это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. Неодимовые магниты содержат железо, а это значит, что они подвержены коррозии. Даже элементарная влага из воздуха способна привести со временем к появлению ржавчины, ослаблению мощности, разрушению.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Это объясняет, почему некоторые магниты притягивают предметы с большей силой, чем другие. Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены.
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
| Какие металлы притягивает поисковый магнит? | тем хуже притягиваются. |
| Почему магнит притягивает железо? — точный ответ! | Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. |
| Статьи » Существуют ли поисковые магниты на золото и серебро? | Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует. |
| Почему магнит притягивает железо | Притягивается ли алюминиевая фольга в магнит? |
Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
У металла атомы скоординированы, они ощущают магнитное поле и тянутся к нему, заставляя все остальные атомы действовать также. Такая система создает очень сильное взаимодействие с магнитом. В завершении Определенные виды: кобальт, железо, никель поддаются влиянию магнита. Они являются ферромагнетиками, то есть имеют способность к намагничиванию.
Если расположить эти металлы близко к магниту, атомы внутри них станут перестраиваться, образовывая магнитные полюса. Почему материалы магнитятся и не магнитятся В большинстве материалов, таких, как пластмассы, магнитные поля отдельных атомов ориентированы беспорядочно и взаимно гасят друг друга. Но в таких материалах, как железо, атомы можно сориентировать так, что их магнитные поля сложатся, поэтому кусок стали намагничивается.
Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами. Магнитные поля одного отдельного домена сориентированы в одну сторону. То есть каждый домен — это маленький магнитик.
Интересно: Закон сохранения энергии — описание, фото и видео Различные домены ориентированы в самых разнообразных направлениях, то есть неупорядоченно, и гасят магнитные поля друг друга. Поэтому стальная полоса — не магнит. Но если нам удастся сориентировать домены в одну сторону, чтобы силы магнитных полей сложились, вот тогда берегитесь!
Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. Интересный факт: минерал магнитный железняк — естественный магнит. Но все же большинство магнитов изготовляют искусственно.
Почему магнит не притягивает органические вещества? Что означают здесь выражения «связь такова», «чувствуют», «скоординировано»? Кто или что осуществляет «координацию» всех атомов данного тела?
Каким образом осуществляется координация? В чем «нетаковость» связей атомов в органических веществах? Думается, в данном случае тайна магнетизма «деткам» не раскрыта.
Механизм действия «АЛМАГ» якобы заключается в способности притягивать железо и, следовательно, стимулировать микроциркуляцию крови. Гемоглобин действительно содержит железо, но совершенно неверно, что магниты его «притягивают». Если бы магниты оказывали заметное влияние на кровоток, то причиняли бы больше вреда, чем пользы.
Давайте представим на мгновение малюсенькое , что магниты работают так же, как говорят магнитотерапевты. Предположим, что ученые ошибаются. А ещё предположим, у вас травма на животе, и вы спите на спине.
Внизу вы расположили удобный «магнитик» по совету врача, чтобы быстрее выздороветь. Поскольку магнитные терапевты говорят нам, что магниты притягивают кровь, вся жидкость будет тянуться к вашей спине, к магнитам и подальше от места травмы. Она будет собираться в задней части вашего тела, ближе всего к магнитам.
Вместо того, чтобы улучшить кровоток к травме, магниты уменьшат его. Подобным образом магниты «переместили» бы всю кровь из одной части мозга в другую. Это не очень хорошая идея, так как известно, что мозговые клетки могут жить без кислорода примерно 5 минут.
Затем возникает необратимое повреждение головного мозга. И все же некоторые люди каждую ночь спят на этих «кровососущих» магнитах. Обратите внимание, если магниты действительно притягивают кровь, это не улучшит кровообращение.
Кровь просто будет тянуться к магнитам, и, если они будут достаточно сильными, она останется в одном месте. В итоге кровь не сможет вернуться к сердцу и легким, чтобы получить больше кислорода, потому что будет удерживаться магнитами, лежащими под спиной. Каждая клетка в вашем теле умрет.
Вы не проснетесь. Предположим теперь, что магниты могут каким-то образом, вопреки научным доказательствам, действительно влиять на железо и усиливать поток крови в кровеносных сосудах. Вместо того, чтобы тянуть железо и, следовательно, кровь, прямо к магнитам, давайте притворимся, что магнитное поле толкает железо в сторону, скажем направо.
Оно не притягивает железо как обычные магниты , но отклоняет его в определенном направлении. Этот дополнительный «нажим» ускоряет поток крови и увеличивает микроциркуляцию. К сожалению, даже эта идея не имеет смысла, по следующей причине.
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». Это вполне определенное предсказание легко проверить на опыте. Результаты такого опыта изображены на фиг.
Как мы видим, предел намагничивания наблюдается в действительности. Стадии намагничивания железного бруска. График показывает запись, полученную в результате опыта.
Схемы с элементарными магнитиками иллюстрируют представления простейшей теории магнетизма. Более современная точка зрения о существовании «доменов» объясняется на фиг. Где расположены полюсы!
Мы уже знаем, что стержень из твердой стали сохраняет магнитные свойства, даже если убрать намагничивающее поле. Зададим вопрос: «Остаются ли при этом его полюсы точно на концах магнита? Одноименные полюсы на торцевой поверхности стержня будут отталкивать друг друга, благодаря чему некоторые из них сдвинутся к боковым граням» фиг.
Опыт подтверждает, что полюсы намагниченного стального бруска действительно несколько «размазаны» проверьте это свойство намагниченного бруска с помощью железных опилок или компаса. Полюсы могут «размазываться» у краев магнита. Как сохранять магниты?
Сказанное выше заставляет нас задуматься над тем, как предотвратить «размазывание» полюсов и, что было бы еще хуже, полную потерю намагниченности стержня. Теория с готовностью подсказывает нам нужный ответ. Если впереди нашего магнита положить другой магнит так, как показано на фиг.
Способ хранения магнитов, расположенных цепочкой друг за другом, оказывается очень удобным. Однако и он не решает задачи: что делать с магнитами, расположенными на краях такой цепочки? Способ сохранения полюсов на торцевых плоскостях магнита.
Что происходит с магнитом при ударе молотком? Магниты не терпят грубого обращения и теряют свои свойства при резких ударах молотком, нагревании и т. Можно ли это чем-нибудь объяснить?
Любое же сотрясение дает — им возможность перейти из упорядоченного состояния в неупорядоченное». Все это, конечно, хорошо, но, как и в большинстве теоретических объяснений, здесь только раскрывается «причина» того, что мы уже знаем. Давайте заглянем несколько глубже и спросим себя: «Можно ли намагнитишь брусок, ударяя по нему молотком, даже если сам молоток изготовлен из немагнитного материала?
Теория же четко отвечает нам, что в определенных условиях это возможно, а опыты подтверждают это предсказание. Какие это условия? Если вы отгадали правильно, то сможете сами убедиться в своей правоте.
Поиски трещин в стальных отливках. Несмотря на наше пренебрежительное отношение к первому теоретическому предсказанию, согласно которому в том месте, где мы разломали магнит, появляются новые полюсы, оно получило полезное практическое применение. Инженеры находят в стальном литье не видимые глазом трещины, намагничивая отливку и затем поливая ее смесью железного порошка с маслом.
Теория говорит нам, что около трещин на поверхности намагниченного материала должны появиться полюсы. Благодаря этому железный порошок будет собираться вдоль края трещин в небольшие складки — длинные выпуклые бугорки, напоминающие широкий мостик через канаву. Такой способ прекрасно помогает находить мельчайшие трещинки в стальном литье фиг.
Проверка стального литья на трещины. На намагниченную отливку наносится смесь масла с железным порошком. Частички железа собираются в складки вдоль трещин, где проявляется действие разноименных магнитных полюсов.
Намагничивание переменным током. Мы можем намагнитить брусок в одном направлении, затем в обратном, снова в том же направлении и т. Обнаружим ли мы какую-либо разницу в поведении брусков из мягкого железа и твердой стали?
Теория говорит нам: «Поскольку элементарные магниты в твердой стали, по-видимому, испытывают при переориентации сильное сопротивление, сходное с трением, мы можем ожидать, что стальной брусок при перемагничивании будет значительно сильнее нагреваться, чем брусок из мягкого железа». При проверке такого предсказания на опыте этот эффект часто маскируется другими, но он, безусловно, имеет место и очень важен с технической точки зрения. Катушки электромоторов и генераторов наматываются на железные сердечники.
Если через эти катушки пропускается переменный ток, то необходимо, чтобы сердечники были изготовлены из мягкого железа. В противном случае сердечники будут нагреваться, подвергая опасности изоляцию проводов и бесполезно растрачивая энергию. В машинах постоянного тока сердечник ротора также попеременно намагничивается в различных направлениях, поэтому он должен быть изготовлен из мягкого железа.
Важнейшие достижения теории. Итак, теория помогла нам сделать важные заключения, часть которых попросту совпала с уже известными нам фактами, а другая легко проверяется опытом. Теперь мы в состоянии получить ответ на очень трудный вопрос — ответ, который является, пожалуй, одним из самых значительных успехов теории.
Предположим, что кто-то пытается намагнитить стальное кольцо. Можно ли считать, что он добился своей цели, если не обнаруживается ни полюсов, ни внешнего магнитного поля? Можно ли считать кольцо намагниченным в разумном смысле этого слова?
Если забыть про теорию магнетизма, то последует немедленный ответ: «Это невозможно». Но, вспомнив теорию, мы сделаем уже совсем иное заключение: «Да, кольцо можно намагнитить, так что силовые линии замкнутся, а элементарные магнитики выстроятся друг за другом по кругу». Такой вывод является выдающимся успехом теории.
Она дает нам возможность понять то, что нельзя было бы постичь другим способом. Одним из важнейших достижений теории является то, что она придает физическому понятию или идее, в нашем случае — намагниченности, новый смысл. При этом она поднимается выше своей обычной роли толкователя известных или предсказателя новых фактов и становится способной проникать в самую суть явлений.
Такая теория приводит к существенно более глубокому пониманию фактов и заслуживает похвалы, адресованной киплинговскому слоненку: «Ты не смог бы сделать всего этого, будь у тебя обычный короткий нос». Немногие теории сумели подняться на такую высоту — или лучше сказать, немногие сумели продемонстрировать свои успехи столь четко, как теория магнетизма[77]. Если оно действительно намагничено, то в месте разреза появятся полюсы».
Такой опыт несложно выполнить, и, если кольцо было приготовлено надлежащим образом, мы действительно обнаружим полюсы, создающие сильное магнитное поле. Подобные кольцевые магниты в наше время весьма распространены и очень важны для техники, хотя они изобретены вовсе не с целью проверки теории. Железные сердечники трансформаторов также часто конструируются в виде замкнутых колец, чтобы в них создавались замкнутые силовые линии.
Такой характер намагничивания очень существен для хорошей работы трансформатора, а сами трансформаторы необходимы в современной технике для передачи электроэнергии на расстояние. Несколько позже мы узнаем еще об одной возможности проверки намагниченности кольца, которая вовсе не требует разрезания его на части. Вопрос к теорий магнетизма.
Теперь мы можем вернуться к вопросу о способе сохранения магнитов. Подковообразные магниты часто снабжаются «башмаком» — бруском мягкого железа, который замыкает их полюсы. Такие же «башмаки» используются и для сохранения свойств прямых магнитов.
В обоих случаях магниты создают в мягком железе временное намагничивание, и, что очень существенно, возникает замкнутое намагниченное кольцо, аналогичное рассмотренному выше. Основываясь на нашей теории, мы вправе ожидать, что «башмак» действительно должен давать полезный эффект. Вообще говоря, схемы с изображением различным образом выстроенных элементарных магнитиков помогают нам понять состояние намагниченности материала самых разнообразных образцов.
Однако не следует забывать, что, хотя эти картинки выглядят весьма правдоподобно, они все же далеки от реальной действительности. Магнитные силовые линии в статоре электромотора, изготовленном из мягкого железа. Задача 5.
Вопросы по теории магнетизма а Опишите, что произойдет, когда, пытаясь получить изолированные «полюсы», вы разрежете намагниченный стальной брусок на небольшие куски. Воспользовавшись маленькими стрелками для обозначения элементарных магнитиков, или, точнее, доменов, которые в настоящее время считаются основными элементарными единицами магнетизма, покажите, как этот эксперимент подтверждает «теорию» магнетизма. Ответы, где это возможно, дополните схемами.
Объясните, почему. Объясните, по какой причине. Дайте объяснение.
В каких условиях это возможно? Могут ли эти «башмаки» действительно помочь сохранить магниты в намагниченном состоянии? Из какого материала они должны быть изготовлены?
Нарисуйте схему, иллюстрирующую роль последних. Имеется ли какой-нибудь разумный смысл в утверждении, что кольцо «намагничено»? Замечено, что брусок нагрелся.
Такое нагревание возникает благодаря ряду эффектов, один из которых заключается в перемагничивании бруска магнитным полем переменного тока. Какое ожидается различие в нагревании мягкого железа и твердой стали? Объясните, почему таким способом можно размагнитить магнит.
Ответ проиллюстрируйте рисунком или чертежом. Демонстрационный прибор для изучения намагничивания железных или стальных образцов. Образец помещается в намагничивающую катушку А, через которую пропускается электрический ток.
В процессе намагничивания образец создает магнитное поле, которое отклоняет электронный луч вверх или вниз. Катушка А также создает внешнее магнитное поле. Чтобы предотвратить действие этого поля на электронный луч, с другой стороны электронно-лучевой трубки помещается «компенсирующая» катушка В, через которую проходит тот же самый ток.
Магнитное поле этой катушки нейтрализует поле катушки А в области, где проходит электронный луч. Перемещение луча вверх и вниз позволяет следить за изменением намагниченности образца. Электронный луч отклоняется также вправо и влево электрическим полем между пластинками Р1 и Р2, связанными с сопротивлением R, через которое проходит намагничивающий ток.
Согласно закону Ома, разность потенциалов на его концах изменяется в соответствии с силой тока. Так же меняется и поле, действующее на образец. Поэтому величина горизонтального отклонения луча является мерой напряженности намагничивающего поля.
Если катушка питается постоянным током, который постепенно увеличивают с помощью реостата, то возрастание намагниченности образца можно заметить по смещения светящегося пятна на экране трубки. Если же катушка включена в сеть переменного тока, то достаточно держать реостат в одном определенном положении. Во время каждого цикла намагничивания электронный луч вычерчивает одинаковые кривые, и это происходит так быстро и столь часто, что мы видим на экране неподвижное изображение.
Экспериментальное изучение стадий намагничивания Мы можем исследовать, как намагничивается металлический брусок, поместив его внутрь соленоида и постепенно увеличивая ток в обмотке. Будем считать, что напряженность магнитного поля внутри соленоида прямо пропорциональна току почему это так, объясняется ниже , так что величину силы тока можно принять за меру напряженности намагничивающего поля. Величину же намагниченности самого бруска будем измерять по производимому им действию на небольшую компасную стрелку или пучок электронов в электронно-лучевой осциллографической трубке.
Мы можем плавно менять ток с помощью реостата или включить соленоид в сеть переменного тока, который 60 раз в секунду будет менять намагниченность бруска. Подадим на вертикальные пластины осциллографической трубки электрическое поле, пропорциональное величине намагничивающего тока, которое развернет электронный луч горизонтально 60 раз в секунду, а намагничиваемый брусок расположим таким образом, чтобы его магнитное поле в то же самое время отклоняло бы электронный луч вверх или вниз в зависимости от направления намагничивания. При этом электронный луч вычертит на экране трубки замкнутую кривую, представляющую собой график намагничивания нашего бруска, в котором величина горизонтального отклонения отвечает напряженности магнитного поля, а вертикальное отклонение соответствует намагниченности.
Если проводить опыт с первоначально ненамагниченным образцом, то при увеличении тока в соленоиде график намагничивания мягкого железа будет представлять собой кривую, в которой различаются три участка. В переменном поле мягкое железо намагничивается до насыщения, затем намагниченность падает до нуля, снова достигает насыщения, но уже в обратном направлении и т. Закаленная же сталь дает характерную петлю, т.
Образец частично сохраняет намагниченность даже тогда, когда само намагничивающее поле упало до нуля. Такая инерция намагниченности по отношению к намагничивающему полю носит название «гистерезис». Чем больше петля, тем сильнее «трение», которое испытывают крошечные элементарные магнитики, тем значительнее нагревание образца в каждом цикле намагничивании.
Теперь вам понятно, почему намагниченный брусок размагничивается, когда его помещают в соленоид с переменным током и медленно вынимают оттуда. Переменное магнитное поле 60 раз в секунду меняет намагниченность бруска. По мере извлечения магнита из соленоида он испытывает все более и более слабое воздействие намагничивающего поля, так что петля намагниченности становится все меньше и меньше.
Цикл за циклом эти петли сжимаются так что вся картина становится похожей на разрезанную луковицу до тех пор, пока они не сойдутся в точку в центре графика, что соответствует полному размагничиванию.
Толчок взаимодействию дает бозон или фотон, поэтому материал проявляет свои магнитные свойства. Немного истории Происхождение слова «магнит» покрыто тайной. Ученые склоняются к версии названия, произошедшего от имени греческого пастуха Магнеса, пастух нашел минерал и был удивлен его свойствам. Другая неподтвержденная гипотеза: минерал назван так в честь региона Магнесия, находившегося в Малой Азии. В этом районе были открыты залежи магнетита.
Применение Магниты нашли широкое применение в разных областях деятельности человека. В строительстве используются магнитные фиксаторы или намагниченная вода. 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.
Магнит. 4. Почему к постоянному магниту притягиваются и другой магнит, и кусок железа?
Так что такое магнит, и почему он притягивает? тем хуже притягиваются. 1. магниты притягивают железо в крови. Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит?
Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
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». Это вполне определенное предсказание легко проверить на опыте.
Результаты такого опыта изображены на фиг. Как мы видим, предел намагничивания наблюдается в действительности. Стадии намагничивания железного бруска. График показывает запись, полученную в результате опыта. Схемы с элементарными магнитиками иллюстрируют представления простейшей теории магнетизма. Более современная точка зрения о существовании «доменов» объясняется на фиг. Где расположены полюсы! Мы уже знаем, что стержень из твердой стали сохраняет магнитные свойства, даже если убрать намагничивающее поле.
Зададим вопрос: «Остаются ли при этом его полюсы точно на концах магнита? Одноименные полюсы на торцевой поверхности стержня будут отталкивать друг друга, благодаря чему некоторые из них сдвинутся к боковым граням» фиг. Опыт подтверждает, что полюсы намагниченного стального бруска действительно несколько «размазаны» проверьте это свойство намагниченного бруска с помощью железных опилок или компаса. Полюсы могут «размазываться» у краев магнита. Как сохранять магниты? Сказанное выше заставляет нас задуматься над тем, как предотвратить «размазывание» полюсов и, что было бы еще хуже, полную потерю намагниченности стержня. Теория с готовностью подсказывает нам нужный ответ. Если впереди нашего магнита положить другой магнит так, как показано на фиг.
Способ хранения магнитов, расположенных цепочкой друг за другом, оказывается очень удобным. Однако и он не решает задачи: что делать с магнитами, расположенными на краях такой цепочки? Способ сохранения полюсов на торцевых плоскостях магнита. Что происходит с магнитом при ударе молотком? Магниты не терпят грубого обращения и теряют свои свойства при резких ударах молотком, нагревании и т. Можно ли это чем-нибудь объяснить? Любое же сотрясение дает — им возможность перейти из упорядоченного состояния в неупорядоченное». Все это, конечно, хорошо, но, как и в большинстве теоретических объяснений, здесь только раскрывается «причина» того, что мы уже знаем.
Давайте заглянем несколько глубже и спросим себя: «Можно ли намагнитишь брусок, ударяя по нему молотком, даже если сам молоток изготовлен из немагнитного материала? Теория же четко отвечает нам, что в определенных условиях это возможно, а опыты подтверждают это предсказание. Какие это условия? Если вы отгадали правильно, то сможете сами убедиться в своей правоте. Поиски трещин в стальных отливках. Несмотря на наше пренебрежительное отношение к первому теоретическому предсказанию, согласно которому в том месте, где мы разломали магнит, появляются новые полюсы, оно получило полезное практическое применение. Инженеры находят в стальном литье не видимые глазом трещины, намагничивая отливку и затем поливая ее смесью железного порошка с маслом. Теория говорит нам, что около трещин на поверхности намагниченного материала должны появиться полюсы.
Благодаря этому железный порошок будет собираться вдоль края трещин в небольшие складки — длинные выпуклые бугорки, напоминающие широкий мостик через канаву. Такой способ прекрасно помогает находить мельчайшие трещинки в стальном литье фиг. Проверка стального литья на трещины. На намагниченную отливку наносится смесь масла с железным порошком. Частички железа собираются в складки вдоль трещин, где проявляется действие разноименных магнитных полюсов. Намагничивание переменным током. Мы можем намагнитить брусок в одном направлении, затем в обратном, снова в том же направлении и т. Обнаружим ли мы какую-либо разницу в поведении брусков из мягкого железа и твердой стали?
Теория говорит нам: «Поскольку элементарные магниты в твердой стали, по-видимому, испытывают при переориентации сильное сопротивление, сходное с трением, мы можем ожидать, что стальной брусок при перемагничивании будет значительно сильнее нагреваться, чем брусок из мягкого железа». При проверке такого предсказания на опыте этот эффект часто маскируется другими, но он, безусловно, имеет место и очень важен с технической точки зрения.
Источник: www. Приходится применять следующие виды испытаний: На механическую прочность в исходном состоянии.
Большинство сортов нержавейки имеют предел прочности на разрыв не менее 450 МПа. Для оцинковки этот показатель намного ниже — до 300…350 МПа. На твёрдость по Бринеллю НВ. Для нержавейки нормальными показателями считаются НВ 230…300, для оцинкованной стали — НВ 200…250.
На пластичность. Удельное усилие, при котором на заготовке появляются трещины, составляет — для оцинкованной стали 170…230 МПа, а для нержавеющей — 350…400 МПа. Различаем оцинкованную и неоцинкованную стали И нержавейка, и оцинковка характеризуются хорошей стойкостью против коррозии, поэтому при небольших сроках эксплуатации сооружений до 10 лет меньшая цена оцинкованной стали может стать решающим выбором. Иное дело, если конструкция рассчитывается на менее длительное время применения, и возникает резон использовать обычную сталь.
В таких случаях может потребоваться отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной. Разницу между обычной и оцинкованной сталью поможет установить простой тест: Готовим раствор из трёх частей поваренной не йодированной! Выдерживаем образец в течение суток в обычном помещении при комнатной температуре на солнце оставлять нельзя. Осматриваем образец: если на нём не проявляются следы ржавчины, а фактура поверхности неоднородна на обработанных и необработанных участках, то перед вами — оцинкованная сталь.
Основа проверки заключается в том, что в результате гальванического цинкования — горячего или холодного — цинк активно проникает вглубь основного металла, внедряясь в его структуру, которая приобретает антикоррозионную стойкость. Обычная сталь такого защитного покрытия не имеет, поэтому насыщенный физиологический раствор активизирует процесс окисления с образованием окиси железа светло-красного цвета. Другой способ отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной основан на разных магнитных свойствах металлов. Цинк, например, немагнитен, поэтому приложив к неокрашенной поверхности заготовки обычный магнит, можно установить, имеется ли в её составе цинк или нет.
Если поверхность заготовки уже окрашена термостойкой краской, магнит не поможет. Необходимо проводить лабораторные испытания. Наибольшую точность даст тестирование на электронный парамагнитный резонанс ЭПР. ЭПР показывает содержание молекул материала на осциллографе, поэтому оцинкованный прокат будет иметь высокое содержание цинка на внешней поверхности и его наличие во внутренних слоях.
При окраске никакого цинка в покрытии не обнаружится. Ещё один метод заключается в микрофотографировании отшлифованного поперечного сечения образца. При цинковании в структуре чётко заметны три интерметаллических слоя, отсутствующие в обычных сталях. В завершение приведём и экзотический, способ — нужно просто… лизнуть стальную поверхность.
Оцинкованная сталь, в отличие от обычной, имеет меловой привкус, причём очень отчётливый.
С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Первые шаги к объединенной теории Ситуация изменилась лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов с появлением и развитием так называемой динамической теории среднего поля. Эта теория приближенно сводит сложную проблему движения электронов в кристалле к рассмотрению изменения их состояния со временем на одном выбранном атоме. Теория позволила описать переходы металл — изолятор в ряде веществ, что, естественно, привело к вопросу о ее способности объяснить магнетизм переходных металлов. Читайте также: 1П611 Станок токарно-винторезный повышенной точности универсальный схемы, описание, характеристики В частности, железо и никель были исследованы в рамках этой теории Михаилом Кацнельсоном, Александром Лихтенштейном совместно с американским физиком Габриэлем Котляром в 2001 году. Ими впервые из полностью микроскопического то есть исходящего из первопринципных уравнений расчета в рамках зонной картины было получено линейное поведение обратной восприимчивости с температурой закон Кюри — Вейсса , которое обычно интерпретируется как указание на присутствие локальных моментов. Также ими была найдена слабая зависимость локальной восприимчивости от времени на оси мнимого времени, которое проще изучать с теоретической точки зрения , свидетельствующая о наличии локальных моментов.
В какой-то момент казалось, что проблема железа и других переходных металлов почти решена. Энергетические зоны В атоме уровни энергии электрона дискретны. В кристаллическом твердом теле же образуются целые диапазоны разрешенных энергий разрешенные зоны и запрещенных энергий запрещенные зоны. Несколько упрощая, можно сказать, что разрешенные зоны формируются из атомных уровней при объединении атомов в кристалл, а оставшееся место занято запрещенными зонами. Развитие классических идей новыми методами Однако появление в середине 2000-х годов концепции орбитально-зависимых переходов металл — изолятор вновь заставляло пересмотреть и дополнить полученные ранее результаты. Здесь я перехожу к моим, совместно с коллегами, исследованиям.
Немного о магнитном поле 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.
Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? Магнит может притягивать: железо, чугун, сталь, никель. Почему магнит притягивает железо. Корабли не разваливались, но магнит притягивает железо. Расстояние между магнитом и притягиваемым объектом влияет на силу притяжения: сила ослабевает с увеличением расстояния. Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса (Северный с Южным).
Почему Магнит притягивает железо
Не хватает лишь электронного блока управления. К сожалению, специалисты-схемотехники предлагают лишь блоки управления классической схемы. Но эти блоки работают неправильно. И, как правило, сгорают после непродолжительной работы. Переубедить специалистов практически невозможно. В производстве данное устройство совсем не дорогое. Как уже говорилось ранее, наибольшую трудность вызывает производство катушек индуктивности. Но при массовом производстве на станках автоматах, их производство становится простым и весьма не дорогим. Производство постоянных магнитов также уже широко практикуется. Остальные комплектующие тоже весьма просты, и их производство возможно на любом механическом заводе.
Причём катушки индуктивности и постоянные магниты применяются идентичными, как на машинах малой мощности, так и на больших машинах. Разница только в количестве. Поэтому начав производство машин малой мощности, которых требуется огромное количество, нетрудно перейти к производству больших машин. Где могут применяться подобные устройства? Везде где есть потребность в электроэнергии. Хоть на балконе вашей квартиры, хоть на даче, хоть в пустыне, хоть в тайге или тундре. Хоть на Северном и Южном полюсе. Хоть на Луне или Марсе. Даже в открытом космосе.
Данное устройство абсолютно автономно. И абсолютно безвредно как для человека, так и для окружающей среды. Требования по обслуживанию также минимальны. Необходимо лишь вовремя менять подшипники. Но если на устройство поставить магнитные подшипники, которые уже разработаны, но пока не производятся, обслуживание сведётся лишь к нажатию кнопки включения. Всё остальное возьмёт на себя автоматика. Производство данного устройства возможно наладить за самый короткий срок. Срок окупаемости минимальный, поскольку при массовом производстве себестоимость мизерная. А потребность огромная.
Рынок сбыта может оцениваться триллионами долларов. Взять хотя бы автомобильный сегмент.
Электромагнит Электромагнит притягивающий железные опилки Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов. 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.
Поэтому во внешнем магнитном поле другого магнита парамагнетик временно не становится магнитом. Например, парамагнетик не реагирует на однородное магнитное поле. Парамагнетики втягиваются по направлению градиента неоднородного магнитного поля. Но этот эффект очень слабый. Он в сотни и в тысячи раз слабее, чем притяжение ферромагнетика к магниту.
Постоянные магниты. Магнит притягивает картинка. Вода и магнитное поле. Опыт с магнитом и водой. Магнит притягивает через воду. Магнит для воды. Закрепление материала алюминия. Какие полюса магнитов притягиваются. Почему магниты притягиваются и отталкиваются. Почему магниты отталкиваются. Примеры магнитныхявоений. Почему магнит магнит притягивает железо. Магнитится ли чугун. Сталь притягивается магнитом. Магнитится ли чугун магнитом. Чугун магнитик?. Магнит притягивает металлические предметы. Почему магнит притягивает стальные предметы. Как магнит притягивает железо объяснить ребенку. Почему магнит притягивает железо как объяснить ребенку. Полюса магнита. Название полюсов магнита. Магнит примагничивает. Два полюса магнита. Опыт магнит притягивает предметы. Какие металлы магнитные. Какие металлы притягивает магнит. Металлы и сплавы которые магнитятся. Металлы которые примагничиваются. Алюминий притягивается к магниту. Магнитится ли алюминий. Алюминий магнитится или нет. Железо магнитится к магниту. Вывод о магните. Магнит презентация для дошкольников. Вывод по теме магнит. Опыты с магнитами. Эксперименты с магнитом. Металлические предметы, которые притягиваются к магниту. Притягивается ли медь к магниту. Вывод какие материалы притягивает магнит. Вещества притягивающиеся к магниту. Металл примагничивается к магниту. Магнит притягивает людей. Pngмагнит притягивает людей.
Почему у магнита два полюса?
Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника. Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует. это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Поэтому железо магнититься к магниту почти с такой же силой, как магнит к магниту. Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт.
Почему магнит притягивает только металл
Основная причина, почему железо притягивается к магниту, заключается в его атомной структуре. Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл. это явление, при котором магнит притягивает к себе предметы, содержащие железо.