Mindenki mágnest tartott a kezében, és gyerekként játszott vele. A mágnesek nagyon különböző alakúak és méretűek lehetnek, de minden mágnesnek van egy közös tulajdonsága - vonzzák a vasat. Úgy tűnik, maguk is vasból vannak, legalábbis valamilyen fémből biztosan. Vannak azonban „fekete mágnesek” vagy „kövek”, amelyek erősen vonzzák a vasdarabokat, és különösen egymást.
De nem úgy néznek ki, mint a fém, könnyen törnek, mint az üveg. A mágneseknek számos hasznos haszna van, például kényelmesen lehet papírlapokat „tűzni” a felületekre a segítségükkel. A mágnes kényelmes az elveszett tűk összegyűjtésére, így, mint látjuk, ez egy teljesen hasznos dolog.
Tudomány 2.0 – A nagy ugrás – Mágnesek
Mágnes a múltban
Több mint 2000 évvel ezelőtt az ókori kínaiak tudtak a mágnesekről, legalábbis azt, hogy ezzel a jelenséggel lehet utazási irányt választani. Vagyis feltaláltak egy iránytűt. Az ókori Görögország filozófusai, a kíváncsi emberek különféle elképesztő tényeket gyűjtve mágnesekkel találkoztak Magnessa városának közelében, Kisázsiában. Ott furcsa köveket fedeztek fel, amelyek vonzhatták a vasat. Abban az időben ez nem volt kevésbé csodálatos, mint amilyenné az idegenek a mi időnkben válhattak.
Még meglepőbbnek tűnt, hogy a mágnesek nem vonzzák az összes fémet, csak a vasat, és maga a vas is mágnessé válhat, bár nem olyan erős. Elmondhatjuk, hogy a mágnes nemcsak a vasat vonzotta, hanem a tudósok kíváncsiságát is, és nagymértékben előremozdította egy olyan tudományt, mint a fizika. A milétoszi Thalész a „mágnes lelkéről”, a római Titus Lucretius Carus pedig „A dolgok természetéről” című esszéjében a „vasreszelék és gyűrűk tomboló mozgásáról” írt. Már észrevette a mágnes két pólusának jelenlétét, amelyeket később, amikor a tengerészek elkezdték használni az iránytűt, a főpontokról nevezték el.
Mi az a mágnes? Egyszerű szavakkal. Mágneses mező
Komolyan vettük a mágnest
A mágnesek természetét sokáig nem tudták megmagyarázni. A mágnesek segítségével új kontinenseket fedeztek fel (a tengerészek máig nagy tisztelettel bánnak az iránytűvel), de a mágnesesség természetéről továbbra sem tudott senki semmit. A munkákat csak az iránytű javítására végezték, amit Kolumbusz Kristóf geográfus és navigátor is végzett.
1820-ban Hans Christian Oersted dán tudós jelentős felfedezést tett. Megállapította egy elektromos árammal működő huzal működését egy mágnestűn, és tudósként kísérletekkel kiderítette, hogyan történik ez különböző körülmények között. Ugyanebben az évben Henri Ampere francia fizikus hipotézissel állt elő a mágneses anyag molekuláiban folyó elemi köráramokról. 1831-ben az angol Michael Faraday egy szigetelt huzaltekercs és egy mágnes segítségével kísérleteket végzett, amelyek kimutatták, hogy a mechanikai munka elektromos árammá alakítható. Megállapította az elektromágneses indukció törvényét is, és bevezette a „mágneses tér” fogalmát.
Faraday törvénye rögzíti a szabályt: zárt hurok esetén az elektromotoros erő egyenlő az ezen a hurkon áthaladó mágneses fluxus változási sebességével. Minden elektromos gép ezen az elven működik - generátorok, villanymotorok, transzformátorok.
1873-ban James C. Maxwell skót tudós egyetlen elméletben, a klasszikus elektrodinamikában egyesíti a mágneses és az elektromos jelenségeket.
A mágnesezhető anyagokat ferromágneseknek nevezzük. Ez a név a mágneseket a vashoz köti, de ezen kívül a mágnesezési képesség a nikkelben, a kobaltban és néhány más fémben is megtalálható. Mivel a mágneses tér már bekerült a gyakorlati felhasználás területére, a mágneses anyagok nagy figyelem tárgyává váltak.
A kísérletek mágneses fémek ötvözeteivel és különféle adalékanyagokkal kezdődtek. Az így kapott anyagok nagyon drágák voltak, és ha Werner Siemens nem jött volna azzal az ötlettel, hogy a mágnest viszonylag kis árammal mágnesezett acélra cseréljék, a világ soha nem látta volna az elektromos villamost és a Siemens céget. A Siemens távírógépeken is dolgozott, de itt sok versenytársa volt, és az elektromos villamos rengeteg pénzt adott a cégnek, és végül minden mást is magával húzott.
Elektromágneses indukció
A mágnesekkel kapcsolatos alapvető mennyiségek a technológiában
Főleg a mágnesek, vagyis a ferromágnesek leszünk érdekeltek, és egy kicsit eltekintünk a mágneses (jobban mondjuk, elektromágneses, Maxwell emlékére) megmaradt, igen hatalmas területétől. Mértékegységeink az SI-ben elfogadott mértékegységek (kilogramm, méter, másodperc, amper) és ezek származékai lesznek:
l Térerősség, H, A/m (amper méterenként).
Ez a mennyiség jellemzi a párhuzamos vezetők közötti térerősséget, amelyek távolsága 1 m, a rajtuk átfolyó áram pedig 1 A. A térerősség vektormennyiség.
l Mágneses indukció, B, Tesla, mágneses fluxussűrűség (Weber/m2)
Ez a vezetőn áthaladó áram és a kör hosszának aránya, azon a sugáron, amelynél az indukció nagysága érdekel. A kör abban a síkban fekszik, amelyet a vezeték merőlegesen metszi. Ez magában foglalja a mágneses permeabilitásnak nevezett tényezőt is. Ez egy vektormennyiség. Ha gondolatban ránézünk a vezeték végére, és feltételezzük, hogy az áram tőlünk távolodó irányban folyik, akkor a mágneses erőkörök az óramutató járásával megegyező irányban „forognak”, és az indukciós vektor az érintőre vonatkozik, és egybeesik velük.
l Mágneses permeabilitás, μ (relatív érték)
Ha a vákuum mágneses permeabilitását 1-nek vesszük, akkor más anyagoknál a megfelelő értékeket kapjuk. Így például a levegőre egy olyan értéket kapunk, amely majdnem megegyezik a vákuum értékével. A vasnál lényegesen nagyobb értékeket kapunk, így képletesen (és nagyon pontosan) kijelenthetjük, hogy a vas mágneses erővonalakat „húz magába”. Ha egy mag nélküli tekercs térerőssége egyenlő H-val, akkor maggal μH-t kapunk.
l Kényszerítő erő, A/m.
A kényszerítő erő azt méri, hogy egy mágneses anyag mennyire ellenáll a lemágnesezésnek és újramágnesezésnek. Ha a tekercsben lévő áramot teljesen eltávolítják, akkor a magban maradék indukció lesz. Ahhoz, hogy nullával egyenlő legyen, létre kell hozni egy bizonyos intenzitású mezőt, de fordítva, vagyis hagyni kell az áramot az ellenkező irányba. Ezt a feszültséget kényszererőnek nevezik.
Mivel a gyakorlatban a mágneseket mindig valamilyen elektromossággal kapcsolatban használják, nem lehet meglepő, hogy olyan elektromos mennyiséget használnak, mint az amper tulajdonságaik leírására.
Az elmondottakból az következik, hogy előfordulhat például, hogy egy szög, amelyre mágnes hat, maga is mágnessé válik, jóllehet gyengébb. A gyakorlatban kiderül, hogy ezt még a mágnesekkel játszó gyerekek is tudják.
A technológiában különböző követelmények vonatkoznak a mágnesekre, attól függően, hogy ezek az anyagok hová kerülnek. A ferromágneses anyagokat „puhára” és „keményre” osztják. Az elsőkből olyan készülékek magjait készítik, ahol a mágneses fluxus állandó vagy változó. Puha anyagokból nem lehet jó független mágnest készíteni. Túl könnyen lemágneseznek, és éppen ez az értékes tulajdonságuk, mivel a relének „ki kell engednie”, ha az áram ki van kapcsolva, és a villanymotornak nem szabad felmelegednie - a felesleges energiát a mágnesezés megfordítására fordítják, amely formában szabadul fel. a hőtől.
HOGY NÉZ VALÓBAN EGY MÁGNESES TÉR? Igor Beletsky
Az állandó mágnesek, vagyis azok, amelyeket mágneseknek neveznek, kemény anyagokat igényelnek a gyártásukhoz. A merevség mágneses, azaz nagy maradék indukciót és nagy kényszerítő erőt jelent, hiszen, mint láttuk, ezek a mennyiségek szorosan összefüggenek egymással. Az ilyen mágneseket szén-, volfrám-, króm- és kobaltacélokban használják. Koercitivitásuk eléri a körülbelül 6500 A/m értéket.
Léteznek speciális ötvözetek, az alni, alnisi, alnico és még sokan mások, amint azt sejtheti, alumínium, nikkel, szilícium, kobalt különféle kombinációkban, amelyek nagyobb kényszerítő erővel bírnak - akár 20 000...60 000 A/m. Egy ilyen mágnest nem olyan könnyű letépni a vasról.
Vannak mágnesek, amelyeket kifejezetten magasabb frekvenciákon történő működésre terveztek. Ez a jól ismert „kerek mágnes”. Egy sztereó rendszer használhatatlan hangszórójából, vagy egy autórádióból, vagy akár egy múltkori tévéből „bányászták”. Ez a mágnes vas-oxidok és speciális adalékanyagok szinterezésével készül. Ezt az anyagot ferritnek nevezik, de nem minden ferrit van kifejezetten így mágnesezve. A hangszórókban pedig a haszontalan veszteségek csökkentése érdekében használják.
Mágnesek. Felfedezés. Hogyan működik?
Mi történik a mágnes belsejében?
Tekintettel arra, hogy egy anyag atomjai sajátos elektromos „csomók”, képesek saját mágneses teret létrehozni, de ez a képesség csak néhány hasonló atomszerkezettel rendelkező fémben fejeződik ki nagyon erősen. Mengyelejev periódusos rendszerében a vas, a kobalt és a nikkel egymás mellett helyezkednek el, és hasonló felépítésűek az elektronikus héjak, amelyek ezeknek az elemeknek az atomjait mikroszkopikus mágnesekké alakítják.
Mivel a fémeket különféle nagyon kicsi kristályok fagyott keverékének nevezhetjük, nyilvánvaló, hogy az ilyen ötvözetek nagyon sok mágneses tulajdonsággal rendelkezhetnek. Számos atomcsoport képes „kibontani” saját mágnesét a szomszédok és a külső mezők hatására. Az ilyen „közösségeket” mágneses tartományoknak nevezik, és nagyon bizarr struktúrákat alkotnak, amelyeket a fizikusok még mindig érdeklődéssel tanulmányoznak. Ennek nagy gyakorlati jelentősége van.
Mint már említettük, a mágnesek csaknem atomi méretűek lehetnek, így a mágneses tartomány legkisebb méretét annak a kristálynak a mérete korlátozza, amelybe a mágneses fématomok beágyazódnak. Ez magyarázza például a szinte fantasztikus felvételi sűrűséget a modern számítógép-merevlemezeken, ami láthatóan tovább fog növekedni, amíg a meghajtóknak nem lesznek komolyabb versenytársai.
Gravitáció, mágnesesség és elektromosság
Hol használják a mágneseket?
A magok mágnesekből készült mágnesek, bár általában egyszerűen magoknak nevezik, a mágneseknek sokkal több felhasználási területük van. Vannak írószer mágnesek, mágnesek a bútorajtók reteszelésére, és sakkmágnesek az utazók számára. Ezek mindenki által ismert mágnesek.
A ritkább típusok közé tartoznak a töltött részecskegyorsítók mágnesei. Ezek nagyon lenyűgöző szerkezetek, amelyek akár több tíz tonnát is nyomhatnak. Bár ma már a kísérleti fizikát benőtte a fű, kivéve azt a részt, ami azonnal szuperprofitot hoz a piacon, de maga szinte semmibe sem kerül.
Egy másik érdekes mágnes van beépítve egy díszes orvosi eszközbe, amelyet mágneses rezonancia képalkotó szkennernek neveznek. (Tulajdonképpen a módszert NMR-nek, mágneses magrezonanciának hívják, de azért, hogy a fizikában általában nem erős embereket ne ijessze meg, átnevezték.) A készülékhez a megfigyelt tárgyat (a pácienst) erős mágneses térbe kell helyezni, a megfelelő mágnesnek pedig ijesztő méretei és az ördögkoporsó alakja van.
Egy személyt egy kanapéra helyeznek, és egy alagúton keresztül görgetik ebben a mágnesben, miközben az érzékelők az orvosok érdeklődésére számot tartó területet pásztázzák. Általánosságban elmondható, hogy ez nem nagy dolog, de néhány ember a pánik szintjéig tapasztalja a klausztrofóbiát. Az ilyen emberek szívesen megengedik, hogy élve vágják le magukat, de nem járulnak hozzá az MRI-vizsgálathoz. Ki tudja azonban, hogyan érzi magát az ember egy szokatlanul erős, akár 3 Tesla indukciós mágneses térben, miután jó pénzt fizetett érte.
Ilyen erős mező eléréséhez gyakran alkalmazzák a szupravezetést egy mágnestekercs folyékony hidrogénnel történő hűtésével. Ez lehetővé teszi a mező „felpumpálását” anélkül, hogy félne attól, hogy a vezetékek erős árammal történő melegítése korlátozza a mágnes képességeit. Ez egyáltalán nem olcsó beállítás. De a speciális ötvözetekből készült mágnesek, amelyek nem igényelnek áramelőfeszítést, sokkal drágábbak.
Földünk is egy nagy, bár nem túl erős mágnes. Nemcsak a mágneses iránytű tulajdonosainak segít, hanem a haláltól is megment minket. Enélkül a napsugárzás megölne minket. Nagyon lenyűgözőnek tűnik a Föld mágneses mezőjének képe, amelyet az űrből végzett megfigyelések alapján számítógépek szimuláltak.
Íme egy rövid válasz arra a kérdésre, hogy mi a mágnes a fizikában és a technológiában.
Mi okozza, hogy egyes fémek vonzódjanak a mágneshez? Miért nem vonz minden fémet a mágnes? Miért vonzza a mágnes egyik oldala, a másik pedig taszítja a fémet? És mitől olyan erősek a neodímium fémek?
Mindezen kérdések megválaszolásához először magát a mágnest kell meghatároznia, és meg kell értenie az elvét. A mágnesek olyan testek, amelyek mágneses terejük hatására képesek vas- és acéltárgyakat vonzani, másokat pedig taszítani. A mágneses erővonalak a mágnes déli pólusától haladnak át és az északi pólusból lépnek ki. Az állandó vagy kemény mágnes folyamatosan létrehozza a saját mágneses terét. Az elektromágnes vagy lágymágnes csak mágneses tér jelenlétében és csak rövid ideig tud mágneses teret létrehozni, amíg egy adott mágneses tér hatászónájában van. Az elektromágnesek csak akkor hoznak létre mágneses teret, ha az elektromosság áthalad a tekercs vezetékén.
Egészen a közelmúltig minden mágnes fémelemekből vagy ötvözetekből készült. A mágnes összetétele meghatározta erejét. Például:
A kerámia mágnesek, mint a hűtőszekrényekben és a primitív kísérletek elvégzésére használtak, a kerámia kompozit anyagokon kívül vasércet is tartalmaznak. A legtöbb kerámia mágnesnek, más néven vasmágnesnek, nincs sok vonzó ereje.
Az "Alnico mágnesek" alumínium, nikkel és kobalt ötvözeteiből állnak. Erősebbek, mint a kerámia mágnesek, de sokkal gyengébbek néhány ritka elemnél.
A neodímium mágnesek vasból, bórból és a természetben ritkán előforduló neodímium elemből állnak.
A kobalt-szamárium mágnesek közé tartozik a kobalt és a ritka elemek szamárium. Az elmúlt néhány évben a tudósok mágneses polimereket, vagy úgynevezett műanyag mágneseket is felfedeztek. Némelyikük nagyon rugalmas és műanyag. Egyesek azonban csak rendkívül alacsony hőmérsékleten dolgoznak, míg mások csak nagyon könnyű anyagokat, például fémreszeléket tudnak felemelni. De ahhoz, hogy a mágnesek tulajdonságai legyenek, ezeknek a fémeknek mindegyikének erőre van szüksége.
Mágnesek készítése
Sok modern elektronikai eszköz mágnesen alapul. A mágnesek eszközgyártásra való felhasználása viszonylag nemrégiben kezdődött, mivel a természetben létező mágnesek nem rendelkeznek a berendezések működtetéséhez szükséges erővel, és csak akkor váltak a gyártás nélkülözhetetlen elemévé, amikor az embereknek sikerült őket erősebbé tenni. A vaskő, a magnetit egy fajtája a természetben található legerősebb mágnes. Képes magához vonzani az apró tárgyakat, például iratkapcsokat és kapcsokat.Valahol a 12. században az emberek felfedezték, hogy a vasérc felhasználható vasrészecskék mágnesezésére – az emberek így alkották meg az iránytűt. Azt is észrevették, hogy ha folyamatosan mozgatja a mágnest egy vastű mentén, a tű mágnesezetté válik. Magát a tűt észak-déli irányban húzzuk. Később a híres tudós William Gilbert elmagyarázta, hogy a mágnesezett tű észak-déli irányú mozgása annak a ténynek köszönhető, hogy Földünk nagyon hasonlít egy hatalmas mágneshez, amelynek két pólusa van - az északi és a déli pólus. Az iránytű nem olyan erős, mint sok ma használt állandó mágnes. De a fizikai folyamat, amely az iránytű tűit és a neodímiumötvözet darabjait mágnesezi, majdnem ugyanaz. Ez az egész a mágneses doméneknek nevezett mikroszkopikus régiókról szól, amelyek a ferromágneses anyagok, például a vas, a kobalt és a nikkel szerkezetének részét képezik. Mindegyik tartomány egy apró, különálló mágnes, északi és déli pólussal. A nem mágnesezett ferromágneses anyagokban az északi pólusok mindegyike más-más irányba mutat. Az ellentétes irányba mutató mágneses tartományok kioltják egymást, így maga az anyag nem hoz létre mágneses teret.
Ezzel szemben a mágnesekben gyakorlatilag az összes, vagy legalábbis a legtöbb mágneses tartomány egy irányba mutat. Ahelyett, hogy kioltják egymást, a mikroszkopikus mágneses mezők egyesülnek, és egyetlen nagy mágneses mezőt hoznak létre. Minél több tartomány mutat ugyanabba az irányba, annál erősebb a mágneses tér. Az egyes tartományok mágneses tere északi pólusától a déli pólusig terjed.
Ez megmagyarázza, hogy ha egy mágnest félbetörsz, akkor két kis mágnest kapsz északi és déli pólusokkal. Ez megmagyarázza azt is, hogy az ellentétes pólusok miért vonzanak – az erővonalak az egyik mágnes északi pólusából jönnek ki, a másiké pedig a déli pólusba, ami a fémek vonzását okozza, és egy nagyobb mágnest hoz létre. A taszítás ugyanazon elv szerint történik - az erővonalak ellentétes irányba mozognak, és egy ilyen ütközés következtében a mágnesek taszítani kezdik egymást.
Mágnesek készítése
Mágnes készítéséhez egyszerűen csak egy irányba kell „irányítani” a fém mágneses tartományait. Ehhez magát a fémet kell mágnesezni. Nézzük meg még egyszer a tűvel kapcsolatos esetet: ha a mágnest folyamatosan egy irányba mozgatjuk a tű mentén, akkor minden területének (tartományának) iránya igazodik. A mágneses tartományokat azonban más módon is igazíthatja, például:Helyezze a fémet erős mágneses térbe észak-déli irányban. -- Mozgassa a mágnest észak-déli irányban, folyamatosan ütve kalapáccsal, igazítva a mágneses tartományait. -- Vezess át elektromos áramot a mágnesen.
A tudósok azt sugallják, hogy e módszerek közül kettő magyarázza meg, hogyan alakulnak ki a természetes mágnesek a természetben. Más tudósok azzal érvelnek, hogy a mágneses vasérc csak akkor válik mágnessé, ha villámcsapás ér. Megint mások úgy vélik, hogy a természetben a vasérc a Föld kialakulásakor mágnessé változott, és a mai napig fennmaradt.
A mágnesek előállításának manapság a legelterjedtebb módja a fém mágneses térbe történő elhelyezése. A mágneses tér az adott tárgy körül forog, és elkezdi az összes tartományát igazítani. Ezen a ponton azonban előfordulhat egy késés az egyik kapcsolódó folyamatban, amelyet hiszterézisnek neveznek. Több percig is eltarthat, amíg a tartományok irányt váltanak egy irányba. A folyamat során a következő történik: A mágneses régiók elkezdenek forogni, és sorakoznak az észak-déli mágneses erővonal mentén.
A már észak-déli irányban tájolódó területek megnagyobbodnak, míg a környező területek kisebbednek. A tartományfalak, a szomszédos tartományok közötti határok fokozatosan bővülnek, ami maga a tartomány növekedését okozza. Egy nagyon erős mágneses térben néhány tartományfal teljesen eltűnik.
Kiderült, hogy a mágnes ereje a tartományok irányának megváltoztatásához használt erő mértékétől függ. A mágnesek erőssége attól függ, hogy milyen nehéz volt ezeket a tartományokat összehangolni. A nehezen mágnesezhető anyagok hosszabb ideig megőrzik mágnesességüket, míg a könnyen mágnesezhető anyagok gyorsan demagnetizálódnak.
Csökkentheti a mágnes erősségét vagy teljesen lemágnesezheti, ha a mágneses teret az ellenkező irányba irányítja. Demágnesezhetsz egy anyagot is, ha Curie-pontig melegíted, pl. a ferroelektromos állapot hőmérsékleti határa, amelynél az anyag kezdi elveszíteni mágnesességét. A magas hőmérséklet demagnetizálja az anyagot és gerjeszti a mágneses részecskéket, megzavarva a mágneses tartományok egyensúlyát.
Szállító mágnesek
A nagy, erős mágneseket az emberi tevékenység számos területén használják – az adatok rögzítésétől a vezetékeken keresztül történő áramvezetésig. De a gyakorlati használatuk fő nehézsége a mágnesek szállítása. Szállítás közben a mágnesek károsíthatnak más tárgyakat, vagy más tárgyak károsíthatják azokat, ami megnehezíti vagy gyakorlatilag lehetetlenné teszi a használatát. Ráadásul a mágnesek folyamatosan vonzzák a különféle ferromágneses törmeléket, amitől aztán nagyon nehéz, néha pedig veszélyes megszabadulni.Ezért a szállítás során a nagyon nagy mágneseket speciális dobozokba helyezik, vagy egyszerűen szállítják a ferromágneses anyagokat, amelyekből speciális berendezéssel mágneseket készítenek. Lényegében egy ilyen berendezés egy egyszerű elektromágnes.
Miért „tapadnak” egymáshoz a mágnesek?
Valószínűleg tudja a fizikaóráiról, hogy amikor az elektromos áram áthalad egy vezetéken, az mágneses teret hoz létre. Az állandó mágnesekben szintén elektromos töltés mozgása hoz létre mágneses teret. De a mágnesekben lévő mágneses mező nem a vezetékeken keresztüli áram mozgása miatt jön létre, hanem az elektronok mozgása miatt.
Sokan azt hiszik, hogy az elektronok apró részecskék, amelyek egy atommag körül keringenek, mint a bolygók a Nap körül. De ahogy a kvantumfizikusok kifejtik, az elektronok mozgása ennél sokkal bonyolultabb. Először is, az elektronok kitöltik egy atom héj alakú pályáját, ahol részecskeként és hullámként is viselkednek. Az elektronoknak töltésük és tömegük van, és különböző irányokba mozoghatnak.
És bár az atom elektronjai nem mozognak nagy távolságra, ez a mozgás elegendő egy apró mágneses mező létrehozásához. És mivel a párosított elektronok ellentétes irányba mozognak, mágneses mezőik kioltják egymást. A ferromágneses elemek atomjaiban éppen ellenkezőleg, az elektronok nincsenek párosítva, és egy irányba mozognak. Például a vasnak négy, egymással nem összekapcsolt elektronja van, amelyek egy irányba mozognak. Mivel nincs ellenálló mezőjük, ezeknek az elektronoknak van keringési mágneses momentuma. A mágneses momentum egy vektor, amelynek saját nagysága és iránya van.
A fémekben, például a vasban, az orbitális mágneses nyomaték hatására a szomszédos atomok az észak-déli erővonalak mentén helyezkednek el. A vas más ferromágneses anyagokhoz hasonlóan kristályos szerkezetű. Ahogy lehűlnek az öntési folyamat után, párhuzamosan forgó pályákról származó atomcsoportok sorakoznak fel a kristályszerkezeten belül. Így jönnek létre a mágneses domének.
Talán észrevetted, hogy azok az anyagok, amelyek jó mágnest készítenek, maguk is képesek vonzani a mágneseket. Ez azért történik, mert a mágnesek olyan anyagokat vonzanak magukhoz, amelyek párosítatlan elektronjai ugyanabba az irányba forognak. Más szóval, az a minőség, amely a fémet mágnessé változtatja, a fémet is vonzza a mágnesekhez. Sok más elem diamágneses – párosítatlan atomokból állnak, amelyek olyan mágneses teret hoznak létre, amely kissé taszítja a mágnest. Számos anyag egyáltalán nem lép kölcsönhatásba a mágnesekkel.
Mágneses tér mérés
A mágneses mezőt speciális műszerekkel, például fluxusmérővel mérheti. Többféleképpen is leírható: -- A mágneses erővonalakat weberekben (WB) mérik. Az elektromágneses rendszerekben ezt a fluxust az áramhoz hasonlítják.
A térerősséget vagy a fluxussűrűséget Teslában (T) vagy Gauss egységében (G) mérik. Egy Tesla 10 000 Gaussnak felel meg.
A térerősség négyzetméterenként weberben is mérhető. -- A mágneses tér nagyságát amper/méterben vagy oerstedben mérjük.
Mítoszok a mágnesről
Mágnesekkel egész nap foglalkozunk. Ilyenek például a számítógépekben: a merevlemez mágnes segítségével rögzít minden információt, és sok számítógép-monitorban is használnak mágneseket. A mágnesek a katódsugárcsöves televíziók, hangszórók, mikrofonok, generátorok, transzformátorok, villanymotorok, kazettás magnók, iránytűk és autós sebességmérők szerves részét is képezik. A mágnesek csodálatos tulajdonságokkal rendelkeznek. Áramot indukálhatnak a vezetékekben, és az elektromos motor elfordulását idézhetik elő. Egy elég erős mágneses tér képes felemelni kis tárgyakat vagy akár kis állatokat is. A mágneses levitációs vonatok csak a mágneses lökés hatására fejlődnek nagy sebességgel. A Wired magazin szerint egyesek még apró neodímium mágneseket is helyeznek az ujjaikba, hogy érzékeljék az elektromágneses tereket.A mágneses tér segítségével működő mágneses rezonancia képalkotó készülékek lehetővé teszik az orvosok számára a betegek belső szerveinek vizsgálatát. Az orvosok elektromágneses impulzusmezőket is használnak annak ellenőrzésére, hogy a törött csontok megfelelően gyógyulnak-e az ütközés után. Hasonló elektromágneses mezőt használnak azok az űrhajósok, akik hosszú időt töltenek nulla gravitációban, hogy megakadályozzák az izomfeszülést és a csonttörést.
A mágneseket az állatorvosi gyakorlatban is használják állatok kezelésére. Például a tehenek gyakran szenvednek traumás retikulopericarditisben, egy összetett betegségben, amely ezeknél az állatoknál alakul ki, és gyakran lenyelnek kis fémtárgyakat a takarmányukkal együtt, amelyek károsíthatják az állat gyomorfalát, tüdejét vagy szívét. Ezért gyakran a tehenek etetése előtt a tapasztalt gazdák mágnest használnak, hogy megtisztítsák ételeiket az apró, nem ehető részektől. Ha azonban a tehén már lenyelte a káros fémeket, akkor a mágnest a táplálékkal együtt kapja. A hosszú, vékony alnico mágnesek, más néven "tehén mágnesek", minden fémet vonzanak, és megakadályozzák, hogy károsítsák a tehén gyomrát. Az ilyen mágnesek valóban segítenek a beteg állat meggyógyításában, de még mindig jobb, ha gondoskodunk arról, hogy ne kerüljenek káros anyagok a tehén táplálékába. Ami az embereket illeti, ellenjavallt a mágnesek lenyelése, mivel ha a test különböző részeibe kerülnek, akkor is vonzzák őket, ami a véráramlás blokkolásához és a lágy szövetek tönkremeneteléhez vezethet. Ezért, amikor egy személy lenyeli a mágnest, műtétre van szüksége.
Vannak, akik úgy vélik, hogy a mágnesterápia az orvostudomány jövője, mivel ez az egyik legegyszerűbb, de hatékony kezelési mód számos betegség kezelésére. Sokan már a gyakorlatban is meggyőződtek a mágneses tér hatásáról. A mágneses karkötők, nyakláncok, párnák és sok más hasonló termék jobbak, mint a tabletták sokféle betegség – az ízületi gyulladástól a rákig – kezelésében. Egyes orvosok úgy vélik, hogy megelőző intézkedésként egy pohár mágnesezett víz kiküszöbölheti a legtöbb kellemetlen betegség megjelenését. Amerikában évente mintegy 500 millió dollárt költenek mágnesterápiára, és a világon az emberek átlagosan 5 milliárd dollárt költenek ilyen kezelésre.
A mágnesterápia támogatói eltérően értelmezik ennek a kezelési módszernek a hasznosságát. Egyesek azt mondják, hogy a mágnes képes vonzani a hemoglobinban található vasat a vérben, ezáltal javítva a vérkeringést. Mások azt állítják, hogy a mágneses tér valamilyen módon megváltoztatja a szomszédos sejtek szerkezetét. Ugyanakkor a tudományos vizsgálatok nem erősítették meg, hogy a statikus mágnesek használata megszabadíthatja az embert a fájdalomtól vagy gyógyíthat egy betegséget.
Egyes támogatók azt is javasolják, hogy minden ember használjon mágnest a víz tisztítására otthonában. Ahogy maguk a gyártók mondják, a nagy mágnesek képesek megtisztítani a kemény vizet azáltal, hogy eltávolítanak belőle minden káros ferromágneses ötvözetet. A tudósok szerint azonban nem a ferromágnesek teszik keménysé a vizet. Ráadásul a mágnesek gyakorlati alkalmazása két éven keresztül nem mutatott változást a víz összetételében.
De annak ellenére, hogy a mágneseknek valószínűleg nincs gyógyító hatása, érdemes tanulmányozni őket. Ki tudja, talán a jövőben felfedezzük a mágnesek hasznos tulajdonságait.
Egy mágnes több millió részecskét tartalmaz, amelyeknek kicsi mágneses erejük van. Ezek a részecskék egy bizonyos sorrendben sorakozva egyirányú erőt hoznak létre, amely vonzhat vagy taszíthat bizonyos fémeket, amelyek mágnes vagy mágneses tér hatókörén belül vannak.
Csak néhány fém, például a vas tartalmaz mágneses részecskéket. A vasban ezek a részecskék könnyen a kívánt sorrendbe rendezhetők, így mágnes keletkezik. Ha kalapáccsal ütöd, a mágneses részecskék „szerkezete” megbomlik, a vas elveszti mágneses erejét, azaz demagnetizálódik.
Részecskék egy vasmágnesben
Demagnetizált részecskék
A körmöket mágnes vonzza
Hogyan működik a szemétlerakó mágnes?
A nagy teljesítményű, be- és kikapcsolható mágneseket a hulladéklerakókban nehéz fémtárgyak szállítására használják. Ezek a mágnesek, az úgynevezett elektromágnesek, a vezetéken átfolyó elektromos áram hatására mágneses mezőt hoznak létre. Ezt a jelenséget elektromágnesességnek nevezik. Számos gyárban és otthonában működő gép ugyanazon az elven működik.
Elektromágnes készítéséhez egyszerűen tekerjen egy elektromos vezetéket egy könnyen mágnesezhető fémtömb, például vas köré. Amikor elektromos áram halad át, a fémrúd és a köré tekert huzal mágnesessége egyesül, erős mágneses mezőt hozva létre.
Így amikor egy hulladéklerakó mágnes kezelője fel akar venni egy fémdarabot a földről, bekapcsolja az áramot. A kezelő ezután mozgásba hozza a felfüggesztett óriásmágnest, és mozgatja a terhet. A terhelés csökkentése érdekében a kezelő kikapcsolja az áramot, és egy fémdarab a földre esik.
Hogyan működik egy villanymotor?
Ha egy huzaltekercset helyeznek el egy mágneses mező belsejében, és elektromos áramot vezetnek át rajta, a tekercset körülvevő mágneses tér vonzza, és forogni kezd. A huzaltekercs forgó mozgása átvihető a gépre, azaz elindítható. Az ilyen eszközt elektromos motornak nevezik. Az elektromos motorokat számos eszközben használják, például elektromos ventilátorban vagy keverőben.
A külső mágneses tér erős növekedése - például mágneses vihar idején - negatív hatással van a jólétre. De sokkal rosszabb, mint a tesztek mutatják, a krónikus mágneses tér hiánya.
Ezt a szindrómát először Nakagawa japán tudós vizsgálta. Főbb megnyilvánulásai a gyengeség, fáradtság, csökkent teljesítmény, alvászavarok, fejfájás, gerincfájdalom, szív- és érrendszeri betegségek, magas vérnyomás, emésztési zavarok, nőgyógyászati zavarok stb.
Így az elsőknél, miután visszatértek a Földre, csontritkulást diagnosztizáltak. Amint a mesterséges mágneses tereket elkezdték használni az űrben, az ilyen jelenségek gyakorlatilag eltűntek.
Sok történelem
A mágneseket Kínában gyógyászati célokra használták még az ie 20. században. Avicenna mágnessel kezelte a máj és a lép betegségeit. Paracelsus mágneseket használt vérzésre és törésekre. Azt mondják, Kleopátra mágneses karkötőt viselt, hogy megőrizze fiatalságát. A mágnesterápiát I. Erzsébet királynő személyes orvosa, William Gilbert és a híres 18. századi orvos, Franz Mesmer is alkalmazta krónikus fájdalom, kólika, köszvény és mentális zavarok kezelésére.
Modern megközelítés
Oroszországban a magnetoterápiás kezelési módszereket orvosi módszerként ismerik el. A mágnesterápia ma az orvostudomány olyan területe, amely a mágneses tér hatását használja fel betegségek kezelésére. Az egészségügyi intézményekben sok mágneses tulajdonságokkal rendelkező készülék található. A céloktól és célkitűzésektől függően egy személy terápiás célból különböző mágneses mezőknek van kitéve: állandó, változó, pulzáló, forgó.
Alkalmazási kör
A mágneses mező befolyásolja a gátlási folyamatokat a gerincvelőben és az agyban. A fejfájás és a depresszió elmúlik, javul a szövetek oxigénellátása és minden szerv működése.
A mágneses térre a legérzékenyebbek a vér, az ideg- és endokrin rendszer, a szív és az erek. A mágnesterápia javítja az erek rugalmasságát, növeli a véráramlás sebességét és kitágítja a kapilláris rendszert. Normalizálódik az alvás és általában a jó közérzet.
A mágneses terápiát a mozgásszervi betegségek (különösen az ízületi gyulladás) kezelésére használják. Gyorsabban enyhül a gyulladás és a fájdalom szindróma, csökken a duzzanat és helyreáll a mobilitás. Ez a módszer is használható. A mágneses terápiát aktívan használják sebgyógyulásra. Segít a migrén, a fejfájás, a fáradtság és a depresszió esetén is.
Tömeges piacra
A mágneses ékszerek ötvözik a szépséget és az egészséget. Állandó terápiás hatása van a szervezet egészére.
Az emberi testen vannak olyan területek, ahol a mágnesek hatása a leghatékonyabb – ezek a csukló, a nyak és a lábfej.
Népszerű a mágneses töltésű szerkezetű víz is. Gyógyítja a szervezetet, eltávolítja a méreganyagokat,... Ön is elkészítheti mágneses pálca segítségével.
Ellenjavallatok
A mágnesekkel végzett öngyógyítás negatív reakciókat válthat ki a szervezetben. Figyelje egészségi állapotát, és feltétlenül forduljon orvoshoz, különösen azért, mert a mágneses kezelés nem mindenki számára alkalmas. Végül is minden ember teste egyéni.
Mágnes
A mágneseknek, például az otthoni hűtőszekrényre ragasztott játékoknak vagy a patkóknak, amelyeket az iskolában mutattak, számos szokatlan tulajdonsága van. Először is, a mágnesek vonzzák a vas- és acéltárgyakat, például a hűtőszekrény ajtaját. Ezen kívül oszlopaik vannak.
Közelítsen egymáshoz két mágnest. Az egyik mágnes déli pólusa vonzódik a másiké északi pólusához. Az egyik mágnes északi pólusa taszítja a másik mágnesét.
Mágneses és elektromos áram
A mágneses mezőt elektromos áram, azaz mozgó elektronok hozzák létre. Az atommag körül mozgó elektronok negatív töltést hordoznak. A töltések irányított mozgását egyik helyről a másikra elektromos áramnak nevezzük. Az elektromos áram mágneses teret hoz létre maga körül.
Ez a mező az erővonalaival, mint egy hurok, lefedi az elektromos áram útját, mint egy boltív, amely az út felett áll. Például amikor felkapcsolnak egy asztali lámpát, és áram folyik át a rézhuzalokon, vagyis a vezetékben lévő elektronok atomról atomra ugrálnak, és a vezeték körül gyenge mágneses tér jön létre. A nagyfeszültségű távvezetékekben az áram sokkal erősebb, mint az asztali lámpában, ezért az ilyen vezetékek vezetékei körül nagyon erős mágneses tér alakul ki. Így az elektromosság és a mágnesesség ugyanannak az éremnek a két oldala - az elektromágnesesség.
Kapcsolódó anyagok:
Miért van szivárvány?
Elektronmozgás és mágneses tér
Az egyes atomokon belüli elektronok mozgása apró mágneses mezőt hoz létre körülötte. A pályán mozgó elektron örvényszerű mágneses teret képez. De a mágneses tér nagy részét nem az elektron mag körül keringő pályán való mozgása hozza létre, hanem az atom tengelye körüli mozgása, az elektron úgynevezett spinje. A spin az elektron tengely körüli forgását jellemzi, mint egy bolygó mozgását a tengelye körül.
Miért mágnesesek az anyagok és miért nem mágnesesek?
A legtöbb anyagban, például a műanyagokban, az egyes atomok mágneses tere véletlenszerűen orientált, és kioltja egymást. De az olyan anyagokban, mint a vas, az atomok úgy orientálhatók, hogy mágneses mezőik összeadódnak, így egy acéldarab mágnesezetté válik. Az anyagok atomjai mágneses doméneknek nevezett csoportokba kapcsolódnak. Egy egyedi tartomány mágneses mezei egy irányba vannak orientálva. Vagyis minden tartomány egy kis mágnes.
