Cum un magnet

Cum face un magnet.

Ceea ce face ca unele metale atrase de un magnet? De ce nu un magnet toate metalele? De ce este o parte a magnet atrage și repels alte metale? Și ceea ce face ca metalele din neodim o astfel de puternic?

Pentru a răspunde la aceste întrebări, este mai întâi necesar să se definească mai magnet și să înțeleagă principiul său. Magneți - un corp cu capacitatea de a atrage obiecte din fier și oțel și resping unele dintre ele, din cauza acțiunii domeniul său magnetic. Liniile de câmp magnetic trece de la polul sud al magnetului, iar ieșirea din Polul Nord. magnet permanent sau greu creează în mod constant propriul câmp magnetic. magnet electromagnet sau moale poate genera doar câmpurile magnetice în prezența unui câmp magnetic și doar pentru o perioadă scurtă de timp, este încă în raza de acțiune a unui câmp magnetic. Electromagneți generează câmp magnetic numai în cazul în care firul trece prin bobina de energie electrică.

Până de curând, toți magneții sunt realizate din elemente metalice sau aliaje. Compoziția magnetului și pentru a determina capacitatea sa. De exemplu:

Magneții ceramice sunt similare cu cele utilizate în frigidere și pentru experimente primitive, conțin, în plus, de asemenea, materiale ceramice compozite de minereu de fier. Cei mai mulți magneți din ceramică, de asemenea, cunoscut sub numele de magneți de fier nu au o mare putere de atracție.

aliaje „magneți Alnico“ formate din aluminiu, nichel și cobalt. Acestea sunt magneți ceramici mai puternice, dar semnificativ mai slabă decât unele elemente rare.

magneți neodim sunt compuse din fier, bor și rare în natura elementului neodim.

Magneții de cobalt samariu includ cobalt și rare care apar în mod natural elemente samariu. De-a lungul ultimilor ani, oamenii de știință au descoperit, de asemenea, polimeri magnetice, sau așa-numitele magnet din plastic. Unele dintre ele sunt foarte flexibile și ductil. Cu toate acestea, unele de lucru numai la temperaturi extrem de scăzute, în timp ce altele pot ridica doar materiale foarte ușoare, de exemplu, pilitură de metal. Dar, pentru a avea proprietățile unui magnet, fiecare dintre aceste metale au nevoie de putere.

crearea magneților

Multe dispozitive electronice moderne funcționează pe baza unor magneți. Aplicați magnet pentru producția de dispozitive de oțel este relativ recentă, deoarece magneții existente în natură, nu are forța necesară pentru funcționarea aparatului, și numai atunci când oamenii sunt capabili de a le face mai puternice, ele devin element indispensabil în producție. Minereu de fier, soi de magnetit, este cel mai puternic magnet din toate care apar în mod natural. El este capabil de a atrage obiecte mici, cum ar fi agrafe de hârtie și paranteze.

Undeva în secolul al 12-lea, oamenii au constatat că, prin utilizarea de minereu de fier poate fi magnetizat particule de fier - astfel încât oamenii au dezvoltat o busolă. De asemenea, au observat că în cazul în care firul magnet permanent de-a lungul ace de fier, ac magnetizate se întâmplă. Acul se trage într-o direcție nord-sud. Mai târziu, celebrul om de știință William Gilbert a explicat că mișcarea unui ac magnetizat într-o direcție nord-sud se datorează faptului că planeta noastră este foarte similar cu un magnet imens cu doi poli - polii nord și sud. Acul busolei nu este la fel de mulți magneți permanenți puternici folosite în timpul nostru. Dar procesul fizic care magnetizează acul busolei și bucăți de aliaj de neodim, este practic aceeași. Toată materia este regiunile microscopice numite domenii magnetice care fac parte din structura materialelor feromagnetice, cum ar fi fier, cobalt și nichel. Fiecare domeniu este un magnet mic, separat, cu un nord și polul sud. În materialele feromagnetice nemagnetizat fiecare din polul nord îndreptat în direcții diferite. Domeniile magnetice sunt îndreptate în direcții opuse, se anulează reciproc, astfel încât materialul în sine nu produce un câmp magnetic.

Magneții, pe de altă parte, în mod substanțial toate sau cel puțin majoritatea domeniilor magnetice în aceeași direcție. În schimb echilibru reciproc, câmpurile magnetice microscopice sunt combinate împreună pentru a crea un câmp magnetic de mare. Cu cat mai multe domenii de punct în aceeași direcție, cu atât mai puternic câmpul magnetic. Câmpul magnetic al fiecărui domeniu se extinde de la polul nord la polul sud și.

Acest lucru explică de ce, dacă încalci un magnet în jumătate, avem doi magneți mici, cu polii nord și sud. Acest lucru explică, de asemenea, de ce polii opuși atrag - linii electrice provin de la polul nord de un magnet și introduceți polul sud al celuilalt, provocând metalele sunt atrase și de a obține un magnet mare. Același principiu se produce repulsie - liniile de forță care se deplasează în direcții opuse, și ca urmare a unor astfel de coliziuni magneți încep să se resping reciproc.

crearea de magneți

Pentru a face un magnet, trebuie să doar „trimite“ domenii de metal magnetic în aceeași direcție. Pentru a face acest lucru, trebuie să magnetizate metal în sine. Să considerăm din nou cazul unui ac: dacă magnetul este deplasat continuu într-o direcție de-a lungul acului, există o direcție de aliniere a tuturor regiunilor sale (domenii). Cu toate acestea, este posibil să se alinieze domeniilor magnetice în alte moduri, de exemplu:

-- Pune de metal în câmpul magnetic puternic în direcția nord-sud. - Mutați magnetul într-o direcție nord-sud, în mod constant ea lovind cu un ciocan, aliniind domeniile sale magnetice. - Treci prin curentul electric magnet.

Oamenii de știință sugerează că cele două dintre aceste metode este explicată ca magneții naturali se formează în natură. Alți oameni de știință susțin că fierul magnetic devine un magnet numai atunci când este lovit de fulger. Alții cred că minereul de fier in natura a devenit un magnet, chiar în momentul formării Pământului și a supraviețuit până în prezent.

Cea mai comună metodă de producere a magneților este astăzi considerat spațiul metalic procesului într-un câmp magnetic. Câmpul magnetic se rotește în jurul obiectului și începe să se alinieze toate domeniile sale. Cu toate acestea, în acest decalaj de timp poate să apară într-una dintre aceste procese interconectate, care se numește histerezis. De fapt, pentru a face domeniile schimba direcția în aceeași direcție, poate dura câteva minute. Iată ce se întâmplă în timpul acestui proces: câmpuri magnetice începe să se rotească, alinierea de-a lungul liniilor de câmp magnetic nord-sud.

Zonele care au fost trimise pe direcția nord-sud, devin mai mari, în timp ce zonele înconjurătoare devin mai mici. ziduri de domeniu, limitele dintre domeniile adiacente, extins treptat, crescând astfel domeniul în sine. Într-un câmp magnetic foarte puternic, unele ziduri de domeniu dispar complet.

Se pare că puterea magnetului depinde de cantitatea de forță utilizată pentru a schimba direcția domeniilor. Puterea magneților depinde de cât de greu a fost să se alinieze aceste domenii. Materialele care sunt dificil de magnetize, păstrează magnetismul lor pentru perioade mai lungi, în timp ce materialele care sunt magnetizate ușor, de obicei, bystrorazmagnichivayutsya.

Reducerea forța magnetului, sau demagnetiza-l în întregime posibil, dacă trimiteți un câmp magnetic în direcția opusă. Demagnetiza materialul poate, de asemenea, în cazul în care se încălzește până la punctul Curie, adică, Limita de temperatură de stat feroelectric la care materialul începe să-și piardă magnetismul său. Căldură demagnetizes materiale și excită particulele magnetice, ruperea echilibrului domeniilor magnetice.

Transportul magneți

magneti puternici mari utilizate în multe sfere ale activității umane - de la înregistrări de date și de a efectua curent prin fire. Dar principala dificultate de a le utiliza în practică este modul de a transporta magneți. În timpul transportului, magneții pot deteriora alte obiecte sau alte obiecte le pot deteriora, din cauza a ceea ce va fi dificil sau aproape imposibil de utilizat. În plus, magneții atrag în mod constant o varietate de moloz feromagnetic, din care apoi foarte dificil și, uneori, periculoase pentru a scăpa de.

Prin urmare, atunci când transportă magneți foarte mari, plasate în cutii speciale, sau pur și simplu transporta materiale feromagnetice care produc magneți cu un echipament special. De fapt, acest echipament este un electromagnet simplu.

De ce magneți „lipesc“ unul de altul?

De lecții în fizica, probabil știți că, atunci când un curent electric trece printr-un fir, se creează un câmp magnetic. Magnetul permanent ca câmpul magnetic creat de mișcarea sarcinii electrice. Cu toate acestea, câmpul magnetic din magnetul este format nu din cauza traficului curent pe sârmă, și prin mișcarea electronilor.

Mulți oameni cred că electronii sunt particule minuscule care orbitează nucleul atomului ca planetele se învârt în jurul soarelui. Dar cum se explica fizica cuantica, miscarea electronilor este mult mai complicat decât atât. În primul rând, electronii umple atomul rakovinoobraznye orbitale, în cazul în care se comportă ca particule si unde. Electronii sunt taxa și masa, și se pot deplasa în direcții diferite.

Deși atomul, electronii nu călătorească pe distanțe lungi, o astfel de mișcare este suficient pentru a crea un câmp magnetic mic. Și, din moment ce electronii pereche se deplasează în direcții opuse, câmpurile lor magnetice se anulează reciproc. Atomii elementelor feromagnetice, invers, electronii sunt împerecheate și se deplaseze în aceeași direcție. De exemplu, fierul are mai puțin de patru electroni nepereche, care se deplasează în aceeași direcție. Pentru că ei nu rezistă câmpurile, acești electroni au un moment magnetic orbital. Momentul magnetic - un vector care are o magnitudine și direcție.

In metale, cum ar fi fierul moment magnetic orbital determină atomii vecine să se alinieze de-a lungul liniilor electrice nord-sud. Fier, precum și alte materiale feromagnetice au o structură cristalină. Pe măsură ce se răcească după procesul de turnare, un grup de atomi paralele cu rotație pe orbită linia de sus în interiorul structurii cristalului. Deoarece sunt formate din domeniile magnetice.

Este posibil să fi observat că materialele din care fac magneți buni sunt, de asemenea, capabili să atragă ei înșiși magneți. Acest lucru se datorează faptului că magneții atrag materiale cu electroni nepereche, care se rotesc în aceeași direcție. Cu alte cuvinte, o calitate care convertește metalul pentru a atrage, de asemenea, din metal magnet magneți. Multe alte elemente - sunt diamagnetice - ele constau din atomi nepereche care creează un câmp magnetic, magnet ușor respingător. Mai multe tipuri de materiale nu interacționează cu magneți.

Măsurarea câmpului magnetic

Se măsoară câmpul magnetic poate fi folosind instrumente speciale, de exemplu, fluxmeter. Pentru a descrie în mai multe moduri: - Liniile de câmp magnetic sunt măsurate în Weber (WB). Sistemele de flux electromagnetice acest lucru este comparat cu curentul.

-- Rezistența câmpului, sau densitatea fluxului măsurat în Tesla (T) sau o unitate de măsură gauss (G). Un tesla este egal cu 10.000 de gauss.

Intensitatea câmpului poate fi, de asemenea, măsurată în Webers pe metru pătrat. - Câmpul magnetic se măsoară în amperi pe metru sau Oe.

Mituri despre magnet

Cu magneții ne confruntăm toată ziua. Ei au, de exemplu, în calculatoare: hard disk de înregistrare toate informațiile folosind un magnet și magneți utilizați în mai multe monitoare de calculator. Magneții sunt, de asemenea, o parte integrantă a unui tub catodic de televiziune, difuzoare, microfoane, generatoare, transformatoare, motoare, banda, compasuri și vitezometre auto. Magneții au proprietăți surprinzătoare. Ele pot induce un curent în firele și cauza motorului să se rotească. Un câmp magnetic suficient de puternic poate ridica obiecte mici sau chiar animale mici. tren Maglev dezvolta de mare viteză numai de șoc magnetic. Potrivit revistei Wired, unii oameni chiar a pus într-o mici magneți neodim în degetele pentru a determina câmpul electromagnetic.

Dispozitive de afișare cu rezonanță magnetică care funcționează datorită câmpului magnetic permite medicilor examina pacientilor organele interne. De asemenea, medicii folosesc un câmp puls electromagnetic pentru a vedea dacă siguranța corect oasele rupte după impact. Un astfel de câmp electromagnetic este utilizat de către astronauți, care pentru o lungă perioadă de timp sunt în imponderabilitate, pentru a preveni tulpina musculare și de rupere a oaselor.

Magneții sunt, de asemenea, utilizate în practica veterinară pentru tratamentul animalelor. De exemplu, vacile suferă adesea retikuloperikarditisom traumatice acestei boli complexe, care se dezvoltă la aceste animale, care sunt adesea în combinație cu hrana ingera obiecte metalice mici, care pot deteriora mucoasa stomacului, plamanii sau inima animalului. De aceea, de multe ori înainte de vaci de hrănire cu experiență agricultorilor cu un magnet curat hrana din părți mici necomestibile. Cu toate acestea, în cazul în care vaca a înghițit metale dăunătoare, magnetul da cu mese. , magneți Alnico lungi subțiri, numite și „magneți vacii nebune“, atrage toate metalele și nu le permite să facă rău stomacul de vaca. Astfel de magneți într-adevăr ajuta la vindecarea unui animal bolnav, dar este mai bine pentru a vedea să-l că, în produsele alimentare vaca nu este elemente nocive a scăzut. În ceea ce privește oamenii, ei sunt contraindicate magneți care se înghit, pentru că cei care au fost în diferite părți ale corpului, vor fi în continuare atrase, ceea ce poate duce la blocarea fluxului sanguin și distrugerea țesuturilor moi. Prin urmare, atunci când o persoană înghite un magnet, ea are nevoie de o intervenție chirurgicală.

Unii oameni cred că terapia magnetică - este viitorul medicament, deoarece acesta este unul dintre tratamentele cele mai simple, dar eficiente pentru multe boli. Mulți oameni au văzut deja în practică în câmpul magnetic. bratari magnetice, coliere, perne și multe alte produse similare sunt comprimate mai bune trata o varietate de boli - de la artrita la cancer. Unii medici cred, de asemenea, că un pahar de apă magnetizată ca măsură preventivă poate elimina apariția unor boli mai neplăcute. În America, în fiecare an la terapia magnetică a cheltuit aproximativ 500 de milioane de dolari, iar oamenii din întreaga lume la acest tratament petrec o medie de 5 miliarde $.

Susținătorii terapiei magnetice au interpretări diferite ale utilității acestei metode de tratament. Unii spun că magnetul este capabil să atragă fierul conținut în hemoglobina din sânge, îmbunătățind astfel circulația. Alții se asigura că câmpul magnetic într-un fel modifică structura celulelor vecine. Dar, în același timp, cercetarea științifică nu a confirmat faptul că utilizarea de magneți statice pot ameliora durerea umană sau vindeca boala.

Unii susținători oferă, de asemenea, toți oamenii să folosească magneți pentru purificarea apei în case. Așa cum ei înșiși spun producătorii, magneți mari pot purifica apa salmastra, datorită faptului că ștergeți toate aliajele feromagnetice dăunătoare. Cu toate acestea, oamenii de știință spun că apa grea nu feromagnetic. Mai mult decât atât, utilizarea a doi magneți, în practică, nu a prezentat modificări în compoziția apei.

Dar chiar și în ciuda faptului că magneții sunt puțin probabil să aibă un efect curativ, acestea sunt încă în valoare de explorare. Cine știe, poate că în viitor vom dezvălui în continuare proprietățile benefice ale magneților.