1. магниты притягивают железо в крови.
Какая сила заставляет магнит притягивать, и как её применяют
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается.
Почему магнит притягивает железо?
Нужно было снижать издержки по всем фронтам. А в автомобилях используется куча постоянных магнитов: начиная от ABS и заканчивая герконовыми датчиками закрытия дверей и пристёгнутого ремня. Итак, нужно было найти редкоземельный металл, который был бы более распространён, чем самарий, и дешевле кобальта. Проблема с лантаном и церием заключалась в том, что 4-f орбиталь у них остаётся незаполненной более подробное объяснение — здесь. Исследования того времени уже показали, что именно наличие электронов на f-орбитали даёт высокую коэрцитивную силу материала. Оставалось только два варианта: неодим или празеодим. Но нужно было придумать, с каким материалом создать сплав, чтобы получилось устойчивое интерметаллическое соединение , но при этом магнитные показатели вещества были сопоставимы с самарий-кобальтом.
У неодима и празеодима таких вариантов было немного. Джон Кроат провёл ряд экспериментов и выявил, что если брать расплавы неодима и железа, смешивать, а затем быстро охлаждать и кристаллизовать как мы знаем, это один из методов производства того же самарий-кобальта , то получается вещество с отличной коэрцитивной силой. Однако при последующем нагреве свойства быстро терялись например, проявлялась сильная термозависимость , и нужно было найти более устойчивое интерметаллическое соединение. Вот как описывает проблему сам Кроат в интервью: Интерметаллическое соединение или интерметаллическая фаза — это фаза с фиксированным соотношением компонентов. Например, тербий-железо два имеет один тербий и два железа. И эти элементы находятся в строго определённых местах кристаллической решётки.
Без этого постоянный магнит из редкоземельного металла просто не получится. Это то, что сохраняет магнитный момент в структуре материала. Спустя несколько лет экспериментов, в 1981 году решение было найдено: добавление бора делало соединение стабильным! При этом стоимость бора, железа и неодима не шли ни в какое сравнение с ценами на кобальт и самарий. Итоговая формула интерметаллического соединения — Nd2Fe14B. Примечание: более подробно прочитать про структуру неодимового магнита можно в этой научно-технической статье ссылку уже приводили выше Настало время явить уникальное открытие миру.
В ноябре 1983 году Джон Кроат вместе с коллегами из лаборатории General Motors прибыли на конференцию по магнетизму и магнитным материалам, проходившую в Питтсбурге. Каково же было их удивление, когда в соседнем зале неизвестный Масато Сагава из японской корпорации Sumitomo рассказал про своё открытие магнита из неодима, бора и железа раньше, чем Кроат. Исторический момент на фотографии: Масато Сагава закончил выступление на конференции Первая мысль: «Японцы украли нашу идею». Однако быстро выяснилось, что никакого воровства на самом деле не было. Реально две лаборатории работали параллельно, получили результаты в одно и то же время и представили их на одной и той же конференции, с разницей в несколько часов! Удивительно, но в жизни бывают и такие совпадения.
Конечно, были и отличия в технологиях. Масато Сагава предлагал производить неодимовые магниты сухим методом спекания про него мы тоже уже говорили выше. Это давало чуть лучшие магнитные свойства, однако производство таким методом было чуть дороже, чем отливание мокрым методом, предложенное Джоном Кроатом. Сути это не меняло, но компании Sumitomo и General Motors с разницей в несколько недель подали патенты на разные методы изготовления. Это привело к юридическому спору, из-за которого обе компании не могли открыто использовать технологии во всём мире. К общему счастью, компании смогли договориться и снять любые претензии.
Во всей этой истории осталась некоторая несправедливость. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. За это в 2022 году он получил премию королевы Елизаветы в области инженерии. А Джон Кроат остаётся больше в тени: выпустил интересную книгу про постоянные магниты и иногда выступает на конференциях. Частично проблему решила лаборатория Сагавы в 1990-х годах, добавляя в сплав диспрозий Dy , но все-таки для высокотемпературных применений это — плохой вариант, лучше выбрать самарий-кобальт. Подвержен коррозии, поэтому сверху его дополнительно никелируют.
В агрессивных средах лучше также применять самарий-кобальтовый магнит.
Итак, прежде всего начнём со следующего. Думаю Вам приходилось слышать, что основой работы любых электрических приборов является движение электрического тока по внутренним цепям устройства. Электрический ток представляет собой маленькие электрические частицы, имеющие определённый электрический заряд и упорядоченно передвигаемые внутри проводников всего того, что проводит через себя ток при появлении такой возможности когда возникает замкнутая цепь.
Частицы с отрицательным зарядом принято называть электронами. Именно они в твёрдых веществах совершают свою работу передвижение. В жидких и газообразных веществах передвигаются ионы, имеющие плюсовой заряд. Какая же связь между электрически заряженными частицами и магнитами, выражающую его суть?
А связь прямая! Учёными давно было установлено, что магнитное поле возникает именно вокруг движущегося электрического заряда. Также Вы могли слышать о том, что магнитные поля существуют вокруг обычных проводов, по которым движется ток. Как только ток прекращает своё движение, то и электромагнитное поле также пропадает.
Это суть и условие возникновения магнитного поля. Из школьной физики известно, что любые окружающие нас вещи и предметы состоят из атомов и молекул достаточно мелких элементарных частиц. Эти самые элементарные частицы, в свою очередь, имеют следующее строение.
Практика подтверждает, что магнитная вода и другие магнитные жидкости оказывают прекрасный оздоровительный эффект на весь организм. Она активизирует клеточные мембраны и, соответственно, усиливает проникновение в клетку питательных веществ и вывод токсических веществ за пределы клетки. Прежде всего, нужно запомнить, что на практике магнитные жидкости, в первую очередь, выполняют функцию очистки организма от всего лишнего. Мы решили проверить теорию на практике, зарядив магнитом воду из систем водоснабжения города. Магнитную палочку опустили в чашку с сырой водой. Палочка находилась в чашке 10-15 минут, потом её можно пить. Получается лечение без всяких проблем. В день пьют 4-5 и больше чашек магнитной жидкости. Ребёнку нужно дать меньше. Для воздействия такой воды на работу внутренних органов должно пройти немало времени, поэтому мы решили сравнить химический состав заряженной магнитом воды и воды из крана, поставляемой городскому населению ООО «Туймазыводоканал», путем сдачи проб в их лаборатории. Анализы воды из крана и намагниченной воды проводила лаборант ООО «Туймазыводоканал» Лутфуллина Рима Римовна, результаты прокомментировала заведующая лабораторией Галимова Румия Рашитовна. В образцы воды ввели индикатор жесткости. В колбе с намагниченной водой индикатор растворялся медленно, цвет воды ярче. Таким образом, по результатам на жесткость воды магнит практически не повлиял. Далее провели анализ на содержание хлоридов путем введения титрованного раствора K2Cr2O7 до окраса в оранжевый цвет. Намагниченная вода помутнела и долго не окрашивалась. Содержание хлоридов оказалось в 5 раз выше воды из крана. Протитровали соляной кислотой HCl на щелочность. Результаты практически одинаковые. Анализ на водородный показатель pH измеряется прибором иономером. Показатели практически одинаковые, норму не превышают. Далее анализы провели в бактериологическом отделе, где кондуктометром определяли удельную электропроводность каждой из воды. Удельная проводимость намагниченной воды оказалась выше, что указывает на большее количество примесей, чем в водопроводной воде. Также определенное влияние на электропроводимость оказывает конкретный состав минеральных веществ ионы , содержащихся в воде и соотношение между ними Приложение 3. Подводим итоги. Разницы, которая могла бы повлиять на качество, в представленных образцах воды не выявлено. Лишь незначительные отклонения. Вообще, про намагниченную воду существует множество мнений и противоречий. Каждый для себя решает сам — верить в чудо-влияние магнита или нет. Магнит на страже здоровья Выяснить применение магнита и его свойств в медицине мы направились в диагностический центр ТомоГрад г. Октябрьский Республики Башкортостан. Березина г. Уфы Саломасовой Вере Валентиновне. Вопрос: Так что же такое МРТ и в чем суть этого метода? Данный метод обследования был основан в 1973 году. Магнитно-резонансная томография — МРТ или ядерно-магнитный резонанс ЯМР — метод получения изображений внутренних органов без использования рентгеновских лучей и радиации. И в этом есть главный плюс магнитно-резонансной томографии: нет гамма-лучевого воздействия на обследуемого человека нет. Вопрос: Какова роль магнита в данной диагностике? Аппарат для проведения МР-томографии представляет собой большой магнит. Магнит является самой дорогой частью МР томографа, создающей сильное устойчивое магнитное поле.
Вся современная материалистическая физика основывается на теории близкодействия. Например, видимый свет - это волна. Некоторого физического поля, в котором произошло возмущение волновой природы - фотона - вполне себе материального объекта, только материя эта особенная, живущая по своим законам. Не может же быть волны, без того, что эту волну образует?
Две концепции магнетизма
- Чем магнит притягивает
- Почему магнит притягивает железо? Магнит.
- Почему магнит притягивает железо
- Наиболее распространённые виды поверхности нержавеющих листов
- Изобретение неодимового магнита: как Масато Сагава и Джон Кроат изменили современный мир / Хабр
Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
Благодаря открытию магнетита в древности появился такой важный навигационный инструмент, как компас, а китайские учёные исследовали целебные свойства магнита на организм человека сейчас есть целое направление медицины — магнитотерапия. Имеет чёрный цвет и характерную кристаллообразную форму. Появляется в результате длительного давления пластов при контакте с кислородом. Часто имеет вкрапления других материалов: титана, магния, марганца и хрома, из-за чего магнитные свойства разнятся. Температура точки Кюри — 550-600 К. Его интересовали магнитные свойства различных сплавов — добавляя примеси вольфрама, хрома и кобальта, он создал сталь KS. Она обладала высокой остаточной намагниченностью и коэрцитивной силой, что и требовалось при разработке постоянного магнита. В 1931 году ученик Хонды, Токушичи Мусима, нашёл способ, как ещё в два раза увеличить коэрцитивную силу стали, добавив алюминий в определённом соотношении.
Так появилась сталь MKM — фактический прародитель альнико. Однако сопротивление к размагничиванию низкое: в 10-15 раз ниже, чем в современных неодимовых магнитах. Вплоть до 50-х годов и распространения ферритовых магнитов практически не имел аналогов при относительно невысокой стоимости. Например, массово использовался в нагревательных элементах, звукоснимателях, динамиках и так далее. При производстве более распространённым является так называемый анизотропный метод: способ литья в формы под воздействием внешнего магнитного поля. Это даёт лучшие показатели намагниченности и коэрцитивной силы, чем при изотропном методе производства без внешнего поля. К слову, магниты из альнико до сих пор используются в процессах, где требуется хорошая устойчивость к высоким температурам.
Феррит Впервые ферритовые магниты появились ещё в 1930 году, благодаря усилиям Тогда Йогоро Като и Такеши Такеи из Токийского технологического института. Они смогли добавить в измельчённый магнетит порошкообразный оксид кобальта и при помощи спекания получить первое подобное соединение с неплохими показателями коэрцитивной силы. Изобретение Като и Такеи открыло интересные перспективы, ведь порошок оксида железа — это отходы металлургического производства, стоящие буквально копейки. Получалось дешевле, чем магниты из альнико. В 1935 году японцы основали компанию TDK и приступили к производству ферритовых сердечников и порошка для магнитных носителей — тогда как раз стали появляться первые аудиокассеты. Но зато лучшая устойчивость к размагничиванию и более низкая стоимость, привели к тому, что с 50-х годов началось массовое производство ферритовых магнитов. После этого есть два способа: прессуют сухим способом и спекают в форме; смешивают с водой и полученную суспензию уплотняют в пресс-форме под действием магнитного поля, сушат и тоже спекают.
В завершении магнит проходит механическую обработку и окончательно магнитится внешним полем. Собственно, ферритовые магниты за счёт низкой стоимости активно применяются и сейчас. Скажем, их можно встретить почти у каждого на холодильнике, а в электронике до сих пор массово применяются так называемые ферритовые кольца. Самарий-кобальт Однако учёные продолжали биться над тем, чтобы применить так называемые редкоземельные металлы. Остаточная намагниченность доходила до 1200 мТл при коэрцитивной силе в 10 раз больше, чем у ферритовых магнитов и уж тем более альнико. А ещё были чрезвычайно устойчивы к агрессивным воздействиям, но оставались хрупкими. Магниты сначала из самарий-кобальта SmCo5, а потом и из Sm2Co17 нашли своё применение в дорогой аудиофильной продукции например, наушниках или звукоснимателях Fender, а также в военно-промышленных применениях, где требуется химическая и температурная стойкость.
Процесс производства редкоземельного магнита в том числе неодима, о чём мы поговорим дальше достаточно похож на производство феррита: Компоненты сплава сначала плавят и смешивают в единой форме, после чего охлаждают до получения однородных слитков. Следующим этапом слитки дробят и превращают в мелкую пыль — это позволяет получить одиночные магнитные домены, из которых и будет состоять наш магнит. При необходимости проводят механическую обработку и дополнительное покрытие для лучшей устойчивости, если это требуется. Как изобрели неодимовый магнит Однако главной проблемой было то, что компоненты самарий-кобальтового магнита стоили огромных денег. Про кобальт вообще отдельная песня — его самые большие залежи находятся в Демократической Республике Конго. В 70-х годах из-за военного конфликта цены на металл взлетели, что привело к огромному кризису. Джон Кроат — один из творцов неодимового магнита, работавший в лаборатории General Motors Так над созданием более дешёвой альтернативой самарий-кобальта стали работать параллельно две лаборатории: General Motors и Sumitomo Metal Industries.
Для первых, вопрос был особенно важен — в это время как раз разразился нефтяной кризис из-за демарша арабских стран, из-за чего пользоваться автомобилем стало дороговато. Нужно было снижать издержки по всем фронтам.
Более современная точка зрения о существовании «доменов» объясняется на фиг. Где расположены полюсы! Мы уже знаем, что стержень из твердой стали сохраняет магнитные свойства, даже если убрать намагничивающее поле. Зададим вопрос: «Остаются ли при этом его полюсы точно на концах магнита? Одноименные полюсы на торцевой поверхности стержня будут отталкивать друг друга, благодаря чему некоторые из них сдвинутся к боковым граням» фиг. Опыт подтверждает, что полюсы намагниченного стального бруска действительно несколько «размазаны» проверьте это свойство намагниченного бруска с помощью железных опилок или компаса. Полюсы могут «размазываться» у краев магнита. Как сохранять магниты?
Сказанное выше заставляет нас задуматься над тем, как предотвратить «размазывание» полюсов и, что было бы еще хуже, полную потерю намагниченности стержня. Теория с готовностью подсказывает нам нужный ответ. Если впереди нашего магнита положить другой магнит так, как показано на фиг. Способ хранения магнитов, расположенных цепочкой друг за другом, оказывается очень удобным. Однако и он не решает задачи: что делать с магнитами, расположенными на краях такой цепочки? Способ сохранения полюсов на торцевых плоскостях магнита. Что происходит с магнитом при ударе молотком? Магниты не терпят грубого обращения и теряют свои свойства при резких ударах молотком, нагревании и т. Можно ли это чем-нибудь объяснить? Любое же сотрясение дает — им возможность перейти из упорядоченного состояния в неупорядоченное».
Все это, конечно, хорошо, но, как и в большинстве теоретических объяснений, здесь только раскрывается «причина» того, что мы уже знаем. Давайте заглянем несколько глубже и спросим себя: «Можно ли намагнитишь брусок, ударяя по нему молотком, даже если сам молоток изготовлен из немагнитного материала? Теория же четко отвечает нам, что в определенных условиях это возможно, а опыты подтверждают это предсказание. Какие это условия? Если вы отгадали правильно, то сможете сами убедиться в своей правоте. Поиски трещин в стальных отливках. Несмотря на наше пренебрежительное отношение к первому теоретическому предсказанию, согласно которому в том месте, где мы разломали магнит, появляются новые полюсы, оно получило полезное практическое применение. Инженеры находят в стальном литье не видимые глазом трещины, намагничивая отливку и затем поливая ее смесью железного порошка с маслом. Теория говорит нам, что около трещин на поверхности намагниченного материала должны появиться полюсы. Благодаря этому железный порошок будет собираться вдоль края трещин в небольшие складки — длинные выпуклые бугорки, напоминающие широкий мостик через канаву.
Такой способ прекрасно помогает находить мельчайшие трещинки в стальном литье фиг. Проверка стального литья на трещины. На намагниченную отливку наносится смесь масла с железным порошком. Частички железа собираются в складки вдоль трещин, где проявляется действие разноименных магнитных полюсов. Намагничивание переменным током. Мы можем намагнитить брусок в одном направлении, затем в обратном, снова в том же направлении и т. Обнаружим ли мы какую-либо разницу в поведении брусков из мягкого железа и твердой стали? Теория говорит нам: «Поскольку элементарные магниты в твердой стали, по-видимому, испытывают при переориентации сильное сопротивление, сходное с трением, мы можем ожидать, что стальной брусок при перемагничивании будет значительно сильнее нагреваться, чем брусок из мягкого железа». При проверке такого предсказания на опыте этот эффект часто маскируется другими, но он, безусловно, имеет место и очень важен с технической точки зрения. Катушки электромоторов и генераторов наматываются на железные сердечники.
Если через эти катушки пропускается переменный ток, то необходимо, чтобы сердечники были изготовлены из мягкого железа. В противном случае сердечники будут нагреваться, подвергая опасности изоляцию проводов и бесполезно растрачивая энергию. В машинах постоянного тока сердечник ротора также попеременно намагничивается в различных направлениях, поэтому он должен быть изготовлен из мягкого железа. Важнейшие достижения теории. Итак, теория помогла нам сделать важные заключения, часть которых попросту совпала с уже известными нам фактами, а другая легко проверяется опытом. Теперь мы в состоянии получить ответ на очень трудный вопрос — ответ, который является, пожалуй, одним из самых значительных успехов теории. Предположим, что кто-то пытается намагнитить стальное кольцо. Можно ли считать, что он добился своей цели, если не обнаруживается ни полюсов, ни внешнего магнитного поля? Можно ли считать кольцо намагниченным в разумном смысле этого слова? Если забыть про теорию магнетизма, то последует немедленный ответ: «Это невозможно».
Но, вспомнив теорию, мы сделаем уже совсем иное заключение: «Да, кольцо можно намагнитить, так что силовые линии замкнутся, а элементарные магнитики выстроятся друг за другом по кругу». Такой вывод является выдающимся успехом теории. Она дает нам возможность понять то, что нельзя было бы постичь другим способом. Одним из важнейших достижений теории является то, что она придает физическому понятию или идее, в нашем случае — намагниченности, новый смысл. При этом она поднимается выше своей обычной роли толкователя известных или предсказателя новых фактов и становится способной проникать в самую суть явлений. Такая теория приводит к существенно более глубокому пониманию фактов и заслуживает похвалы, адресованной киплинговскому слоненку: «Ты не смог бы сделать всего этого, будь у тебя обычный короткий нос». Немногие теории сумели подняться на такую высоту — или лучше сказать, немногие сумели продемонстрировать свои успехи столь четко, как теория магнетизма[77]. Если оно действительно намагничено, то в месте разреза появятся полюсы». Такой опыт несложно выполнить, и, если кольцо было приготовлено надлежащим образом, мы действительно обнаружим полюсы, создающие сильное магнитное поле. Подобные кольцевые магниты в наше время весьма распространены и очень важны для техники, хотя они изобретены вовсе не с целью проверки теории.
Железные сердечники трансформаторов также часто конструируются в виде замкнутых колец, чтобы в них создавались замкнутые силовые линии. Такой характер намагничивания очень существен для хорошей работы трансформатора, а сами трансформаторы необходимы в современной технике для передачи электроэнергии на расстояние. Несколько позже мы узнаем еще об одной возможности проверки намагниченности кольца, которая вовсе не требует разрезания его на части. Вопрос к теорий магнетизма. Теперь мы можем вернуться к вопросу о способе сохранения магнитов. Подковообразные магниты часто снабжаются «башмаком» — бруском мягкого железа, который замыкает их полюсы. Такие же «башмаки» используются и для сохранения свойств прямых магнитов. В обоих случаях магниты создают в мягком железе временное намагничивание, и, что очень существенно, возникает замкнутое намагниченное кольцо, аналогичное рассмотренному выше. Основываясь на нашей теории, мы вправе ожидать, что «башмак» действительно должен давать полезный эффект. Вообще говоря, схемы с изображением различным образом выстроенных элементарных магнитиков помогают нам понять состояние намагниченности материала самых разнообразных образцов.
Однако не следует забывать, что, хотя эти картинки выглядят весьма правдоподобно, они все же далеки от реальной действительности. Магнитные силовые линии в статоре электромотора, изготовленном из мягкого железа. Задача 5. Вопросы по теории магнетизма а Опишите, что произойдет, когда, пытаясь получить изолированные «полюсы», вы разрежете намагниченный стальной брусок на небольшие куски. Воспользовавшись маленькими стрелками для обозначения элементарных магнитиков, или, точнее, доменов, которые в настоящее время считаются основными элементарными единицами магнетизма, покажите, как этот эксперимент подтверждает «теорию» магнетизма. Ответы, где это возможно, дополните схемами. Объясните, почему. Объясните, по какой причине. Дайте объяснение. В каких условиях это возможно?
Могут ли эти «башмаки» действительно помочь сохранить магниты в намагниченном состоянии? Из какого материала они должны быть изготовлены? Нарисуйте схему, иллюстрирующую роль последних. Имеется ли какой-нибудь разумный смысл в утверждении, что кольцо «намагничено»? Замечено, что брусок нагрелся. Такое нагревание возникает благодаря ряду эффектов, один из которых заключается в перемагничивании бруска магнитным полем переменного тока. Какое ожидается различие в нагревании мягкого железа и твердой стали? Объясните, почему таким способом можно размагнитить магнит. Ответ проиллюстрируйте рисунком или чертежом. Демонстрационный прибор для изучения намагничивания железных или стальных образцов.
Образец помещается в намагничивающую катушку А, через которую пропускается электрический ток. В процессе намагничивания образец создает магнитное поле, которое отклоняет электронный луч вверх или вниз. Катушка А также создает внешнее магнитное поле. Чтобы предотвратить действие этого поля на электронный луч, с другой стороны электронно-лучевой трубки помещается «компенсирующая» катушка В, через которую проходит тот же самый ток. Магнитное поле этой катушки нейтрализует поле катушки А в области, где проходит электронный луч. Перемещение луча вверх и вниз позволяет следить за изменением намагниченности образца. Электронный луч отклоняется также вправо и влево электрическим полем между пластинками Р1 и Р2, связанными с сопротивлением R, через которое проходит намагничивающий ток. Согласно закону Ома, разность потенциалов на его концах изменяется в соответствии с силой тока. Так же меняется и поле, действующее на образец. Поэтому величина горизонтального отклонения луча является мерой напряженности намагничивающего поля.
Если катушка питается постоянным током, который постепенно увеличивают с помощью реостата, то возрастание намагниченности образца можно заметить по смещения светящегося пятна на экране трубки. Если же катушка включена в сеть переменного тока, то достаточно держать реостат в одном определенном положении. Во время каждого цикла намагничивания электронный луч вычерчивает одинаковые кривые, и это происходит так быстро и столь часто, что мы видим на экране неподвижное изображение. Экспериментальное изучение стадий намагничивания Мы можем исследовать, как намагничивается металлический брусок, поместив его внутрь соленоида и постепенно увеличивая ток в обмотке. Будем считать, что напряженность магнитного поля внутри соленоида прямо пропорциональна току почему это так, объясняется ниже , так что величину силы тока можно принять за меру напряженности намагничивающего поля. Величину же намагниченности самого бруска будем измерять по производимому им действию на небольшую компасную стрелку или пучок электронов в электронно-лучевой осциллографической трубке. Мы можем плавно менять ток с помощью реостата или включить соленоид в сеть переменного тока, который 60 раз в секунду будет менять намагниченность бруска. Подадим на вертикальные пластины осциллографической трубки электрическое поле, пропорциональное величине намагничивающего тока, которое развернет электронный луч горизонтально 60 раз в секунду, а намагничиваемый брусок расположим таким образом, чтобы его магнитное поле в то же самое время отклоняло бы электронный луч вверх или вниз в зависимости от направления намагничивания. При этом электронный луч вычертит на экране трубки замкнутую кривую, представляющую собой график намагничивания нашего бруска, в котором величина горизонтального отклонения отвечает напряженности магнитного поля, а вертикальное отклонение соответствует намагниченности. Если проводить опыт с первоначально ненамагниченным образцом, то при увеличении тока в соленоиде график намагничивания мягкого железа будет представлять собой кривую, в которой различаются три участка.
В переменном поле мягкое железо намагничивается до насыщения, затем намагниченность падает до нуля, снова достигает насыщения, но уже в обратном направлении и т. Закаленная же сталь дает характерную петлю, т. Образец частично сохраняет намагниченность даже тогда, когда само намагничивающее поле упало до нуля. Такая инерция намагниченности по отношению к намагничивающему полю носит название «гистерезис». Чем больше петля, тем сильнее «трение», которое испытывают крошечные элементарные магнитики, тем значительнее нагревание образца в каждом цикле намагничивании. Теперь вам понятно, почему намагниченный брусок размагничивается, когда его помещают в соленоид с переменным током и медленно вынимают оттуда. Переменное магнитное поле 60 раз в секунду меняет намагниченность бруска. По мере извлечения магнита из соленоида он испытывает все более и более слабое воздействие намагничивающего поля, так что петля намагниченности становится все меньше и меньше. Цикл за циклом эти петли сжимаются так что вся картина становится похожей на разрезанную луковицу до тех пор, пока они не сойдутся в точку в центре графика, что соответствует полному размагничиванию. Кривые намагничивания.
Более современная теория. Магнитные домены До сих пор мы не делали никаких определенных предположений о размерах элементарных магнитиков и не сказали ни слова о том, как они выглядят. В последние годы были получены убедительные доказательства, что эти магнитики представляют собой не отдельные молекулы, а довольно большие группы металлических кристаллов. Эти группы, получившие название «домены», выглядят очень маленькими, когда рассматриваешь их под микроскопом, но в сравнении с отдельными атомами они кажутся колоссальными скоплениями. Конечно, домены можно разделить на еще меньшие магнитики и постепенно дойти до отдельных атомов. Так что настоящими элементарными магнитиками мы по-прежнему должны считать атомы[78]. Границы домена можно увидеть в микроскоп, если посыпать поверхность намагниченного предмета очень тонким железным порошком, точно так же как при проверке литья на трещины. Весь металл внутри домена намагничивается только в одном направлении — обычно вдоль одной из главных кристаллических осей. В ненамагниченном металле намагниченность отдельных доменов равновероятно направлена по или против любой из осей кристалла, по-видимому, образуя пространственные циклические доменные семейства. При намагничивании металла происходят следующие два типа изменений: а Некоторые домены увеличиваются в размере за счет соседних, добавляя в свой единый блок атомы из других блоков.
Растут как раз те домены, которые были намагничены в направлении, близком к направлению намагничивающего поля. Если поле слабое, то эти изменения невелики и обратимы: вся картина целиком восстанавливается при снятии поля стадия 1 на фиг. Более сильные поля производят необратимые изменения границ доменов. Удачно ориентированные домены вырастают в размерах еще больше, и мы получаем сильный магнит стадия 2. Размагничивание стального бруска. Напомним, что намагниченность доменов направлена вдоль осей кристаллов металла, а не внешних контуров металлического бруска, которые указывают лишь направление наиболее просто осуществимого намагничивания. Атомы домена, естественно, стараются выстроиться в наиболее удобном для них направлении. Однако приложенное внешнее поле может оказаться не параллельным ни одной из кристаллических осей. Тогда требуются очень большие поля, чтобы повернуть направления намагниченности удачно ориентированных доменов ближе к направлению магнитного поля стадия 3. Такой характер изменения менее прост, чем мы привыкли думать.
Магнитные домены в металлическом бруске на различных стадиях намагничивания.
Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля. Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу. Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии - от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства. Электромагнит Электромагнит притягивающий железные опилки Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов. Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока.
Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается. Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами. Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом. Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы. Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь. Часто задаваемые вопросы Из чего сделаны магниты? Ферриты - это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель.
Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт. Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа. Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Что такое природный магнит? Природные магниты - это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом. В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях. Самый сильный природный магнит - магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке.
Это, в свою очередь, создает притяжение между двумя намагниченными объектами. Почему магниты притягивают железо, а не бумагу? В большинстве веществ одинаковое количество электронов вращается в противоположных направлениях, что уравновешивает их магнетизм. Вот почему такие материалы, как ткань или бумага, называются слабомагнитными.
В таких веществах, как железо, кобальт и никель, большинство электронов вращаются в одном направлении.
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует. Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо.
Какие металлы притягивает поисковый магнит?
Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса (Северный с Южным). Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. Так что такое магнит, и почему он притягивает?
Создание магнитов
- ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
- Какие тела называют постоянными магнитами
- Принцип взаимодействия постоянных магнитов
- Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
- Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
Лучше всего к магнитам притягиваются. Почему магнит притягивает металл? Магниты привлекают любые металлы, которые сделаны из железа или металлов с железом в них. Особенность железа в том, что в магнитном поле внешние электроны его атомов ориентируются определенным образом. 1) Магниты притягивают и захватывают небольшие кусочки железа. тем хуже притягиваются. Любой магнит, любого размера, даже самый маленький имеет северный и южный полюса.
Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
почему магниты магнитят, смысл магнитов, суть магнитизма, магнитный эффект И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. В атомах магнита частицы обладают магнитным моментом, который и порождает силу, притягивающую вещества с высокой магнитной восприимчивостью, каковыми являются металлы. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем.