Príčina príťažlivosti a odpudzovania pólov magnetu. Prečo magnet priťahuje? odpudzujúci magnet

Zvyčajne sú silné magnety určené na vyhľadávanie drahých kovov. Vyhľadávací magnet reaguje na zlato a striebro pomerne silno a hoci je ťažké ich nájsť v čistej forme, jeho sila stačí na to, aby zo zeme vybral šperky a mince. Hlavným cieľom všetkých vyhľadávačov sú poklady, drahé mince a niekedy len black metal.

Článok popisuje zariadenie magnetu a základný princíp činnosti. Tiež príde na to, čo presne s jeho pomocou môžete nájsť a ako nájsť drahé zliatiny. Podrobne vysvetlite, čo sú to feromagnety, paramagnety a diamagnety. Okrem toho budú poskytnuté cenné tipy a triky, ktoré výrazne zjednodušia hľadanie cenných predmetov.

Vyhľadajte magnetické zariadenie

Toto zariadenie sa skladá z oceľového puzdra, vo vnútri ktorého je neodýmový magnet. Je vyrobený zo vzácnej zliatiny obsahujúcej neodým, železo a bór. Takéto spojenie má silnú príťažlivú vlastnosť. Napriek svojej kompaktnosti dokáže udržať veci desaťnásobok svojej vlastnej hmotnosti.

Pre pohodlie získavania rôznych vecí je v puzdre k dispozícii špeciálny držiak. Do tela magnetu sa priskrutkuje pomocou závitu. Na vrchu upevňovacieho prvku - je tu upevňovací prvok vo forme háčika alebo slučky, ktorý bude držať kábel alebo lano. Tento držiak má pevnú základňu, ktorá je pevne zaskrutkovaná do tela. Celá konštrukcia má spoľahlivý základ a v tomto prípade nie je strašidelné zdvihnúť žiadnu drahú a ťažkú ​​vec.

Princíp činnosti

Vyhľadávací magnet má skôr slabú funkčnosť. Hlavnou úlohou takéhoto predmetu je pritiahnuť k sebe čo najviac kovových predmetov. Zariadenie sa však so svojou hlavnou úlohou vyrovná viac ako dobre. Vďaka svojmu jedinečnému dizajnu má veľkú pevnosť a je schopný udržať pomerne veľké predmety, ako aj predmety obsahujúce zlato alebo striebro, ktoré bežné magnety neunesú.

To je užitočné najmä pri vyťahovaní vecí zo studní, lievikov a rôznych jám. Takéto niečo je dobré použiť aj pod vodou. Vo vode sú všetky predmety ovplyvnené veľkým odporom a zdvihnutie akéhokoľvek predmetu sa stáva pomerne namáhavou úlohou. Ale s neodymovým magnetom je hľadanie a získavanie takýchto predmetov výrazne zjednodušené.

Aké položky možno nájsť

V otázke, aké veci sa dajú nájsť pomocou vyhľadávacieho magnetu, okamžite prídu na myseľ železné predmety vrátane mincí. Možno nájsť takmer všetky paramagnetické kovy. Jednoducho povedané, materiály, ktoré sa priťahujú k telu magnetov, ale o tom neskôr. Takéto mince alebo drahé kovy môžu mať veľkú hodnotu. Môžete tu nájsť napríklad železné mince z obdobia cárskeho Ruska a množstvo vzácnych sovietskych mincí.

Výkonné magnety môžu priťahovať kovy, ako sú:

hliník

Väčšina prehliadok sa vykonáva v podkroví, na rôznych plážach a verejných miestach, kde ľudia môžu stratiť veci, ako aj v studniach a jamách. Na takýchto miestach zvyčajne nachádzajú šperky, drahé šperky, rôzne kovové škatule a niekedy aj drahé mobilné zariadenia (na pláži). Ide o hľadanie vecí na zemi.

Čo sa týka vody, nájdete tu aj množstvo cenných predmetov vrátane zlatých šperkov. Tiež vďaka poverám môžete zospodu vyzbierať bohatstvo mincí. Navyše nemusíte získavať mince z mestských fontán, pretože je tu dosť opustených studní, ktoré nikto nepotrebuje, no vzácne veci si uchovávajú v sebe.

Priťahuje magnet zlato a striebro

Je možné nájsť čisté zlato alebo striebro so silnými magnetmi. Nie, keďže takéto kovy sú diamagnetické, to znamená, že ich magnety nepriťahujú. Ale nie všetko je také zlé, vďaka všetkej sile neodýmovej zliatiny je možné získať nejaké šperky. Takéto predmety majú zvyčajne ligatúru.

Táto zliatina pomáha drahým kovom ako zlato alebo striebro získať určité vlastnosti. Napríklad strieborné šperky toľko nestmavnú a zlaté šperky majú väčšiu trvácnosť. Najdôležitejšie však je, že ligatúra umožňuje magnetizáciu a umožňuje vyhľadávať rôzne zliatiny.

Ale je možné nájsť aj čisté zlato alebo striebro. Na začiatku článku bolo povedané, že železné krabice sa dajú nájsť. Zvyčajne sa v takýchto prípadoch skladujú šperky zo zlata alebo striebra. Takže prechádzkami po povale alebo podobných miestach sa dá dobre „zbohatnúť“ v pravom zmysle slova.

Magnetické vlastnosti rôznych kovov

Aby ste mohli loviť cenné kovy, musíte vedieť, čo presne bude magnet priťahovať. Keďže kovy majú rôzne magnetické vlastnosti a niektoré ich nemajú vôbec. Možno ich rozdeliť do troch skupín:

feromagnetiká

paramagnety

diamagnety

Feromagnety sú kovy s niektorými z najlepších magnetických vlastností. Tieto kovy sú vysoko magnetické. Medzi ne patrí aj black metal.

Paramagnety majú obvyklé vlastnosti, sú ľahko priťahované k magnetu, ale nemajú funkciu magnetizácie. Patria sem niektoré zliatiny šperkov a niekoľko druhov farebných kovov.

A nakoniec diamagnety. Takéto zliatiny sa mimoriadne ťažko poddávajú magnetickému poľu a značne komplikujú hľadanie skutočne vzácnych vecí. Medzi diamagnety patrí zlato, striebro, hliník, patina a iné kovy, ktoré nepriberie ani ten najsilnejší magnet.

Dokážete nájsť zlato pomocou magnetu?

Ako už bolo uvedené, šperky a mince so zlatom môžu byť zdvihnuté, ale veľmi problematické.

Čisté zlato nie je možné získať pomocou magnetu.

Ale ak sú priaznivé rôzne faktory, ako napríklad železná schránka alebo paramagnetické šperky ležiace v blízkosti, potom je tu šanca nájsť ju. Na magnet sa dajú zachytiť v podstate len šperky s obsahom zlata, ako sú náramky, náušnice a prstene. Najlepšie miesto na hľadanie je piesočná pláž, studne a dno mora alebo rieky, kde plávajú veľké množstvo z ľudí.

Čo spôsobuje, že niektoré kovy sú priťahované k magnetu? Prečo magnet nepriťahuje všetky kovy? Prečo jedna strana magnetu priťahuje a druhá odpudzuje kov? A čo robí neodýmové kovy tak silnými?

Aby ste mohli odpovedať na všetky tieto otázky, musíte najskôr definovať samotný magnet a pochopiť jeho princíp. Magnety sú telesá, ktoré majú schopnosť priťahovať železné a oceľové predmety a odpudzovať niektoré iné v dôsledku pôsobenia ich magnetického poľa. Magnetické siločiary pochádzajú z južného pólu magnetu a vychádzajú zo severného pólu. Permanentný alebo tvrdý magnet neustále vytvára svoje vlastné magnetické pole. Elektromagnet alebo mäkký magnet môže vytvárať magnetické polia iba v prítomnosti magnetického poľa a len na krátky čas, kým je v zóne pôsobenia jedného alebo druhého magnetického poľa. Elektromagnety vytvárajú magnetické polia iba vtedy, keď elektrina prechádza drôtom cievky.

Až donedávna boli všetky magnety vyrobené z kovových prvkov alebo zliatin. Zloženie magnetu určilo jeho silu. Napríklad:

Keramické magnety, podobne ako magnety používané v chladničkách a na primitívne experimenty, obsahujú okrem keramických kompozitných materiálov aj železnú rudu. Väčšina keramických magnetov, tiež nazývaných železné magnety, nemá veľkú príťažlivosť.

"Alnico magnety" pozostávajú zo zliatin hliníka, niklu a kobaltu. Sú výkonnejšie ako keramické magnety, ale oveľa slabšie ako niektoré vzácne prvky.

Neodymové magnety sa skladajú zo železa, bóru a vzácneho prvku neodýmu, ktorý sa nachádza v prírode.

Kobaltovo-samáriové magnety zahŕňajú kobalt a prvky, ktoré sa v prírode zriedka vyskytujú, samárium. V priebehu posledných rokov vedci objavili aj magnetické polyméry, alebo takzvané plastové magnety. Niektoré z nich sú veľmi flexibilné a plastové. Niektoré však pracujú len pri extrémne nízkych teplotách, zatiaľ čo iné dokážu zdvihnúť len veľmi ľahké materiály, ako sú kovové piliny. Ale aby mal vlastnosti magnetu, každý z týchto kovov potrebuje silu.

Výroba magnetov

Mnoho moderných elektronických zariadení funguje na báze magnetov. Využitie magnetov na výrobu prístrojov je pomerne nedávne, pretože magnety, ktoré existujú v prírode, nemajú potrebnú silu na fungovanie zariadení a až keď sa ľuďom podarilo ich výkonnejšie, stali sa nepostrádateľným prvkom v výroby. Železná ruda, druh magnetitu, sa považuje za najsilnejší magnet nachádzajúci sa v prírode. Je schopný k sebe pritiahnuť malé predmety, ako sú kancelárske sponky a sponky.

Niekde v 12. storočí ľudia zistili, že pomocou železnej rudy sa dajú zmagnetizovať železné častice – tak ľudia vytvorili kompas. Tiež si všimli, že ak neustále ťaháte magnet pozdĺž železnej ihly, potom je ihla magnetizovaná. Samotná ihla sa ťahá v smere sever-juh. Neskôr známy vedec William Gilbert vysvetlil, že pohyb magnetizovanej ihly v smere sever-juh je spôsobený tým, že naša planéta Zem je veľmi podobná obrovskému magnetu s dvoma pólmi – severným a južným pólom. Ihla kompasu nie je taká silná ako mnohé z dnes používaných permanentných magnetov. Ale fyzikálny proces, ktorý magnetizuje ihly kompasu a kúsky neodýmovej zliatiny, je takmer rovnaký. Je to všetko o mikroskopických oblastiach nazývaných magnetické domény, ktoré sú súčasťou štruktúry feromagnetických materiálov, ako je železo, kobalt a nikel. Každá doména je malý, samostatný magnet so severným a južným pólom. V nemagnetizovaných feromagnetických materiáloch každý zo severných pólov smeruje iným smerom. Magnetické domény smerujúce v opačných smeroch sa navzájom rušia, takže samotný materiál nevytvára magnetické pole.

Na druhej strane v magnetoch takmer všetky alebo aspoň väčšina magnetických domén smeruje rovnakým smerom. Namiesto vzájomného vyrovnávania sa mikroskopické magnetické polia spájajú a vytvárajú jedno veľké magnetické pole. Čím viac domén smeruje rovnakým smerom, tým silnejšie je magnetické pole. Magnetické pole každej domény siaha od jej severného pólu k južnému pólu.

To vysvetľuje, prečo ak rozlomíte magnet na polovicu, získate dva malé magnety so severným a južným pólom. To tiež vysvetľuje, prečo sa opačné póly priťahujú – siločiary vychádzajú zo severného pólu jedného magnetu a prenikajú do južného pólu druhého, čo spôsobuje, že sa kovy priťahujú a vytvárajú jeden väčší magnet. K odpudzovaniu dochádza podľa rovnakého princípu – siločiary sa pohybujú v opačných smeroch a v dôsledku takejto zrážky sa magnety začnú navzájom odpudzovať.

Výroba magnetov

Na vytvorenie magnetu stačí „nasmerovať“ magnetické domény kovu jedným smerom. Aby ste to dosiahli, musíte magnetizovať samotný kov. Zvážte znova prípad s ihlou: ak sa magnet neustále pohybuje jedným smerom pozdĺž ihly, smer všetkých jeho oblastí (domén) je zarovnaný. Magnetické domény však môžu byť zarovnané aj inými spôsobmi, napríklad:

Umiestnite kov do silného magnetického poľa v smere sever-juh. -- Pohybujte magnetom v smere sever-juh, neustále naň udierajte kladivom a vyrovnávajte jeho magnetické domény. - Preneste elektrický prúd cez magnet.

Vedci naznačujú, že dve z týchto metód vysvetľujú, ako sa v prírode vytvárajú prirodzené magnety. Iní vedci tvrdia, že magnetická železná ruda sa stáva magnetom až vtedy, keď ju zasiahne blesk. Iní veria, že železná ruda v prírode sa v čase vzniku Zeme zmenila na magnet a prežila dodnes.

Najbežnejšou metódou výroby magnetov je dnes proces umiestňovania kovu do magnetického poľa. Magnetické pole sa otáča okolo daného objektu a začína zarovnávať všetky jeho domény. V tomto bode však môže dôjsť k oneskoreniu v jednom z týchto vzájomne prepojených procesov, ktoré sa nazýva hysteréza. Môže trvať niekoľko minút, kým domény zmenia smer jedným smerom. Počas tohto procesu sa stane toto: Magnetické oblasti sa začnú otáčať a zoradia sa pozdĺž siločiary magnetického poľa sever-juh.

Plochy, ktoré sú už orientované v smere sever – juh, sa zväčšujú, zatiaľ čo okolité plochy sa zmenšujú. Doménové steny, hranice medzi susednými doménami, sa postupne rozširujú, vďaka čomu sa zväčšuje samotná doména. Vo veľmi silnom magnetickom poli niektoré doménové steny úplne zmiznú.

Ukazuje sa, že sila magnetu závisí od množstva sily použitej na zmenu smeru domén. Sila magnetov závisí od toho, aké ťažké bolo zosúladiť tieto domény. Materiály, ktoré sa ťažko magnetizujú, si zachovávajú svoj magnetizmus dlhší čas, zatiaľ čo materiály, ktoré sú ľahko magnetizovateľné, majú tendenciu rýchlo sa demagnetizovať.

Nasmerovaním magnetického poľa opačným smerom je možné znížiť silu magnetu alebo ho úplne demagnetizovať. Materiál je možné aj odmagnetizovať, ak sa zahreje na Curieov bod, t.j. teplotná hranica feroelektrického stavu, pri ktorej materiál začína strácať svoj magnetizmus. Vysoká teplota demagnetizuje materiál a excituje magnetické častice, čím sa naruší rovnováha magnetických domén.

Preprava magnetov

Veľké silné magnety sa používajú v mnohých oblastiach ľudskej činnosti - od zaznamenávania údajov až po vedenie prúdu cez vodiče. Hlavným problémom pri ich použití v praxi je však spôsob prepravy magnetov. Počas prepravy môžu magnety poškodiť iné predmety alebo iné predmety ich môžu poškodiť, čo sťaží alebo takmer znemožní ich použitie. Navyše magnety k sebe neustále priťahujú rôzne feromagnetické úlomky, ktorých je potom veľmi ťažké a niekedy aj nebezpečné sa zbaviť.

Preto sa počas prepravy veľmi veľké magnety umiestňujú do špeciálnych boxov alebo sa jednoducho prepravujú feromagnetické materiály, z ktorých sa magnety vyrábajú pomocou špeciálneho zariadenia. V skutočnosti je takéto zariadenie jednoduchý elektromagnet.

Prečo sa magnety navzájom lepia?

Z hodiny fyziky asi viete, že keď elektrický prúd prechádza drôtom, vytvára magnetické pole. V permanentných magnetoch vzniká magnetické pole aj pohybom elektrického náboja. Magnetické pole v magnetoch sa však nevytvára v dôsledku pohybu prúdu cez drôty, ale v dôsledku pohybu elektrónov.

Mnoho ľudí si myslí, že elektróny sú malé častice, ktoré sa točia okolo jadra atómu, podobne ako planéty obiehajú okolo Slnka. Ale ako to vysvetľujú kvantoví fyzici, pohyb elektrónov je oveľa komplikovanejší. Najprv elektróny vyplnia obalové orbitály atómu, kde sa správajú ako častice aj ako vlny. Elektróny majú náboj a hmotnosť a môžu sa pohybovať rôznymi smermi.

A hoci elektróny atómu neprechádzajú na veľké vzdialenosti, tento pohyb stačí na vytvorenie malého magnetického poľa. A keďže sa spárované elektróny pohybujú v opačných smeroch, ich magnetické polia sa navzájom vyrovnávajú. V atómoch feromagnetických prvkov naopak elektróny nie sú spárované a pohybujú sa rovnakým smerom. Napríklad železo má až štyri neprepojené elektróny, ktoré sa pohybujú rovnakým smerom. Pretože tieto elektróny nemajú protichodné polia, majú orbitálny magnetický moment. Magnetický moment je vektor, ktorý má svoju veľkosť a smer.

V kovoch, ako je železo, orbitálny magnetický moment núti susedné atómy, aby sa zarovnali pozdĺž siločiar sever-juh. Železo, podobne ako iné feromagnetické materiály, má kryštalickú štruktúru. Keď sa po procese odlievania ochladia, skupiny atómov z paralelnej orbity rotácie sa zoradia vo vnútri kryštálovej štruktúry. Takto vznikajú magnetické domény.

Možno ste si všimli, že materiály, z ktorých sa vyrábajú dobré magnety, sú schopné priťahovať aj samotné magnety. Je to preto, že magnety priťahujú materiály s nepárovými elektrónmi, ktoré sa otáčajú rovnakým smerom. Inými slovami, kvalita, ktorá mení kov na magnet, tiež priťahuje kov k magnetom. Mnohé ďalšie prvky sú diamagnetické – sú tvorené nepárovými atómami, ktoré vytvárajú magnetické pole, ktoré magnet mierne odpudzuje. Niektoré materiály vôbec neinteragujú s magnetmi.

Meranie magnetického poľa

Magnetické pole je možné merať pomocou špeciálnych prístrojov, ako je napríklad fluxmeter. Dá sa opísať niekoľkými spôsobmi: - Magnetické siločiary sa merajú vo weberoch (WB). V elektromagnetických systémoch sa tento tok porovnáva s prúdom.

Sila poľa alebo hustota toku sa meria v Tesle (T) alebo v jednotkách gauss (G). Jedna Tesla sa rovná 10 000 gaussom.

Intenzitu poľa možno merať aj vo weberoch na meter štvorcový. -- Veľkosť magnetického poľa sa meria v ampéroch na meter alebo v oerstedoch.

Mýty o magnete

S magnetmi sa stretávame celý deň. Sú to napríklad v počítačoch: HDD všetky informácie zaznamenávajú magnetom a magnety sa používajú aj v mnohých počítačových monitoroch. Magnety sú tiež neoddeliteľnou súčasťou CRT televízorov, reproduktorov, mikrofónov, generátorov, transformátorov, elektromotorov, kaziet, kompasov a tachometrov do áut. Magnety majú úžasné vlastnosti. Môžu indukovať prúd v drôtoch a spôsobiť otáčanie motora. Dostatočne silné magnetické pole dokáže zdvihnúť malé predmety alebo aj malé zvieratá. Vlaky Maglev vyvíjajú vysokú rýchlosť iba vďaka magnetickému tlaku. Podľa magazínu Wired si niektorí ľudia dokonca vkladajú do prstov maličké neodýmové magnety, aby mohli detekovať elektromagnetické polia.

Zariadenia na magnetickú rezonanciu poháňané magnetickým poľom umožňujú lekárom vyšetrovať vnútorné orgány pacientov. Lekári tiež používajú elektromagnetické pulzné pole, aby zistili, či sa zlomené kosti po náraze správne zahoja. Podobné elektromagnetické pole využívajú astronauti, ktorí sú dlhší čas v nulovej gravitácii, aby zabránili natiahnutiu svalov a zlomeninám kostí.

Magnety sa používajú aj vo veterinárnej praxi na ošetrenie zvierat. Napríklad kravy často trpia traumatickou retikuloperikarditídou, komplexným ochorením, ktoré sa vyvíja u týchto zvierat, ktoré často prehĺtajú malé kovové predmety spolu s jedlom, ktoré môže poškodiť steny žalúdka, pľúc alebo srdca zvieraťa. Skúsení farmári preto často pred kŕmením kráv používajú magnet na čistenie potravy od malých nepožívateľných častí. Ak však krava už prehltla škodlivé kovy, magnet sa jej podáva spolu s jedlom. Dlhé tenké alnico magnety, nazývané aj "kravské magnety", priťahujú všetky kovy a bránia im v poškodzovaní žalúdka kravy. Takéto magnety skutočne pomáhajú vyliečiť choré zviera, ale stále je lepšie zabezpečiť, aby sa do krmiva pre kravy nedostali žiadne škodlivé prvky. Pokiaľ ide o ľudí, je pre nich kontraindikované prehĺtať magnety, pretože magnety, ktoré sa dostali do rôznych častí tela, budú stále priťahované, čo môže viesť k zablokovaniu prietoku krvi a zničeniu mäkkých tkanív. Preto, keď človek prehltne magnet, potrebuje operáciu.

Niektorí ľudia veria, že magnetoterapia je budúcnosťou medicíny, keďže je to jedna z najjednoduchších, no najúčinnejších terapií mnohých chorôb. Účinok magnetického poľa už v praxi zažili mnohí. Magnetické náramky, náhrdelníky, vankúše a mnohé ďalšie podobné produkty sú lepšie ako tabletky na liečbu širokej škály chorôb – od artritídy až po rakovinu. Niektorí lekári sa tiež domnievajú, že pohár magnetizovanej vody ako preventívne opatrenie dokáže vyliečiť väčšinu nepríjemných ochorení. V Amerike sa ročne minie na magnetoterapiu asi 500 miliónov dolárov a ľudia na celom svete na takúto liečbu minú v priemere 5 miliárd dolárov.

Priaznivci magnetoterapie interpretujú užitočnosť tejto metódy liečby rôznymi spôsobmi. Niektorí hovoria, že magnet je schopný pritiahnuť železo obsiahnuté v hemoglobíne v krvi, čím sa zlepší krvný obeh. Iní tvrdia, že magnetické pole nejako mení štruktúru susedných buniek. Ale zároveň vykonaná Vedecký výskum nepotvrdili, že použitie statických magnetov môže človeka zbaviť bolesti alebo vyliečiť chorobu.

Niektorí obhajcovia tiež naznačujú, že všetci ľudia používajú magnety na čistenie vody vo svojich domovoch. Ako hovoria samotní výrobcovia, veľké magnety dokážu vyčistiť tvrdú vodu tým, že z nej odstránia všetky škodlivé feromagnetické zliatiny. Vedci však tvrdia, že vodu netvrdia feromagnetiky. Navyše dva roky používania magnetov v praxi nepreukázali žiadne zmeny v zložení vody.

Ale aj keď je nepravdepodobné, že by magnety mali liečivý účinok, stále stojí za to ich študovať. Ktovie, možno v budúcnosti prezradíme prospešné vlastnosti magnety.

Magnety, ako napríklad hračky prilepené na domácu chladničku alebo podkovy, ktoré vám ukázali v škole, majú niekoľko nezvyčajných funkcií. V prvom rade sú magnety priťahované k železným a oceľovým predmetom, ako sú dvere chladničky. Okrem toho majú palice.

Priblížte dva magnety k sebe. Južný pól jedného magnetu bude priťahovaný k severnému pólu druhého. Severný pól jedného magnetu sa odpudzuje severný pólďalší.

Magnetický a elektrický prúd

Magnetické pole je generované elektrickým prúdom, teda pohybom elektrónov. Elektróny pohybujúce sa okolo atómového jadra nesú záporný náboj. Smerový pohyb nábojov z jedného miesta na druhé sa nazýva elektrický prúd. Elektrický prúd vytvára okolo seba magnetické pole.

Toto pole svojimi siločiarami ako slučka pokrýva dráhu elektrického prúdu ako oblúk, ktorý stojí nad cestou. Napríklad, keď sa zapne stolná lampa a medenými drôtmi preteká prúd, to znamená, že elektróny v drôte preskakujú z atómu na atóm a okolo drôtu sa vytvorí slabé magnetické pole. Vo vysokonapäťových prenosových vedeniach je prúd oveľa silnejší ako v stolovej lampe, takže okolo drôtov takýchto vedení sa vytvára veľmi silné magnetické pole. Elektrina a magnetizmus sú teda dve strany tej istej mince – elektromagnetizmu.

Súvisiace materiály:

migrácia vtákov

Pohyb elektrónov a magnetické pole

Pohyb elektrónov v rámci každého atómu vytvára okolo neho malé magnetické pole. Obiehajúci elektrón vytvára magnetické pole podobné víru. Ale väčšina magnetického poľa nevzniká pohybom elektrónu na obežnej dráhe okolo jadra, ale pohybom elektrónu okolo jeho osi, takzvaným spinom elektrónu. Spin charakterizuje rotáciu elektrónu okolo svojej osi, ako pohyb planéty okolo svojej osi.

Prečo sú materiály magnetické a nie magnetické

Vo väčšine materiálov, ako sú plasty, sú magnetické polia jednotlivých atómov náhodne orientované a navzájom sa rušia. Ale v materiáloch, ako je železo, môžu byť atómy orientované tak, že ich magnetické polia sa sčítavajú, takže kus ocele sa zmagnetizuje. Atómy v materiáloch sú spojené do skupín nazývaných magnetické domény. Magnetické polia jednej samostatnej domény sú orientované jedným smerom. To znamená, že každá doména je malý magnet.

Rôzne domény sú orientované v širokej škále smerov, to znamená náhodne, a navzájom rušia svoje magnetické polia. Preto oceľový pás nie je magnet. Ale ak sa nám podarí orientovať domény jedným smerom tak, aby sa vytvorili sily magnetických polí, tak pozor! Oceľový pás sa stane silným magnetom a pritiahne akýkoľvek železný predmet od klinca až po chladničku.

Odpudivé vlastnosti magnetov a ich využitie v technike

Magnety a magnetické vlastnosti látok.

Najjednoduchšie prejavy magnetizmu sú známe už veľmi dlho a väčšina z nás ich pozná. Existujú dva rôzne typy magnetov. Niektoré sú takzvané permanentné magnety vyrobené z „tvrdých magnetických“ materiálov. Ďalším typom sú takzvané elektromagnety s jadrom z "mäkkého magnetického" železa.

S najväčšou pravdepodobnosťou to slovo magnet„pochádza z názvu starovekého mesta Magnesia v Malej Ázii, kde boli veľké ložiská tohto minerálu

Magnetické póly a magnetické pole.

Ak sa tyč z nezmagnetizovaného železa priblíži k jednému z pólov magnetu, magnet sa dočasne zmagnetizuje. V tomto prípade pól magnetizovanej tyče najbližšie k pólu magnetu bude mať opačný názov a vzdialený bude mať rovnaký názov.

Pomocou torznej rovnováhy vedec Coulomb skúmal interakciu dvoch dlhých a tenkých magnetov. Coulomb ukázal, že každý pól je možné charakterizovať určitým „množstvom magnetizmu“ alebo „magnetického náboja“ a zákon interakcie magnetických pólov je rovnaký ako zákon interakcie elektrických nábojov: dva rovnaké póly odpudzujú každý. ďalšie a dva protiľahlé póly sa navzájom priťahujú silou, ktorá je priamo úmerná "magnetickým nábojom" sústredeným v týchto póloch a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.

Aplikácia magnetov

Príkladov aplikácie magnetických materiálov je nespočetne veľa. Permanentné magnety sú veľmi dôležitou súčasťou mnohých zariadení používaných v našom každodennom živote. Nájdeme ich v hlave snímača, v reproduktore, elektrickej gitare, generátore elektrického auta, v malých motorčekoch magnetofónov, v rádiovom mikrofóne, elektromeroch a iných zariadeniach. Vyrábajú dokonca „magnetické čeľuste“, t. j. silne magnetizované oceľové čeľuste, ktoré sa navzájom odpudzujú, a preto nepotrebujú spojovacie prvky.

Magnety sú široko používané v modernej vede. Magnetické materiály sú potrebné na prevádzku v mikrovlnných rozsahoch, na magnetický záznam a prehrávanie a na vytváranie magnetických pamäťových zariadení. Magnetostrikčné prevodníky umožňujú určiť hĺbku mora. Ťažko sa zaobídete bez magnetometrov s vysoko citlivými magnetickými prvkami, ak je potrebné merať zanedbateľne slabé magnetické polia, ľubovoľne jemne rozmiestnené v priestore.

A boli prípady, keď bojovali s magnetmi, keď sa ukázalo, že sú škodlivé. Tu je príbeh z čias Veľkej vlasteneckej vojny, ktorý ilustruje zodpovednú prácu špecialistov na magnetizmus v tých drsných rokoch... Vezmime si napríklad magnetizáciu trupu lode. Takáto „spontánna“ magnetizácia nie je vôbec neškodná: nielen že začnú „klamať“ kompasy lode, pričom pole samotnej lode vezme za pole Zeme a nesprávne udáva smer, plávajúce magnetické lode môžu priťahovať železné predmety. Ak sú takéto predmety spojené s mínami, výsledok príťažlivosti je zrejmý. Vedci preto museli zasiahnuť do trikov Prírody a lode špeciálne odmagnetizovať, aby zabudli, ako na magnetické míny pôsobiť.

Hlavné uplatnenie magnetu je v elektrotechnike, rádiotechnike, prístrojovej technike, automatizácii a telemechanike.

Elektrické strojové generátory a elektromotory - rotačné stroje, ktoré premieňajú buď mechanickú energiu na elektrickú energiu (generátory) alebo elektrickú energiu na mechanickú energiu (motory). Činnosť generátorov je založená na princípe elektromagnetickej indukcie: v drôte pohybujúcom sa v magnetickom poli sa indukuje elektromotorická sila (EMF). Činnosť elektromotorov je založená na skutočnosti, že na vodič s prúdom umiestnený v priečnom magnetickom poli pôsobí sila.

Elektromagnetický dynamometer možno vyrobiť vo forme miniatúrneho zariadenia vhodného na meranie charakteristík malých motorov.

Magnetické vlastnosti hmoty sú široko používané vo vede a technike ako prostriedok na štúdium štruktúry rôznych telies. Tak vzniklo vedy:

magnetochémia(magnetochémia) - odvetvie fyzikálnej chémie, ktoré študuje vzťah medzi magnetickou a chemické vlastnosti látky; okrem toho magnetochémia skúma vplyv magnetických polí na chemické procesy. magnetochémia vychádza z modernej fyziky magnetických javov. Štúdium vzťahu medzi magnetickými a chemickými vlastnosťami umožňuje objasniť vlastnosti chemickej štruktúry látky.

Mikrovlnná technológia

Pripojenie. Mikrovlnné rádiové vlny sú široko používané v komunikačných technológiách. Okrem rôznych vojenských rádiových systémov existuje vo všetkých krajinách sveta množstvo komerčných mikrovlnných spojení. Keďže takéto rádiové vlny nesledujú zakrivenie zemského povrchu, ale šíria sa priamočiaro, tieto komunikačné spojenia zvyčajne pozostávajú z reléových staníc inštalovaných na vrcholoch kopcov alebo na rádiových vežiach v intervaloch asi 50 km.

Tepelné spracovanie potravinárskych výrobkov. Mikrovlnné žiarenie sa používa na tepelnú úpravu potravinárskych výrobkov v domácnostiach a v potravinárskom priemysle. Energiu generovanú výkonnými vákuovými trubicami je možné koncentrovať v malom objeme pre vysoko efektívne varenie produktov v tzv. mikrovlnné alebo mikrovlnné rúry, vyznačujúce sa čistotou, nehlučnosťou a kompaktnosťou. Takéto zariadenia sa používajú v lodných kuchyniach lietadiel, železničných jedálenských vozňoch a predajných automatoch, kde sa vyžaduje rýchla príprava a varenie jedla. Priemysel vyrába aj mikrovlnné rúry pre domácnosť.

Pomocou magnetu sa pokúšali liečiť (a nie neúspešne) nervové choroby, bolesti zubov, nespavosť, bolesti pečene a žalúdka – stovky chorôb.

V druhej polovici 20. storočia sa rozšírili magnetické náramky, ktoré priaznivo pôsobili na pacientov s poruchami krvného tlaku (hypertenzia a hypotenzia).

jeden" výskumník“- obuvník Spence zo škótskeho mesta Linlithgow, ktorý žil na prelome 18. a 19. storočia, tvrdil, že objavil nejaký druh čiernej látky, ktorá neutralizuje príťažlivú a odpudzujúcu silu magnetu. Podľa jeho slov by vraj pomocou tejto záhadnej látky a dvoch permanentných magnetov mohol ľahko udržiavať nepretržitý pohyb dvoch perpetuum mobile vlastnej výroby. Tieto informácie dnes uvádzame ako typický príklad naivných predstáv a prostoduchých presvedčení, ktorých sa veda len ťažko zbavovala aj v neskorších dobách. Dalo by sa predpokladať, že Spenceovi súčasníci nebudú mať ani tieň pochybností o nezmyselnosti fantázie ambiciózneho obuvníka. Napriek tomu škótsky fyzik považoval za potrebné spomenúť tento prípad vo svojom liste uverejnenom v časopise „ Annals of Chemistry v roku 1818, kde píše:

"... pán Playfair a kapitán Cater preskúmali oba tieto stroje a vyjadrili spokojnosť, že problém večného pohybu bol konečne vyriešený."

Ukazuje sa teda, že vlastnosti magnetov sú široko používané v mnohých veciach a sú celkom užitočné pre celé ľudstvo ako celok.

Trochu o samotnom magnete. Magnet je teleso, ktoré má svoje vlastné magnetické pole. (Magnetické pole je špeciálny druh hmoty, prostredníctvom ktorej sa uskutočňuje interakcia medzi pohybujúcimi sa nabitými časticami alebo telesami s magnetickým momentom). Keď elektrický prúd prechádza drôtom, vytvára magnetické pole. Magnetické pole v magnetoch sa však nevytvára v dôsledku pohybu prúdu cez drôty, ale v dôsledku pohybu elektrónov. Elektróny vypĺňajú obalové orbitály atómu, kde sa správajú ako častice aj ako vlny. Majú náboj a hmotnosť a môžu sa pohybovať rôznymi smermi.

Zatiaľ čo elektróny atómu neprechádzajú na veľké vzdialenosti, takýto pohyb stačí na vytvorenie malého magnetického poľa. A keďže sa spárované elektróny pohybujú v opačných smeroch, ich magnetické polia sa navzájom vyrovnávajú. V atómoch feromagnetických prvkov naopak elektróny nie sú spárované a pohybujú sa rovnakým smerom. Napríklad železo má štyri neprepojené elektróny, ktoré sa pohybujú rovnakým smerom. Pretože tieto elektróny nemajú protichodné polia, majú orbitálny magnetický moment. Magnetický moment je vektor, ktorý má svoju veľkosť a smer.

V skutočnosti má interakcia magnetu s látkami oveľa viac možností ako len „priťahuje“ alebo „nepriťahuje“. Železo, nikel, niektoré zliatiny sú kovy, ktoré vďaka svojej špecifickej štruktúre veľmi priťahovaný magnetom. Prevažná väčšina ostatných kovov, ale aj iných látok, tiež interaguje s magnetickými poľami – magnety ich priťahujú alebo odpudzujú, no len tisíckrát a miliónkrát slabšie. Preto, aby sme si všimli príťažlivosť takýchto látok k magnetu, je potrebné použiť extrémne silné magnetické pole, ktoré nie je možné získať doma.

Ale keďže všetky látky sú priťahované magnetom, pôvodnú otázku možno preformulovať takto: „Prečo je teda železo magnetom tak silne priťahované, že je ľahké si všimnúť jeho prejavy v každodennom živote? Odpoveď je takáto: je určená štruktúrou a väzbou atómov železa. Každá látka sa skladá z atómov, ktoré sú navzájom spojené vonkajšími elektrónovými obalmi. Sú to elektróny vonkajších obalov, ktoré sú citlivé na magnetické pole, sú to tie, ktoré určujú magnetizmus materiálov. Vo väčšine látok elektróny susedných atómov cítia magnetické pole „akokoľvek“ – niektoré sa odpudzujú, iné priťahujú a niektoré majú vo všeobecnosti tendenciu otočiť predmet. Preto, ak vezmete veľký kus hmoty, jeho priemerná sila interakcie s magnetom bude veľmi malá.

Železo a jemu podobné kovy majú zvláštnosť – spojenie medzi susednými atómami je také, že magnetické pole cítia koordinovane. Ak je niekoľko atómov "naladených" tak, aby boli priťahované k magnetu, potom spôsobia, že všetky susedné atómy urobia to isté. Výsledkom je, že v kuse železa všetky atómy „chcú byť priťahované“ alebo „chcú odpudzovať“ naraz, a preto sa získa veľmi veľká sila interakcie s magnetom.

Materiály prevzaté z internetu