Почему магнит притягивает лишь определенные вещества? это явление, при котором магнит притягивает к себе предметы, содержащие железо.
Суть магнита. Почему магниты магнитят. Природа и принцип действия магнитов и электромагнитов.
Если, конечно, у толкователя нет желания «одухотворять» атомы, вводить в изначально неживую природу некую субъективность. К тому же, не атомы «заставят», а ВМП организует внутри вещества резонансное движение внешних электронов всех его подходящих атомов. Ибо уже намагниченные атомы не сами по себе «заставят», а через создание около себя самостоятельного ВМП. Извините, если что не так. С уважением как к читателям, так и к писателям :- Как делают магниты Какая сила может заставить атомы построиться в стройную линию, чтобы получился один большой домен? Поместите стальную полосу в сильное магнитное поле. Постепенно один за другим все домены повернутся в направление приложенного магнитного поля. По мере поворота домены будут втягивать в это движение другие атомы, увеличиваясь в размерах, буквально разбухая.
Потом одинаково ориентированные домены соединятся, и вот, пожалуйста, стальная полоса превратилась в магнит. Вы можете продемонстрировать это своим товарищам с помощью обыкновенного стального гвоздя. Положите гвоздь в магнитное поле большого подковообразного магнита. Подержите его там несколько минут, пока домены гвоздя не выстроятся в нужном направлении. Как только это произойдет, гвоздь ненадолго станет магнитом. С его помощью можно будет даже подбирать с пола упавшие булавки. История открытия и применения Магнетизм для людей в глубоком прошлом, скорее всего, должен был казаться волшебством.
Ещё древние греки и китайцы обнаруживали осколки метеоритного железа или природные материалы, которые использовали как стрелку компаса для определения направления. Тем не менее первые искусственные магниты были изготовлены лишь в XVIII веке, и даже дальнейший прогресс в создании материалов с сильно выраженными свойствами был медленным. Основные даты открытий выглядят так: 1740 г. Середина XX в. Японские физики объявили о создании самого мощного в мире лазера Консультация «Магнит. Свойства магнита».
И снова занял бы уравновешенное положение. Но, этого не происходит, и магнит, и железо - твердые тела, а посему, магнит останавливается при механическом контакте с железом. Мы провели мысленный эксперимент. А теперь проведем реальный, физический, ибо критерий истины — практика. Но не следует забывать, что нет ничего более практичного, чем хорошая теория…. Долго я ломал голову, как же поставить ключевой эксперимент, основательный, неоспоримый, доказывающий верность моего понимания магнитных взаимодействий?
Притягивает или придавливает? Все оказалось довольно просто. Берем пластиковую бутылку с магнитной жидкостью. Подносим магнит. Оторвать довольно сложно, силы большие. Ничего необычного.
Какая разница, жидкий или твердый ферромагнетик — важна магнитная проницаемость. А теперь мы берем магнит и привязываем к нему тонкую нитку. И опускаем магнит через горлышко сосуда в магнитную жидкость. Что происходит? Как и следовало ожидать, при приближении магнита к поверхности жидкости ее начинает вытягивать навстречу магниту, постепенно жидкость обволакивает весь магнит и, при дальнейшем опускании магнита в жидкость…ничего не происходит. Магнит никуда не примагничивается, свободно перемещается по всему объему магнита.
Не хочет вплотную приближаться к стенкам сосуда, а по всему объёму занимает любое, почти безразличное положение. Вот и все. Не примагничивается магнит к ферромагнетику, а свободно перемещается в его теле, если есть такая возможность. Ну и контрольный эксперимент. Представьте себе на минутку, что вдруг магнитная проницаемость вакуума воздуха стала равна магнитной проницаемости железа. Вы держите магнит на руке.
Абсолютно ничего. Для Вас ничего не изменится. Никуда магнит не двинется и в воздухе не зависнет. Сопротивление распространению магнитного потока уменьшилось в тысячи раз, но баланс сил сохранится. Магнит будет находиться в состоянии покоя. Баланс сил не нарушается, никто никуда не двигается.
Ну а теперь вместо ферромагнетика разместим рядом тело из диамагнетика или парамагнетика. Думаю, ответ ясен.
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.
Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается. Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами. Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом. Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.
Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь. Часто задаваемые вопросы Из чего сделаны магниты? Ферриты - это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт. Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа. Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Что такое природный магнит?
Природные магниты - это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом. В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях. Самый сильный природный магнит - магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке. Кусочки магнитного камня фактически использовались в самых первых когда-либо созданных магнитных компасах. Какой магнит самый сильный? Самым сильным типом постоянного магнита, имеющегося в продаже, являются неодимовые Nd магниты. Они изготавливаются путем смешивания неодима, железа и бора с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd2Fe14B.
Это соединение было впервые обнаружено компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals работавшими независимо друг от друга в 1984 году. Влияют ли магниты на человеческий мозг? Поскольку нейроны электрически заряжены, магнитное поле может вызвать протекание тока через нейроны.
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
тем хуже притягиваются. 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? Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. Поля двух магнитов вблизи могут взаимодействовать между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов. Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены.
Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
Почему тогда магнит не все притягивает? Лучше всего к магнитам притягиваются. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? Это объясняет, почему некоторые магниты притягивают предметы с большей силой, чем другие.
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы. Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь. Часто задаваемые вопросы Из чего сделаны магниты? Ферриты - это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт.
Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа. Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Что такое природный магнит?
Природные магниты - это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом. В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях. Самый сильный природный магнит - магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке.
Кусочки магнитного камня фактически использовались в самых первых когда-либо созданных магнитных компасах. Какой магнит самый сильный? Самым сильным типом постоянного магнита, имеющегося в продаже, являются неодимовые Nd магниты. Они изготавливаются путем смешивания неодима, железа и бора с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd2Fe14B.
Это соединение было впервые обнаружено компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals работавшими независимо друг от друга в 1984 году. Влияют ли магниты на человеческий мозг? Поскольку нейроны электрически заряжены, магнитное поле может вызвать протекание тока через нейроны. Это может изменить активность нейронов.
До сих пор нейробиологи использовали транскраниальную магнитную стимуляцию ТМС для улучшения времени реакции, памяти и некоторых других когнитивных способностей. Однако, несмотря на некоторые положительные результаты, долгосрочные эффекты не совсем понятны. Могут ли магниты потерять свой магнетизм? Да, даже постоянные магниты могут потерять свой магнетизм при определенных условиях.
Например: Избыточное нагревание: ферромагнитные материалы теряют свой магнетизм при нагревании выше определенной точки, называемой температурой Кюри.
Небольшое предостережение: под воздействием высокий температур магнит размагничивается. Если вы решите самостоятельно провести подобный эксперимент, мы советуем вам изолировать магниты от прямого нагрева, в противном случае вас ждет неудача. Москва, Большой Саввинский пер.
Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом. Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы. Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.
Часто задаваемые вопросы Из чего сделаны магниты? Ферриты - это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт. Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа. Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Что такое природный магнит? Природные магниты - это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом.
В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях. Самый сильный природный магнит - магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке. Кусочки магнитного камня фактически использовались в самых первых когда-либо созданных магнитных компасах. Какой магнит самый сильный? Самым сильным типом постоянного магнита, имеющегося в продаже, являются неодимовые Nd магниты. Они изготавливаются путем смешивания неодима, железа и бора с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd2Fe14B. Это соединение было впервые обнаружено компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals работавшими независимо друг от друга в 1984 году.
Влияют ли магниты на человеческий мозг? Поскольку нейроны электрически заряжены, магнитное поле может вызвать протекание тока через нейроны. Это может изменить активность нейронов. До сих пор нейробиологи использовали транскраниальную магнитную стимуляцию ТМС для улучшения времени реакции, памяти и некоторых других когнитивных способностей. Однако, несмотря на некоторые положительные результаты, долгосрочные эффекты не совсем понятны. Могут ли магниты потерять свой магнетизм?
В конце своей лекции о свойствах электрического тока датский ученый Эрстед поместил токонесущий провод около компасной стрелки и был до глубины души изумлен, увидев, что стрелка повернулась. Когда известие об этом открытии распространилось по Европе, оно породило целую лавину исследований. Ампер и другие ученые, пытаясь объяснить эти опыты, вскоре ввели в физику понятие электромагнитного поля. Явление, обнаруженное Эрстедом, представлялось крайне удивительным.
Таким образом, силы действовали на компасную стрелку не в направлении прямой, соединяющей ее полюс с проводником, а в перпендикулярном направлении. Последующие опыты подтвердили это заключение и показали, что сила, действующая со стороны магнита на ток, перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению тока — проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает боковое усилие. Эти новые силы полностью отличались от уже известных обычных сил, таких, как, например, силы тяготения направленные по прямой от одной массы к другой или силы, возникающие при столкновении упругих шаров или молекул которые отбрасывают их в противоположные стороны , а также силы притяжения или отталкивания , действующие по прямой между электрическими зарядами и между магнитными полюсами. До открытия Эрстеда были известны только такие силы, которые действуют вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела. Незадолго до Великой Французской Революции школа мыслителей, включая Вольтера и других, создала механистическую философию полностью предсказуемой Вселенной, основываясь на концепции таких простых сил. Когда обнаружилось, что новые электромагнитные силы зависят от скорости движения электрических зарядов тока , они стали казаться еще более странными. Это были силы, которые увеличивались с ростом скорости и действовали перпендикулярно ей! Однако именно такие силы заставляют работать электрический двигатель. Мы можем проиллюстрировать происхождение этих сил с помощью карты магнитного поля. Круговое магнитное поле, окружающее прямолинейный проводник с током, само по себе несколько необычно, но и только.
Однако в комбинации с однородным магнитным полем оно создает отклоняющие силы, без которых невозможна работа электродвигателей, измерительных приборов, телевизионных трубок и некоторых гигантских ускорителей заряженных частиц. Чтобы продемонстрировать, откуда возникают эти силы, изобразим магнитные силовые линии с помощью векторов. Магнитное поле действует как катапульта Мы сможем предсказать направление действия результирующей силы, складывая векторы сил, отвечающих двум различным полям. Конфигурация однородного магнитного поля — это ряд равномерно идущих параллельных силовых линий, как показано на фиг. Мы рисуем эти окружности сгущающимися вблизи проводника, чтобы показать, что поле около него сильнее. Векторное сложение этих двух полей дает примерно ту же картину, что мы получили в гл. Поэтому мы поступим точно так же, как и раньше. Изобразим оба поля вместе, как на фиг. Метод сложения векторов и доказательство выталкивающего действия магнитного поля на проводник с током. В некоторой произвольной точке А нарисуем стрелки-векторы, отмечающие напряженности обоих полей, одну в направлении однородного магнитного поля, а другую по касательной к окружности.
Сложим эти векторы и обозначим результирующее направление короткой стрелкой, выходящей из А. В другой точке В однородное поле не меняется, а поле, создаваемое током, ослабевает. Сложим опять их векторы и снова обозначим результирующее направление короткой стрелкой, исходящей из В чертеж г. Нанесем множество таких стрелок по всей диаграмме. Они покажут нам направление результирующего поля, которое мы хотели найти. Начертим силовые линии этого поля, проходящие через стрелки чертеж д. Здравый смысл подсказывает нам следующие очевидные выводы: а Вблизи проводника преобладает магнитное поле, создаваемое током, и силовые линии суммарного поля практически совпадают с окружностями, в центре которых находится проводник. В этой точке оба поля полностью компенсируют друг друга. Чтобы правильно начертить конфигурацию результирующего магнитного поля, нужно запастись терпением. К счастью, карту поля можно получить, пользуясь косвенными геометрическими методами основанными на математическом соотношении, которое обычно записывается , и тому, кто их знает, будет легко вычертить ее на нашей диаграмме.
Соответствующая картина показана на фиг. Если, следуя Фарадею, мы будем видеть в магнитных силовых линиях графическое изображение реальных сил, которые действуют на магниты и проводники с током, то придем к заключению, что результирующее магнитное поле, изображенное на последнем рисунке, будет тянуть проводник вниз. Таким образом, здесь мы имеем дело с поперечной силой, перпендикулярной как проводнику, так и направлению однородного магнитного поля. Разглядывая эти картинки, мы можем сказать, что результирующее поле действует наподобие катапульты или рогатки фиг. Опыт, демонстрирующий конфигурацию магнитных силовых линий при взаимодействии токов. Поперечная катапультирующая сила[71] Действует ли на самом деле эта сила непосредственно на проводник с током, проходящий поперек магнитного поля? Проверьте это на опыте, используя гибкий провод, электрическую батарею и подковообразный магнит. Включайте электрический ток при различных положениях проводника в сильном однородном поле между полюсами магнита. Если ток достаточно велик, то, как мы и ожидали, возникает поперечная сила, смещающая провод в сторону см. Но для электрического тока не обязательно нужен проводник; он может быть и просто пучком заряженных частиц, например электронов.
Такой электронный луч также отклоняется магнитным полем, — этот эффект, широко используемый в практических целях, мы рассмотрим в гл. Чтобы эффект был сильнее, магнитное поле должно быть перпендикулярно электрическому току или пучку электронов, так как продольная компонента поля не оказывает на них никакого влияния. Испытайте действие намагниченного стержня на электроннолучевую трубку. Результат этого опыта очень напоминает тот, о котором мы говорили в гл. Попытки получить отдельный магнитный полюс. Начала теории магнетизма Вернемся к стальным магнитам и проведем еще один опыт. До сих пор в каждом магните мы всегда находили два полюса. Спросим себя, можно ли отделить северный магнитный полюс от южного наподобие того, как мы поступали с электрическими зарядами[72]. Попытаемся разрезать магнит пополам. Для этого намагнитим кусок стальной проволоки или пружину от часов.
Убедимся с помощью железных опилок, что на концах магнита образовались полюсы, а небольшой компас поможет нам определить, где северный полюс, а где южный. Затем с помощью ненамагниченных ножниц разрежем магнит посередине и исследуем полюсы каждой половинки. Как бы в насмешку над нашими попытками, в местах разреза возникают новые полюсы. Мы получили просто-напросто два новых магнита. Это необычное свойство магнитов тут же ставит перед нами два новых вопроса: 1 Сколь малые магнитики можно получить, разрезая магнит на все более мелкие части? Попытки разобраться в этих вопросах привели к созданию теории магнетизма, одинаково хорошо объясняющей все магнитные явления — от обычных свойств магнитов до важнейших деталей магнитной структуры атомов. Полностью неверно также и то, что мы в состоянии раскрыть природу вещей путем одного только наблюдения. Если бы это было так, то развитие науки оказалось бы гораздо более легким, и занятие ею было бы по силам каждому. Однако в действительности в научном исследовании порой приходится применять очень трудоемкие и искусные методы, чтобы исключить то, что кажется основным для обычного наблюдателя… Теории — это отправные точки или вершины, с которых можно увидеть вещи в их взаимосвязи. Они, как указал Ченси Райт, глаза и уши ученого, необходимые ему, чтобы предвидеть и открывать явления, до поры до времени скрытые».
В этой связи следует отметить два обстоятельства. Во-первых, в науке, как и в любом другом виде человеческой деятельности, мы не можем обойтись без твердой точки зрения. То, что представляется противоречащим нашей теории, при тщательной проверке может, наоборот, оказаться ее подтверждением или следствием…» «Второе, и самое важное, обстоятельство заключается в том, что научная гипотеза обычно отвергается только в том случае, когда становится очевидным, что другая гипотеза лучше согласуется как со всеми предыдущими наблюдениями, так и с новыми фактами. Таким образом, путь к настоящему познанию состоит не в том, чтобы избегать теорий и предвидения, а в том, чтобы систематически умножать их число. Это позволит нам иметь несколько различных точек зрения и предохранит нас от излишней уверенности в правоте какой-либо одной из них. Вот почему логические или математические методы в физике, химии, общей биологии и других теоретических науках столь плодотворно помогают нам открывать еще неизвестные факты». Как построить теорию? Какую же теорию магнетизма хотели бы мы построить? Прежде всего нам нужна теория, способная объяснить результаты наших опытов и помочь лучше понять природу магнетизма, служа нам как бы справочником понятий и идей. В предыдущих разделах мы рассказали об общих свойствах магнитов, которые были получены в результате опытов и большинство которых известно уже несколько веков[74].
Мы едва ли могли бы создать полезную для себя теорию, не основываясь на фактах, почерпнутых из опыта. Конечно, можно было бы начать и с таких утверждений: «Магниты таковы, какие они есть. Что бы ни содержалось внутри магнитов, это как раз то, что необходимо, чтобы обеспечить им нужные свойства. Стали присущ «магнитотропизм», т. Это и есть моя теория магнитов». Подобная теория была бы безусловно «правильной», но совершенно бесполезной, и разумный исследователь не стал бы терять на нее время[75]. Итак, мы начнем с простой теории, объясняющей, почему у магнитов есть полюсы. Магнитный полюс — это не экспериментальный факт, это представление, искусственная идея, которой мы пользуемся, когда интерпретируем свои опыты. В ходе этих опытов мы приходим к выводу, что на самом деле полюсов не существует. Однако это не может само по себе разрушить нашу простую теорию.
Мы будем придерживаться ее до тех пор, пока она не перестанет нам служить. Представление о полюсах обогащает наш словарь, но оно не в состоянии подсказать нам новые опыты или позволить лучше понять суть дела. Так что, не отказываясь от термина «магнитный полюс», давайте все же поищем лучшую теорию. Сейчас мы уже вооружены некоторым опытом и можем отважиться на смелые предположения. Попытаемся же построить некоторую общую схему или картину и сделаем из нее в свою очередь новые заключения, которые подвергнем затем проверке опытом. Поэтому мы вправе спросить себя: связаны ли свойства магнитов со специфическим поведением составляющих их атомов или молекул? Задав этот вопрос, сразу же проведем опыт. Попробуем разломать магнит, чтобы узнать, что у него внутри. В глубине души мы питаем надежду, разрезав магнит пополам, отделить друг от друга его северный и южный полюсы. Однако наш опыт дает неожиданный результат.
В месте излома возникает пара разноименных полюсов, так что каждый из двух кусков представляет собой новый самостоятельный магнит. Если мы разломаем магнит осторожно, без сотрясения, то увидим, что сила, с которой полюсы притягивают железные предметы, осталась прежней, т. Можно разрезать магнит на очень большое число кусков, и каждый из них также останется магнитом. Если мы попытаемся снова составить эти куски друг с другом, то едва только их края придут в соприкосновение, новые полюсы как будто исчезнут. Можно думать, что на самом деле они не исчезли, а просто не дают внешнего магнитного поля, поскольку их поля противоположны и практически нейтрализуют друг друга. Продолжая мысленно разрезать магнит на все более и более мелкие части, мы убедимся, что нам придется остановиться на той стадии, когда мы поделим его на мельчайшие «элементарные» магнитики. Примерно сто лет назад считалось, что ими являются как раз молекулы или атомы железа. Сейчас мы склонны думать, что эти магнитики составлены из групп атомов, по многу миллионов в каждой, которые называются «доменами» и видимы в микроскоп. Но пока мы скажем о них только то, что они представляют собой очень маленькие и крайне многочисленные простейшие магнитики, поэтому можно вообразить себе магнит разрезанным на множество таких крошечных элементарных магнитов. Составив их вместе, чтобы получить один большой магнит, мы бы заметили, что эти магнитики выстроились таким образом, что северный полюс одного примыкает к южному полюсу соседнего, так что их внешние поля взаимно компенсируются всюду, кроме концов магнита.
Там на одной торцевой плоскости наружу будут обращены все N-полюсы, а на другой — S-полюсы элементарных магнитиков. Таким образом, можно, если хотите, представить себе, что обычный магнит заполнен выстроенными подобным образом маленькими магнитиками, хотя пока в такой сложной картине еще мало пользы. Мы можем даже построить модель такого магнита, состоящую из большого числа маленьких компасных стрелок, которые при наложении внешнего магнитного поля выстраиваются в определенном направлении. В такой модели стрелки остаются выстроенными, пока имеется магнитное поле. При его выключении они довольно сложным образом перестраиваются, стремясь образовать замкнутые циклические группы из нескольких стрелок, направленных друг за другом. Эта модель годится и для ненамагниченного железа или стали: магнитное поле находящихся внутри них элементарных магнитиков не подавлено, но сами магнитики расположены неупорядоченно, причем не хаотически, а скорее циклическими группами. Давайте внимательно подумаем над этой идеей, чтобы понять, сможет ли она послужить основой плодотворной теории. Будем считать, что магнитный материал состоит из бесчисленного множества элементарных магнитиков, которые в намагниченном бруске упорядочены, а в ненамагниченном находятся в беспорядке. Опыты показывают, что мягкое железо с легкостью намагничивается и так же легко размагничивается, а закаленные стали требуют более сильных полей для намагничивания, а затем частично сохраняют свою намагниченность, становясь постоянными магнитами. Поэтому мы должны предположить, что в мягком железе элементарные магнитики способны легко поворачиваться, а в твердой стали они крепко сцеплены с соседними, испытывая с их стороны сопротивление, сходное с трением.
Чем же может нам помочь эта простая картина? Прежде всего мы видим, что она объясняет появление новых полюсов при делении магнита на части. Если только мы не разрушим при этом сами элементарные магнитики, то в месте разреза обязательно возникнут новые полюсы. Однако такое объяснение вовсе нельзя считать большим успехом. Наша теория просто объяснила те же самые экспериментальные факты, от которых она отталкивалась, иными словами, выдала нам ту же самую информацию, которая была в ней заложена. Больше того, она высказала без каких-либо оснований утверждение, что сами элементарные магнитики невозможно разделить пополам. Содержится ли подобное утверждение в их определении? Если мы приписываем им такое, свойство, то это еще не означает, что они обладают им в действительности. Образование новых пар полюсов при разрезании или разламывании магнита. Новые полюсы почти полностью исчезают при сближении половинок магнита.
Модель, иллюстрирующая предположение об элементарных магнитиках. Можно представить, что магнит составлен из мельчайших «элементарных магнитиков», расположенных, как показано на фигуре. Полюсы соседних магнитиков взаимно нейтрализуют друг друга повсюду, кроме краев магнита. В настоящее время мы объясняем природу магнитов с помощью предложенных Ампером молекулярных электрических токов. Мы приписываем происхождение магнетизма атомным электронам, обладающим собственным вращением и движущимся по замкнутым орбитам в атомах. Такие замкнутые токи образуют магнитное поле, аналогичное полю витка с током, и, конечно, их невозможно разделить на отдельные «полюсы». Однако этот первый успех теории пока что не может нас удовлетворить. Если бы все ее содержание заключалось только в объяснении того, как возникают полюсы магнитов, то от нее было бы мало проку. Ценность всякой теории состоит в том, что она способна дать исчерпывающие ответы на новые вопросы, которые мы и рассмотрим ниже. Упрощенное изображение элементарных магнитиков.
Существует ли предел намагничивания? Мы умеем создавать электрические токи огромной силы, и если отвлечься от нагрева проводника, то их дальнейшее увеличение ничем не ограничивается. Может ли при этом намагниченность железного стержня повышаться беспредельно? Наша теория сразу же отвечает на этот вопрос: «Нет, не может. Когда все элементарные магнитики выстроятся одинаковым образом, то будет достигнут предел намагничивания».
ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
Постоянный магнит имеет два полюса, между которыми и действует магнитное поле. 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.
Это напоминает формирование в охлаждаемом жидком металле зародышей кристаллов: малых участков с ближним атомным порядком, которые при подходе к точке плавления становятся всё крупней и многочисленней.
Так и при подходе к точке Кюри, численность и размер доменов растёт, ведя к выделению тепла, воспринятому как рост теплоёмкости да и возле точки плавления открыт слабый рост теплоёмкости от микроучастков, где флуктуации уже вызвали фазовый переход. При температуре Кюри домены интенсивно формируются уже во всём объёме металла, бесконечно повышая теплоёмкость. Наконец, при охлаждении ниже точки Кюри остаются лишь редкие малые участки металла, где тепловое движение атомов местами особенно интенсивное ввиду флуктуаций мешает формированию доменов.
Но при понижении температуры они становятся всё меньше по объёму и по числу: их упорядочение требует всё меньшего отвода тепла, понижая теплоёмкость. Так и фазовый переход металла в сверхпроводящее состояние а гелия — в сверхтекучее всегда сопровождается выделением тепла [ 17 ]. Всё это снова доказывает, что природа следует честным классическим правилам, а не туманным квантовым, и лишние сущности, типа переходов второго рода, выдуманных Ландау,— излишни.
Классически устроен и атом, где электроны, как показал открывший их Дж. Томсон, спонтанно организуются в упорядоченные кристаллические структуры под влиянием электрического и магнитного поля, формируя электронные слои с правильным размещением электронов [ 11 ]. Не зря Томсон иллюстрировал эффект спонтанной самоорганизации электронов в атоме магнитными поплавками, формирующими в поле центрального магнита правильные структуры.
Так же и в электрическом и магнитном поле ядра магнитики-электроны формируют слои из правильно уложенных электронов отсюда стандартные ёмкости электронных слоёв. Способность электронов формировать плоскую кристаллическую решётку подтверждена и опытами, где электроны парили над жидким гелием [ 13 ]. Физик-спектроскопист Р.
Вуд тоже изучал подобные эффекты самоорганизации электронов в атоме на примере магнитных шариков, плавающих в ртути и образующих в поле центрального магнита правильные фигуры. При выводе шариков из равновесия они колебались в магнитном поле каждый со своей стандартной частотой. Этим магнитная модель атома Ритца объясняет стандартные спектры атомов [ 10 ].
Такую самоорганизацию можно наблюдать и в наборе неодимовых магнитных шариков, порой спонтанно слипающихся в кристально чёткие объёмные структуры. Самосборка стандартных упорядоченных систем в поле центрального магнита видна и в магнитной жидкости, и в порошке из железных опилок, которые собираются в периодичные выступы, холмики, образующие сотовую структуру и вытянутые вдоль силовых линий магнита рис. Наблюдают такие системы и в сверхпроводниках, на срезах которых магнитный порошок образует сотовую структуру абрикосовские вихри.
Да и цилиндрические магнитные домены формируют сотовую структуру [ 13 ]. Все эти явления спонтанной организации магнитных частиц в правильные структуры объяснимы классически и легко моделируются на ЭВМ как результат взаимодействия магнитных частиц друг с другом и с внешним полем. Но и их хотят свести к квантовым.
Яркий пример — "квантовые вихри" в виде упорядоченных скоплений из атомов щелочных металлов например, рубидия , подвешенных в магнитном поле при сверхнизких температурах и образующих периодичные сгущения рис. На деле квантовая теория тут ни при чём: видна простая самоорганизация магнитных частиц атомов со стандартным магнитным моментом во внешнем магнитном поле, давно открытая Майером и легко воспроизводимая в магнитной жидкости и в порошке из магнитных опилок. А "квантовые маги" объясняют эти периодичные сгущения атомов бозе-эйнштейновской конденсацией с интерференцией атомных волн Де Бройля.
Интерференцию будто бы подтверждает то, что от набегания одного облака атомов на другое в месте их пересечения видны полосы, типа интерференционных. Реально же виден обычный муаров узор, возникающий при наложении двух сеток. Так и два облака атомов рубидия, формирующих в магнитном поле периодичные сетки тёмных узлов, образуют при наложении муаров узор, без следов интерференции.
Выходит, квантовые краснобаи выдают желаемое за действительное, видя в обычных явлениях природы сверхъестественные. Взаимодействие магнитных частиц формирует не только правильные плоские структуры, но и чёткие пространственные комплексы, как показывает пример магнита, вытягивающий из магнитной жидкости пирамидальные игольчатые структуры, или симметрично обрастающий с двух сторон бородами магнитных опилок, а также пример объёмных фигур из магнитных шариков. Сходно формируется бипирамидальный каркас атома, образованный из магнитных частиц электронов и позитронов, рис.
Рассуждая формально, по теореме Ирншоу обычно считают, что конструкции из зарядов и магнитов нестабильны. Но при этом, как отмечал Томсон [ 11 ], не учитывают отклонений от закона Кулона на малых масштабах и осевое вращение электронов, придающее устойчивость магнитным системам [ 18 ]. Именно так атом и его пирамидальный атомный каркас приобретает стабильность без помощи квантовых законов.
Ну а сами атомы, как недавно открыто, в процессе самосборки спонтанно организуются в пирамидальные наночастицы. Приобретение такими микрокристаллами пирамидальной и часто многоступенчатой формы в виде пагод как у кристаллов висмута или золота , может быть связано не только с периодичным размещением атомов в кристалле, но отчасти и с формой самих атомов, обладающих многоуровневой пирамидальной структурой. Подобные кристаллы, сотовые и бипирамидальные структуры формируют и оптические солитоны — уединённые волны, взаимодействующие как магнитные частицы и вихри.
Так что и без квантовых гипотез спонтанная организация электронов объясняет структуру электронных слоёв и спектров атомов по магнитной модели Ритца. Бипирамидальный каркас атома выделяет и элементы-ферромагнетики рис. Именно среди них и их соединений открыты яркие ферромагнетики и антиферромагнетики.
Даже графит C и твёрдый кислород O в некоторых состояниях оказались ферро- и антиферромагнитными, вопреки квантовой теории, но в согласии с прогнозом классической модели атома [ 10 ]. А соединение азота N с железом Fe оказалось самым сильным ферромагнетиком, превысив предел магнетизма из квантовой теории. В то же время переходные элементы нечётных периодов таблицы Менделеева например, платиновые металлы , у которых ожидался ферромагнетизм [ 12 ], лишены его.
Почему же ферромагнетизм присущ лишь немногим элементам? Всё дело в строении атомов: яркими магнитными свойствами обладают атомы с асимметричным строением, в которых магнитные моменты электронов не скомпенсированы. В пирамидальной модели атома такой асимметрией обладают как раз атомы чётных периодов таблицы, а в атомах нечётных периодов заполняются слои, зеркально симметричные предыдущим, и магнитные моменты электронов этих слоёв нейтрализуют друг друга, ориентируясь встречно.
Такая встречная ориентация электронов, расположенных друг против друга, обусловлена не мистическими обменными силами, а ориентацией магнитных осей электронов вдоль магнитных силовых линий соседних электронов, отчего их магнитные моменты компенсируются. Это видно на примере двух стрелок компаса: если компасы расположить рядом, то их стрелки установятся навстречу друг другу, создав в сумме лишь слабое магнитное поле как в антиферромагнетике, рис. Но одна стрелка или две стрелки, разнесённые далеко, ориентируются вдоль внешнего поля и создают заметное магнитное поле.
Так и в атомах ферромагнетиков разнесённые электроны во внешнем поле или в поле соседних атомов ориентируются сонаправленно, усиливая внешнее поле тем заметней, чем их больше. Оттого у элементов начала чётных периодов, где электроны начинают заполнять новый слой, магнитные свойства ещё слабы. Но, после заполнения электронами примерно половины периметра слоя, их общее магнитное поле уже достаточно для появления доменов, спонтанной намагниченности.
Последующее заполнение периметра и рост числа электронов усиливает магнитные свойства: ферромагнетизм веществ нарастает. Но дальнейшее заполнение периметра делает слой всё более симметричным, и магнитные моменты уже отчасти компенсируются. Особенно это заметно при замыкании периметра и дальнейшем заполнении слоя электронами по сужающейся спирали, когда рядом с одними электронами становятся другие, нейтрализующие их магнитные моменты.
Оттого яркими магнитными свойствами обладают лишь элементы полупериметра чётных слоёв-периодов с их выраженной асимметрией рис. То же верно для ядер и элементарных частиц: у нейтральных идеально симметричных частиц магнитные моменты нулевые, а заряженные или асимметричные частицы обладают магнитным моментом. Так, нейтрон и протон, имея чуть асимметричную форму, обретают магнитный момент от несбалансированных моментов образующих их электронов и позитронов.
Правда, соседние электроны и позитроны стремятся развернуться противоположно друг другу, как в антиферромагнетике, отчего их магнитное поле невелико — много меньше момента электрона. А идеально симметричные пи-мезон и эта-мезон, где моменты частиц точно скомпенсированы, вообще лишены магнитного момента. Так и ферромагнетизм, и антиферромагнетизм явно зависят от симметрии атома и кристаллической решётки.
Эту важную роль симметрии вскрыл уже Пьер Кюри, выдающийся исследователь магнетизма и кристаллов. Не исключено, что формирование магнитным полем объёмных структур из магнитных шариков, порошков и жидкостей позволит сконструировать машины и роботы рис. Части такой машины могут даже отделяться, дистанционно удерживаясь магнитным полем.
Такой электромагнитный подвес [ 18 ] уже применяют в технике в транспорте на магнитной подушке, в подшипниках конструкции Г. Николаева и т. Более совершенный магнитный подвес поможет сконструировать теория Ритца, предсказывающая подъёмную силу у раскрученных дисков рис.
В таком случае, магнитные поля магнита и магнитных доменов будут ослаблять друг друга, что снижает силу притяжения. Это может бытьобъяснено наличием дефектов в структуре железа, таких как микротрещины или дислокации, которые могут приводить к перевороту магнитных доменов. Также, тепловые колебания могут вызывать случайное переключение магнитных доменов и приводить к временному ослаблению магнитного поля. Следует отметить, что не все материалы обладают такой сильной магнитной притяжением, как железо. Некоторые материалы, такие как пластик, дерево или стекло, не содержат свободных электронов или магнитных доменов, и, следовательно, не обладают магнитными свойствами. Это объясняет почему магнит не притягивает эти материалы.
Также, магнитная притяжение может быть также объяснена на основе взаимодействия магнитных полей магнита и магнитных полей никель-железных метеоритов. Некоторые метеориты содержат минералы, содержащие магнитные матрицы, которые могут создавать магнитные поля и притягивать магнитные материалы, такие как железо. В заключение, притяжение магнита к железу может быть объяснено на основе теории поля и теории доменов. В теории поля, магнитное поле магнита воздействует на свободные электроны в железе, ориентируя их вдоль силовых линий магнитного поля и создавая магнитизацию в железе. В теории доменов, магнитные домены внутри железа ориентируются вдоль магнитного поля магнита, создавая усиление магнитного поля и притяжение. Однако, следует отметить, что это только общее объяснение магнитного притяжения.
Реальный механизм притяжения магнита к железу может быть более сложным и включать дополнительные факторы, такие как магнитное взаимодействие доменов, дефекты в структуре железа и влияние температуры.
Атомы в большинстве веществ плохо сгруппированы, поэтому связь с магнитом формируется слабая. В металле атомы хорошо скоординированы, все атомы синхронно ощущают магнитное поле и тянутся к нему. Антикражный магнит на одежде защищает товар от воров. Ведь несправедливо, что кто-то платит за модную вещь, а кто-то носит ее просто так. Если неоплаченную одежду пронести через турникет, систем.. Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт. Второе качество заключается в.. Неодимовые магниты отличаются невероятной силой притяжения. Чем больше магнит, тем выше его мощность.
Именно это качество позволяет использовать их во многих отраслях. Однако, если такой магнит примаг.. Неодимовые магниты оптом купить бывает необходимо купить в трех случаях: Если вы предприниматель, производящий на их основе свою продукцию Если вы владелец магазина инструментов и скобяных т.. Какие металлы не магнитятся То, что металлические предметы притягиваются к магниту, дети знают с раннего детства. Потом не раз проводили эксперименты в школе, изучая, что такое магнит. А также вешали на холодильник магниты. Однако, дети могли также обнаружить, что не все металлы притягиваются к магниту. Например, ложка, вроде металлическая, а не притягивается. В этой статье разберем, какие металлы не магнитятся к магниту. Что такое магнит Магнит — изделие, у которого есть свое магнитное поле, притягивающее к себе металлические предметы.
Его изготавливают из железа и некоторых сплавов, а также кобальта и никеля. Различные металлы имеют разную магнитную восприимчивость, поэтому по-разному реагируют при поднесении их к магниту, бывают: Атомы любого вещества состоят из ядра и движущихся вокруг него электронов, которые являются примером простейшего магнита. Магнитные поля электронов могут усиливать друг друга или компенсировать: Орбитальные магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг оси Спиновые магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг своей оси Ферромагнетики Феромгнетики — вещества, которые могут намагничиваться при поднесении их к магниту. Почему так происходит? Вокруг каждого ядра атома такого вещества вращается непарное количество электронов. Магнитные поля этих электронов не скомпенсированы. Это такие вещества как, железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий, тербий. Ферромагнетики притягиваются к магниту и сами легко намагничиваются. Парамагнетики У паромагнетиков все магнитные моменты каждого атома скомпенсированы. Если такое вещество поднести к магниту, то все магнитные поля будут выстроены в одном направлении.
У него появится собственное магнитное поле с отрицательным и положительным полюсом. Такое вещество притянется к магниту и может и само намагнититься и притягивать металлические предметы Диамагнетики У диамагнетиков скомпенсированы только спиновые моменты. Если поднести такое вещество к магниту, то к орбитальному магнитному моменту добавится движение электронов под воздействием внешнего магнитного поля. Это создаст дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего магнитного поля, поэтому диамагнетики будут отталкиваться от магнита. Поэтому, если говорить научным языком, о том, какие металлы не магнитятся к магниту , то это диамагнетики, в их список входят литий и бериллий.
Какая сила заставляет магнит притягивать, и как её применяют
Почему металлические опилки, притянувшиеся к одному полюсу магнита, расходятся своими концами? Магниты притягивают только определенные металлы, главным образом железо, никель и кобальт, называющиеся ферромагнетиками. Расстояние между магнитом и притягиваемым объектом влияет на силу притяжения: сила ослабевает с увеличением расстояния. Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
| Почти понятно о магнетизме... тайная сила камня магнита | Granite of science | Причина, по которой магнит притягивает железо, связана с его ферромагнетизмом, который также называют сильным магнетизмом. |
| Статьи » Существуют ли поисковые магниты на золото и серебро? | Если бы физические свойства железа позволяли бы магниту проникнуть в тело железа без сопротивления, то магнит остановился бы в точке равновесия действующих сил. |
| Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ) | В данной статье мы рассмотрим, почему магнит притягивает железо и как это можно объяснить. |
| Семиков С.А. "Упрямая загадка магнетизма" (статья из "Инженера") | В этой статье мы разберемся, что такое магнит, как он работает и почему притягивает именно железо. |
Почти понятно о магнетизме… тайная сила камня магнита
Поскольку мы регулярно подвергаемся воздействию магнитов, которые, как мы знаем, притягивают железо, возникает вопрос: можно ли извлечь железо из крови с помощью мощного магнита? После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо? Как и другие постоянные магниты, неодимовый магнит притягивает только ферромагнетики. 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?». И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. А правда, почему кусок железа или ферромагнетика притягивается к магниту?