваются магнитные моменты доменов, тоже снижая энергию взаимодействия.
И тепло реально выделяется возле точки Кюри, но тепловыделение растянуто в широком температурном интервале. От выхода энергии, которую надо отводить, металл всё трудней охлаждать при подходе к точке Кюри, где переход идёт интенсивней всего. По сути, то же происходит при кристаллизации: несмотря на отвод тепла температура не меняется, словно теплоёмкость в точке кристаллизации бесконечно велика. Не зря сам Кюри, открыв переход парамагнетик-ферромагнетик, сравнивал парамагнитное состояние с газообразным, а ферромагнитное — с более упорядоченным жидким и кристаллическим.
Переход металла в ферромагнитное состояние и образование в нём множества случайно ориентированных доменов аналогичен кристаллизации металла и образованию в нём случайно ориентированных зёрен-кристаллитов, где атомы расположены упорядоченно. Выходит, нет особой разницы между переходами 1-го и 2-го рода: разница лишь в ширине температурного интервала, где осуществляется переход и выделяется скрытая теплота. А фазовые переходы второго рода растянуты в более широком температурном интервале. Домены начинают возникать при температурах чуть выше точки Кюри, но таких областей мало, они невелики и недолговечны.
Это напоминает формирование в охлаждаемом жидком металле зародышей кристаллов: малых участков с ближним атомным порядком, которые при подходе к точке плавления становятся всё крупней и многочисленней. Так и при подходе к точке Кюри, численность и размер доменов растёт, ведя к выделению тепла, воспринятому как рост теплоёмкости да и возле точки плавления открыт слабый рост теплоёмкости от микроучастков, где флуктуации уже вызвали фазовый переход. При температуре Кюри домены интенсивно формируются уже во всём объёме металла, бесконечно повышая теплоёмкость. Наконец, при охлаждении ниже точки Кюри остаются лишь редкие малые участки металла, где тепловое движение атомов местами особенно интенсивное ввиду флуктуаций мешает формированию доменов.
Но при понижении температуры они становятся всё меньше по объёму и по числу: их упорядочение требует всё меньшего отвода тепла, понижая теплоёмкость. Так и фазовый переход металла в сверхпроводящее состояние а гелия — в сверхтекучее всегда сопровождается выделением тепла [ 17 ]. Всё это снова доказывает, что природа следует честным классическим правилам, а не туманным квантовым, и лишние сущности, типа переходов второго рода, выдуманных Ландау,— излишни. Классически устроен и атом, где электроны, как показал открывший их Дж.
Томсон, спонтанно организуются в упорядоченные кристаллические структуры под влиянием электрического и магнитного поля, формируя электронные слои с правильным размещением электронов [ 11 ]. Не зря Томсон иллюстрировал эффект спонтанной самоорганизации электронов в атоме магнитными поплавками, формирующими в поле центрального магнита правильные структуры. Так же и в электрическом и магнитном поле ядра магнитики-электроны формируют слои из правильно уложенных электронов отсюда стандартные ёмкости электронных слоёв. Способность электронов формировать плоскую кристаллическую решётку подтверждена и опытами, где электроны парили над жидким гелием [ 13 ].
Физик-спектроскопист Р. Вуд тоже изучал подобные эффекты самоорганизации электронов в атоме на примере магнитных шариков, плавающих в ртути и образующих в поле центрального магнита правильные фигуры. При выводе шариков из равновесия они колебались в магнитном поле каждый со своей стандартной частотой. Этим магнитная модель атома Ритца объясняет стандартные спектры атомов [ 10 ].
Такую самоорганизацию можно наблюдать и в наборе неодимовых магнитных шариков, порой спонтанно слипающихся в кристально чёткие объёмные структуры. Самосборка стандартных упорядоченных систем в поле центрального магнита видна и в магнитной жидкости, и в порошке из железных опилок, которые собираются в периодичные выступы, холмики, образующие сотовую структуру и вытянутые вдоль силовых линий магнита рис.
Почему магниты притягивают железо, а не бумагу? В большинстве веществ одинаковое количество электронов вращается в противоположных направлениях, что уравновешивает их магнетизм. Вот почему такие материалы, как ткань или бумага, называются слабомагнитными. В таких веществах, как железо, кобальт и никель, большинство электронов вращаются в одном направлении. Почему магниты притягиваются?
Никогда не ставьте неодимовые магниты рядом с одним из перечисленных выше приборов. Что касается другой электроники, таких как сотовые телефоны, плееры, флешь-накопители, калькуляторы и аналогичные устройства, которые не содержат магнитных носителей, пока данных о поломке нет, но лучше подстраховаться на всякий случай и избегать тесного контакта между неодимовыми магнитами и электроникой. Как определить полюса магнитов? Есть несколько простых методов, которые можно использовать для определения северного и южного полюсов магнита. Самый простой способ заключается в использовании другого магнита, который уже выделен. Северный полюс одного магнита будет притягиваться к Южному полюсу другого магнита. Если у вас есть компас, конец иглы, который обычно указывает на север будет притягиваться к Южному полюсу неодимового магнита. Каким образом определяется тяговое усилие каждого магнита? Все значения тягового усилия тестируются в лаборатории. Они проверяется в различных конфигурациях. Пример 1: Максимальное тяговое усилие создается между одним магнитом и толстым, плоским стальным листом толщиной не менее 2 см. Пример 2: Максимальная сила тяги создается с помощью одного магнита зажатого между двумя толстыми, плоскими, стальными пластинами. Пример 3: Максимальное тяговое усилие создается на магнит притягивая к нему другой магнит такого же типа. Все значения являются средними, так как показания зависят от многих факторов, толщины и состава пластин, угла отрыва. Какие материалы я могу использовать, чтобы блокировать магнитные поля? Магнитные поля не могут быть блокированы, они могут быть только перенаправлены. Единственными материалами, которые перенаправляют магнитные поля являются материалы, которые ферромагнитны притягиваются магнитами , такие как железо, сталь , кобальт и никель. Степень перенаправления пропорциональна проницаемости материала. Наиболее эффективный защитный материал никель. Будет ли магнит с силой притяжения 40 кг. Поскольку значения тягового усилия тестируются в лабораторных условиях, вы, можете, не достичь той же силы сцепления в реальных условиях. Эффективное тяговое усилие уменьшается на неровной поверхности металла, перпендикулярности отрыва, толщине стали и т. Купить неодимовый магнит для проведения опытов можно на нашем сайте. Неодимовые магниты n35, n38, n42, n52 в чём разница? Класс, или марка "N" магнита относится к максимальному энергетическому произведению материала. Для примера магнит класса N42 имеет максимальное энергетическое произведение в 42 MGOe. Чем выше оценка число после N , тем сильнее магнит.
Почему магнит притягивает железо? | Объясни мне, как ребенку!
Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем. Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. Почему магнит притягивает железо, а не алюминий? Железо притягивается к магнитам из-за его высокопроводящей природы.