Порано или подоцна, секоја жена има желба да изгради свое гнездо, да го украсува со стилски и функционални додатоци и да користи дизајнерски решенија за декор.
Понекогаш не ни знаеме како поинаку да користиме интересни работи, чија цел е навидум јасна. На пример, дали знаевте дека сувата тиква може да се лакира и ќе ви служи долго време како вазна за вашите канцелариски или полски букети? И од моментот кога вашето дете ќе порасне, акварел боите не треба да се кријат во далечна фиока, бидејќи тие лесно можат да украсат огледало во бањата.
Денес ќе зборуваме за такви слатки и корисни украсни предмети како магнети. Донесуваме многу од нив од нашите патувања, обидувајќи се да зачуваме дел од спомените на нашето омилено место. Други тематски ситници можат да ни подарат роднини или пријатели, а други се наследени од нашата баба од памтивек. Излегува дека овие мали „пријатели“ на ентериерот имаат дури 10 различни начини на нивно користење, со кои ќе се запознаеме.
1. Елемент за декорација.Во повеќето случаи, апаратите за домаќинство како што се фрижидер или машина за перење се украсени со магнети. Понекогаш можете дури и да декорирате шведски ѕид со магнети за букви. Главната работа е барем да се задржи некој стил. Еден ден дојдов да посетам една пријателка, а таа имаше голем број магнети обесени низ нејзиниот фрижидер. До импровизираните сендвичи може да се види голото торзо на девојка, од страна има неколку магнети од Египет (каде што всушност биле), а потоа десетина работи од други земји - Виетнам, Тбилиси, Гурзуф, Лвов, Лондон и други. Сè ќе беше во ред, но кога, меѓу овој хаос, видов неколку букви-магнети од Растишки јогурт, опкружени со магнети во облик на оружје, моето изненадување немаше граници! Ако мислите дека луѓето не обрнуваат внимание на такви ситници како магнети кога ве посетуваат, грешите и ризикувате засекогаш да бидете етикетирани како „натрупано“ семејство кое ги истакнува своите „патувања и достигнувања“.
2. Фотографии на магнет.Малкумина знаат дека модерната печатарска индустрија измисли уште една иновација - лични фотографии на рамен магнет. Ова задоволство може да се подготви веднаш, буквално за неколку часа, а ќе чини многу малку. Не само што пронајдовте друг начин за зачувување на спомените, туку и трошењето на испечатената фотографија на толку густ материјал е многу помалку. Фотографиите на магнети едноставно може да се стават во плакар за внимателно складирање, или можете да ги користите како декоративен елемент - семејно стебло на железен држач, на пример.
3. Практичен „држач“ за белешки, како и фиксација.Има малку семејства кои не знаат за оваа функционална употреба на магнет. Дури и во училиштето на мојот син, на модерни табли и штандови, наставниците прикачуваат визуелен материјал, табели и слики, без да ги прецртаат рачно, како порано. Во нашето семејство, магнетите се составен дел на фрижидерот, бидејќи сите дневни задачи, оперативни телефонски броеви, незаборавни датуми и дневни рутини се запишуваат со овие мали атрибути.
Што се однесува до фиксацијата, дедо ми често користеше магнети за подобро да се залепи на лепилото при фиксирање на скршеници или лузни на предмети. Едноставно го сместил делот помеѓу два магнети, а побрзото лепење не чекало долго.
Мама најде друга употреба за фиксирачките својства на магнетот во домаќинството - купи убава издолжена магнетна лента и на неа ги прикачува сите кујнски апарати (вклучувајќи тави и тенџериња). Таквите ленти може да се користат како држачи за ножеви, дури и може да се зашие мини магнет во ткаенина (држач за тенџере, пешкир), така што може да се постави погодно (дури и да се закачи за рерната).
4. Забава за деца и возрасни.Многу загатки, фасцинантни скулптури и уреди за релаксација во канцеларијата на психологот веќе долго време се создаваат со помош на магнети. Малите деца особено ги воодушевуваат предметите кои се суспендирани во воздухот, како и магнетните коцки, топчиња, дискови и други смешни работи. Можете исто така да користите магнети за да создадете табла за „раст“ за вашето бебе - само користете смешен магнет за да ги означите нивоата на кои вашето дете пораснало во одреден временски период.
5. Прочистување на автомобилско масло.Станува збор за менувач и полнење на моторното масло. Оваа функција на магнет ми ја покажа брат ми, автомеханичар, и на мојот сопруг навистина му се допадна. Компактните магнети безбедно се вклопуваат на приклучокот за одвод на моторот на вашиот автомобил и сите делови што се носат ќе се залепат на нив. Моќните магнети ќе ги фатат само оние честички кои се абразив за материјалот на деловите и ќе ги соберат на нивната површина, од која лесно може да се отстранат сите загадувачи.
6. Пребарајте предмети.Ако вашето дете има видено доволно американски филмови и сака да бара изгубени златни прстени во одморалиштето, не му пречи. Еднаш му купив детектор за метал на син ми кога ги покажа вештините на археолошки истражувач. Замислете го моето изненадување кога забавата на мојот син почна да создава приход. Во текот на сите две недели од одморалиштето, мојот син донесе 2 златни прстени, еден приврзок и сребрена обетка за пирсинг, едноставно со пуштање конец со прстенест магнет покрај плажата. На мојот сопруг му се допадна оваа идеја, но тој ја користи за поправки, бидејќи со помош на магнетна „сонда“ можете брзо да ја пронајдете локацијата на завртките, ноктите и фитинзите во ѕидовите.
Интересно е што на продажба има магнети кои можат да креваат предмети дури и од дното на морето со тежина до 300 килограми. Веднаш се разигра фантазијата за подводно пиратско богатство... Што ако?!
7. Поправка на музички инструменти.Ќерката на мојот пријател одамна посетува музичко училиште, се занимава со дувачки инструменти, а нејзината мајка веќе дивее, обидувајќи се да најде брз начин да го ослободи својот саксофон и труба од карактеристичните вдлабнатини. Невозможно е да се дојде до нив преку тенка заоблена цевка, а да се најде вистинскиот специјалист за поправка не е толку лесно (и не е евтино задоволство). И така таа прочитала некаде информации дека магнетот може да помогне во оваа тешка работа. Земаме железна топка (по можност од челик), погодна за дијаметарот на цевката и ја водиме со помош на надворешен магнет до местото на вдлабнатината. Потоа едноставно поместете го магнетот долж периметарот на вдлабнатината, топката одвнатре ќе биде силно привлечена кон магнетот, совршено израмнувајќи ја површината. Ваквите поправки ќе ве чинат многу ефтино и за само неколку минути!
8. Прикачување железни брошеви или беџови без да остават траги на облеката.Шпионирав толку интересен метод од еден наш вработен. Таа редовно носи елегантни блузи од свила, сатен и шифон, а табличката со име е задолжителен елемент на кодексот на облекување. Девојчето дошло на идеја да прикачи мини магнет на задниот дел од нејзината облека и едноставно да постави игла за значка или железен брош на предната страна. Изненадувачки, знакот се држи безбедно, а ни најтенките алишта не оставаат трага.
9. Елемент за декорација.Многу девојки слушнале за таканаречените магнетни алки, направени од топчиња, коцки и други геометриски форми. Таквиот накит е многу брз за составување, можете да го направите индивидуален со додавање на неколку тематски приврзоци или значки со имиња на вашата основа. Можете исто така да ги менувате магнетните делови со други украсни елементи - кожни влошки, светки, крзно, ткаенина итн. Покрај тоа, накитот направен од магнети се смета за корисен за телото!
Еднаш гледав програма каде што една девојка навистина сакаше да направи моден пирсинг за забава, но нејзините родители не го дозволија тоа. Самата брза девојка не сакаше да „дупчи дупки“ во телото, таа едноставно прикачи мал магнет на едната страна од ушната школка, а на другата додаде 3 сребрени триаголници. Оваа декорација може да се добие безболно, хигиенски, брзо и само за оние денови кога сте расположени да носите ваква „шара“.
10. Ја забрзува ферментацијата на домашните инфузии.Конечно, ќе ви кажам за неверојатниот начин на кој мојот пријател подготвува ликери и вина на неговата дача. Со поставување на неколку магнети на дното на шишето, тој создава моќно поле, идеално за ферментирање на кој било дух, вели тој. Еден пријател тврди дека созревањето се случува неколку пати побрзо (буквално за еден месец), а пијалокот ги добива истите вкусни својства и ароматични букети кои обично созреваат во тинктури по неколку години стареење!
Денес разгледавме неколку навистина неверојатни начини за користење на магнети во секојдневниот живот. Значи, ако имате неколку магнети кои лежат дома, време е да им дадете втор живот користејќи ги за нивната намена.
Магнетите главно се користат во електротехниката, радиотехниката, изработката на инструменти, автоматиката и телемеханиката. Овде, феромагнетните материјали се користат за производство на магнетни кола, релеи итн. .
Генераторите на електрични машини и електричните мотори се ротациони машини кои ја претвораат или механичката енергија во електрична енергија (генератори) или електричната енергија во механичка енергија (мотори). Работата на генераторите се заснова на принципот на електромагнетна индукција: во жица што се движи во магнетно поле се индуцира електромоторна сила (EMF). Работата на електричните мотори се заснова на фактот дека сила делува на жица што носи струја поставена во попречно магнетно поле.
Магнетоелектрични уреди. Таквите уреди ја користат силата на интеракција помеѓу магнетното поле и струјата во свиоците на намотувањето на подвижниот дел, што има тенденција да го сврти вториот.
Индукциски броила за електрична енергија. Индукцискиот мерач не е ништо повеќе од електричен мотор со мала моќност наизменична струја со две намотки - струјно намотување и намотување на напон. Проводен диск поставен помеѓу намотките се ротира под влијание на вртежен момент пропорционален на потрошената моќност. Овој вртежен момент е избалансиран со струи индуцирани во дискот со постојан магнет, така што брзината на ротација на дискот е пропорционална на потрошувачката на енергија.
Електричните рачни часовници се напојуваат од минијатурна батерија. Тие бараат многу помалку делови за работа од механичките часовници; Така, колото на типичен електричен пренослив часовник вклучува два магнети, два индуктори и транзистор.
Динамометар - механички или електричен уред за мерење на влечната сила или вртежен момент на машина, машински алат или мотор.
Динамометрите на сопирачките доаѓаат во различни дизајни; Тие вклучуваат, на пример, сопирачката Prony, хидраулични и електромагнетни сопирачки.
Електромагнетен динамометар може да се направи во форма на минијатурен уред погоден за мерење на карактеристиките на моторите со мала големина.
Галванометарот е чувствителен инструмент за мерење слаби струи. Галванометарот го користи вртежниот момент произведен од интеракцијата на постојан магнет во форма на потковица со мала струјна намотка (слаб електромагнет) суспендирана во јазот помеѓу половите на магнетот. Вртежниот момент, а со тоа и отклонувањето на серпентина, е пропорционален на струјата и вкупната магнетна индукција во воздушниот јаз, така што скалата на уредот е речиси линеарна за мали отклонувања на серпентина. Уредите базирани на него се најчестиот тип на уреди.
Магнетните својства на материјата се широко користени во науката и технологијата како средство за проучување на структурата на различни тела. Вака настанала науката:
Магнетохемијата е гранка на физичката хемија која ја проучува врската помеѓу магнетните и хемиските својства на супстанциите; Покрај тоа, магнетохемијата го проучува влијанието на магнетните полиња врз хемиските процеси. Магнетохемијата се заснова на модерната физика на магнетните феномени. Проучувањето на односот помеѓу магнетните и хемиските својства овозможува да се разјаснат карактеристиките на хемиската структура на супстанцијата.
Откривање на магнетни недостатоци, метод за пребарување на дефекти заснован на проучување на изобличувањата на магнетното поле што се јавуваат при дефекти на производи направени од феромагнетни материјали.
Забрзувач на честички, објект во кој со користење на електрично и магнетно поле се добиваат насочени зраци од електрони, протони, јони и други наелектризирани честички со енергија што значително ја надминува топлинската енергија.
Современите акцелератори користат бројни и разновидни типови на технологија, вкл. моќни прецизни магнети.
Акцелераторите играат важна практична улога во медицинската терапија и дијагностика. Многу болници ширум светот сега имаат на располагање мали електронски линеарни акцелератори кои генерираат интензивни рендгенски зраци кои се користат за лекување на тумори. Во помала мера се користат циклотрони или синхротрони кои генерираат протонски зраци. Предноста на протоните во однос на зрачењето со Х-зраци во терапијата на туморот е повеќе локализирано ослободување на енергија. Затоа, протонската терапија е особено ефикасна во лекувањето на тумори на мозокот и очите, каде што оштетувањето на околното здраво ткиво треба да биде што е можно минимално.
Претставниците на различни науки ги земаат предвид магнетните полиња при нивното истражување. Физичар ги мери магнетните полиња на атомите и елементарните честички, астроном ја проучува улогата на космичките полиња во процесот на формирање на нови ѕвезди, геолог користи аномалии во магнетното поле на Земјата за да најде наоѓалишта на магнетни руди, а неодамна биологијата исто така беше активно вклучена во проучувањето и употребата на магнети.
Биолошката наука од првата половина на 20 век самоуверено ги опиша виталните функции без да го земе предвид постоењето на какви било магнетни полиња. Покрај тоа, некои биолози сметаа дека е неопходно да се нагласи дека дури и силно вештачко магнетно поле нема ефект врз биолошките објекти.
Енциклопедиите не кажаа ништо за влијанието на магнетните полиња врз биолошките процеси. Секоја година во научната литература ширум светот се појавуваат изолирани позитивни размислувања за еден или друг биолошки ефект на магнетните полиња. Сепак, ова слабо течење не можеше да го стопи ледениот брег на недовербата ниту во формулацијата на самиот проблем... И наеднаш истекувањето се претвори во бурен поток. Лавината од магнетобиолошки публикации, како да паѓа од некој врв, постојано се зголемува од раните 60-ти и ги задушува скептичните изјави.
Од алхемичарите од 16 век до денес, биолошкиот ефект на магнетот многупати наишол на обожаватели и критичари. Постојано во текот на неколку векови, имало зголемени и опаѓачки интереси за лековитите ефекти на магнетите. Со негова помош се обиделе да лечат (и не безуспешно) нервни заболувања, забоболка, несоница, болки во црниот дроб и желудникот - стотици болести.
За медицински цели, магнетите почнаа да се користат, веројатно, порано отколку за одредување на кардиналните насоки.
Како локален надворешен лек и како амајлија, магнетот уживаше голем успех кај Кинезите, Хиндусите, Египќаните, Арапите, Грците, Римјаните итн. Филозофот Аристотел и историчарот Плиниј во своите дела ги споменуваат неговите лековити својства.
Во втората половина на 20 век, магнетните нараквици станаа широко распространети, кои имаат корисен ефект врз пациентите со нарушувања на крвниот притисок (хипертензија и хипотензија).
Покрај постојаните магнети, се користат и електромагнети. Тие се користат и за широк спектар на проблеми во науката, технологијата, електрониката, медицината (нервни заболувања, васкуларни заболувања на екстремитетите, кардиоваскуларни заболувања, рак).
Најмногу од сè, научниците се склони да мислат дека магнетните полиња ја зголемуваат отпорноста на телото.
Има електромагнетни мерачи на брзина на крвта, минијатурни капсули кои со помош на надворешни магнетни полиња може да се преместат низ крвните садови за да се прошират, да се земат примероци од одредени делови од патеката или, обратно, локално да се отстранат разни лекови од капсулите.
Широко се користи магнетна метода за отстранување на метални честички од окото.
Повеќето од нас се запознаени со проучувањето на работата на срцето со помош на електрични сензори - електрокардиограм. Електричните импулси генерирани од срцето создаваат магнетно поле на срцето, кое во максимални вредности е 10-6 од јачината на магнетното поле на Земјата. Вредноста на магнетокардиографијата е тоа што овозможува да се добијат информации за електрично „тивките“ области на срцето.
Треба да се напомене дека биолозите сега бараат од физичарите да дадат теорија за примарниот механизам на биолошкото дејство на магнетното поле, а физичарите како одговор бараат од биолозите повеќе докажани биолошки факти. Очигледно е дека блиската соработка помеѓу различни специјалисти ќе биде успешна.
Важна врска што ги обединува магнетобиолошките проблеми е реакцијата на нервниот систем на магнетните полиња. Мозокот е првиот кој реагира на какви било промени во надворешното опкружување. Токму проучувањето на неговите реакции ќе биде клучот за решавање на многу проблеми во магнетобиологијата.
Меѓу технолошките револуции од крајот на 20 век, една од најважните е транзицијата на потрошувачите кон нуклеарно гориво. Уште еднаш, магнетните полиња дојдоа во фокус. Само тие ќе можат да ја ограничат своеволната плазма во „мирна“ термонуклеарна реакција, која треба да ги замени реакциите на фисија на јадрата на радиоактивниот ураниум и ториум.
Што друго би изгореле? - прашањето кое секогаш ги мачи енергетските работници е опсесивен рефрен. Доста долго време ни помагаше огревното дрво, но има мала потрошувачка на енергија и затоа цивилизацијата на дрва е примитивна. Нашето сегашно богатство се заснова на согорувањето на фосилни горива, но лесно достапните резерви на нафта, јаглен и природен гас полека, но сигурно се трошат. Сакале-несака, треба да го преориентираме енергетскиот биланс на земјата на нешто друго. Во следниот век, остатоците од органско гориво ќе треба да се зачуваат за потребите на хемијата за суровини. А главната енергетска суровина, како што е познато, ќе биде нуклеарното гориво.
Идејата за магнетна топлинска изолација на плазмата се заснова на добро познатото својство на електрично наелектризираните честички кои се движат во магнетно поле да ја свиткаат нивната траекторија и да се движат по спирала од линии на поле. Ова искривување на траекторијата во нерамномерно магнетно поле доведува до фактот дека честичката се турка во област каде што магнетното поле е послабо. Задачата е да се опкружи плазмата од сите страни со посилно поле. Овој проблем се решава во многу лаборатории ширум светот. Магнетното ограничување на плазмата беше откриено од советски научници, кои во 1950 година предложија ограничување на плазмата во таканаречените магнетни стапици (или, како што често се нарекуваат, магнетни шишиња).
Пример за многу едноставен систем за магнетно затворање на плазмата е стапица со магнетни приклучоци или огледала (замка за огледало). Системот е долга цевка во која се создава надолжно магнетно поле. Помасивни намотки се намотани на краевите на цевката отколку во средината. Ова води до фактот дека линиите на магнетното поле на краевите на цевката се погусти и магнетното поле во овие области е посилно. Така, честичката заробена во магнетно шише не може да го напушти системот, бидејќи ќе мора да ги премине линиите на полето и, поради силата на Лоренц, да се „завие“ врз нив. На овој принцип, беше изградена огромната магнетна замка на инсталацијата Огра-1, лансирана во Институтот за атомска енергија именуван по И.В. Курчатов во 1958 година. Вакуумската комора Ogra-1 има должина од 19 m со внатрешен дијаметар од 1,4 m Просечниот дијаметар на намотката што го создава магнетното поле е 1,8 m, јачината на полето во средината на комората е 0,5 T. , во сообраќаен метеж 0,8 Т.
Цената на електричната енергија добиена од термонуклеарните централи ќе биде многу ниска поради ниската цена на суровина (вода). Ќе дојде време кога електраните ќе генерираат буквално океани електрична енергија. Со помош на оваа електрична енергија, ќе биде можно, можеби, не само радикално да се променат условите за живот на Земјата - да се вратат реките, да се исцедат мочуриштата, водните пустини - туку и да се промени изгледот на околниот надворешен простор. населување и „оживување“ на Месечината, за да го опкружи Марс со атмосфера.
Една од главните тешкотии на оваа патека е создавањето на магнетно поле со дадена геометрија и големина. Магнетните полиња во модерните термонуклеарни стапици се релативно мали. Меѓутоа, ако ги земеме предвид огромните волумени на коморите, отсуството на феромагнетно јадро, како и посебните барања за обликот на магнетното поле, кои го отежнуваат создавањето на вакви системи, мора да признаеме дека постоечките замки се големо техничко достигнување.
Врз основа на горенаведеното, можеме да заклучиме дека во моментов не постои индустрија во која не се користи магнет или феноменот на магнетизам.
Благодарение на појавата на легура базирана на Nd-Fe-B (неодимиум, железо и бор), употребата на магнети во индустријата е значително проширена. Меѓу клучните предности на овој магнет за ретка земја во споредба со претходно користените SmCo и Fe-P, особено вреди да се забележи неговата достапност. Комбинирајќи висока јачина на лепење со компактни димензии и долг работен век, ваквите производи станаа барани во широк спектар на области на економска активност.
Употреба на неодимиумски магнети во различни индустриски сектори
Ограничувањата при користење на магнети за ретки земји базирани на неодимиум се поврзани со нивната слабост на прегревање. Горната работна температура за стандардните производи е +80⁰C, а за модифицираните легури отпорни на топлина - +200⁰C. Земајќи ја предвид оваа карактеристика, употребата на неодимиумски магнети во индустријата ги опфаќа следните области:
Ќе биде корисно да се дадат неколку дефиниции и објаснувања на самиот почеток на работата.
Ако на некое место на тела што се движат делува сила со полнеж што не делува на неподвижни или тела без полнење, тогаш велат дека на ова место има сила.магнетно поле една од поопштите формиелектромагнетно поле.
Постојат тела способни да создадат магнетно поле околу себе (а на таквото тело влијае и силата на магнетното поле, се вели дека се магнетизирани и имаат магнетен момент, што ја одредува способноста на телото да создаде магнетно поле); . Таквите тела се нарекуваатмагнети.
Треба да се забележи дека различни материјали различно реагираат на надворешно магнетно поле.
Постојат материјали кои го ослабуваат ефектот на надворешното поле во себепарамагнетни материјали и подобрување на надворешното поле во себеДијамагнети.
Постојат материјали со огромна способност (илјада пати) да го подобрат надворешното поле во себе - железо, кобалт, никел, гадолиниум, легури и соединенија на овие метали, тие се нарекуваатферомагнети.
Меѓу феромагнетите има материјали кои, откако ќе бидат изложени на доволно силно надворешно магнетно поле, самите стануваат магнети.тврди магнетни материјали.
Постојат материјали кои концентрираат надворешно магнетно поле и, додека е активно, се однесуваат како магнети; но ако надворешното поле исчезне тие не стануваат магнети овамеки магнетни материјали
ВОВЕД
Ние сме навикнати на магнетот и го третираме малку снисходливо како застарен атрибут на училишните часови по физика, понекогаш дури и не се сомневаме колку магнети има околу нас. Во нашите станови има десетици магнети: во електрични машини за бричење, звучници, магнетофони, во часовници, во тегли со клинци, конечно. Ние самите сме исто така магнети: биоструите што течат во нас предизвикуваат бизарен модел на магнетни линии на сила околу нас. Земјата на која живееме е џиновски син магнет. Сонцето жолта плазма топка е уште пограндиозен магнет. Галаксиите и маглините, едвај видливи преку телескопи, се магнети со неразбирлива големина. Термонуклеарна фузија, магнетодинамичко производство на електрична енергија, забрзување на наелектризираните честички во синхротроните, подигање на потонати бродови - сето тоа се области каде што се потребни огромни магнети со невидена големина. Проблемот со создавање силни, суперсилни, ултрасилни и уште посилни магнетни полиња стана еден од главните во модерната физика и технологија.
Магнетот му е познат на човекот уште од памтивек. Добивме споменувања
за магнетите и нивните својства во делатаТалес од Милет (приближно 600 п.н.е.) и Платон (427347 п.н.е.). Самиот збор „магнет“ се појавил поради фактот што природните магнети биле откриени од Грците во Магнезија (Тесалија).
Природни (или природни) магнети се појавуваат во природата во форма на наслаги на магнетни руди. Најголемиот познат природен магнет се наоѓа на Универзитетот во Тарту. Неговата маса е 13 кг и може да подигне товар од 40 кг.
Вештачките магнети се магнети создадени од човекот врз основа на различниферомагнети. Таканаречените магнети во прав (направени од железо, кобалт и некои други адитиви) можат да издржат товар поголем од 5.000 пати од нивната тежина.
СО Постојат два различни типа на вештачки магнети:
Некои т.нпостојани магнети, направени од "магнетно тешко» материјали. Нивните магнетни својства не се поврзани со употребата на надворешни извори или струи.
Друг тип ги вклучува таканаречените електромагнети со јадроод " мека магнетна» жлезда. Магнетните полиња што ги создаваат главно се должат на фактот дека електричната струја минува низ жицата за намотување што го опкружува јадрото.
Во 1600 година, во Лондон беше објавена книгата на кралскиот лекар В. Гилберт „За магнетот, магнетните тела и големиот магнет - Земјата“. Ова дело беше првиот обид познат за нас да ги проучуваме магнетните феномени од научна перспектива. Ова дело ги содржи тогаш достапните информации за електричната енергија и магнетизмот, како и резултатите од сопствените експерименти на авторот.
Од сè што ќе се сретне човекот, тој пред сè се стреми да извлече практична корист. На оваа судбина не му побегна ниту магнетот.
Во мојата работа ќе се обидам да откријам како луѓето ги користат магнетите не за војна, туку за мирни цели, вклучително и употребата на магнети во биологијата, медицината и во секојдневниот живот.
КОРИСТЕЊЕ НА МАГНЕТИ.
КОМПАС, уред за одредување хоризонтални насоки на земја. Се користи за одредување на насоката во која се движи брод, авион или копнено возило; насоката во која пешакот оди; насоки до некој објект или знаменитост. Компасите се поделени во две главни класи: магнетни компаси од типот покажувач, кои ги користат топографите и туристите, и немагнетни, како што се жирокомпасот и радио компасот.
До 11 век. се однесува на пораката на Кинезите Шен Куа и Чу Ју за производството на компаси од природни магнети и нивната употреба во навигацијата. Ако
Ако долга игла направена од природен магнет е избалансирана на оска што и овозможува слободно да ротира во хоризонтална рамнина, тогаш таа секогаш е свртена кон едниот крај на север, а другиот на југ. Со означување на крајот насочен кон север, можете да користите таков компас за да ги одредите насоките.
Магнетните ефекти беа концентрирани на краевите на таквата игла, и затоа беа наречени полови (соодветно на север и југ).
Магнетите главно се користат во електротехниката, радиотехниката, изработката на инструменти, автоматиката и телемеханиката. Овде, феромагнетните материјали се користат за производство на магнетни кола, релеи итн.
Во 1820 година, Г. Оерстед (17771851) открил дека проводник што носи струја делува на магнетна игла, вртејќи ја. Само една недела подоцна, Ампер покажа дека два паралелни проводници со струја во иста насока се привлекуваат еден кон друг. Подоцна, тој сугерираше дека сите магнетни феномени се предизвикани од струи, а магнетните својства на постојаните магнети се поврзани со струите кои постојано циркулираат внатре во овие магнети. Оваа претпоставка е целосно во согласност со современите идеи.
Генератори на електрични машини и електрични мотори -ротациони машини кои ја претвораат или механичката енергија во електрична енергија (генератори) или електричната енергија во механичка енергија (мотори). Работата на генераторите се заснова на принципот на електромагнетна индукција: во жица што се движи во магнетно поле се индуцира електромоторна сила (EMF). Работата на електричните мотори се заснова на фактот дека сила делува на жица што носи струја поставена во попречно магнетно поле.
Магнетоелектрични уреди.Таквите уреди ја користат силата на интеракција на магнетното поле со струјата во кривините на намотувањето на подвижниот дел, со тенденција да го вртат вториот
Индукциски броила за електрична енергија. Индукцискиот метар не е ништо повеќе од електричен мотор со ниска моќност наизменична струја со две намотки: струјно намотување и намотување на напон. Проводен диск поставен помеѓу намотките се ротира под влијание на вртежен момент пропорционален на потрошената моќност. Овој вртежен момент е избалансиран со струи индуцирани во дискот со постојан магнет, така што брзината на ротација на дискот е пропорционална на потрошувачката на енергија.
Електричен рачен часовниксе напојува со минијатурна батерија. Тие бараат многу помалку делови за работа од механичките часовници; Така, колото на типичен електричен пренослив часовник вклучува два магнети, два индуктори и транзистор.
Заклучување - механички, електричен или електронски уред што ја ограничува можноста за неовластено користење на нешто. Заклучувањето може да се активира со уред (клуч) што го поседува одредено лице, информации (нумерички или азбучен код) внесени од тоа лице или некоја индивидуална карактеристика (на пример, шема на мрежницата) на тоа лице. Бравата обично привремено поврзува две склопови или два дела заедно во еден уред. Најчесто, бравите се механички, но електромагнетните брави се повеќе се користат.
Магнетни брави. Некои модели на брави за цилиндри користат магнетни елементи. Бравата и клучот се опремени со соодветни шифри од постојани магнети. Кога правиот клуч е вметнат во клучалката, тој ги привлекува и позиционира внатрешните магнетни елементи на бравата, овозможувајќи бравата да се отвори.
Динамометар - механички или електричен уред за мерење на влечната сила или вртежен момент на машина, машински алат или мотор.
Динамометри на сопирачкитедоаѓаат во широк спектар на дизајни; Тие вклучуваат, на пример, сопирачката Prony, хидраулични и електромагнетни сопирачки.
Електромагнетен динамометарможе да се направи во форма на минијатурен уред погоден за мерење на карактеристиките на моторите со мала големина.
Галванометар чувствителен уред за мерење слаби струи. Галванометарот го користи вртежниот момент произведен од интеракцијата на постојан магнет во форма на потковица со мала струјна намотка (слаб електромагнет) суспендирана во јазот помеѓу половите на магнетот. Вртежниот момент, а со тоа и отклонувањето на серпентина, е пропорционален на струјата и вкупната магнетна индукција во воздушниот јаз, така што скалата на уредот е речиси линеарна за мали отклонувања на серпентина. Уредите базирани на него се најчестиот тип на уреди.
Опсегот на произведени уреди е широк и разновиден: разводни уреди за директна и наизменична струја (магнетоелектрични, магнетоелектрични со исправувачи и електромагнетни системи), комбинирани уреди, ампер-волтметри, за дијагностицирање и прилагодување на електрична опрема на возила, мерење на температура на рамни површини , инструменти за опремување училишни училници, тестери и мерачи на различни електрични параметри
Производство на абразиви - мали, тврди, остри честички кои се користат во слободна или врзана форма за механичка обработка (вклучувајќи обликување, груба обработка, мелење, полирање) на различни материјали и производи направени од нив (од големи челични плочи до листови од иверица, оптички очила и компјутерски чипови). Абразивите можат да бидат природни или вештачки. Дејството на абразивните средства се сведува на отстранување на дел од материјалот од површината што се третира.За време на производството на вештачки абразиви, феросилициумот присутен во смесата се таложи на дното на печката, но мали количини се вметнуваат во абразивот и подоцна се отстрануваат со магнет.
Магнетните својства на материјата се широко користени во науката и технологијата како средство за проучување на структурата на различни тела. Така настанааНауки:
Магнетох и Мија (магнетохемија) - гранка на физичката хемија која ја проучува врската помеѓу магнетните и хемиските својства на супстанциите; Покрај тоа, магнетохемијата го проучува влијанието на магнетните полиња врз хемиските процеси. Магнетохемијата се заснова на модерната физика на магнетните феномени. Проучувањето на односот помеѓу магнетните и хемиските својства овозможува да се разјаснат карактеристиките на хемиската структура на супстанцијата.
Откривање на магнетни недостатоци, метод за пребарување на дефекти, базиран на проучување на изобличувањата на магнетното поле што се јавуваат при дефекти на производи направени од феромагнетни материјали.
. Микробранова технологија
Опсег со ултра висока фреквенција (UHF) - фреквентен опсег на електромагнетно зрачење (100¸ 300.000 милиони херци), лоциран во спектарот помеѓу ултра-високите телевизиски фреквенции и далечните инфрацрвени фреквенции
Поврзување. Микробрановите радио бранови се широко користени во комуникациската технологија. Покрај различните воени радио системи, постојат бројни комерцијални микробранови комуникациски линии во сите земји во светот. Бидејќи таквите радио бранови не ја следат заобленоста на земјината површина, туку се движат по права линија, овие комуникациски врски обично се состојат од релејни станици инсталирани на врвови на ридови или радио кули во интервали од околу 50 km.
Термичка обработка на прехранбени производи.Микробрановата радијација се користи за термичка обработка на прехранбени производи дома и во прехранбената индустрија. Енергијата генерирана од вакуумските цевки со висока моќност може да се концентрира во мал волумен за високо ефикасна термичка обработка на производите во т.н. микробранови или микробранови печки, кои се карактеризираат со чистота, бесшумност и компактност. Таквите уреди се користат во авионски галии, железнички вагони за јадење и автомати, каде што е потребно брзо подготвување и готвење храна. Индустријата, исто така, произведува микробранови печки за употреба во домаќинството.
Брзиот напредок во областа на микробрановата технологија во голема мера е поврзан со пронаоѓањето на специјални електровакуумски уреди - магнетрон и клистрон, способни да генерираат големи количини на микробранова енергија. Генераторот базиран на конвенционална вакуумска триода, кој се користи на ниски фреквенции, се покажува како многу неефикасен во опсегот на микробрановите.
Магнетрон. Магнетронот, измислен во Велика Британија пред Втората светска војна, ги нема овие недостатоци, бидејќи се заснова на сосема поинаков пристап кон генерирањето на микробранова радијација - принципот на волуметриски резонатор
Магнетронот има неколку волуметриски резонатори лоцирани симетрично околу катодата лоцирана во центарот. Уредот е поставен помеѓу половите на силен магнет.
Светилка за патувачки бранови (TWT).Друг електровакуумски уред за генерирање и засилување на електромагнетни бранови во опсегот на микробрановите е светилка за патувачки бранови. Се состои од тенка евакуирана цевка вметната во фокусирана магнетна калем.
Забрзувач на честички, инсталација во која со помош на електрични и магнетни полиња се добиваат насочени снопови од електрони, протони, јони и други наелектризирани честички со енергија што значително ја надминува топлинската енергија.
Современите акцелератори користат бројни и разновидни типови на технологија, вкл. моќни прецизни магнети.
Во медицинската терапија и дијагностикаакцелераторите играат важна практична улога. Многу болници ширум светот сега имаат на располагање мали електронски линеарни акцелератори кои генерираат интензивни рендгенски зраци кои се користат за лекување на тумори. Во помала мера се користат циклотрони или синхротрони кои генерираат протонски зраци. Предноста на протоните во однос на зрачењето со Х-зраци во терапијата на туморот е повеќе локализирано ослободување на енергија. Затоа, протонската терапија е особено ефикасна во лекувањето на тумори на мозокот и очите, каде што оштетувањето на околното здраво ткиво треба да биде што е можно минимално.
Претставниците на различни науки ги земаат предвид магнетните полиња при нивното истражување. Физичар ги мери магнетните полиња на атомите и елементарните честички, астроном ја проучува улогата на космичките полиња во процесот на формирање на нови ѕвезди, геолог користи аномалии во магнетното поле на Земјата за да најде наоѓалишта на магнетни руди, а неодамна биологијата исто така беше активно вклучена во проучувањето и употребата на магнети.
Биолошка наукапрва половина XX векови самоуверено ги опишаа виталните функции, без да се земе предвид постоењето на какви било магнетни полиња. Покрај тоа, некои биолози сметаа дека е неопходно да се нагласи дека дури и силно вештачко магнетно поле нема ефект врз биолошките објекти.
Енциклопедиите не кажаа ништо за влијанието на магнетните полиња врз биолошките процеси. Секоја година во научната литература ширум светот се појавуваат изолирани позитивни размислувања за еден или друг биолошки ефект на магнетните полиња. Сепак, ова слабо течење не можеше да го стопи ледениот брег на недовербата ниту во формулацијата на самиот проблем... И наеднаш истекувањето се претвори во бурен поток. Лавината од магнетобиолошки публикации, како да паѓа од некој врв, постојано се зголемува од раните 60-ти и ги задушува скептичните изјави.
Од Алхемичарите XVI век и до ден-денес, биолошкиот ефект на магнетот многупати наоѓал обожаватели и критичари. Постојано во текот на неколку векови, имало зголемени и опаѓачки интереси за лековитите ефекти на магнетите. Со негова помош се обиделе да лекуваат (и не безуспешно) нервни заболувања, забоболка, несоница, болки во црниот дроб и желудникот - стотици болести.
За медицински цели, магнетите почнаа да се користат, веројатно, порано отколку за одредување на кардиналните насоки.
Како локален надворешен лек и како амајлија, магнетот уживаше голем успех кај Кинезите, Индијците, Египќаните и Арапите. ГРЦИ, Римјани итн. Филозофот Аристотел и историчарот Плиниј во своите дела ги споменуваат неговите лековити својства.
Во второто полувреме XX век, магнетните нараквици станаа широко распространети, кои имаат корисен ефект врз пациентите со нарушувања на крвниот притисок (хипертензија и хипотензија).
Покрај постојаните магнети, се користат и електромагнети. Тие се користат и за широк спектар на проблеми во науката, технологијата, електрониката, медицината (нервни заболувања, васкуларни заболувања на екстремитетите, кардиоваскуларни заболувања, рак).
Најмногу од сè, научниците се склони да мислат дека магнетните полиња ја зголемуваат отпорноста на телото.
Има електромагнетни мерачи на брзина на крвта, минијатурни капсули кои со помош на надворешни магнетни полиња може да се преместат низ крвните садови за да се прошират, да се земат примероци од одредени делови од патеката или, обратно, локално да се отстранат разни лекови од капсулите.
Широко се користи магнетна метода за отстранување на метални честички од окото.
Повеќето од нас се запознаени со проучувањето на работата на срцето со помош на електрични сензори - електрокардиограм. Електричните импулси произведени од срцето создаваат магнетно поле на срцето, коемакс вредностите е 10-6 јачината на магнетното поле на Земјата. Вредноста на магнетокардиографијата е тоа што овозможува да се добијат информации за електрично „тивките“ области на срцето.
Треба да се напомене дека биолозите сега бараат од физичарите да дадат теорија за примарниот механизам на биолошкото дејство на магнетното поле, а физичарите како одговор бараат од биолозите повеќе докажани биолошки факти. Очигледно е дека блиската соработка помеѓу различни специјалисти ќе биде успешна.
Важна врска што ги обединува магнетобиолошките проблеми е реакцијата на нервниот систем на магнетните полиња. Мозокот е првиот кој реагира на какви било промени во надворешното опкружување. Токму проучувањето на неговите реакции ќе биде клучот за решавање на многу проблеми во магнетобиологијата.
Наједноставниот заклучок што може да се извлече од горенаведеното е дека не постои област на применета човечка активност каде што не се користат магнети.
Референци:
- ТСБ, второ издание, Москва, 1957 година.
- Холодов Ју.А. „Човекот во магнетната мрежа“, „Знание“, Москва, 1972 година.
- Материјали од Интернет енциклопедија
- Путилов К.А. „Курс по физика“, „Физматгиз“, Москва, 1964 година.
Постојат два различни типа на магнети. Некои се таканаречени постојани магнети, направени од „тврди магнетни“ материјали. Нивните магнетни својства не се поврзани со употребата на надворешни извори или струи. Друг тип ги вклучува таканаречените електромагнети со јадро направено од „меко магнетно“ железо. Магнетните полиња што ги создаваат главно се должат на фактот дека електричната струја минува низ жицата за намотување што го опкружува јадрото.
Магнетни полови и магнетно поле.
Магнетните својства на магнетот со шипка се најзабележливи во близина на неговите краеви. Ако таков магнет се закачи за средниот дел за да може слободно да ротира во хоризонтална рамнина, тогаш ќе заземе позиција приближно што одговара на насоката од север кон југ. Крајот на шипката насочен кон север се нарекува северен пол, а спротивниот крај јужен пол. Спротивните полови на два магнети се привлекуваат еден со друг, и како столбови се одбиваат еден со друг.
Ако прачка од немагнетизирано железо се приближи до еден од половите на магнетот, тој привремено ќе се магнетизира. Во овој случај, полот на магнетизираната лента најблиску до полот на магнетот ќе биде спротивен по име, а далечниот ќе го има истото име. Привлечноста помеѓу полот на магнетот и спротивниот пол предизвикана од него во шипката го објаснува дејството на магнетот. Некои материјали (како челикот) самите стануваат слаби постојани магнети откако ќе се најдат во близина на постојан магнет или електромагнет. Челична прачка може да се магнетизира со едноставно поминување на крајот на трајниот магнет по неговиот крај.
Значи, магнетот привлекува други магнети и предмети направени од магнетни материјали без да биде во контакт со нив. Ова дејство на далечина се објаснува со постоењето на магнетно поле во просторот околу магнетот. Извесна идеја за интензитетот и насоката на ова магнетно поле може да се добие со истурање на железни фолии на лист од картон или стакло поставен на магнет. Струготини ќе се редат во синџири во правец на полето, а густината на линиите од пилевина ќе одговара на интензитетот на ова поле. (Тие се најгусти на краевите на магнетот, каде што интензитетот на магнетното поле е најголем.)
М. Фарадеј (1791–1867) го воведе концептот на затворени индукциски линии за магнети. Индукциските линии се протегаат во околниот простор од магнетот на неговиот северен пол, влегуваат во магнетот на неговиот јужен пол и минуваат внатре во магнетниот материјал од јужниот пол назад кон север, формирајќи затворена јамка. Вкупниот број на индукциски линии што излегуваат од магнет се нарекува магнетен флукс. Густина на магнетен флукс или магнетна индукција ( ВО), е еднаков на бројот на индукциски линии што минуваат долж нормалата низ елементарна област со големина на единица.
Магнетната индукција ја одредува силата со која магнетното поле делува на проводникот што носи струја сместен во него. Ако спроводникот низ кој поминува струјата Јас, се наоѓа нормално на индукциските линии, а потоа според Амперовиот закон силата Ф, што делува на проводникот, е нормално и на полето и на проводникот и е пропорционален на магнетната индукција, јачината на струјата и должината на проводникот. Така, за магнетна индукција Бможете да напишете израз
Каде Ф- сила во њутни, Јас- струја во ампери, л– должина во метри. Мерната единица за магнетна индукција е тесла (Т).
Галванометар.
Галванометарот е чувствителен инструмент за мерење слаби струи. Галванометарот го користи вртежниот момент произведен од интеракцијата на постојан магнет во форма на потковица со мала струјна намотка (слаб електромагнет) суспендирана во јазот помеѓу половите на магнетот. Вртежниот момент, а со тоа и отклонувањето на серпентина, е пропорционален на струјата и вкупната магнетна индукција во воздушниот јаз, така што скалата на уредот е речиси линеарна за мали отклонувања на серпентина.
Магнетизирачка сила и јачина на магнетно поле.
Следно, треба да воведеме друга количина што го карактеризира магнетниот ефект на електричната струја. Да претпоставиме дека струјата минува низ жицата на долг калем, внатре во кој има материјал што може да се магнетизира. Силата на магнетизирање е производ на електричната струја во серпентина и бројот на нејзините вртења (оваа сила се мери во ампери, бидејќи бројот на вртења е бездимензионална количина). Јачина на магнетно поле Неднаква на силата на магнетизирање по единица должина на серпентина. Така, вредноста Нмерено во ампери на метар; ја одредува магнетизацијата добиена од материјалот во внатрешноста на серпентина.
Во вакуумска магнетна индукција Бпропорционално на јачината на магнетното поле Н:
Каде м 0 – т.н магнетна константа со универзална вредност 4 стр H 10 –7 H/m. Во многу материјали вредноста Бприближно пропорционално Н. Меѓутоа, кај феромагнетните материјали односот помеѓу БИ Ннешто покомплицирано (како што ќе се дискутира подолу).
На сл. 1 покажува едноставен електромагнет дизајниран да ги држи товарите. Изворот на енергија е DC батерија. На сликата се прикажани и линиите на полето на електромагнетот, кои може да се детектираат со вообичаениот метод на железни гребени.
Големите електромагнети со железни јадра и многу голем број ампер-вртења, кои работат во континуиран режим, имаат голема сила на магнетизирање. Тие создаваат магнетна индукција до 6 Тесла во јазот помеѓу половите; оваа индукција е ограничена само со механички стрес, загревање на намотките и магнетна заситеност на јадрото. Голем број џиновски електромагнети со водено ладење (без јадро), како и инсталации за создавање импулсни магнетни полиња, беа дизајнирани од P.L Kapitsa (1894–1984) во Кембриџ и во Институтот за физички проблеми на Академијата на науките на СССР. F. Bitter (1902–1967) во Технолошкиот институт во Масачусетс. Со такви магнети беше можно да се постигне индукција до 50 Тесла. Релативно мал електромагнет кој произведува полиња до 6,2 Тесла, троши 15 kW електрична енергија и се лади со течен водород, беше развиен во Националната лабораторија Лосаламос. Слични полиња се добиваат на криогени температури.
Магнетна пропустливост и нејзината улога во магнетизмот.
Магнетна пропустливост ме количина што ги карактеризира магнетните својства на материјалот. Феромагнетните метали Fe, Ni, Co и нивните легури имаат многу висока максимална пропустливост - од 5000 (за Fe) до 800.000 (за супермалоза). Во такви материјали при релативно ниска јачина на полето Хсе јавуваат големи индукции Б, но односот помеѓу овие количини е, општо земено, нелинеарен поради феноменот на заситеност и хистереза, кои се дискутирани подолу. Феромагнетните материјали силно ги привлекуваат магнети. Тие ги губат своите магнетни својства на температури над точката Кири (770 ° C за Fe, 358 ° C за Ni, 1120 ° C за Co) и се однесуваат како парамагнети, за кои индукција Бдо многу високи вредности на напнатост Хе пропорционална на него - потполно исто како што е во вакуум. Многу елементи и соединенија се парамагнетни на сите температури. Парамагнетните супстанции се карактеризираат со тоа што тие се магнетизираат во надворешно магнетно поле; ако ова поле е исклучено, парамагнетните супстанции се враќаат во немагнетизирана состојба. Магнетизацијата кај феромагнетите се одржува дури и откако надворешното поле е исклучено.
На сл. Слика 2 покажува типична јамка за хистерезис за магнетно тврд (со големи загуби) феромагнетен материјал. Ја карактеризира двосмислената зависност на магнетизацијата на магнетски подредениот материјал од јачината на магнетизирачкото поле. Со зголемување на јачината на магнетното поле од почетната (нулта) точка ( 1 ) магнетизацијата се јавува по испрекината линија 1 –2 , и вредноста мзначително се менува како што се зголемува магнетизацијата на примерокот. Во точката 2 се постигнува сатурација, т.е. со дополнително зголемување на напонот, магнетизацијата повеќе не се зголемува. Ако сега постепено ја намалуваме вредноста Хна нула, па кривата Б(Х) повеќе не ја следи истата патека, туку минува низ точката 3 , откривајќи, како да се каже, „сеќавање“ на материјалот за „минатата историја“, па оттука и името „хистерезис“. Очигледно е дека во овој случај се задржува одредена резидуална магнетизација (сегмент 1 –3 ). По промената на насоката на полето за магнетизирање во спротивна насока, кривата ВО (Н) ја поминува поентата 4 и сегментот ( 1 )–(4 ) одговара на силата на принуда која ја спречува демагнетизацијата. Понатамошно зголемување на вредностите (- Х) ја доведува кривата на хистерезис до третиот квадрант - делот 4 –5 . Последователното намалување на вредноста (- Х) на нула, а потоа зголемување на позитивните вредности Хќе доведе до затворање на јамката на хистерезис низ точките 6 , 7 И 2 .
Тврдите магнетни материјали се карактеризираат со широка јамка на хистерезис, која покрива значителна површина на дијаграмот и затоа одговара на големи вредности на реманентна магнетизација (магнетна индукција) и сила на принуда. Тесна јамка за хистерезис (слика 3) е карактеристична за меките магнетни материјали, како што се благиот челик и специјалните легури со висока магнетна пропустливост. Ваквите легури се создадени со цел да се намалат загубите на енергија предизвикани од хистереза. Повеќето од овие специјални легури, како феритите, имаат висок електричен отпор, што ги намалува не само магнетните загуби, туку и електричните загуби предизвикани од вртложни струи.
Магнетните материјали со висока пропустливост се произведуваат со жарење, извршено со држење на температура од околу 1000 ° C, проследено со калење (постепено ладење) до собна температура. Во овој случај, прелиминарниот механички и термички третман, како и отсуството на нечистотии во примерокот се многу важни. За трансформаторските јадра на почетокот на 20 век. беа развиени силиконски челици, вредноста мкоја се зголемувала со зголемување на содржината на силициум. Помеѓу 1915 и 1920 година, се појавија пермалоли (легури на Ni и Fe) со карактеристична тесна и речиси правоаголна јамка на хистерезис. Особено високи вредности на магнетна пропустливост мна мали вредности Хлегурите се разликуваат во хиперничните (50% Ni, 50% Fe) и му-металот (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), додека во перминварот (45% Ni, 30% Fe, 25% Co ) вредност мпрактично константна за широк опсег на промени во јачината на полето. Меѓу современите магнетни материјали, треба да се спомене супермалоза, легура со најголема магнетна пропустливост (содржи 79% Ni, 15% Fe и 5% Mo).
Теории на магнетизам.
За прв пат, претпоставката дека магнетните феномени на крајот се сведени на електрични феномени произлезе од Ампер во 1825 година, кога ја изрази идејата за затворени внатрешни микроструи кои циркулираат во секој атом на магнетот. Меѓутоа, без каква било експериментална потврда за присуството на такви струи во материјата (електронот бил откриен од Џ. Томсон дури во 1897 година, а описот на структурата на атомот бил даден од Радерфорд и Бор во 1913 година), оваа теорија „избледела .“ Во 1852 година, В. Вебер предложил дека секој атом на магнетната супстанција е мал магнет, или магнетен дипол, така што целосната магнетизација на супстанцијата се постигнува кога сите поединечни атомски магнети се порамнети во одреден редослед (сл. 4, б). Вебер верувал дека молекуларното или атомското „триење“ им помага на овие елементарни магнети да го задржат својот ред и покрај вознемирувачкото влијание на топлинските вибрации. Неговата теорија можеше да ја објасни магнетизацијата на телата при контакт со магнет, како и нивната демагнетизација при удар или загревање; конечно, беше објаснето и „репродукцијата“ на магнети при сечење на магнетизирана игла или магнетна прачка на парчиња. А сепак оваа теорија не го објасни ниту потеклото на самите елементарни магнети, ниту феномените на заситеност и хистереза. Теоријата на Вебер беше подобрена во 1890 година од Ј. Јуинг, кој ја замени својата хипотеза за атомско триење со идејата за меѓуатомски ограничувачки сили кои помагаат да се одржи редоследот на елементарните диполи кои сочинуваат постојан магнет.
Пристапот кон проблемот, еднаш предложен од Ампер, доби втор живот во 1905 година, кога П. Лангевин го објасни однесувањето на парамагнетните материјали со припишување на секој атом внатрешна некомпензирана електронска струја. Според Лангевин, токму тие струи формираат ситни магнети кои се случајно ориентирани кога нема надворешно поле, но добиваат уредна ориентација кога се применува. Во овој случај, пристапот до целосен ред одговара на заситеноста на магнетизацијата. Покрај тоа, Лангевин го воведе концептот на магнетен момент, кој за поединечен атомски магнет е еднаков на производот на „магнетното полнење“ на полот и растојанието помеѓу половите. Така, слабиот магнетизам на парамагнетните материјали се должи на вкупниот магнетен момент создаден од некомпензирани електронски струи.
Во 1907 година, П. Вајс го воведе концептот на „домен“, кој стана важен придонес во модерната теорија на магнетизам. Вајс ги замислил домени како мали „колонии“ на атоми, во кои магнетните моменти на сите атоми, поради некоја причина, се принудени да ја задржат истата ориентација, така што секој домен е магнетизиран до заситеност. Посебен домен може да има линеарни димензии од редот од 0,01 mm и, соодветно, волумен од редот од 10-6 mm 3 . Домените се разделени со таканаречени Блох ѕидови, чија дебелина не надминува 1000 атомски големини. „Ѕидот“ и два спротивно ориентирани домени се прикажани шематски на сл. 5. Ваквите ѕидови претставуваат „преодни слоеви“ во кои се менува правецот на магнетизација на доменот.
Во општиот случај, на почетната крива на магнетизација може да се разликуваат три делови (сл. 6). Во почетниот пресек, ѕидот, под влијание на надворешно поле, се движи низ дебелината на супстанцијата додека не наиде на дефект на кристалната решетка, што го запира. Со зголемување на јачината на полето, можете да го присилите ѕидот да се движи понатаму, низ средниот дел помеѓу испрекинати линии. Ако после ова јачината на полето повторно се намали на нула, тогаш ѕидовите повеќе нема да се вратат во првобитната положба, па примерокот ќе остане делумно магнетизиран. Ова ја објаснува хистерезата на магнетот. На последниот дел од кривата, процесот завршува со заситување на магнетизацијата на примерокот поради подредувањето на магнетизацијата во последните неуредени домени. Овој процес е речиси целосно реверзибилен. Магнетната цврстина ја покажуваат оние материјали чија атомска решетка содржи многу дефекти што го попречуваат движењето на ѕидовите на меѓудомени. Ова може да се постигне со механичка и термичка обработка, на пример со компресија и последователно синтерување на материјалот во прав. Кај алнико легурите и нивните аналози, истиот резултат се постигнува со фузија на метали во сложена структура.
Покрај парамагнетните и феромагнетните материјали, постојат и материјали со таканаречени антиферомагнетни и феримагнетни својства. Разликата помеѓу овие типови на магнетизам е објаснета на сл. 7. Врз основа на концептот на домени, парамагнетизмот може да се смета како феномен предизвикан од присуството во материјалот на мали групи магнетни диполи, во кои поединечните диполи многу слабо комуницираат еден со друг (или воопшто не комуницираат) и затоа , во отсуство на надворешно поле, земете само случајни ориентации (сл. 7, А). Во феромагнетните материјали, во секој домен постои силна интеракција помеѓу поединечни диполи, што доведува до нивно подредено паралелно порамнување (сл. 7, б). Кај антиферомагнетните материјали, напротив, интеракцијата помеѓу поединечните диполи доведува до нивно антипаралелно подредено порамнување, така што вкупниот магнетен момент на секој домен е нула (сл. 7, В). Конечно, кај феримагнетните материјали (на пример, феритите) постои и паралелно и антипаралелно подредување (сл. 7, Г), што резултира со слаб магнетизам.
Постојат две убедливи експериментални потврди за постоењето на домени. Првиот од нив е таканаречениот Бархаузен ефект, вториот е методот на фигури во прав. Во 1919 година, Г. Баркхаузен утврдил дека кога надворешно поле се применува на примерок од феромагнетен материјал, неговата магнетизација се менува во мали дискретни делови. Од гледна точка на теоријата на доменот, ова не е ништо повеќе од нагло напредување на меѓудоменскиот ѕид, наидувајќи на својот пат индивидуални дефекти кои го одложуваат. Овој ефект обично се открива со помош на калем во кој е поставена феромагнетна прачка или жица. Ако наизменично носите силен магнет кон и подалеку од примерокот, примерокот ќе се магнетизира и повторно ќе се магнетизира. Наглите промени во магнетизацијата на примерокот го менуваат магнетниот флукс низ серпентина, а во него се возбудува индукциона струја. Напонот генериран во серпентина се засилува и се напојува на влезот на пар акустични слушалки. Кликнете што се слушаат преку слушалките укажуваат на нагла промена во магнетизацијата.
За да се идентификува структурата на доменот на магнетот користејќи го методот на прашкаста фигура, капка колоидна суспензија на феромагнетен прав (обично Fe 3 O 4) се нанесува на добро полирана површина на магнетизиран материјал. Честичките во прав се таложат главно на места со максимална нехомогеност на магнетното поле - на границите на домени. Оваа структура може да се проучува под микроскоп. Предложен е и метод заснован на поминување на поларизирана светлина низ проѕирен феромагнетен материјал.
Оригиналната теорија на Вајс за магнетизам во нејзините главни карактеристики го задржа своето значење до ден-денес, откако, сепак, доби ажурирана интерпретација заснована на идејата за некомпензирани вртења на електрони како фактор што го одредува атомскиот магнетизам. Хипотезата за постоење на сопствен импулс на електронот беше изнесена во 1926 година од С. Гаудсмит и Ј. Уленбек, а во моментов електроните како носители на спин се сметаат за „елементарни магнети“.
За да го објасните овој концепт, земете го (сл. 8) слободен атом на железо, типичен феромагнетен материјал. Нејзините две школки ( КИ Л), оние што се најблиску до јадрото се полни со електрони, при што првиот содржи два, а вториот содржи осум електрони. ВО К-школка, спинот на еден од електроните е позитивен, а другиот негативен. ВО Л-школка (поточно, во нејзините две подобвивки), четири од осумте електрони имаат позитивни спинови, а другите четири имаат негативни спинови. Во двата случаи, вртењата на електроните во една обвивка се целосно компензирани, така што вкупниот магнетен момент е нула. ВО М-школка, ситуацијата е поинаква, бидејќи од шесте електрони лоцирани во третата подобвивка, пет електрони имаат спин насочени во една насока, а само шестиот во другата насока. Како резултат на тоа, остануваат четири некомпензирани вртења, што ги одредува магнетните својства на атомот на железото. (Во надворешното Н-школка има само два валентни електрони, кои не придонесуваат за магнетизмот на атомот на железо.) Магнетизмот на другите феромагнети, како што се никелот и кобалтот, е објаснет на сличен начин. Бидејќи соседните атоми во примерокот од железо силно комуницираат едни со други, а нивните електрони се делумно колективизирани, ова објаснување треба да се смета само како визуелен, но многу поедноставен дијаграм на реалната ситуација.
Теоријата на атомскиот магнетизам, заснована на земањето предвид на електронскиот спин, е поддржана со два интересни жиромагнетни експерименти, од кои едниот го извршиле А. Ајнштајн и В. Де Хас, а другиот С. Барнет. Во првиот од овие експерименти, цилиндар од феромагнетен материјал беше суспендиран како што е прикажано на сл. 9. Ако струјата минува низ жицата за намотување, цилиндерот се ротира околу својата оска. Кога насоката на струјата (а со тоа и магнетното поле) се менува, таа се врти во спротивна насока. Во двата случаи, ротацијата на цилиндерот се должи на редоследот на вртењата на електроните. Во експериментот на Барнет, напротив, суспендиран цилиндар, остро доведен во состојба на ротација, станува магнетизиран во отсуство на магнетно поле. Овој ефект се објаснува со фактот дека кога магнетот ротира, се создава жироскопски момент, кој има тенденција да ги ротира моментите на центрифугирање во насока на сопствената оска на ротација.
За поцелосно објаснување на природата и потеклото на силите со краток дострел кои редат соседни атомски магнети и се спротивставуваат на нарушувањето на влијанието на топлинското движење, треба да се свртиме кон квантната механика. Квантно-механичко објаснување за природата на овие сили беше предложено во 1928 година од страна на В. Хајзенберг, кој го постулираше постоењето на разменски интеракции помеѓу соседните атоми. Подоцна, Џ.
МАГНЕТНИ СВОЈСТВА НА СУПСТАНЦИЈАТА
Едно од првите опсежни и систематски студии за магнетните својства на материјата беше преземено од П. Кири. Тој утврдил дека, според нивните магнетни својства, сите супстанции можат да се поделат во три класи. Првата категорија вклучува супстанции со изразени магнетни својства, слични на својствата на железото. Таквите супстанции се нарекуваат феромагнетни; нивното магнетно поле е забележливо на значителни растојанија ( цм. повисоко). Втората класа вклучува супстанции наречени парамагнетни; Нивните магнетни својства се генерално слични на оние на феромагнетните материјали, но многу послаби. На пример, силата на привлекување на половите на моќниот електромагнет може да ви откине железен чекан од рацете, а за да откриете привлекување на парамагнетна супстанција кон истиот магнет, обично ви требаат многу чувствителни аналитички баланси. Последната, трета класа ги вклучува таканаречените дијамагнетни супстанции. Тие се одбиваат со електромагнет, т.е. силата што делува на дијамагнетните материјали е насочена спротивно од онаа што делува на феро- и парамагнетните материјали.
Мерење на магнетни својства.
При проучувањето на магнетните својства, најважни се два вида мерења. Првиот од нив е мерење на силата што делува на примерок во близина на магнет; Така се одредува магнетизацијата на примерокот. Вториот вклучува мерења на „резонантните“ фреквенции поврзани со магнетизацијата на материјата. Атомите се ситни „жиро“ и во прецес на магнетно поле (како обичен врв под влијание на вртежниот момент создаден од гравитацијата) со фреквенција што може да се мери. Покрај тоа, сила делува на слободните наелектризирани честички кои се движат под прав агол на линиите на магнетната индукција, исто како електронската струја во проводникот. Тоа предизвикува честичката да се движи во кружна орбита, чиј радиус е даден со
Р = mv/eB,
Каде м- маса на честички, v- неговата брзина, де неговото полнење, и Б– индукција на магнетно поле. Фреквенцијата на таквото кружно движење е
Каде ѓмерено во херци, д– во приврзоци, м- во килограми, Б- во Тесла. Оваа фреквенција го карактеризира движењето на наелектризираните честички во супстанција лоцирана во магнетно поле. И двата типа на движење (прецесија и движење по кружни орбити) може да се возбудат со наизменични полиња со резонантни фреквенции еднакви на „природните“ фреквенции карактеристични за даден материјал. Во првиот случај, резонанцијата се нарекува магнетна, а во втората - циклотрон (поради неговата сличност со цикличното движење на субатомска честичка во циклотрон).
Зборувајќи за магнетните својства на атомите, неопходно е да се обрне посебно внимание на нивниот аголен моментум. Магнетното поле делува на ротирачкиот атомски дипол, со тенденција да го ротира и да го постави паралелно со полето. Наместо тоа, атомот почнува да пречекорува околу насоката на полето (сл. 10) со фреквенција во зависност од диполниот момент и јачината на применетото поле.
Атомската прецесија не е директно забележлива бидејќи сите атоми во примерокот пречекоруваат во различна фаза. Ако примениме мало наизменично поле насочено нормално на полето за константно подредување, тогаш се воспоставува одредена фазна врска помеѓу атомите кои прецесираат и нивниот вкупен магнетен момент почнува да пречекува со фреквенција еднаква на фреквенцијата на прецесија на поединечните магнетни моменти. Аголната брзина на прецесија е важна. Како по правило, оваа вредност е од редот на 10 10 Hz/T за магнетизација поврзана со електрони и од редот од 10 7 Hz/T за магнетизација поврзана со позитивни полнежи во јадрата на атомите.
Шематски дијаграм на поставување за набљудување на нуклеарна магнетна резонанца (NMR) е прикажан на сл. 11. Супстанцијата што се проучува се внесува во еднообразно константно поле помеѓу половите. Ако радиофреквенциското поле потоа се возбуди со помош на мала намотка што ја опкружува епрувета, може да се постигне резонанца на специфична фреквенција еднаква на фреквенцијата на прецесија на сите нуклеарни „жиро“ во примерокот. Мерењата се слични на подесување на радио приемник на фреквенцијата на одредена станица.
Методите на магнетна резонанца овозможуваат да се проучат не само магнетните својства на специфичните атоми и јадра, туку и својствата на нивната околина. Факт е дека магнетните полиња во цврстите тела и молекулите се нехомогени, бидејќи тие се искривени со атомски полнежи, а деталите за експерименталната крива на резонанца се одредуваат со локалното поле во регионот каде што се наоѓа јадрото што прецесира. Ова овозможува да се проучат структурните карактеристики на одреден примерок користејќи методи на резонанца.
Пресметка на магнетни својства.
Магнетната индукција на полето на Земјата е 0,5 x 10 -4 Тесла, додека полето помеѓу половите на силен електромагнет е околу 2 Тесла или повеќе.
Магнетното поле создадено од која било конфигурација на струи може да се пресмета со помош на формулата Biot-Savart-Laplace за магнетната индукција на полето создадено од тековниот елемент. Пресметувањето на полето создадено од кола со различни форми и цилиндрични калеми во многу случаи е многу сложено. Подолу се дадени формули за голем број едноставни случаи. Магнетна индукција (во тесла) на полето создадено од долга права жица што носи струја Јас
Полето на магнетизирана железна прачка е слично на надворешното поле на долг соленоид, со бројот на амперски вртења по единица должина што одговара на струјата во атомите на површината на магнетизираната прачка, бидејќи струите внатре во шипката се откажуваат едни со други (сл. 12). Со името Ампер, таквата површинска струја се нарекува Ампер. Јачина на магнетно поле H a, создаден од амперската струја, е еднаков на магнетниот момент по единица волумен на шипката М.
Ако во соленоидот се вметне железна прачка, тогаш покрај тоа што електромагнетната струја создава магнетно поле Х, подредувањето на атомските диполи во магнетизираниот материјал на прачка создава магнетизација М. Во овој случај, вкупниот магнетен тек се одредува со збирот на реалните и амперските струи, така што Б = м 0(Х + H a), или Б = м 0(H+M). Став М/Хповикани магнетна подложност и се означува со грчката буква в; в– бездимензионална количина која ја карактеризира способноста на материјалот да се магнетизира во магнетно поле.
Магнитуда Б/Х, кој ги карактеризира магнетните својства на материјалот, се нарекува магнетна пропустливост и се означува со m a, и m a = м 0м, Каде m a- апсолутна, и м- релативна пропустливост,
Кај феромагнетните материи количината вможе да има многу големи вредности - до 10 4 е 10 6 . Магнитуда вПарамагнетните материјали имаат малку повеќе од нула, а дијамагнетните материјали имаат малку помалку. Само во вакуум и во многу слаби полиња на големина вИ мсе константни и независни од надворешното поле. Индукција зависност Бод Хобично е нелинеарен, а неговите графикони, т.н. кривите на магнетизација за различни материјали, па дури и при различни температури може значително да се разликуваат (примери за такви криви се прикажани на сл. 2 и 3).
Магнетните својства на материјата се многу сложени, а нивното длабоко разбирање бара внимателна анализа на структурата на атомите, нивните интеракции во молекулите, нивните судири во гасовите и нивното меѓусебно влијание во цврстите и течностите; Магнетните својства на течностите сè уште се најмалку проучени.