Causa di attrazione e repulsione dei poli di un magnete. Perché un magnete attrae? respingere il magnete

Di solito, i potenti magneti sono progettati per cercare metalli preziosi. Il magnete di ricerca reagisce all'oro e all'argento in modo abbastanza forte e, sebbene sia difficile trovarli nella loro forma pura, il suo potere è sufficiente per raccogliere gioielli e monete da terra. L'obiettivo principale di tutti i motori di ricerca sono tesori, monete costose e talvolta solo black metal.

L'articolo descrive il dispositivo del magnete e il principio di base del funzionamento. Capirà anche cosa puoi trovare esattamente con il suo aiuto e come trovare leghe costose. Spiega in dettaglio cosa sono i ferromagneti, i paramagneti e i diamagneti. Inoltre, verranno forniti preziosi suggerimenti e trucchi che semplificheranno notevolmente la ricerca di oggetti di valore.

Cerca dispositivo magnetico

Questo dispositivo è costituito da una custodia in acciaio, all'interno della quale si trova un magnete al neodimio. È realizzato con una rara lega contenente neodimio, ferro e boro. Tale connessione ha una potente proprietà attrattiva. Nonostante la sua compattezza, è in grado di sostenere oggetti dieci volte il proprio peso.

Per comodità di ottenere varie cose, nella custodia viene fornito un supporto speciale. Si avvita al corpo del magnete tramite una filettatura. Sulla parte superiore del dispositivo di fissaggio è presente un dispositivo di fissaggio a forma di gancio o anello che manterrà il cavo o la fune. Questo supporto ha una base rigida, che è saldamente avvitata nel corpo. L'intera struttura ha una base affidabile e, in questo caso, non fa paura sollevare oggetti costosi e pesanti.

Principio di funzionamento

Il magnete di ricerca ha funzionalità piuttosto scarse. Il compito principale di un tale oggetto è attirare a sé il maggior numero possibile di oggetti metallici. Ma il dispositivo affronta più che bene il suo compito principale. Grazie al suo design unico, ha una grande forza ed è in grado di contenere oggetti piuttosto grandi, così come oggetti contenenti oro o argento, che i normali magneti non prendono.

Ciò è particolarmente utile quando si estraggono oggetti da pozzi, imbuti e vari pozzi. È anche utile usare una cosa del genere sott'acqua. In acqua tutti gli oggetti sono affetti da una grande resistenza e raccogliere qualsiasi oggetto diventa un compito piuttosto laborioso. Ma con un magnete al neodimio, trovare e recuperare tali oggetti è notevolmente semplificato.

Quali elementi possono essere trovati

Nella domanda su quali cose si possono trovare con un magnete di ricerca, vengono subito in mente oggetti di ferro, comprese le monete. Si possono trovare quasi tutti i metalli paramagnetici. In poche parole, materiali che sono attratti dal corpo dei magneti, ma ne parleremo più avanti. Tali monete, o metalli preziosi, possono essere di grande valore. Ad esempio, puoi trovare monete di ferro del periodo della Russia zarista e molte rare monete sovietiche.

Potenti magneti possono attrarre metalli come:

alluminio

La maggior parte delle perquisizioni viene effettuata in soffitte, in varie spiagge e luoghi pubblici dove le persone possono perdere cose, nonché in pozzi e fosse. In tali luoghi di solito trovano gioielli, gioielli costosi, varie scatole di metallo e talvolta anche dispositivi mobili costosi (sulla spiaggia). Si tratta di trovare cose sulla terraferma.

Per quanto riguarda l'acqua, puoi trovare anche molti oggetti di valore, tra cui gioielli d'oro. Inoltre, grazie alla superstizione, puoi raccogliere una fortuna di monete dal basso. Inoltre, non è necessario ottenere monete dalle fontane cittadine, poiché ci sono parecchi pozzi abbandonati di cui nessuno ha bisogno, ma conservano in sé cose preziose.

Un magnete attira oro e argento

È possibile trovare oro puro o argento con potenti magneti. No, poiché tali metalli sono diamagnetici, cioè non sono attratti dai magneti. Ma non tutto è così male, grazie a tutta la potenza della lega di neodimio, è possibile ottenere dei gioielli. Tali articoli di solito hanno una legatura al loro interno.

Questa lega aiuta i metalli preziosi come l'oro o l'argento ad acquisire determinate proprietà. Ad esempio, i gioielli in argento non si scuriscono tanto e i gioielli in oro hanno una maggiore durata. Ma la cosa più importante è che la legatura ti permette di essere magnetizzato e rende possibile la ricerca di varie leghe.

Ma è anche possibile trovare oro puro o argento. All'inizio dell'articolo si diceva che si potessero trovare scatole di ferro. Di solito in questi casi vengono conservati gioielli in oro o argento. Quindi girando per la soffitta o in posti simili, puoi “arricchirti” bene, nel vero senso della parola.

Proprietà magnetiche di vari metalli

Per andare a caccia di metalli preziosi, devi sapere esattamente cosa sarà attratto dal magnete. Poiché i metalli hanno proprietà magnetiche diverse e alcuni non ne hanno affatto. Possono essere divisi in tre gruppi:

ferromagneti

paramagneti

diamagneti

I ferromagneti sono metalli con alcune delle migliori proprietà magnetiche. Questi metalli sono altamente magnetici. Questi includono il metallo nero.

I paramagneti hanno le solite proprietà, sono facilmente attratti da un magnete, ma non hanno la funzione di magnetizzare. Questi includono alcune leghe di gioielli e diversi tipi di metalli non ferrosi.

E infine diamagneti. Tali leghe sono estremamente difficili da soccombere a un campo magnetico e complicano notevolmente la ricerca di cose veramente preziose. I diamagneti includono oro, argento, alluminio, patina e altri metalli che anche il magnete più forte non prende.

Riesci a trovare l'oro con un magnete?

Come discusso in precedenza, gioielli e monete d'oro possono essere sollevati, ma molto problematici.

L'oro puro non può essere ottenuto con un magnete.

Ma se vari fattori sono favorevoli, come una scatola di ferro o gioielli paramagnetici che giacciono nelle vicinanze, allora c'è la possibilità di trovarlo. Fondamentalmente, solo i gioielli con contenuto d'oro, come bracciali, orecchini e anelli, possono essere catturati da un magnete. Il posto migliore per cercare è una spiaggia sabbiosa, pozzi e il fondo del mare o del fiume dove nuotano un gran numero di delle persone.

Cosa fa sì che alcuni metalli siano attratti da un magnete? Perché un magnete non attrae tutti i metalli? Perché un lato di un magnete attrae e l'altro respinge il metallo? E cosa rende i metalli al neodimio così forti?

Per rispondere a tutte queste domande, devi prima definire il magnete stesso e comprenderne il principio. I magneti sono corpi che hanno la capacità di attrarre oggetti in ferro e acciaio e respingerne altri per l'azione del loro campo magnetico. Le linee del campo magnetico provengono dal polo sud del magnete ed escono dal polo nord. Un magnete permanente o duro crea costantemente il proprio campo magnetico. Un elettromagnete o magnete morbido può creare campi magnetici solo in presenza di un campo magnetico e solo per un breve periodo mentre si trova nella zona di azione dell'uno o dell'altro campo magnetico. Gli elettromagneti creano campi magnetici solo quando l'elettricità passa attraverso il filo della bobina.

Fino a poco tempo fa, tutti i magneti erano realizzati con elementi metallici o leghe. La composizione del magnete ne determinava la potenza. Per esempio:

I magneti in ceramica, come quelli usati nei frigoriferi e per esperimenti primitivi, contengono minerale di ferro oltre a materiali compositi ceramici. La maggior parte dei magneti in ceramica, chiamati anche magneti di ferro, non hanno molto potere di attrazione.

I "magneti Alnico" sono costituiti da leghe di alluminio, nichel e cobalto. Sono più potenti dei magneti in ceramica, ma molto più deboli di alcuni elementi rari.

I magneti al neodimio sono costituiti da ferro, boro e il raro elemento al neodimio che si trova in natura.

I magneti al cobalto-samario includono il cobalto e gli elementi che raramente si trovano in natura, il samario. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno anche scoperto i polimeri magnetici, i cosiddetti magneti di plastica. Alcuni di loro sono molto flessibili e di plastica. Tuttavia, alcuni funzionano solo a temperature estremamente basse, mentre altri possono sollevare solo materiali molto leggeri come la limatura di metallo. Ma per avere le proprietà di un magnete, ognuno di questi metalli ha bisogno di forza.

Fare magneti

Molti dispositivi elettronici moderni funzionano sulla base di magneti. L'utilizzo dei magneti per la produzione di dispositivi è diventato relativamente recente, perché i magneti che esistono in natura non hanno la forza necessaria per il funzionamento delle apparecchiature, e solo quando si è riusciti a renderli più potenti sono diventati un elemento indispensabile nella produzione. Il minerale di ferro, un tipo di magnetite, è considerato il magnete più forte presente in natura. È in grado di attrarre a sé piccoli oggetti, come graffette e graffette.

Da qualche parte nel XII secolo, le persone scoprirono che con l'aiuto del minerale di ferro, le particelle di ferro potevano essere magnetizzate, quindi le persone crearono la bussola. Hanno anche notato che se disegni costantemente un magnete lungo un ago di ferro, l'ago viene magnetizzato. L'ago stesso viene tirato in direzione nord-sud. Successivamente, il famoso scienziato William Gilbert ha spiegato che il movimento dell'ago magnetizzato nella direzione nord-sud è dovuto al fatto che il nostro pianeta Terra è molto simile a un enorme magnete con due poli: i poli nord e sud. L'ago della bussola non è così forte come molti dei magneti permanenti usati oggi. Ma il processo fisico che magnetizza gli aghi della bussola e pezzi di lega di neodimio è praticamente lo stesso. Si tratta di regioni microscopiche chiamate domini magnetici, che fanno parte della struttura di materiali ferromagnetici come ferro, cobalto e nichel. Ogni dominio è un minuscolo magnete separato con un polo nord e uno sud. Nei materiali ferromagnetici non magnetizzati, ciascuno dei poli nord punta in una direzione diversa. I domini magnetici che puntano in direzioni opposte si annullano a vicenda, quindi il materiale stesso non produce un campo magnetico.

Nei magneti, invece, quasi tutti o almeno la maggior parte dei domini magnetici puntano nella stessa direzione. Invece di bilanciarsi a vicenda, campi magnetici microscopici si combinano insieme per creare un grande campo magnetico. Più domini puntano nella stessa direzione, più forte è il campo magnetico. Il campo magnetico di ciascun dominio si estende dal suo polo nord al suo polo sud.

Questo spiega perché se rompi un magnete a metà, ottieni due piccoli magneti con i poli nord e sud. Questo spiega anche perché i poli opposti si attraggono: le linee di forza escono dal polo nord di un magnete e penetrano nel polo sud di un altro, facendo sì che i metalli si attraggano e formino un magnete più grande. La repulsione avviene secondo lo stesso principio: le linee di forza si muovono in direzioni opposte e, a seguito di tale collisione, i magneti iniziano a respingersi a vicenda.

Fare magneti

Per creare un magnete, devi solo "puntare" i domini magnetici del metallo in una direzione. Per fare questo, devi magnetizzare il metallo stesso. Si consideri nuovamente il caso di un ago: se il magnete viene costantemente spostato in una direzione lungo l'ago, la direzione di tutte le sue regioni (domini) è allineata. Tuttavia, i domini magnetici possono essere allineati in altri modi, ad esempio:

Posiziona il metallo in un forte campo magnetico in direzione nord-sud. -- Spostare il magnete in direzione nord-sud, colpendolo costantemente con un martello, allineando i suoi domini magnetici. - Far passare una corrente elettrica attraverso il magnete.

Gli scienziati suggeriscono che due di questi metodi spiegano come si formano i magneti naturali in natura. Altri scienziati sostengono che il minerale di ferro magnetico diventa un magnete solo quando viene colpito da un fulmine. Altri ancora credono che il minerale di ferro in natura si sia trasformato in una calamita al momento della formazione della Terra e sia sopravvissuto fino ad oggi.

Il metodo più comune per la produzione di magneti oggi è il processo di immissione del metallo in un campo magnetico. Il campo magnetico ruota attorno a un dato oggetto e inizia ad allineare tutti i suoi domini. Tuttavia, a questo punto, potrebbe esserci un ritardo in uno di questi processi interconnessi, che si chiama isteresi. Possono essere necessari diversi minuti prima che i domini cambino direzione in una direzione. Ecco cosa succede durante questo processo: le regioni magnetiche iniziano a ruotare, allineandosi lungo la linea del campo magnetico nord-sud.

Le aree che sono già orientate in direzione nord-sud diventano più grandi, mentre le aree circostanti diventano più piccole. I muri del dominio, i confini tra domini vicini, si espandono gradualmente, a causa dei quali il dominio stesso aumenta. In un campo magnetico molto forte, alcune pareti del dominio scompaiono completamente.

Si scopre che la forza del magnete dipende dalla quantità di forza usata per cambiare la direzione dei domini. La forza dei magneti dipende da quanto è stato difficile allineare questi domini. I materiali difficili da magnetizzare mantengono il loro magnetismo per periodi più lunghi, mentre i materiali facilmente magnetizzabili tendono a smagnetizzarsi rapidamente.

È possibile ridurre la forza di un magnete o smagnetizzarlo completamente dirigendo il campo magnetico nella direzione opposta. Il materiale può anche essere smagnetizzato se viene riscaldato al punto di Curie, cioè il limite di temperatura dello stato ferroelettrico a cui il materiale inizia a perdere il suo magnetismo. L'alta temperatura smagnetizza il materiale ed eccita le particelle magnetiche, sconvolgendo l'equilibrio dei domini magnetici.

Trasporto di magneti

Grandi magneti potenti sono utilizzati in molte aree dell'attività umana, dalla registrazione dei dati alla conduzione di corrente attraverso i fili. Ma la principale difficoltà nell'usarli nella pratica è come trasportare i magneti. Durante il trasporto, i magneti possono danneggiare altri oggetti, oppure altri oggetti possono danneggiarli, rendendone difficile o quasi impossibile l'utilizzo. Inoltre, i magneti attirano costantemente a se stessi vari frammenti ferromagnetici, che sono quindi molto difficili e talvolta pericolosi da eliminare.

Pertanto, durante il trasporto, i magneti molto grandi vengono riposti in apposite scatole o vengono semplicemente trasportati materiali ferromagnetici, dai quali vengono realizzati i magneti utilizzando attrezzature speciali. In effetti, tale apparecchiatura è un semplice elettromagnete.

Perché i magneti si attaccano l'uno all'altro?

Probabilmente sai dalla tua lezione di fisica che quando una corrente elettrica passa attraverso un filo, crea un campo magnetico. Nei magneti permanenti, il campo magnetico è creato anche dal movimento di una carica elettrica. Ma il campo magnetico nei magneti non si forma a causa del movimento della corrente attraverso i fili, ma a causa del movimento degli elettroni.

Molte persone pensano che gli elettroni siano minuscole particelle che ruotano attorno al nucleo di un atomo, proprio come i pianeti ruotano attorno al sole. Ma come si spiegano fisici quantistici, il moto degli elettroni è molto più complicato di così. In primo luogo, gli elettroni riempiono gli orbitali del guscio dell'atomo, dove si comportano sia come particelle che come onde. Gli elettroni hanno carica e massa e possono muoversi in diverse direzioni.

E mentre gli elettroni di un atomo non percorrono lunghe distanze, questo movimento è sufficiente per creare un minuscolo campo magnetico. E poiché gli elettroni accoppiati si muovono in direzioni opposte, i loro campi magnetici si bilanciano a vicenda. Negli atomi degli elementi ferromagnetici, invece, gli elettroni non sono accoppiati e si muovono nella stessa direzione. Ad esempio, il ferro ha fino a quattro elettroni non collegati che si muovono nella stessa direzione. Poiché non hanno campi opposti, questi elettroni hanno un momento magnetico orbitale. Il momento magnetico è un vettore che ha una sua grandezza e direzione.

In metalli come il ferro, il momento magnetico orbitale costringe gli atomi vicini ad allinearsi lungo le linee di campo nord-sud. Il ferro, come altri materiali ferromagnetici, ha una struttura cristallina. Quando si raffreddano dopo il processo di colata, gruppi di atomi da un'orbita di rotazione parallela si allineano all'interno della struttura cristallina. Ecco come si formano i domini magnetici.

Avrete notato che i materiali che rendono buoni i magneti sono anche in grado di attrarre i magneti stessi. Questo perché i magneti attraggono materiali con elettroni spaiati che ruotano nella stessa direzione. In altre parole, la qualità che trasforma il metallo in un magnete attrae anche il metallo verso i magneti. Molti altri elementi sono diamagnetici: sono costituiti da atomi spaiati che creano un campo magnetico che respinge leggermente il magnete. Diversi materiali non interagiscono affatto con i magneti.

Misura del campo magnetico

Il campo magnetico può essere misurato utilizzando strumenti speciali, come un flussometro. Può essere descritto in diversi modi: - Le linee di forza magnetiche sono misurate in weber (WB). Nei sistemi elettromagnetici, questo flusso viene confrontato con la corrente.

L'intensità del campo, o densità di flusso, si misura in Tesla (T) o nell'unità di gauss (G). Un tesla equivale a 10.000 gauss.

L'intensità di campo può anche essere misurata in weber per metro quadrato. -- La grandezza del campo magnetico è misurata in ampere per metro o oersted.

Miti sul magnete

Incontriamo magneti tutto il giorno. Sono, ad esempio, nei computer: HDD registrano tutte le informazioni con un magnete e i magneti sono utilizzati anche in molti monitor di computer. I magneti sono anche parte integrante di televisori CRT, altoparlanti, microfoni, generatori, trasformatori, motori elettrici, cassette, bussole e tachimetri delle automobili. I magneti hanno proprietà sorprendenti. Possono indurre corrente nei fili e far girare il motore. Un campo magnetico sufficientemente forte può sollevare piccoli oggetti o persino piccoli animali. I treni Maglev sviluppano velocità elevate solo grazie alla spinta magnetica. Secondo la rivista Wired, alcune persone inseriscono persino minuscoli magneti al neodimio nelle dita per rilevare i campi elettromagnetici.

I dispositivi di imaging a risonanza magnetica alimentati da un campo magnetico consentono ai medici di esaminare gli organi interni dei pazienti. I medici usano anche un campo elettromagnetico pulsato per vedere se le ossa rotte si riparano correttamente dopo un impatto. Un campo elettromagnetico simile viene utilizzato dagli astronauti che si trovano a gravità zero per lunghi periodi di tempo per prevenire affaticamento muscolare e fratture ossee.

I magneti sono utilizzati anche nella pratica veterinaria per curare gli animali. Ad esempio, le mucche soffrono spesso di reticolopericardite traumatica, una malattia complessa che si sviluppa in questi animali, che spesso ingoiano piccoli oggetti metallici insieme al cibo che possono danneggiare le pareti dello stomaco, dei polmoni o del cuore dell'animale. Pertanto, spesso prima di nutrire le mucche, gli agricoltori esperti usano un magnete per pulire il loro cibo da piccole parti non commestibili. Tuttavia, se la mucca ha già ingerito metalli nocivi, il magnete le viene dato insieme al cibo. I lunghi e sottili magneti in alnico, chiamati anche "magneti per mucche", attirano tutti i metalli e impediscono loro di danneggiare lo stomaco della mucca. Tali magneti aiutano davvero a curare un animale malato, ma è comunque meglio assicurarsi che nessun elemento nocivo penetri nel cibo per mucche. Per quanto riguarda le persone, è controindicato che ingoino i magneti, poiché i magneti, entrando in diverse parti del corpo, saranno comunque attratti, il che può portare al blocco del flusso sanguigno e alla distruzione dei tessuti molli. Pertanto, quando una persona ingoia un magnete, ha bisogno di un'operazione.

Alcune persone credono che la magnetoterapia sia il futuro della medicina, in quanto è uno dei trattamenti più semplici ma più efficaci per molte malattie. Molte persone hanno già sperimentato in pratica l'effetto di un campo magnetico. Braccialetti magnetici, collane, cuscini e molti altri prodotti simili sono migliori delle pillole per trattare un'ampia varietà di malattie, dall'artrite al cancro. Alcuni medici ritengono inoltre che un bicchiere di acqua magnetizzata come misura preventiva possa curare la maggior parte dei disturbi spiacevoli. In America, ogni anno vengono spesi circa 500 milioni di dollari per la terapia magnetica e le persone in tutto il mondo spendono in media 5 miliardi di dollari per tale trattamento.

I sostenitori della terapia magnetica interpretano l'utilità di questo metodo di trattamento in modi diversi. Alcuni dicono che il magnete sia in grado di attrarre il ferro contenuto nell'emoglobina nel sangue, migliorando così la circolazione sanguigna. Altri affermano che il campo magnetico modifica in qualche modo la struttura delle cellule vicine. Ma allo stesso tempo svolto Ricerca scientifica non hanno confermato che l'uso di magneti statici può alleviare una persona dal dolore o curare una malattia.

Alcuni sostenitori suggeriscono anche che tutte le persone usino i magneti per purificare l'acqua nelle loro case. Come affermano gli stessi produttori, i grandi magneti possono purificare l'acqua dura rimuovendo da essa tutte le dannose leghe ferromagnetiche. Tuttavia, gli scienziati affermano che non sono i ferromagneti a rendere l'acqua dura. Inoltre, due anni di utilizzo pratico dei magneti non hanno mostrato alcun cambiamento nella composizione dell'acqua.

Ma, anche se è improbabile che i magneti abbiano un effetto curativo, vale comunque la pena studiarli. Chissà, forse in futuro lo sveleremo caratteristiche benefiche magneti.

I magneti, come i giocattoli attaccati al frigorifero di casa o i ferri di cavallo che ti hanno mostrato a scuola, hanno alcune caratteristiche insolite. Innanzitutto i magneti sono attratti dagli oggetti in ferro e acciaio, come la porta del frigorifero. Inoltre, hanno pali.

Avvicina due magneti l'uno all'altro. Il polo sud di un magnete sarà attratto dal polo nord dell'altro. Il polo nord di un magnete si respinge Polo Nord un altro.

Corrente magnetica ed elettrica

Il campo magnetico è generato da una corrente elettrica, cioè da elettroni in movimento. Gli elettroni che si muovono attorno a un nucleo atomico portano una carica negativa. Il movimento direzionale delle cariche da un luogo all'altro è chiamato corrente elettrica. La corrente elettrica crea un campo magnetico attorno a sé.

Questo campo, con le sue linee di forza, come una spira, percorre il percorso della corrente elettrica, come un arco che si erge sopra la strada. Ad esempio, quando si accende una lampada da tavolo e la corrente scorre attraverso i fili di rame, cioè gli elettroni nel filo saltano da un atomo all'altro e attorno al filo si crea un debole campo magnetico. Nelle linee di trasmissione ad alta tensione, la corrente è molto più forte che in una lampada da tavolo, quindi attorno ai fili di tali linee si forma un campo magnetico molto forte. Pertanto, l'elettricità e il magnetismo sono due facce della stessa medaglia: l'elettromagnetismo.

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Moto degli elettroni e campo magnetico

Il movimento degli elettroni all'interno di ciascun atomo crea un minuscolo campo magnetico attorno ad esso. Un elettrone in orbita forma un campo magnetico simile a un vortice. Ma la maggior parte del campo magnetico non è creata dal movimento dell'elettrone in orbita attorno al nucleo, ma dal movimento dell'elettrone attorno al suo asse, il cosiddetto spin dell'elettrone. Lo spin caratterizza la rotazione di un elettrone attorno al proprio asse, come il movimento di un pianeta attorno al proprio asse.

Perché i materiali sono magnetici e non magnetici

Nella maggior parte dei materiali, come la plastica, i campi magnetici dei singoli atomi sono orientati in modo casuale e si annullano a vicenda. Ma in materiali come il ferro, gli atomi possono essere orientati in modo che i loro campi magnetici si sommino, così il pezzo di acciaio si magnetizza. Gli atomi nei materiali sono collegati in gruppi chiamati domini magnetici. I campi magnetici di un dominio separato sono orientati in una direzione. Cioè, ogni dominio è un piccolo magnete.

Diversi domini sono orientati in un'ampia varietà di direzioni, cioè in modo casuale, e si annullano a vicenda i campi magnetici. Pertanto, la striscia d'acciaio non è un magnete. Ma se riusciamo ad orientare i domini in una direzione in modo che si formino le forze dei campi magnetici, allora attenzione! La striscia d'acciaio diventerà un potente magnete e attirerà qualsiasi oggetto di ferro da un chiodo a un frigorifero.

Proprietà repulsive dei magneti e loro applicazione nella tecnologia

Magneti e proprietà magnetiche della materia.

Le manifestazioni più semplici del magnetismo sono note da molto tempo e sono familiari alla maggior parte di noi. Esistono due diversi tipi di magneti. Alcuni sono i cosiddetti magneti permanenti, realizzati con materiali "magnetici duri". Un altro tipo comprende i cosiddetti elettromagneti con un nucleo di ferro "dolce magnetico".

È molto probabile che la parola magnete"deriva dal nome dell'antica città di Magnesia in Asia Minore, dove c'erano grandi giacimenti di questo minerale

Poli magnetici e campo magnetico.

Se una barra di ferro non magnetizzato viene avvicinata ad uno dei poli di un magnete, quest'ultimo si magnetizzerà temporaneamente. In questo caso, il polo della barra magnetizzata più vicino al polo del magnete avrà un nome opposto e quello lontano avrà lo stesso nome.

Utilizzando una bilancia di torsione, lo scienziato Coulomb ha studiato l'interazione di due magneti lunghi e sottili. Coulomb ha dimostrato che è possibile caratterizzare ciascun polo con una certa "quantità di magnetismo", o "carica magnetica", e la legge di interazione dei poli magnetici è la stessa della legge di interazione delle cariche elettriche: due poli uguali si respingono l'altro, e due poli opposti si attraggono con una forza che è direttamente proporzionale alle "cariche magnetiche" concentrate in questi poli, e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

Applicazione di magneti

Ci sono innumerevoli esempi di applicazione di materiali magnetici. I magneti permanenti sono una parte molto importante di molti dispositivi utilizzati nella nostra vita quotidiana. Si possono trovare nella testata di un pickup, in un altoparlante, una chitarra elettrica, un generatore di un'auto elettrica, in piccoli motori di registratori, in un radiomicrofono, contatori elettrici e altri dispositivi. Producono persino "ganasce magnetiche", cioè ganasce in acciaio fortemente magnetizzate che si respingono a vicenda e quindi non necessitano di elementi di fissaggio.

I magneti sono ampiamente utilizzati nella scienza moderna. I materiali magnetici sono necessari per il funzionamento nelle gamme delle microonde, per la registrazione e la riproduzione magnetiche e per la creazione di dispositivi di memorizzazione magnetici. I trasduttori magnetostrittivi consentono di determinare la profondità del mare. È difficile fare a meno dei magnetometri con elementi magnetici altamente sensibili se è necessario misurare campi magnetici trascurabilmente deboli, distribuiti arbitrariamente sottilmente nello spazio.

E ci sono stati casi in cui hanno combattuto con i magneti, quando si sono rivelati dannosi. Ecco una storia dell'epoca della Grande Guerra Patriottica che illustra il lavoro responsabile degli specialisti del magnetismo in quegli anni difficili... Prendiamo, ad esempio, la magnetizzazione dello scafo di una nave. Una tale magnetizzazione "spontanea" non è affatto innocua: non solo le bussole della nave iniziano a "mentire", scambiando il campo della nave stessa per il campo terrestre e indicando erroneamente la direzione, ma le navi magnetiche galleggianti possono attrarre oggetti di ferro. Se tali oggetti sono associati alle mine, il risultato dell'attrazione è ovvio. Ecco perché gli scienziati hanno dovuto intervenire nei trucchi della natura e smagnetizzare appositamente le navi in ​​​​modo che dimenticassero come agire sulle mine magnetiche.

L'applicazione principale del magnete è nell'ingegneria elettrica, ingegneria radiofonica, strumentazione, automazione e telemeccanica.

Generatori di macchine elettriche e motori elettrici - macchine rotanti che convertono energia meccanica in energia elettrica (generatori) o energia elettrica in energia meccanica (motori). Il funzionamento dei generatori si basa sul principio dell'induzione elettromagnetica: una forza elettromotrice (EMF) viene indotta in un filo che si muove in un campo magnetico. L'azione dei motori elettrici si basa sul fatto che una forza agisce su un filo percorso da corrente posto in un campo magnetico trasversale.

Dinamometro elettromagnetico può essere realizzato sotto forma di un dispositivo in miniatura adatto a misurare le caratteristiche di piccoli motori.

Le proprietà magnetiche della materia sono ampiamente utilizzate nella scienza e nella tecnologia come mezzo per studiare la struttura di vari corpi. Così è sorto Scienze:

magnetochimica(magnetochimica) - una branca della chimica fisica che studia la relazione tra magnetico e proprietà chimiche sostanze; inoltre, la magnetochimica studia l'influenza dei campi magnetici sui processi chimici. la magnetochimica si basa sulla fisica moderna dei fenomeni magnetici. Lo studio della relazione tra proprietà magnetiche e chimiche permette di chiarire le caratteristiche della struttura chimica di una sostanza.

Tecnologia a microonde

Connessione. Le onde radio a microonde sono ampiamente utilizzate nella tecnologia delle comunicazioni. Oltre a vari sistemi radio militari, esistono numerosi collegamenti a microonde commerciali in tutti i paesi del mondo. Poiché tali onde radio non seguono la curvatura della superficie terrestre, ma si propagano in linea retta, questi collegamenti di comunicazione sono tipicamente costituiti da ripetitori installati sulle cime delle colline o su torri radio ad intervalli di circa 50 km.

Trattamento termico dei prodotti alimentari. La radiazione a microonde viene utilizzata per il trattamento termico dei prodotti alimentari a casa e nell'industria alimentare. L'energia generata da potenti tubi sottovuoto può essere concentrata in un piccolo volume per una cottura altamente efficiente dei prodotti nel cosiddetto. forni a microonde o microonde, caratterizzati da pulizia, silenziosità e compattezza. Tali dispositivi sono utilizzati nelle galere degli aerei, nei vagoni ristorante ferroviari e nei distributori automatici dove è richiesta la preparazione e la cottura di cibi veloci. L'industria produce anche forni a microonde domestici.

Con l'aiuto di un magnete, hanno cercato di curare (e non senza successo) malattie nervose, mal di denti, insonnia, dolore al fegato e allo stomaco - centinaia di malattie.

Nella seconda metà del XX secolo si sono diffusi i braccialetti magnetici, che hanno un effetto benefico sui pazienti con disturbi della pressione arteriosa (ipertensione e ipotensione).

Uno " ricercatore”- il calzolaio Spence della città scozzese di Linlithgow, vissuto a cavallo tra il XVIII e il XIX secolo, affermò di aver scoperto una sorta di sostanza nera che neutralizzava la forza attrattiva e repulsiva di un magnete. Secondo lui, con l'aiuto di questa misteriosa sostanza e di due magneti permanenti, avrebbe potuto facilmente mantenere il movimento continuo di due perpetuum mobili di sua stessa fabbricazione. Citiamo queste informazioni oggi come un tipico esempio di idee ingenue e credenze ingenue, dalle quali la scienza non si è quasi mai sbarazzata anche in tempi successivi. Si potrebbe presumere che i contemporanei di Spence non avrebbero avuto ombra di dubbio sull'insensatezza delle fantasie dell'ambizioso calzolaio. Tuttavia, un fisico scozzese ha ritenuto necessario menzionare questo caso nella sua lettera, pubblicata sulla rivista " Annali di chimica nel 1818, dove scrive:

"... Il signor Playfair e il capitano Cater hanno esaminato entrambe queste macchine ed hanno espresso la loro soddisfazione per il fatto che il problema del moto perpetuo sia stato finalmente risolto."

Pertanto, risulta che le proprietà dei magneti sono ampiamente utilizzate in molte cose e sono abbastanza utili per tutta l'umanità nel suo insieme.

Un po 'sul magnete stesso. Un magnete è un corpo che ha un proprio campo magnetico. (Un campo magnetico è un tipo speciale di materia attraverso il quale viene effettuata l'interazione tra particelle o corpi carichi in movimento con un momento magnetico). Quando una corrente elettrica attraversa un filo, crea un campo magnetico. Ma il campo magnetico nei magneti non si forma a causa del movimento della corrente attraverso i fili, ma a causa del movimento degli elettroni. Gli elettroni riempiono gli orbitali del guscio dell'atomo, dove si comportano sia come particelle che come onde. Hanno carica e massa e possono muoversi in diverse direzioni.

Mentre gli elettroni di un atomo non percorrono lunghe distanze, tale movimento è sufficiente per creare un minuscolo campo magnetico. E poiché gli elettroni accoppiati si muovono in direzioni opposte, i loro campi magnetici si bilanciano a vicenda. Negli atomi degli elementi ferromagnetici, invece, gli elettroni non sono accoppiati e si muovono nella stessa direzione. Ad esempio, il ferro ha quattro elettroni non collegati che si muovono nella stessa direzione. Poiché non hanno campi opposti, questi elettroni hanno un momento magnetico orbitale. Il momento magnetico è un vettore che ha una sua grandezza e direzione.

In effetti, l'interazione di un magnete con le sostanze ha molte più opzioni oltre a "attrarre" o "non attrarre". Ferro, nichel, alcune leghe sono metalli che, per la loro struttura specifica molto attratto da un magnete. La stragrande maggioranza degli altri metalli, così come altre sostanze, interagiscono anche con i campi magnetici: sono attratti o respinti dai magneti, ma solo migliaia e milioni di volte più deboli. Pertanto, per rilevare l'attrazione di tali sostanze su un magnete, è necessario utilizzare un campo magnetico estremamente forte, non ottenibile a casa.

Ma poiché tutte le sostanze sono attratte da una calamita, la domanda iniziale può essere riformulata come segue: "Perché, allora, il ferro è così fortemente attratto da una calamita che è facile notarne le manifestazioni nella vita di tutti i giorni?" La risposta è questa: è determinato dalla struttura e dal legame degli atomi di ferro. Qualsiasi sostanza è composta da atomi collegati tra loro dai loro gusci di elettroni esterni. Sono gli elettroni dei gusci esterni che sono sensibili al campo magnetico, sono loro che determinano il magnetismo dei materiali. Nella maggior parte delle sostanze, gli elettroni degli atomi vicini sentono "comunque" il campo magnetico: alcuni sono respinti, altri sono attratti e alcuni generalmente tendono a far girare l'oggetto. Pertanto, se prendi un grande pezzo di materia, la sua forza media di interazione con un magnete sarà molto piccola.

Il ferro e i metalli simili hanno una caratteristica speciale: la connessione tra atomi vicini è tale che sentono il campo magnetico in modo coordinato. Se alcuni atomi sono "sintonizzati" per essere attratti da un magnete, faranno sì che tutti gli atomi vicini facciano lo stesso. Di conseguenza, in un pezzo di ferro, tutti gli atomi "vogliono essere attratti" o "vogliono respingere" contemporaneamente, e per questo si ottiene una forza di interazione molto grande con il magnete.

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