Это объясняет, почему некоторые магниты притягивают предметы с большей силой, чем другие. Почему магнит притягивается к магниту. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает органические вещества? На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо.
Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
Постоянные магниты могут быть как естественного, так и искусственного происхождения. Ярким примером естественного магнита в природе является минерал магнетит. Искусственные магниты изготавливаются из различных металлов и сплавов железо, сталь, кобальт и т. Их намагничивают в специально созданном сильном магнитном поле.
Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте.
Первые шаги к объединенной теории Ситуация изменилась лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов с появлением и развитием так называемой динамической теории среднего поля. 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.
Все эти тела называются магнитными телами. Все же остальные тела, которые не притягиваются к магниту, называются немагнитными телами. Строение магнита. Намагничивание Любое тело, в том числе и магнитное, состоит из мельчайших частиц — молекул. В отличие от молекул немагнитных тел, молекулы магнитного тела обладают магнитными свойствами, представляя собой молекулярные магнитики. Внутри магнитного тела эти молекулярные магнитики расположены своими осями в различных направлениях, в результате чего само тело никаких магнитных свойств не проявляет. Но если эти магнитики заставить повернуться вокруг своих осей так, чтобы они своими северными полюсами были обращены в одну сторону, а южными в другую, то тело приобретет магнитные свойства, т.
Процесс, в результате которого магнитное тело приобретает свойства магнита, называется намагничиванием. При изготовлении постоянных магнитов намагничивание производится при помощи электрического тока. Но можно намагнитить тело и другим способом, пользуясь обычным постоянным магнитом. Если прямолинейный магнит распилить по нейтральной линии, то получатся два самостоятельных магнита, причем полярность концов магнита сохранится, а на концах, полученных в результате распила, возникнут противоположные полюсы. Каждый из полученных магнитов можно также разделить на два магнита, и сколько бы мы ни продолжали такое деление, мы всегда будем получать самостоятельные магниты с двумя полюсами. Получить же брусок с одним магнитным полюсом невозможно. Этот пример подтверждает то положение, что магнитное тело состоит из множества молекулярных магнитиков. Магнитные тела отличаются одно от другого степенью подвижности молекулярных магнитиков.
Есть тела, которые быстро намагничиваются и так же быстро размагничиваются. И, наоборот, есть тела, которые намагничиваются медленно, но зато долго сохраняют в себе магнитные свойства. Так железо быстро намагничивается под действием постороннего магнита, но так же быстро и размагничивается, т. Сталь же, намагнитившись раз, длительное время сохраняет в себе магнитные свойства, т. Свойство железа быстро намагничиваться и размагничиваться объясняется тем, что молекулярные магнитики железа чрезвычайно подвижны, они легко поворачиваются под действием внешних магнитных сил, но зато так же быстро приходят в прежнее беспорядочное положение при удалении намагничивающего тела. Однако в железе небольшая часть магнитиков и после удаления постоянного магнита все же продолжает оставаться некоторое время в положении, которое они приняли при намагничивании. Следовательно, железо после намагничивания сохраняет в себе очень слабые магнитные свойства. Это подтверждается тем, что при удалении железной пластинки от полюса магнита не все опилки упали с ее конца — небольшая часть их осталась еще притянутой к пластинке.
Свойство стали оставаться длительное время намагниченной объясняется тем, что молекулярные магнитики стали с трудом поворачиваются в нужном направлении при намагничивании, но зато сохраняют на продолжительное время установившееся положение и после удаления намагничивающего тела. Способность магнитного тела проявлять магнитные свойства после намагничивания называется остаточным магнетизмом. Явление остаточного магнетизма вызвано тем, что в магнитном теле действует так называемая задерживающая сила, которая удерживает молекулярные магнитики в положении, занятом ими при намагничивании. В железе действие задерживающей силы очень слабое, в результате чего оно быстро размагничивается и имеет очень маленький остаточный магнетизм. Свойство железа быстро намагничиваться и размагничиваться чрезвычайно широко используется в электротехнике. Достаточно сказать, что сердечники всех электромагнитов, применяемых в электрических аппаратах, изготовляются из специального железа, обладающего крайне малым остаточным магнетизмом. Сталь обладает большой задерживающей силой, благодаря чему в ней сохраняется свойство магнетизма. Поэтому постоянные магниты изготовляются из специальных стальных сплавов.
На свойствах постоянного магнита отрицательно сказываются удары, сотрясения и резкие колебания температуры. Если, например, постоянный магнит нагреть докрасна и затем дать остыть, то он совершенно потеряет свои магнитные свойства. Точно так же, если подвергать постоянный магнит ударам, то сила его притяжения заметно уменьшится. Объясняется это тем, что при сильном нагреве или ударах преодолевается действие задерживающей силы и тем самым нарушается упорядоченное расположение молекулярных магнитиков. Вот почему с постоянными магнитами и приборами, имеющими постоянные магниты, надо обращаться с осторожностью. Магнитные силовые линии. Взаимодействие полюсов магнитов Вокруг любого магнита существует так называемое магнитное поле. Магнитным полем называется пространство, в котором действуют магнитные силы.
Магнитным полем постоянного магнита является та часть пространства, в котором действуют поля прямолинейного магнита магнитные силы этого магнита. Магнитные силы магнитного поля действуют в определенных направлениях. Направления действия магнитных сил условились называть магнитными силовыми линиями. Этим термином широко пользуются при изучении электротехники, однако надо помнить, что магнитные силовые линии не материальны: это — условное понятие, введенное только для облегчения понимания свойств магнитного поля. Форма магнитного поля , т. Магнитные силовые линии обладают рядом свойств: они всегда замкнуты, никогда не пересекаются, имеют стремление пойти по кратчайшему пути и оттолкнуться друг от друга, если направлены в одну сторону. Принято считать, что силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в его южный полюс; внутри магнита они имеют направление от южного полюса к северному. Одноименные магнитные полюсы отталкиваются, разноименные магнитные полюса притягиваются.
В правильности обоих выводов нетрудно убедиться практически. Возьмите компас и поднесите к ней один из полюсов прямолинейного магнита, например северный. Вы увидите, что стрелка моментально повернется своим южным концом к северному полюсу магнита. Магнитная индукция. Магнитный поток Сила воздействия притяжения постоянного магнита на магнитное тело убывает с увеличением расстояния между полюсом магнита и этим телом. Наибольшую силу притяжения магнит проявляет непосредственно у его полюсов, т. По мере удаления от полюса густота силовых линий уменьшается, они располагаются все реже и реже, вместе с этим ослабевает и сила притяжения магнита. Таким образом, сила притяжения магнита в разных точках магнитного поля неодинакова и характеризуется густотой силовых линий.
Для характеристики магнитного поля в различных его точках вводится величина, называемая магнитной индукцией поля. Магнитная индукция поля численно равна количеству силовых линий, проходящих через площадку 1 см2, расположенную перпендикулярно их направлению. Значит, чем больше густота силовых линий в данной точке поля, тем больше в этой точке магнитная индукция. Общее количество магнитных силовых линий, проходящих через какую-либо площадь, называется магнитным потоком. Магнитный поток обозначается буквой Ф и связан с магнитной индукцией следующим соотношением: где Ф — магнитный поток, В — магнитная индукция поля; S — площадь, пронизываемая данным магнитным потоком. Эта формула справедлива только при условии, если площадь S расположена перпендикулярно направлению магнитного потока. В противном случае величина магнитного потока будет зависеть еще и от того, под каким углом расположена площадь S, и тогда формула примет более сложный вид. Магнитный поток постоянного магнита определяется полным числом силовых линий, проходящих через поперечное сечение магнита.
Чем больше магнитный поток постоянного магнита, тем большей силой притяжения этот магнит обладает. Магнитный поток постоянного магнита зависит от качества стали, из которой магнит изготовлен, от размеров самого магнита и от степени его намагничивания. Свойство тела пропускать через себя магнитный поток называется магнитной проницаемостью. Магнитному потоку легче пройти через воздух, чем через немагнитное тело. Чтобы иметь возможность сравнивать различные вещества по их магнитной проницаемости, принято считать магнитную проницаемость воздуха равной единице. Вещества, у которых магнитная проницаемость меньше единицы, называются диамагнитными. К ним относятся медь, свинец, серебро и др. Алюминий, платина, олово и др.
Вещества, магнитная проницаемость которых значительно больше единицы измеряется тысячами , называются ферромагнитными.
Но при массовом производстве на станках автоматах, их производство становится простым и весьма не дорогим. Производство постоянных магнитов также уже широко практикуется. Остальные комплектующие тоже весьма просты, и их производство возможно на любом механическом заводе. Причём катушки индуктивности и постоянные магниты применяются идентичными, как на машинах малой мощности, так и на больших машинах.
Разница только в количестве. Поэтому начав производство машин малой мощности, которых требуется огромное количество, нетрудно перейти к производству больших машин. Где могут применяться подобные устройства? Везде где есть потребность в электроэнергии. Хоть на балконе вашей квартиры, хоть на даче, хоть в пустыне, хоть в тайге или тундре.
Хоть на Северном и Южном полюсе. Хоть на Луне или Марсе. Даже в открытом космосе. Данное устройство абсолютно автономно. И абсолютно безвредно как для человека, так и для окружающей среды.
Требования по обслуживанию также минимальны. Необходимо лишь вовремя менять подшипники. Но если на устройство поставить магнитные подшипники, которые уже разработаны, но пока не производятся, обслуживание сведётся лишь к нажатию кнопки включения. Всё остальное возьмёт на себя автоматика. Производство данного устройства возможно наладить за самый короткий срок.
Срок окупаемости минимальный, поскольку при массовом производстве себестоимость мизерная. А потребность огромная. Рынок сбыта может оцениваться триллионами долларов. Взять хотя бы автомобильный сегмент. А железнодорожный?
А водный? Водный транспорт, и речной, и морской. Опреснение морской воды, и перекачка её в пустынные района нашей планеты? Нет сомнения в том, что мир совершенно изменится в лучшую сторону, когда данное устройство войдёт в нашу повседневную жизнь. Конечно не сразу.
Конечно, будет огромное сопротивление со стороны производителей электроэнергии традиционными методами.
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
Поскольку мы регулярно подвергаемся воздействию магнитов, которые, как мы знаем, притягивают железо, возникает вопрос: можно ли извлечь железо из крови с помощью мощного магнита? Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает. Это объясняет, почему магнит может притягивать железо через некоторое расстояние. Почему магнит притягивает металл? Магниты привлекают любые металлы, которые сделаны из железа или металлов с железом в них.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Но раз к магниту притягиваются все вещества, то исходный вопрос можно переформулировать так: «Почему же тогда именно железо так сильно притягивается магнитом, что проявления этого легко заметить в повседневной жизни?». Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. Это объясняет, почему железо притягивается к магниту с большой силой. Марикур указывает, что в каждом куске магнита имеются две области, особенно сильно притягивающие железо. Почему магнит притягивает лишь определенные вещества?
Почти понятно о магнетизме… тайная сила камня магнита
В быту мы ощущаем магнетизм как притяжение или отталкивание между телами. В физике же под магнетизмом понимается способность тела сохранять остаточную намагниченность то есть свое собственное магнитное поле в отсутствие магнитного поля внешнего. А уже это собственное поле может воздействовать на другие магнитные тела. Две концепции магнетизма Общим свойством большинства магнитных веществ является то, что их магнетизм обусловлен атомами так называемых переходных металлов, содержащих d -электроны индекс d относится к определенному виду симметрии электронных состояний атома. Переходные металлы — это не только железо, кобальт и никель, их несколько десятков. Локализованная вверху внизу картины ферромагнетизма С появлением понятия спина электрона и соответствующего ему магнитного момента были предложены две различные квантово-механические картины магнетизма — локализованная и зонная. Локализованная картина, сформулированная Гейзенбергом, предполагала, что электроны в кристалле не перескакивают с одного атома на соседний, однако между электронами с соседних атомов есть обменное взаимодействие. Это сугубо квантовый эффект, обусловленный разницей энергий параллельного и антипараллельного упорядочения спинов. Зонная картина Стонера, напротив, подразумевала возможность движения электронов, а их взаимодействие в основном осуществлялось в пределах одного атома. На первый взгляд, зонная картина выглядела более применимой к переходным металлам. Но некоторые явления она объяснить не могла, например, закон Кюри — Вейсса, описывающий линейную зависимость обратной восприимчивости от температуры восприимчивость — это отклик системы на слабое внешнее магнитное поле.
В то же время было совершенно не очевидно, почему картина локализованных электронов, которая, как казалось, не может быть применима к переходным металлам в частности, к железу , гораздо лучше описывает эксперимент. В конце 1950-х — начале 1960-х годов Нэвилл Мотт, а за ним Джон Гуденаф предположили, что часть электронов в железе а именно, электроны, соответствующие так называемым eg -состояниям, их два из пяти возможных d -состояний на атоме характеризуются «непроводящими волновыми функциями», то есть они не перепрыгивают, являются локализованными. Хотя к тому времени концепция перехода электронов из зонного, проводящего состояния в локализованное уже возникла благодаря работам Мотта , предположение Мотта — Гуденафа находилось далеко за гранью существовавших тогда теоретических подходов. Оно соответствует введенным много позже так называемым орбитально-зависимым переходам металл — изолятор orbital-selective Mott transition. Разработанные позже в 1980-х годах методики расчета обменных взаимодействий в металлах на основе зонной теории позволили получить определенные теоретические указания на существование локализованных моментов в железе, но уже в самом методе этих расчетов был заложен, тем не менее, проводящий, зонный характер электронов.
Как видим, учёные давно догадывались о скрытом механизме магнитных воздействий. На фоне их механических объяснений нынешнее толкование магнетизма через абстрактные магнитные поля и уравнения Максвелла выглядит нелепым и даже ошибочным, если учесть ряд парадоксов и опытов, противоречащих нынешней электродинамике. Некоторые из них описаны Г. Николаевым [ 3 ], В. Петровым [ 4 , 5 ], а также В.
Околотиным [ 6 , 7 ] — электротехником, специалистом по сверхпроводимости [ 8 ] и сторонником теории Ритца. Итак, магнит по гипотезе Ампера оказывает магнитное действие, поскольку состоит из атомов, каждый из которых подобен витку с током. Эти токи в атоме рождены электронами — отрицательными зарядами, крутящимися по орбитам и вокруг оси. Когда-то полагали, что сила, удерживающая электрон на орбите,— это электрическая сила притяжения ядра. Но такой атом нестабилен, да и в квантовой механике орбитальное движение электрона отвергли. Однако ещё в 1908 г. Вальтер Ритц допустил, что электрон вращается в атоме под действием не электрической, а магнитной силы. Это объясняет стабильность атомов, их спектры, фотоэффект, элементарный магнитный момент и другие свойства атомов [ 9 , 10 ]. Магнитное поле такого остова имеет бочкообразную структуру как в циклотроне , и захваченный атомом электрон устойчиво летит по орбите в средней плоскости остова. Это поле велико, но снаружи не заметно, будучи собрано внутри атома и исчезая вне его от компенсации магнитных моментов остова моментами замыкающих граней "крышек атомной бочки", нейтрализующих бочкообразное поле, рис.
Зато действие поля на электроны атома вполне заметно. Этим магнитная модель атома объясняет фотоэффект, где роль магнетизма отмечал ещё Дж. Томсон [ 11 ]. Структура поля остова объясняет и стандартный магнитный момент атомов, вызванный орбитальным вращением электронов и якобы невозможный в классической теории, где величины не квантуются [ 12 , 13 ]. Часто его называют магнетоном Бора, поскольку Н. Но стандартный магнитный момент следует и из классической модели атома. А если атом удерживает в магнитной ловушке несколько электронов, то его магнитный момент вырастет в целое число раз. Да и предсказан был элементарный магнитный момент магнетон задолго до Бора физиками-классиками — В. Ритцем и П. Вейссом [ 9 ].
Этим моментом Ритц объяснил спектры атомов, а Вейсс — ферромагнетизм. Будучи другом и коллегой Ритца, Вейсс даже написал душевное предисловие к посмертной книге Ритца. Электрон вертится от реакции отдачи при выбросе реонов как фейерверочное колесо, выбрасывающее искры и от ударов сходящегося потока реонов, раскручивающих электрон так же, как поток ветра вертит мельничное колесо [ 1 ]. Подобный механизм раскрутки электрона ещё 50 лет назад предложил В. Демиденко, отметивший, что носящиеся в пространстве со скоростью света частицы-переносчики воздействий ударяют в электрон и крутят его, аналогично струе воздуха в опыте Отточека, поддерживающей вращение даже симметричного маховика [ 14 ]. В обоих случаях скорость вращения стабилизируется на стандартном уровне. Вот откуда стандартный магнитный момент электронов: причина в равенстве их размеров и скоростей реонов, задающих стандарт скорости вращения. Не случайно именно Ритц первым предсказал стандартный магнитный момент, ось электрона и осевое вращение элементарных зарядов для объяснения магнетизма и гравитации [ 1 , 9 ]. Но и это открытие хотят ныне приписать квантовым физикам Дж. Уленбеку и С.
Хотя Уленбек, приняв вслед за Ритцем магнитный момент и вращение спин электрона для описания атомных спектров, исходно был физиком-классиком и учеником Эренфеста, знакомого с Ритцем и его идеями. А Гаудсмит, как квантовый теоретик, не имел отношения к открытию спина и лишь подписал работу Уленбека. И вообще кванторелятивисты теперь отвергают вращение электрона, считая спин абстрактным свойством. Ведь вращение электрона означает наличие у него структуры, противореча принципу неопределённости и теории относительности так как окружная скорость V крутящегося электрона вышла бы сверхсветовой. Отметим, что реоны мог бы испускать и не сам электрон, а вытолкнутые им частицы-бластоны B, распадающиеся на расстоянии r0 на реоны рис. Эти частицы предсказал ещё Никола Тесла в честь которого названа единица магнитной индукции B , утверждавший, что "выталкиваемые электроном комья материи… расщепляются на фрагменты столь маленькие, что они полностью теряют некоторые физические свойства",— эти фрагменты реоны и производят своими ударами электромагнитные действия. Орбитальное и осевое вращение электронов объясняет все три типа магнетизма веществ диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм , смотря по их реакции на внешнее магнитное поле B0 и по проницаемости для него. Удивительно, но такое деление веществ на три типа по проницаемости для магнитного поля потока реонов из магнита впервые произвёл всё тот же Лукреций, который, выделив железо, отметил: "Ток из магнита не в состояньи совсем на другие воздействовать вещи. Частью их тяжесть стоять заставляет,— как золото,— частью пористы телом они, и поэтому ток устремляться может свободно сквозь них, никуда не толкая при этом; к этому роду вещей мы дерево можем причислить, среднее место меж тем и другим занимает железо". Самые упрямые и странные — диамагнитные вещества, действующие наперекор внешнему полю.
Однако электроны, летя по орбитам в магнитном поле атома, постепенно теряют энергию, отдаляются от ядра и в итоге его покидают. То есть намагниченность, казалось бы, возникнет лишь вначале, а затем плавно сойдёт на нет, раз генерирующие его электроны выбывают из игры. Выходит, если без поля B0 моменты орбитальных электронов компенсировали друг друга, то во внешнем поле преобладают моменты, направленные против поля и снижающие его. И снижение сохраняется, ибо взамен электронов, покинувших атомы, приходят новые, попадающие в те же условия. Что касается эффекта индукции, то он как раз раскручивает одни электроны, тормозя другие, причём с лихвой. Быстрый прирост поля может намагнитить вещество сильнее хотя ненадолго , чем такой же, но медленный прирост, чего не могла объяснить квантовая физика. Отчасти эффект можно объяснить и влиянием на осевое вращение электронов: эффект индукции мог бы раскрутить одни электроны чуть быстрее, а электроны с обратным вращением — чуть замедлить. Эти сбои частоты вращения и магнитного момента быстро устранит стабилизация частоты вращения электронов в потоке реонов рис. В итоге останутся лишь слабые отклонения моментов электронов от стандарта, объясняющие диамагнетизм свободных электронов, частично вызванный и закруткой электронов вокруг линий поля B0, которую ошибочно трактуют по квантовой теории Ландау. Проще понять поведение парамагнитных веществ.
В них внешнее поле ориентирует магнитики атомов, словно стрелки компасов на столе, создающие при параллельной ориентации добавочное поле намагниченность M , направленное вдоль внешнего поля B0 рис. Однако тепловое движение атомов, их столкновения то и дело сбивают этот порядок, как при тряске стола с компасами, отчего их стрелки беспорядочно мельтешат, хотя в среднем больше стрелок, повёрнутых вдоль поля. Наконец, ферромагнетизм связан с постройкой вдоль поля осевых магнитных моментов атомных электронов рис. По мере увеличения внешнего поля B0 растёт его ориентирующее действие и собственное поле M ферромагнетика. Когда оси всех электронов установятся параллельно, намагниченность M перестанет расти — наступит насыщение рис. Эта кривая намагничивания ферромагнетика была открыта А. При снятии внешнего поля намагниченность не исчезает, а лишь снижается гистерезис , ибо намагниченный образец, создав сильное поле, уже сам поддерживает свою намагниченность. Так и создают "волшебные" камни-магниты, образованные элементарными магнитиками-электронами. В классике это казалось немыслимым: раз образующие ток электроны могут двигаться с любой скоростью и по любым орбитам, то и поток принимает любые значения. А в квантовой механике орбитальный момент импульса электронов меняется дискретно, отчего дискретно меняется и поток.
И всё же опыт легко объясним классически, ведь магнитное поле сверхпроводника реально создаётся не током проводимости, так как рассечение сверхпроводящего кольца не меняет магнитного поля [ 15 ]. Скорее, по гипотезе, выдвинутой ещё в 1915 г.
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. 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.
Необходимо проводить лабораторные испытания. Наибольшую точность даст тестирование на электронный парамагнитный резонанс ЭПР. ЭПР показывает содержание молекул материала на осциллографе, поэтому оцинкованный прокат будет иметь высокое содержание цинка на внешней поверхности и его наличие во внутренних слоях.
При окраске никакого цинка в покрытии не обнаружится. Ещё один метод заключается в микрофотографировании отшлифованного поперечного сечения образца. При цинковании в структуре чётко заметны три интерметаллических слоя, отсутствующие в обычных сталях. В завершение приведём и экзотический, способ — нужно просто… лизнуть стальную поверхность. Оцинкованная сталь, в отличие от обычной, имеет меловой привкус, причём очень отчётливый. Оцинковка или нержавейка: разница в цене окупается в процессе эксплуатации Сделать заказ можно по телефону Наши специалисты с радостью вам помогут Оцинкованная и нержавеющая сталь обладают общими свойствами коррозионной стойкости и устойчивости к воздействиям окружающей среды, что обуславливает популярность применения этих видов металла в строительстве и в производственных целях. Какие металлы не магнитятся: список Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9.
Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий. Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам парамагнетики : алюминий, медь, платина, уран. Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам. Итак, какие металлы не магнитятся к магниту: парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам; диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий. В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные — не притягиваются. Парамагнетики и ферромагнетики Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга.
Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными. Парамагнитные металлы Парамагнитные металлы слабо притягиваются к магниту и не сохраняют магнитных свойств при удалении от магнита.
К ним относятся медь, алюминий и платина. Магнитные свойства парамагнитных металлов зависят от температуры, а алюминий, уран и платина становятся более притягивающимися для магнитных полей, когда они очень холодные. Парамагнитные вещества имеют гораздо меньшие силы притяжения для магнитов, чем ферромагнитные материалы, и для измерения магнитного притяжения необходимы высокочувствительные инструменты.
Чем магнит притягивает
- Движение электронов и магнитное поле
- Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
- Почему магнитится только железо, а алюминий-нет?
- Статьи » Существуют ли поисковые магниты на золото и серебро?
Почему магнит притягивает только металл
В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Почему магнит притягивается к магниту. почему магниты магнитят, смысл магнитов, суть магнитизма, магнитный эффект И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Наука - 24 декабря 2020 - Новости Новосибирска -
Урок 3: Магнитное поле, его свойства
- Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
- Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
- Какой полюс магнита притягивает железо?
- Движение электронов и магнитное поле
- Почему магнит притягивает железо? Магнит.
- Виды постоянных магнитов
Почему магнит притягивает железо
Отталкиваются одни и те же полюса - притягиваются противоположные полюса. Если вы попытаетесь соединить два магнита с одинаковыми полюсами, направленными друг к другу, магниты будут отталкиваться друг от друга. Что такое магнитная сила? Магнитная сила — это сила, создаваемая электронами и возникающая между электрически заряженными частицами. Применяемая магнитами к магнитным объектам, эта сила создает и контролирует магнетизм и электричество. На самом деле мы не можем видеть действующие силы, они невидимы для человеческого глаза, однако мы можем наблюдать их влияние на различные объекты при проведении эксперимента. Область, где на магнитный материал действует магнитная сила, называется магнитным полем.
С магнитными полями взаимодействуют три типа металлов: ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные металлы. Ферромагнитные металлы сильно притягиваются к магнитам, остальные нет. Магниты тоже притягивают парамагнитные металлы, но очень слабо. Диамагнитные металлы отталкивают магнит, хотя сила обычно очень мала. Как делается магнит? Внутри куска железа или другого магнитного металла находятся миллионы крошечных частиц, перемешанных друг с другом.
Когда магнит помещают рядом с куском металла, частицы выстраиваются в одну линию, и кусок металла сам становится магнитом. Вот почему веревка скрепок будет свисать с конца магнита. Чем сильнее магнит, тем больше сила магнетизма и тем длиннее может быть веревка скрепок. Чаще всего для изготовления постоянных магнитов используются железо, никель, кобальт и некоторые сплавы редкоземельных металлов. Как магниты притягиваются друг к другу Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт. Главной особенностью является способность притягиваться к предметам из металла или стали.
Второе качество заключается в наличии полюсов. Проверка полюсов достигается за сет приближения одного магнита к другому. Притягиваются противоположные полюса юг и север. Идентичные полюса отталкиваются друг от друга. Магнитное поле Электроны, двигаясь вокруг атома, создают магнитное поле, при этом неся отрицательный заряд. При постоянном перемещении производится электрический ток.
Магнитное поле появляется за счет движения тока, сила тока влияет на силу магнитного поля. С учетом данной информации можно сделать вывод о наличии связи между магнетизмом и электричеством. В совокупности данное явление называется электромагнетизм. Движение электронов вокруг ядра не единственная причина появления магнитного поля. Не в меньшей степени на него влияет движение атомов вокруг своей оси. Отдельные материалы обладают магнитным полем, в котором атомы подавляют друг друга, осуществляя хаотичное движение.
Предметы из металла обладают упорядоченными группами атомов, ориентированных в определенную сторону. Благодаря способности направлять атомы в заданном направлении и складывать магнитные поля, предметы из металла способны намагничиваться. Каким образом магниты притягиваются и отталкиваются Как притягиваются магниты?
Понять, почему так происходит, им не удалось. Сначала такая особенность беспокоила, но со временем семья привыкла к этому. Как обнаружили необычную способность Анна рассказала, что об особенности Владлена стало известно случайно: однажды члены семьи в шутку пытались удержать ложку на носу — получилось только у мальчика. Сначала испугались, а сейчас уже его способности гостям показываем. Одни говорят, что это дар, другие — что кожа потная. Но мы не знаем точно, я не могу объяснить это всё, — поделилась Анна. Источник: Анна Черненко Женщина рассказала, что семья никуда не обращалась, чтобы выяснить, почему именно у Владлена есть такая особенность. Что говорит наука — Для того чтобы тело притягивалось, необходимо действие магнита или проводника с электрическим током.
Как обнаружили необычную способность Анна рассказала, что об особенности Владлена стало известно случайно: однажды члены семьи в шутку пытались удержать ложку на носу — получилось только у мальчика. Сначала испугались, а сейчас уже его способности гостям показываем. Одни говорят, что это дар, другие — что кожа потная. Но мы не знаем точно, я не могу объяснить это всё, — поделилась Анна. Источник: Анна Черненко Женщина рассказала, что семья никуда не обращалась, чтобы выяснить, почему именно у Владлена есть такая особенность. Что говорит наука — Для того чтобы тело притягивалось, необходимо действие магнита или проводника с электрическим током. Так как человек не является природным магнитом, то притяжение может возникнуть за счет электричества. Люди могут пропускать через себя электричество.
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. Целесообразно прямо на двигатель устанавливать электрогенератор.