И так, магнит притягивает к себе железо потому, что может намагнитить его из-за особых свойств. Почему магнит притягивает железо? Постоянный магнит — вещество, имеющее остаточную намагниченность. Атомы в магнитах упорядочены таким образом, что их способность взаимодействовать с атомами других тел значительно выше, чем у. Именно за счет железа магнетит обладает свойствами притягивать себе подобное. 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?». В этой статье мы разберемся, что такое магнит, как он работает и почему притягивает именно железо.
Почему магнит притягивает железо?
Линии магнитного поля проходят в виде окружностей или эллипсов от одного полюса к другому, поэтому притягивающая сила будет менять величину и направление, если двигать кусок металла вдоль поверхности магнита. Если насыпать на лист бумаги, положенный на магнит, железные опилки, то они выстроятся вдоль линий магнитного поля, которое этот магнит создаёт. Поделитесь новостью с друзьями:.
Теперь этот гвоздь-магнит сможет поднимать скрепки, мелкие гвозди и другие металлические предметы. Но через некоторое время, когда влияние внешнего магнитного поля пропадет, гвоздь потеряет магнитные свойства.
Магнитные свойства веществ Кроме ферромагнетиков, которые легко намагничиваются, есть и другие группы веществ, по-разному взаимодействующие с магнитами: Парамагнетики - слабо притягиваются к магниту Диамагнетики - слабо отталкиваются от магнита Это связано с особенностями движения электронов в их атомах. Хоть пара- и диамагнетики почти не взаимодействуют с бытовыми магнитами, их свойства активно используются в научных исследованиях. Магнитные домены Внутри ферромагнитных материалов находятся магнитные домены. Это микроскопические области, где магнитные моменты атомов выстроены в одном направлении.
Когда внешнее магнитное поле начинает воздействовать на материал, домены поворачиваются в его направлении. Их объединение и создает видимый макроскопический эффект намагничивания. Интересные факты о магнитах Магниты удивительным образом связаны с электричеством, поэтому они нашли применение в самых разных областях: Сверхсильные магниты используют в ускорителях элементарных частиц Магнитная левитация позволяет создать поезд на магнитной подушке Ученые изучают магнитные бактерии, способные ориентироваться как живой компас Также интересно, что магниты притягивает не только к железу, но и друг к другу. Ведь у них тоже есть полюса - северный и южный.
Их взаимное притяжение гораздо сильнее, чем к обычным ферромагнетикам. Это свойство часто используют, чтобы компактно хранить или перевозить магниты - они просто «склеиваются» друг с другом очень прочно. Разделить такие «склеенные» магниты без специальных инструментов практически невозможно!
Представить ее себе тем более трудно, поскольку само по себе наблюдать непосредственно его нам нельзя - нам остается лишь довольствоваться тем, что мы наблюдаем за телами на которые то или иное поле влияет. В свое время, физика была разделена на два лагеря - сторонников гипотез дальнодействия и близкодействия. Первые вообще отвергали понятие поля и считали, что тела влияют друг на друга через пустоту, мгновенно с бесконечной скоростью. Вторые же не соглашались, настаивали на том, что между объектами должен быть некоторый агент, переносчик этого взаимодействия, коим физические поля и являются.
Теория поля гласит, что вокруг магнита существует магнитное поле, которое создается движущимися зарядами внутри магнита. Это магнитное поле оказывает воздействие на другие заряды, создавая силу притяжения или отталкивания. В случае с магнитом и железом, внутри железа есть свободные электроны, которые составляют вещество железа. Когда магнитное поле магнита воздействует на эти свободные электроны, они начинают двигаться и ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля. Это создает магнитизацию в железе, которая приводит к притяжению к магниту. Теория доменов объясняет притяжение магнита к железу через ориентацию магнитных доменов. Внутри материала, такого как железо, есть множество микроскопических областей, называемых магнитными доменами. Каждый домен имеет магнитный момент, который может быть ориентирован в одном из двух направлений: вверх или вниз.
Когда магнит не подвергается воздействию внешнего магнитного поля, домены ориентированы хаотично и магнитный момент всех доменов взаимно уничтожается, что делает материал немагнитным. Однако, когда магнит подносится к железу, его магнитное поле начинает воздействовать на домены, выстраивая их вдоль силовых линий магнитного поля магнита. Это приводит к тому, что магнитные моменты доменов начинают суммироваться и создают сильное магнитное поле в железе. Это привлекает магнит к железу и создает притяжение. Однако, важно отметить, что магнитная притяжение между магнитом и железом не является единственным видом притяжения, который может быть наблюдаемым.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
Сама по себе кристаллическая решетка построена таким образом, что в условиях сильных магнитных или электрических полей железо может намагничиваться и притягиваться к другому магниту. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Основная причина, почему железо притягивается к магниту, заключается в его атомной структуре. 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?».
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
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. 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. Читайте также: Вредные вещества. Выбросы вредных веществ в атмосферу. Классификация вредных веществ 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.
Почему магнит притягивает только металл Обновлено: 25. Но не все так просто. Магниты притягиваются друг к другу из-за своих магнитных полей.
Но как магнит притягивает железо? Кусок немагнитного железа не имеет магнитного поля, а два куска железа не притягиваются друг к другу, так как же магнит? Ответ заключается в том, что магнит превращает железо в магнит, а затем они притягиваются друг к другу. Эти, казалось бы, безобидные вопросы открывают целую тему для разговора. Железо обладает свойством намагничиваться. Это происходит, когда он попадает в магнитное поле электрического тока. Когда магнит и железо разделены или электрический ток отключен, железо может вернуться в полностью немагнитное состояние или сохранить некоторый магнетизм. Что такое магнит и магнетизм?
Магнит — это любой объект, который создает собственное магнитное поле, которое взаимодействует с другими магнитными полями. Магниты имеют два полюса, северный полюс и южный полюс. Магнитное поле представлено силовыми линиями, которые начинаются на северном полюсе магнита и заканчиваются на южном полюсе. Если металлический объект попадает в это магнитное поле, он притягивается к магниту и в конечном итоге прилипает к нему - неметаллические объекты не будут притягиваться к нему. Магниты притягивают предметы, в основе которых есть железо, например, скрепки, шурупы, болтики и гайки. Это предметы, у которых есть магнитные свойства. Магнит не притягивает бумагу, резину, дерево или пластик. Неверно, что магнит притягивает какой-либо металл.
Например, алюминиевые банки являются металлическими, но не содержат железа, поэтому не обладают магнитными свойствами. Сталь — это металл, изготовленный из железа, поэтому стальные предметы, такие как инструменты и столовое серебро, обычно обладают магнитными свойствами. Магнитные полюса Два конца магнита известны как северный полюс N и южный полюс S. 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?
Также доктора используют электромагнитное импульсное поле для того, чтобы посмотреть правильно ли срастаются сломанные кости после удара. Подобное электромагнитное поле используется астронавтами, которые долгое время находятся в невесомости для того, чтобы предотвратить растяжение мышц и ломки костей. Магниты также применяются в ветеринарной практики для лечения животных. Например, коровы часто страдают травматическим ретикулоперикардитисом, эта сложная болезнь, развивающаяся у этих животных, которые часто вместе с кормом заглатывают мелкие металлические предметы, которые могут повредить стенки желудка, легкие или сердце животного. Поэтому, часто перед кормлением коров опытные фермеры с помощью магнита очищают их пищу от мелких несъедобных деталей. Однако, если корова уже проглотила вредные металлы, то магнит дают ей вместе с едой. Длинные, тонкие алнико магниты, также называемые «коровьими магнитами», притягивают все металлы и не позволяют им причинить вред желудку коровы. Такие магниты действительно помогают вылечить больное животное, но все же лучше следить за тем, чтобы в коровью еду не попадало вредных элементов. Что касается людей, то им противопоказано глотать магниты, поскольку те, попав в разные части организма, все равно будут притягиваться, что может привести к блокированию кровяного потока и разрушению мягких тканей. Поэтому, когда человек глотает магнит, ему необходима операция. Некоторые люди считают, что магнитная терапия — это будущее медицины, поскольку это один из наиболее простых, но эффективных методов лечения многих болезней. Многие люди уже на практике убедились в действии магнитного поля. Магнитные браслеты, ожерелья, подушки и многие другие подобные изделия лучше таблеток лечат самые разнообразные заболевания — от артрита и до рака. Некоторые врачи также считают, что стакан намагниченной воды в качестве профилактики может избавить от появления большинства неприятных недугов. В Америке ежегодно на магнитную терапию расходуется около 500 миллионов долларов, а люди во всем мире на такое лечение в среднем тратят 5 миллиардов долларов. Сторонники магнитной терапии по-разному трактуют полезность этого метода лечения. Одни говорят, что магнит способен притягивать железо, содержащееся в гемоглобине в крови, тем самым улучшая кровообращение. Другие уверяют, что магнитное поле каким-то образом меняет структуру соседних клеток. Но в то же время проведенные научные исследования не подтвердили, что использование статических магнитов может избавить человека от боли или вылечить болезнь. Некоторые сторонники также предлагают всем людям использовать магниты для очищения воды в домах. Как говорят сами производители, большие магниты могут очистить жесткую воду за счет того, что удалят из нее все вредные ферромагнитные сплавы. Однако, ученые говорят, что жесткой воду делают не ферромагниты. Более того два года использования магнитов на практике не показали никаких изменений в составе воды. Но, даже не смотря на то, что магниты вряд ли обладают лечебным действием, они все равно стоят изучения. Кто знает, возможно, в будущем мы все же раскроем полезные свойства магнитов. Физика План урока: Постоянные магниты. Что это? Китайцы, как и греки, тоже замечали интересное свойство некоторых минералов притягивать к себе железосодержащие предметы. Слово «притягивать» китайцы ассоциируют со словами «прижиматься», «любить» и поэтому назвали такие минералы «чу-ши», что значит «любящий камень». Так как эти минералы создала природа, и человек не мог повлиять на естественное действие камней, их стали называть постоянными магнитами. Теперь уже известно, что так интересно проявляется природный минерал магнитный железняк магнетит. Древние люди приписывали магнитному железняку свойства «живой души». Минерал, по их словам, устремлялся к железу, как собака к куску мяса. Ученые объясняют отношение древних к явлениям природы незнанием физики. На самом деле, все заключается в особом виде материи — поле. Магнитное поле и притягивает к постоянному магниту железные предметы, ведь, например, мелкие гвоздики или кнопки устремляются к магниту даже без соприкосновения с ним, а на некотором расстоянии. Магнетит природный магнитный железняк проявляет свойства притягивания не очень сильно. Человеком на его основе созданы искусственные магниты с более мощным магнитным полем. В качестве материала в них используются такие металлы, как кобальт, никель и, конечно же, железо. Такие металлы способны намагничиваться, попадая в магнитное поле, а потом становятся самостоятельными магнитами. Разные формы искусственных магнитов. Источник Какую бы форму не имел магнит, у него есть участки, где наиболее сильно проявляются магнитные свойства. Эти участки называют магнитными полюсами. У каждого, даже самого маленького магнита, есть два полюса. Современные технологии позволяют намагничивать металлические предметы так, что у них образуется и 4 и 6 полюсов. Увидеть, как по-разному притягиваются железные опилки к магниту, можно на простейшем опыте с дугообразным школьным магнитом. Просто поднести к опилкам магнит, опилки тут же «прилипнут» к нему: Полюсами такого магнита будут края дуги, где больше всего скопилось железных опилок. У полосового магнита, форма которого прямоугольный параллелепипед, полюса находятся далеко друг от друга. Чем ближе к середине, тем меньше проявляются магнитные свойства. Указатель юга и севера — компас. Полюсы магнитные «Указатель юга» — так называли древние китайцы свое изобретение. Это был прибор в форме ложки, изготовленный из природного магнита. Ложка могла вращаться вокруг вертикальной оси. Древний китайский компас. Ручка ложки указывала южное направление. Она была северным полюсом ложки-магнита. Развитие науки не остановилось, и современные компасы уже имеют другой вид: Разные виды компасов. Магнитная стрелка, главный элемент компаса, — это постоянный магнит и имеет два полюса. Конец стрелки, указывающий на географический Север, называют северным N , а противоположный — южным S полюсом. Отсюда и название полюсов различных магнитов. Раскраска магнитов в красный и синий цвета условна, реже используются и другие цвета. Существенным является то, что полюсы магнитов существуют только парами. Если распилить, например, полосовой магнит, получатся два полосовых магнита, и у них будет снова по два полюса: северный и южный. В школьных лабораторных работах используются маленькие магниты на подставке, которые насаживаются на тонкую иглу и могут свободно вращаться вокруг этой иглы. Такие устройства называются магнитными стрелками, как подобие стрелок компасов. С помощью стрелок изучается взаимодействие полюсов магнитов. Если приблизить стрелки друг к другу, они начинают поворачиваться и установятся по следующему правилу: Земной шар является огромным магнитом, у которого есть свои полюсы. Но нельзя путать магнитные полюсы Земли с географическими. Согласно правилу, синий северный конец стрелки должен поворачиваться к Южному полюсу земного шара, так как притягиваются разноименные полюсы. Да, действительно, это так. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи Северного географического полюса, но не в той же точке, а чуть в стороне, на острове Принца Уэльского. Северный магнитный полюс находится в Антарктиде, где и Южный географический.
Полюса магнита После появления книгопечатания труд Пьера де Марикура много раз издавался отдельной брошюрой. Его с уважением цитировали многие натуралисты вплоть до XVII столетия. Вклад У. Гильберта в теорию магнитного поля С трудами Пьера де Марикура был знаком и английский придворный врач Уильям Гильберт рис. Как врач ее величества, Гильберт увлекался модным на тот период исследованием весьма сомнительного «омолаживающего эффекта малых порций магнита». Именно по этой причине он и занялся изучением свойств магнитов. Он проделал более 600 опытов в свободное от работы время. Уильям Гильберт 1544—1603 В 1600 году, уникальном в историческом смысле, вышел его труд «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». В этой книге Гильберт не только привел практически все известные сведения о свойствах природных магнитов и намагниченного железа, но и описал собственные опыты, например с шаром из магнетита, с помощью которых он воспроизвел основные черты земного магнетизма. Он обнаружил, что на обоих магнитных полюсах такой «маленькой Земли» компасная стрелка устанавливается перпендикулярно ее поверхности, на экваторе — параллельно, а на средних широтах — в промежуточном положении рис. Расположение магнитной стрелки в разных частях Земли Тот магнитный полюс стрелки, который притягивается к географическому северному полюсу Земли, назвали северным. Противоположные магнитные полюса притягиваются, поэтому, вблизи географического северного полюса находится магнитный южный полюс. Так Гильберт смоделировал магнитное наклонение, о существовании которого в Европе знали уже более полувека. Также Гильберт обнаружил, что сильно нагретое железо теряет магнитные свойства, но при охлаждении они восстанавливаются. И наконец, он первым провел четкую границу между притяжением магнетита и притяжением натертого янтаря, которое он назвал электрической силой от латинского названия янтаря electrum. Он развел «по углам» электричество и магнетизм.
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
Чтобы их проверить, достаточно начать приближать один магнит к другому. Притяжение произойдет между разными полюсами южный и северный. Одноименные полюса при этом отталкиваются. Немного о магнитном поле Читайте также: Советы бывалых: морской узел для буксировки и новое применение лопаты Магнитное поле появляется благодаря электронам, они двигаются вокруг атома, неся отрицательный заряд.
Постоянное перемещение производит электрический ток. Движение тока производит магнитное поле, сила которого напрямую зависит от силы тока. Учитывая всю информацию выше, получаем полную связь между электричеством и магнетизмом, которые представляют такое понятие, как электромагнетизм.
Однако магнитное поле получается не только движением электронов вокруг ядра, в большей степени его формирует движение атомов вокруг своей оси. Некоторые материалы имеют магнитное поле, где атомы двигаются без определенного порядка, подавляя друг друга. Если говорить о металлических предметах, то здесь атомы упорядочены в группы, которые ориентируются в одну сторону.
Благодаря возможности воздействовать на атомы, ориентируя их в одном направлении, и сложить магнитные поля, железные предметы могут намагничиваться. Почему не все материалы могут магнититься? Взаимодействие магнита происходит практически со всеми веществами, при этом вариантов этих самых взаимодействий намного больше, чем известные нам «притягивание» и «отталкивание».
Специфическое строение некоторых металлов и сплавов позволяет им достаточно мощно притягиваться к магниту. Другие металлы и вещества тоже имеют это свойство, однако оно во много раз слабее. Рассмотреть притяжение в данный момент будет крайне сложно, для этого потребуется сильнейшее магнитное поле, которое невозможно создать в домашних условиях.
Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Дело в том, что все зависит от внешнего строения атомов и их взаимосвязи именно в металле. Всё, что нас окружает, состоит из атомов, которые связаны между собой.
Именно эта связь определяет материала. Атомы во многих веществах плохо скоординированы, поэтому имеют очень слабую взаимосвязь с магнитом. У металла атомы скоординированы, они ощущают магнитное поле и тянутся к нему, заставляя все остальные атомы действовать также.
Подвешенный магнит ориентируется в направлении север-юг. Его конец, указывающий на север, называется северным магнитным полюсом. Определение полюсов магнита с помощью компасной стрелки. Компасная стрелка, которая сама является небольшим, свободно вращающимся магнитом, поворачивается так, что ее северный полюс указывает на южный полюс магнита или ее южный полюс на северный полюс магнита. В действительности, компасная стрелка показывает направление магнитного поля, создаваемого большим магнитом. Силовые линии этого поля исходят из областей вблизи полюсов, но выходят из магнита не под прямым углом, так как в отличие от электрических свойств металла магнитные материалы не являются хорошими магнитными «проводниками». Этот способ — трение магнитного железняка, естественного магнитного материала, о стальной стержень — и был древнейшим способом получения магнитов. Сейчас гораздо проще и лучше намагничивать стержень, помещая его внутрь проволочной катушки, через которую пропущен электрический ток. Намагничивание стального бруска. Полюсы[64] Те места магнита, которые сильнее всего притягивают железные опилки, называются полюсами.
У длинных намагниченных брусков полюсы обычно находятся на концах, хотя, если постараться, можно изготовить магнит и с полюсами в других местах. Пробная компасная стрелка, поднесенная к полюсу магнита, будет точно указывать на этот полюс. Вообще говоря, полюсами следует считать те области магнита, откуда исходит его магнитное действие. Простой намагниченный брусок, свободно подвешенный за середину, будет крутиться до тех пор, пока его полюсы не совпадут с линией, идущей приблизительно в направлении север-юг. Таким образом, за ось магнита можно принять прямую, соединяющую его полюсы. Полюс магнита, который поворачивается к северу, мы сокращенно называем северным полюсом и обозначаем буквой N, вкладывая в это название тот смысл, что этот полюс указывает на север[65]. Опыт 1. Изготовление магнитов. Поместите стержни из различных материалов внутрь полой проволочной катушки, через которую пропущен электрический ток. Исследуйте магнитные свойства стержней с помощью железных опилок или мелких гвоздей при включенном и выключенном токе.
Попробуйте также, как действует переменный ток. Эти эксперименты покажут вам, что 1 большинство веществ, как, например, медь, стекло, дерево, не поддаются намагничиванию; 2 железо, сталь и некоторые сплавы эти материалы называются магнитными можно намагнитить. Они частично сохраняют свою намагниченность и после выключения тока, или если их вынуть из катушки с током; 3 с помощью катушки, через которую пропущен переменный ток, удается размагнитить намагниченный стержень; 4 тем не менее, используя ту же катушку с переменным током, можно сохранить стержень намагниченным; 5 из некоторых сортов закаленной стали выходят отличные постоянные магниты. Мягкое железо намагничивается лишь на то время, когда через катушку течет электрический ток, а после выключения тока оно почти полностью теряет свои магнитные свойства; 6 электрический ток в полой катушке без всякого железного сердечника сам по себе обладает магнитным действием. Опыт 2. Подвешенные магнита. Подвесьте к кронштейну стержень на шелковой нити. Заметьте его ориентацию и затем поднесите к его концам другие стержни. Открыть или проверить этот закон не так-то легко. Для этого нужны два изолированных полюса, способных двигаться по направлению друг к другу или друг от друга.
Мы не можем воспользоваться для этого двумя обычными магнитами, поскольку каждый из них обязательно имеет оба полюса, и должны прибегнуть к специальным ухищрениям, как, например, взять очень длинные магниты, у которых другие полюсы находятся столь далеко, что уже не играют роли. Мы можем также взять небольшие магниты и проверить, совпадают ли силы взаимодействия с теми, которые предсказываются законом обратных квадратов для всех четырех полюсов. Тщательные эксперименты, в которых силы взаимодействия измеряются путем уравновешивания или с помощью крутильных весов Кулона , показывают, что они действительно хорошо соответствуют закону обратных квадратов. Хотя здесь мы и не имеем таких совершенных критериев, как, например, отсутствие электрического поля внутри заря- заряженного металлического ящика в электростатике, зато располагаем другими, вполне удовлетворительными косвенными методами. Опыт 3. Постоянные и временные полюсы. Подвесьте на нити брусок из мягкого железа. Вы заметите, что 10 Мягкое железо всегда притягивается обоими полюсами магнита. Погрузите магниты в железные опилки. Опустите туда и стержень из мягкого железа.
Выньте и снова погрузите один конец стержня из мягкого железа в опилки, а к другому его концу поднесите полюс магнита. Дальнейшие опыты показывают, что это явление объясняется временным намагничиванием мягкого железа, причем направление намагничивания обеспечивает притяжение стержня магнитом. Задача 1 Какие экспериментальные факты еще до того, как вы испробовали действие магнита на подвешенный железный стержень, убеждали вас в том, что мягкое железо легко меняет свою намагниченность? Опыт 4. Применение компаса. Закрепите магнит на оси так, чтобы он легко поворачивался в горизонтальной плоскости. Именно так и действует стрелка компаса! Некоторые из предыдущих экспериментов можно теперь повторить, поднося к магниту компас фиг. Это даст нам возможность использовать компасную стрелку для маркировки полюсов любого магнита индексами N и S. Острие стрелки компаса, которое приблизительно указывает на север, мы зовем северным полюсом N-полюсом и все аналогичные полюсы других магнитов тоже называются северными.
Опыт 5. Временное намагничивание мягкого железа. Найдите с помощью компаса северный и южный полюсы длинного магнита и подержите один из его концов около конца бруска из мягкого железа. Проверьте, что на каждом конце бруска образуются полюсы. Поверните магнит другой стороной и снова исследуйте железный брусок. Какие полюсы возникли у бруска в том и другом случае? Магнитные поля Мы говорим, что магнит всюду вокруг себя создает магнитное поле, аналогично тому, как электрические заряды создают электрические поля. Линии, вдоль которых двигался бы маленький пробный северный полюс, мы называем магнитными силовыми линиями. Если же возможность получить свободный полюс кажется вам сомнительной, то под ними можно подразумевать линии, вдоль которых ориентируется крошечная компасная стрелка. Оба этих определения эквивалентны: магнитное поле, которое притягивает северный полюс стрелки в направлении вдоль силовой линии, отталкивает ее южный полюс в обратном направлении, заставляя стрелку повернуться вдоль линии.
Напряженность магнитного поля мы могли бы по аналогии с напряженностью электрического поля определить как результирующую силу, действующую на единичный пробный полюс со стороны всех расположенных поблизости магнитов. Однако вводить такое определение нет необходимости. Картину расположения магнитных силовых линий можно воспроизвести, исходя из закона обратных квадратов точно таким же путем, как и для электрических полей. Поэтому большинство рассуждений, касавшихся характера распределения электрического поля, применимо и здесь. Нужно только не забывать о том, что у нас нет таких идеальных проводников магнетизма, какими являются металлы для электричества. И хотя конфигурации силовых линий обоих полей бывают сходными, магнитное поле по своей природе совершенно отлично от электрического. Это два различных силовых поля, и одно из них относится к тем физическим объектам, которые мы называем магнитами, а другое создается обычными электрическими зарядами. Опыт 6. Магнитные поля. Чтобы лучше познакомиться с природой магнитного поля и расположением магнитных силовых линий, проведите опыты с компасной стрелкой.
Как бы ни была помещена стрелка, она устанавливается в направлении магнитного поля. Положите магнит и рядом с ним небольшой компас на лист бумаги. Перемещайте компас в направлении, указываемом его стрелкой. При этом ваш компас будет двигаться вдоль магнитной силовой линии. Отмечайте путь компаса на бумаге. Для этого поставьте карандашом точку прямо против острия компасной стрелки. Передвиньте компас дальше, так, чтобы точка осталась позади. Поставьте следующую точку и т. После этого начните снова и наметьте вторую линию, идущую из другой начальной точки, и продолжайте так до тех пор, пока вы не получите полную картину распределения линий. Вычерчивание карты магнитного поля с помощью компаса.
Приблизьте небольшой компас к северному полюсу магнита и поставьте точку у северного полюса компасной стрелки. Перемещайте компас в направлении, указываемом стрелкой до тех пор, пока точка не окажется сзади ее южного полюса. Снова поставьте точку впереди северного полюса стрелки и т. Возможно, что некоторые линии вам будет удобно начинать от края листа. Вместо компаса можно воспользоваться железными опилками, которые ведут себя как небольшие компасные стрелки, соединяясь в цепочки, идущие вдоль силовых линий. Опилкам труднее поворачиваться, поэтому помогите им выстроиться, легонько постучав по листу бумаги. Сделайте натурные зарисовки силовых линий для различных расположений магнитов. Железные опилки указывают расположение силовых линий. Помните, что несколько расходящихся в разные стороны линий дают лучшее представление об общей конфигурации поля, чем их густое скопление фиг. На фиг.
Сделайте аналогичные карты для различных расположений магнитов, показанных на фиг. Размер каждой карты должен быть с ладонь руки или больше. Советуем вам при составлении карты пользоваться пунктирными линиями. Помните, что небольшое число основных линий лучше передает общую картину, чем густое скопление. Примеры конфигураций магнитного поля. Примеры расположения магнитов для составления карт магнитного поля. Интерпретация карт магнитного поля Составляя карты различных магнитных полей, мы видим, что они могут кое-что рассказать нам о силах, которые действуют на магниты, создающие эти поля. Силовые линии кажутся похожими на упругие натянутые трубки, которые пытаются сокращаться в продольном направлении, одновременно расталкивая друг друга и выгибаясь в сторону, как если бы они были заполнены жидкостью. Конфигурация линий между северным и южным полюсами напоминает протянутые навстречу щупальца, что говорит о притяжении; между двумя северными полюсами линии сплюснуты и наталкиваются друг на друга, как буфера, что свидетельствует о силах отталкивания. В более сложных случаях можно заметить, что силовые линии как бы растягивают и изгибают магнит.
По мере приближения к полюсу силовые линии сходятся все более тесно. Мы уже знаем, что у полюсов магнитное поле становится сильнее закон обратных квадратов. Так что сгущение силовых линий идет рука об руку с ростом напряженности поля. Если детально исследовать самые различные конфигурации силовых линий, то обнаружится, что чем больше сгущаются линии, тем сильнее становится поле. Таким образом, картина силовых линий может дать нам представление о напряженности поля. В более серьезных курсах магнетизма эта идея преломляется в некоторый способ численного определения напряженности магнитного поля по густоте силовых линий. Полезно выработать привычку представлять себе магнитные силовые линии как агенты, посредством которых магниты притягивают и отталкивают друг друга, так как это представление приложимо и к магнитным силам, с которыми электрические токи взаимодействуют с другими токами и магнитами. Таким образом, карты магнитных полей дают нам в руки способ наглядного изображения действия электрических моторов, амперметров и т. Электрическое поле имеет совсем другую природу, однако конфигурация силовых линий этого поля также может сказать о его напряженности. Можно представить себе, что радиоволны бегут вдоль комбинации силовых линий электрического и магнитного полей наподобие колебаний туго натянутых веревок.
Этот пример дает ощущение того, что силовые линии электрического и магнитного полей вполне реальны. Конечно, не следует забывать, что в действительности существуют не силовые линии, а сами поля. Магнитное поле Земли Если воспользоваться компасом, чтобы построить карту окружающего нас магнитного поля, то мы получим ряд параллельных линий, идущих приблизительно с севера на юг. Подвешенный на нити намагниченный стержень, представляющий собой гигантскую компасную стрелку, повернется в том же направлении. Эти линии говорят о существовании магнитного поля, которое, разумеется, останется и после того, как мы уберем все наши магниты. Обследовав всю поверхность Земли, мы увидим, что линии сходятся на севере Канады, а также в некоторой области в Австралии. Почти повсюду эти линии идут не горизонтально, а наклонены к земной поверхности[67]. Их направление указывает на то, что Земля похожа на огромный магнит с магнитной осью, слегка повернутой относительно географической оси вращения фиг. Именно это слабое земное магнитное поле используется для навигации с помощью компаса, несмотря на то, что стальные корабли обладают собственным магнитным полем, которое частично имеет переменный характер, что сильно затрудняет навигационное дело. Эквивалентный магнит для внешнего магнитного поля Земли.
Северный полюс стрелки компаса указывает на север Канады. Следовательно, там должен находиться южный магнитный полюс Земли. Этот полюс, однако, называют Северным магнитным полюсом. Если это будет вас затруднять, то избегайте таких сокращений, как «северный полюс», и называйте все полюсы их полными именами, т. Это избавит от путаницы. Когда же вы полностью уясните себе этот вопрос, вам, возможно, снова захочется вернуться ради экономии времени к сокращенным наименованиям. Магнитное поле Земли на значительных пространствах однородно, т. Поэтому с его помощью можно провести очень важный опыт — проверить равноправность северного и южного полюсов магнита. Положим магнит на пробку и пустим его плавать в воду. Земное магнитное поле повернет магнит в направлении N-S.
Будет ли оно также перемещать его в каком-либо определенном направлении, например на север? Если северный и южный полюсы плавающего магнита обладают равной силой хотя создаваемые ими поля противоположны по направлению , можно ожидать, что магнитное поле Земли будет притягивать их одинаково. Под действием такого притяжения магнит повернется вокруг своей оси, но не будет двигаться по поверхности воды ни на север, ни в каком-либо другом направлении. Если же полюсы плавающего магнита неодинаковы, то можно ожидать, что магнитное поле Земли будет действовать на них с различной силой и заставит магнит перемещаться в некотором направлении. Проведите этот важный опыт сами. Хотя земное магнитное поле довольно слабое, оно способно заметно искривить путь электронного пучка. В следующих разделах мы увидим, как магнитное поле может выталкивать проводник с электрическим током, действуя подобно катапульте. Потоки заряженных частиц космического излучения, приходящие из мирового пространства, также заворачиваются земным магнитным полем. Это позволяет использовать Землю во многих современных экспериментах с космическими лучами как гигантский анализирующий магнит.
Это объясняется не химическим составом металла, а его молекулярной структурой, которая также определяет магнитные свойства. Нержавеющая сталь С классификацией углеродистой стали проблем у сдатчиков не возникает, поскольку в составе используются только железо и углерод, благодаря чему металл магнитится очень хорошо. Сложнее дела обстоят с определением нержавейки, которая приобрела антикоррозионные свойства благодаря легированию хромом. Этот элемент создает на поверхности металла оксидную пленку, которая препятствует окислению металла. Благодаря наличию легирующих компонентов, нержавейка относится к цветмету, соответственно, цена такого лома значительно выше. Подтверждением этому выступают данные в прайс-листе, который опубликован на сайте компании «Интерлом». Получить такое вознаграждение не так просто, поскольку, в отличие от традиционного цветмета, некоторые типы нержавейки сохраняют магнетические свойства. Например, ферритные и мартенситные нержавеющие стали сохраняют магнитные свойства. Аустенитная нержавейка, напротив, никак не проявляет ферромагнитных свойств. Визуально отличить их не представляется возможным, поэтому сдатчику приходится учитывать происхождение лома. Например, если речь идет о деталях, которые работали при повышенной влажности в условиях химически агрессивных сред, то, скорее всего, они сделаны из нержавейки, даже если металл магнитится. Бронза Наиболее ценной на вторичном рынке считается двухкомпонентная оловянистая бронза, которая состоит из олова и меди, она никак не проявляет магнитных свойств. Более дешевый аналог — безоловянная бронза, в которой в качестве замены олова выступает алюминий и другие легирующие металлы.
В нефтепереработке магнитные элементы препятствуют образованию отложений на трубопроводах, в медицине используются для производства приборов МРТ. В транспорте нашли применение в качестве запорных устройств, преобразователей и датчиков. Магнетизм, как научное явление, вызывается перемещением электронов. Вещества и предметы состоят из мельчайших атомов, эта физическая единица представляет собой ядро и движущиеся вокруг него электроны. Поскольку электроны имеют отрицательные заряды, то создают магнитные поля. Вращение электрона по часовой стрелке направляет магнитное поле наверх, а вращение против часовой стрелки — вниз. Если количество разнонаправленных полей совпадает, то магнитные поля отсутствуют. Если баланс нарушается, и электроны начинают вращение в одном направлении, возникает магнитное поле большой силы. Именно этот процесс и происходит в минерале под названием магнетит. У магнита два полюса: северный и южный.
Почему у магнита два полюса?
Если вблизи оказываются пара северных или пара южных полюсов магнитов, их магнитные поля направляются в разные стороны, и магниты отталкиваются. В структуре железа происходят приблизительно такие же процессы, электроны производят вращение в одну сторону. Если рядом появляется магнит, железо воспринимает его как близкий по структуре материал и стремится соединить свои магнитные поля с полями минерала. Железо само становится магнитом, находясь рядом с минералом. Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении.
Как только они разъединяются, магнитные свойства железа исчезают. Почему сила магнита действует по-разному? В других материалах электроны движутся в разных направлениях, поэтому не могут создать сильное магнитное поле, не способны притягивать магниты. Магнит притягивается с разной силой к различным металлам.
К примеру, к никелю, железу и другим сплавам магнит притягивается очень прочно.
В результате их магнитные моменты складываются и железная деталь сама становится сильным магнитом. Это свойство, получившее название ферромагнетизм от лат.
Почему магнит притягивает и отталкивает Магниты притягивают или отталкивают другие металлы. Это происходит потому, что каждый магнит имеет два полюса: северный и Южный. Северный и Южный полюса притягивают друг друга, но два северных или два южных полюса отталкивают друг друга.
Какое железо притягивает магнит Если конкретизировать, то хорошо притягиваются железо, чугун, большинство видов стали, никель. Поэтому поиск металлолома магнитом эффективен например, поисковым магнитом f300. Золото, медь, алюминий, латунь, олово, серебро, свинец не притягиваются.
Почему некоторые предметы не притягиваются к магниту Ответ на данный вопрос заключается в необычной связи атомов железа, которая в отличие от других веществ, является скоординированной. Какой металл не липнет к магниту Все железо магнитися. Сплавы с его содержанием тоже притягиваются к магниту, например такие как, сталь, чугун.
Неодимовые магниты являются сильнейшими и наиболее постоянными магнитами, известные человеку. Как можно удалить металлическую пыль с магнитов? Использование клейкой ленты для захвата металлической пыли является лучшим способом для очистки магнитов. С проблемой загрязнения магнитов довольно часто сталкиваются владельцы неокубов, т. И вот как раз обычный скотч вам и поможет собрать налипший мусор.
Кстати купить неокуб в Воронеже можно у нас на сайте. Почему большинство неодимовых магнитов напыляется гальваническим или другим покрытием? Неодимовые магниты состоят в основном из неодима, железа и бора. Если неодимовые магниты не покрывать, железо в материале под воздействием влаги очень быстро окисляется. Даже при нормальной влажности железо будет ржаветь с течением времени.
Для защиты железа от воздействия влаги, большинство неодимовых магнитов покрывается гальваническим или другим способом. Какая разница между различными покрытиями магнитов? Выбор различных покрытий не влияет на производительность магнита, за исключением покрытия пластмассой или резиной. Виды покрытий: Никель является наиболее распространенным вариантом для покрытия неодимовых магнитов. Он имеет блестящий серебристый корпус и имеет хорошую стойкость к коррозии.
Не является водонепроницаемым. Черный никель имеет блестящий угольный вид или цвет бронзы. Черный краситель добавляют к окончательному процессу никелирования. Более восприимчив к коррозии, чем никель. Цинк может оставить черный след на руках и других предметах.
Эпоксидное или в основном пластиковое покрытие более устойчиво к коррозии. Его можно легко поцарапать. Исходя из опыта - это наименее долговечное из доступных покрытий. Золотое покрытие наносится поверх стандартного никелевого покрытия. Позолоченные магниты имеют те же характеристики никелированных магнитов, но с золотой отделкой.
Могу ли я закрасить никелевое покрытие? Да, вы можете использовать любую краску разработанную для использования на металлических поверхностях.
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. Точные даты его жизни неизвестны. Перегрин — автор первого экспериментального исследования и первого детального научного труда по магнетизму.
Уильям Гильберт William Gilbert , 1544—1603 — английский физик и придворный врач, исследователь электричества и магнетизма, автор первой теории магнитных явлений.
Почему магнит притягивает только металл
Сила притяжения не такая, как в случае с углеродистой сталью, чтобы почувствовать притяжение потребуется неодимовый магнит. Сама по себе кристаллическая решетка построена таким образом, что в условиях сильных магнитных или электрических полей железо может намагничиваться и притягиваться к другому магниту. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Расстояние между магнитом и притягиваемым объектом влияет на силу притяжения: сила ослабевает с увеличением расстояния. притягивать, «любить» железо.
Почему железо и магнит притягивает
- Расплавленное железо и магнит: необычный эксперимент
- Немного теории
- Притягивает ли магнит железо?
- Electrons and Magnetism
- Почему Магнит притягивает железо
Почему Магнит притягивает железо
Как и другие постоянные магниты, неодимовый магнит притягивает только ферромагнетики. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Магниты притягивают только определенные металлы, главным образом железо, никель и кобальт, называющиеся ферромагнетиками. Почему постоянный магнит притягивает железо? У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно. тем хуже притягиваются.
Почему магнит притягивает железо
Их намагничивают в специально созданном сильном магнитном поле. После воздействия такого поля на металл он еще долгое время сохраняет значительную намагниченность и имеет свое магнитное поле. Искусственные магниты можно сделать любой формы и размеров. Примечание 1 Интересный факт: наша планета Земля представляет собой огромный магнит.
Как делают магниты Магниты, такие, как игрушки, прилепленные к вашему домашнему холодильнику, или подковы, которые вам показывали в школе, имеют несколько необычных черт. Прежде всего, магниты, притягиваются к железным и стальным предметам, например к двери холодильника. Кроме того, у них есть полюса. Приблизьте друг к другу два магнита. Южный полюс одного магнита притянется к северному полюсу другого.
Северный полюс одного магнита отталкивает северный полюс другого. Магнитное и электрический ток Магнитное поле генерируется электрическим током, то есть движущимися электронами. Электроны, движущиеся вокруг атомного ядра, несут отрицательный заряд. Направленное перемещение зарядов с одного места на другое называется электрическим током. Электрический ток формирует около себя магнитное поле. Силовые линии магнитного поля Это поле своими силовыми линиями, как петлей, охватывает путь электрического тока, подобно арке, которая стоит над дорогой. Например, когда включают настольную лампу и по медным проводам течет ток, то есть электроны в проводе перескакивают от атома к атому и вокруг провода создается слабое магнитное поле.
А вы знали? Оказывается, магниты окружают нас повсюду, так как все устройства, используемые нами в повседневной жизни, так или иначе включают в себя магниты — мобильные телефоны, компьютеры, дверцы в шкафах, музыкальные центры, электрические двигатели, автомобили, дисплеи, компасы, игрушки, разнообразные датчики и приборы, научно-исследовательское оборудование и многие другие. Множество интересных опытов с магнитом можно провести и в домашних условия. В этом тебе помогут книги «Нескучная наука», Физика с Машей Трауб» и журнал для любознательных «Квантик».
Теория поля гласит, что вокруг магнита существует магнитное поле, которое создается движущимися зарядами внутри магнита. Это магнитное поле оказывает воздействие на другие заряды, создавая силу притяжения или отталкивания. В случае с магнитом и железом, внутри железа есть свободные электроны, которые составляют вещество железа. Когда магнитное поле магнита воздействует на эти свободные электроны, они начинают двигаться и ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля. Это создает магнитизацию в железе, которая приводит к притяжению к магниту. Теория доменов объясняет притяжение магнита к железу через ориентацию магнитных доменов. Внутри материала, такого как железо, есть множество микроскопических областей, называемых магнитными доменами. Каждый домен имеет магнитный момент, который может быть ориентирован в одном из двух направлений: вверх или вниз. Когда магнит не подвергается воздействию внешнего магнитного поля, домены ориентированы хаотично и магнитный момент всех доменов взаимно уничтожается, что делает материал немагнитным. Однако, когда магнит подносится к железу, его магнитное поле начинает воздействовать на домены, выстраивая их вдоль силовых линий магнитного поля магнита. Это приводит к тому, что магнитные моменты доменов начинают суммироваться и создают сильное магнитное поле в железе. Это привлекает магнит к железу и создает притяжение. Однако, важно отметить, что магнитная притяжение между магнитом и железом не является единственным видом притяжения, который может быть наблюдаемым.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? тем хуже притягиваются. Сама по себе кристаллическая решетка построена таким образом, что в условиях сильных магнитных или электрических полей железо может намагничиваться и притягиваться к другому магниту. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Именно за счет железа магнетит обладает свойствами притягивать себе подобное. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах?
Немного теории
- Почти понятно о магнетизме… тайная сила камня магнита
- Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
- Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
- Почему у магнита два полюса? – Tokzamer
- Что такое магнит и как он устроен?
- Почему магнит притягивает железо? Магнит.