Почему постоянный магнит притягивает железо? У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно. В этой статье мы разберемся, что такое магнит, как он работает и почему притягивает именно железо. почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем. Почему магнит притягивает железо? Постоянный магнит — вещество, имеющее остаточную намагниченность. Атомы в магнитах упорядочены таким образом, что их способность взаимодействовать с атомами других тел значительно выше, чем у.
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел. Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга. Магнитная цепочка Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита.
Каждая скрепка стала магнитом. Бесчисленные маленькие магнитики Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление красные стрелки и не оказывают суммарного магнитного воздействия. Образование постоянного магнита Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно розовые стрелки , и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит розовый брусок , магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля зеленые линии. Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.
Магнитный эффект Сегодня очевидно, что дело не в чудесах, а в более чем уникальной характеристике внутреннего устройства электронных схем, которые образуют магниты. Электрон, который постоянно вращается вокруг атома, образует то самое магнитное поле. Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. Эти металлы еще называют ферромагнетиками. В непосредственной близости с магнитом атомы сразу начинают перестраиваться и образовывать магнитные полюса. Атомные магнитные поля существуют в упорядоченной системе, их называют еще доменами. В этой характерной системе находятся два полюса противоположные друг другу — северный и южный.
Применение Северный полюс магнита притягивает к себе южный, но два одинаковых полюса сразу же отталкивают друг друга. Современная жизнь без магнитных элементов невозможна, ведь они находятся практически во всех технических приборах, это и компьютеры, и телевизоры, и микрофоны, и многое другое. В медицине широко применяется магнит в обследованиях внутренних органов, при магнитных терапиях. Следите за новостями! В материале использованы фото и выдержки из: Вы можете написать и разместить на портале статью. Как работает магнит. Для того чтобы ответить на все эти вопросы, необходимо вначале дать определение самому магниту и понять его принцип.
Магниты — это тела, обладающие способностью притягивать железные и стальные предметы и отталкивать некоторые другие благодаря действию своего магнитного поля. Силовые линии магнитного поля проходят с южного полюса магнита, а выходят с северного полюса. Постоянный или жесткий магнит постоянно создает сам свое магнитное поле. Электромагнит или мягкий магнит может создавать магнитные поля только в наличие магнитного поля и только на короткое время, пока находится в зоне действия того или иного магнитного поля. Электромагниты создают магнитные поля только в том случае, когда через провод катушки проходит электричество. До недавнего времени, все магниты изготовлялись из металлических элементов или сплавов. Состав магнита и определял его мощность.
Например: Керамические магниты, подобны тем, что используются в холодильниках и для проведения примитивных экспериментов, содержат помимо керамических композиционных материалов также железную руду. Большинство керамических магнитов, также называемых железными магнитами, не обладают большой силой притягивания. Они мощнее керамических магнитов, но значительно слабее некоторых редких элементов. Неодимовые магниты состоят из железа, бора и редко встречаемого в природе неодимового элемента. Магниты кобальта-самария включают кобальт и редко встречающиеся в природе элементы самария. За последние несколько лет ученые также обнаружили магнитные полимеры, или так называемые пластичные магниты. Некоторые из них очень гибкие и пластичные.
Однако, одни работают только при чрезвычайно низких температурах, а другие могут поднимать только очень легкие материалы, например, металлические опилки. Но чтобы обладать свойствами магнита, каждому из этих металлов нужна сила. Создание магнитов Где-то в 12-ом веке люди обнаружили, что с помощью железняка можно намагничивать частицы железа — так люди создали компас. Также они заметили, что если постоянно проводить магнитом вдоль железной иглы, то происходит намагничивание иголки. Саму иголку тянет в северо-южном направлении. Позже, известный ученый Уильям Гилберт объяснил, что движение намагниченной иглы в северо-южном направление происходит за счет того, что наша планета Земля очень напоминает огромный магнит с двумя полюсами — северным и южным полюсом. Стрелка компаса не настолько сильная как многие перманентные магниты, используемые в наше время.
Но физический процесс, который намагничивает стрелки компаса и куски неодимового сплава, практически одинаков. Все дело в микроскопических областях, называемых магнитными доменами, которые являются частью структуры ферромагнитных материалов, таких как железо, кобальт и никель. Каждый домен представляет собой крошечный, отдельный магнит с северным и южным полюсом. В ненамагниченных ферромагнитных материалах каждый из северных полюсов указывает в различные направления. Магнитные домены, направленные в противоположных направлениях, уравновешивают друг друга, поэтому сам материал не производит магнитное поле. В магнитах, с другой стороны, практически все или, по крайней мере, большая часть магнитных доменов направлены в одну сторону. Вместо того, чтобы уравновешивать друг друга, микроскопические магнитные поля объединяются вместе, чтобы создать одно большое магнитное поле.
Чем больше доменов указывает в одном направление, тем сильнее магнитное поле. Магнитное поле каждого домена проходит от его северного полюса и до южного полюса. Это объясняет, почему, если разломить магнит напополам, получается два маленьких магнита с северными и южными полюсами. Это также объясняет, почему противоположные полюса притягивают — силовые линии выходят из северного полюса одного магнита и проникают в южный полюс другого, в результате чего металлы притягиваются и получается один больший магнит. По такому же принципу происходит отталкивание — силовые линии двигаются в противоположных направлениях, и в результате такого столкновения магниты начинают отталкиваться друг от друга. Создание Магнитов — Поместить металл в сильное магнитное поле в северо-южном направлении. Ученые предполагают, что два из этих методов объясняют то, как естественные магниты формируются в природе.
Другие же ученые утверждают, что магнитный железняк становится магнитом только в том случае, когда его ударяет молния. Третьи же считают, что железняк в природе превратился в магнит еще в момент формирования Земли и сохранился до наших дней. Наиболее распространенным способом изготовления магнитов на сегодняшний день считается процесс помещения металла в магнитное поле. Магнитное поле вращается вокруг данного объекта и начинает выравнивать все его домены. Однако в этот момент может возникнуть отставание в одном из этих связанных между собой процессов, что называется гистерезисом. На то, чтобы заставить домены поменять свое направление в одну сторону, может уйти несколько минут. Вот что происходит во время этого процесса: Магнитные области начинают вращаться, выстраиваясь в линию вдоль северо-южной линии магнитного поля.
Области, которые уже направлены в северо-южном направлении становятся больше, в то время как окружающие их области становятся меньше.
Хотя к тому времени концепция перехода электронов из зонного, проводящего состояния в локализованное уже возникла благодаря работам Мотта , предположение Мотта — Гуденафа находилось далеко за гранью существовавших тогда теоретических подходов. Оно соответствует введенным много позже так называемым орбитально-зависимым переходам металл — изолятор orbital-selective Mott transition. Разработанные позже в 1980-х годах методики расчета обменных взаимодействий в металлах на основе зонной теории позволили получить определенные теоретические указания на существование локализованных моментов в железе, но уже в самом методе этих расчетов был заложен, тем не менее, проводящий, зонный характер электронов. Точные даты его жизни неизвестны.
Перегрин — автор первого экспериментального исследования и первого детального научного труда по магнетизму. Уильям Гильберт William Gilbert , 1544—1603 — английский физик и придворный врач, исследователь электричества и магнетизма, автор первой теории магнитных явлений. Джон Гуденаф John Goodenough , род. Естественнонаучные исследования Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться. Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел.
Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Первые шаги к объединенной теории Ситуация изменилась лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов с появлением и развитием так называемой динамической теории среднего поля. Эта теория приближенно сводит сложную проблему движения электронов в кристалле к рассмотрению изменения их состояния со временем на одном выбранном атоме.
Обычно атомы находятся в произвольном порядке. В таком случае поля уравновешивают друг друга. Но если же направить магнитные поля всех атомов в одном направлении, получается магнит.
Примечательно, что притягиваться могут разные металлы и другие вещества, но намного слабее по сравнению с ферромагнетиками. Чтобы ощутить притяжение, необходимо задействовать очень сильный магнит. Направление магнитного поля К ферромагнетикам относятся такие металлы, как железо, кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий.
Также аналогичными свойствами характеризуются некоторые металлические сплавы и соединения. Количество ферромагнетиков неметаллического происхождения не так велико или пока мало изучено. К ним относится, например, оксид хрома.
Магнитной восприимчивостью характеризуются вещества преимущественно металлы , которые обладают определенной структурой. Их называют ферромагнетиками — это вещества, у которых магнитные поля атомов складываются в одном направлении. Помимо железа, к ферромагнетикам относятся кобальт, никель, тербий, гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий.
Также магнит притягивает некоторые сплавы и даже неметаллические вещества — например, оксид хрома. Какие металлы не магнитятся и почему? Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам.
Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит?
Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся. Научная точка зрения Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения.
Причем скомпенсированы могут быть: Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра — орбитальные. Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые. Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам.
Если скомпенсированы только спиновые моменты — к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы — к ферромагнетикам. Парамагнетики и ферромагнетики Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле.
Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс.
Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы.
Магниты будут отталкиваться, если поднести друг к другу их северные полюса. При контакте южных полюсов будет наблюдаться аналогичная картина. Однако, между магнитами возникнет притяжение, если к северному полюсу поднести южный. Данный принцип работает аналогично электрическим зарядам. При этом полюса магнитов и электрические заряды представляют собой разные явления. По какой причине не все материалы способны магнититься Магнит взаимодействует с широким перечнем веществ. Вид взаимодействия не ограничивается притяжением или отталкиванием. Отдельные металлы и сплавы обладают специфическим строением, что дает возможность притягиваться к магниту с определенной мощностью.
Другие материалы также обладают данным свойством, но в меньших масштабах. Чтобы зафиксировать притяжение в таких условиях, необходимо создание очень сильного магнитного поля. Это невыполнимо в домашних условиях. Почему свойство притяжения есть у всех материалов, а магнититься доступно для восприятия только металл? Разгадка заключается в особом внешнем строении атомов. Окружающие нас вещи состоят из атомов, связанных между собой. Тип связи между ними определяет материал. Атомы в большинстве веществ плохо сгруппированы, поэтому связь с магнитом формируется слабая. В металле атомы хорошо скоординированы, все атомы синхронно ощущают магнитное поле и тянутся к нему.
Антикражный магнит на одежде защищает товар от воров. Ведь несправедливо, что кто-то платит за модную вещь, а кто-то носит ее просто так. Если неоплаченную одежду пронести через турникет, систем.. Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт. Второе качество заключается в.. Неодимовые магниты отличаются невероятной силой притяжения. Чем больше магнит, тем выше его мощность. Именно это качество позволяет использовать их во многих отраслях. Однако, если такой магнит примаг..
Неодимовые магниты оптом купить бывает необходимо купить в трех случаях: Если вы предприниматель, производящий на их основе свою продукцию Если вы владелец магазина инструментов и скобяных т.. Какие металлы не магнитятся То, что металлические предметы притягиваются к магниту, дети знают с раннего детства. Потом не раз проводили эксперименты в школе, изучая, что такое магнит. А также вешали на холодильник магниты. Однако, дети могли также обнаружить, что не все металлы притягиваются к магниту. Например, ложка, вроде металлическая, а не притягивается. В этой статье разберем, какие металлы не магнитятся к магниту. Что такое магнит Магнит — изделие, у которого есть свое магнитное поле, притягивающее к себе металлические предметы.
Притягивает ли магнит железо?
Парамагнетики намагничиваются вдоль направления внешнего магнитного поля. Поэтому алюминий тоже намагничивается и во внешнем магнитном поле становится очень слабым магнитом при комнатной температуре. Обнаружить этот эффект в быту невозможно, фиксируется в лаборатории. Если парамагнетик при комнатной температуре находится, например, в состоянии ферромагнетика например, железо , то намагничивание железа в магнитном поле можно увидеть в быту. Например, длинный железный гвоздь начинает притягивать к себе другие железные предметы, которых не может притянуть магнит, который намагнитил гвоздь. А если парамагнетик в состоянии ферромагнетика является еще и магнитом, то в сильном магнитном поле он может перемагнититься, то есть изменить направление своей намагниченности.
Нам понадобились: неодимовый магнит, батарейка размера АА, кусок толстой медной проволоки длиной 20 см. Из проволоки мы изготовили фигуру-рамку. Поставили батарейку на магнит. Уравновесили рамку и отпустили. Рамка крутится! Мы перевернули магнит, рамка стала вращаться в другую сторону.
Почему рамка и спираль вращаются? Происходит выталкивание проводника с током медной проволоки из магнитного поля. На этом основан принцип работы электродвигателя. Подобные моторчики можно установить на мелкие игрушечные машинки. Эксперимент 3. Делаем «Указку-доставатель»!
Мы решили собрать магнитную указку — доставатель. Простое и многофункциональное изделие, которое можно сделать своими руками. В быту магнит находит не меньшее количество полезных применений. Для этого нам понадобились: неодимовый магнит, антенна от старого радиоприемника, клей. Если необходимо найти мелкий металлический предмет на полу: будь то иголка, винтик или шуруп, детальки от часов, винтики от очков да и мало ли чего еще падает на пол , достаточно взять наш магнитный Доставатель в руки, провести по поверхности пола, где, предположительно могла упасть деталька — и вот она уже на магните! Кстати, он поможет и в случае, если металлический предмет упал в водоем, или туда, куда мы не хотим лезть руками.
Деталька будет успешно извлечена Приложение 6. Отдельная придумка для автолюбителей. Почти каждый автовладелец сталкивался со следующей проблемой: утром заклинивает замок дверцы из-за промерзания в нем конденсата, и вы не можете провернуть замок ключом. Для того, чтобы эта неприятность не застала вас утром врасплох, с вечера закройте отверстие замка небольшим магнитиком. Тогда холодный воздух с улицы не попадет в скважину, и влага из него не заледенеет внутри замка. Итак, знание законов физики поможет нам в будущем провести более сложные эксперименты с магнитом.
И, вполне возможно, мы сможем усовершенствовать какой-нибудь бытовой прибор. Выводы по главе II На основании результатов встреч и бесед, а также проведенных экспериментов можем сделать следующие выводы: применение магнитных приспособлений позволяет значительно сократить время на механическую обработку изделий из металла, что дает положительный экономический эффект при их производстве; использование магнита в целях сомнительной выгоды неправомерно и может дать обратный эффект; вода намагниченная и ненамагниченная отличаются незначительно, верить в чудо-свойства намагниченной воды — дело сугубо личное; если роль магнита для улучшения качества воды под сомнением, то необходимость его для диагностики некоторых заболеваний очевидна; результативность применения магнита для снятия болевого синдрома и временного облегчения доказана опытным путем; знание элементарных законов физики позволяет использовать магнит в быту для различных целей. Заключение Приступая к исследованию, наши знания о свойствах магнита сводились только к тому, что магнит может притягивать металлические изделия. Благодаря проделанной работе, мы выяснили, как это свойство магнита служит человеку в различных сферах жизнедеятельности. Для достижения цели нами были поставлены задачи теоретического и практического характера. Все они нами решены.
В ходе их реализации мы: выяснили, что значит магнит, его устройство и все ли он притягивает: уточнили, какие материалы могут называться магнитами и в чем их различие; узнали, в каких сферах жизнедеятельности применяют магнит, и может ли магнит принести вред; побывали с экскурсией в ООО «НПП Магнит» г. Туймазы Газизовым Д. Проделанная нами работа позволяет сделать вывод, что цель исследования, заключавшаяся в изучении свойств магнитов, их значимости и необходимости в жизни человека, достигнута. В перспективе планируем провести ряд опытов с магнитом для усовершенствования какого-либо предмета быта. Список литературы БСЭ, второе издание, Москва, 1957 г. Путилов К.
Том 2. Савельев И. Курс общей физики. В 5-ти т.
Магниты привлекают любые металлы, которые сделаны из железа или металлов с железом в них. Магниты привлекают черные предметы, такие как железо, никель, сталь и кобальт. Магниты изготавливаются в разных формах, в зависимости от их предполагаемого использования. Магнитное поле сосредоточено вокруг полюсов магнита. Магнитное поле вокруг полюсов не видно, но его присутствие видно при удерживании рядом с ним железного объекта.
Экспериментаторы решили проверить, можно ли воздействовать на него с помощью магнита.
Естественно, что магнит не может притянуть яблоко на столе — нужен стенд, чтобы увидеть незначительные изменения. В качестве него будем использовать противовес из двух яблок, штурка и деревянной перемычки. В статике конструкция стабильна, а вот если у магнита есть сила — тогда яблоко придет в движение.
ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем. Поэтому железо магнититься к магниту почти с такой же силой, как магнит к магниту. После эксперимента с лягушкой стало ясно, что магнит способен притягивать все, но почему сильнее всего он притягивает железо?
Какие металлы магнитятся?
Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. Таким образом, магниты притягивают железо благодаря своим магнитным свойствам и магнитным веществам, которые содержатся внутри магнита. Почему магнит притягивается к магниту.
Почему магниты имеют свойство притягиваться и отталкиваться? (03.06.2021 г.)
Если бы физические свойства железа позволяли бы магниту проникнуть в тело железа без сопротивления, то магнит остановился бы в точке равновесия действующих сил. Магнит может притягивать: железо, чугун, сталь, никель. Но как магнит притягивает железо? Кусок (немагнитного) железа не имеет магнитного поля, а два куска железа не притягиваются друг к другу, так как же магнит? Если магнит притянул предмет, то он как бы его привязал и дальше он бездействует и энергию не расходует. почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем.
Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
Магнитное поле, создаваемое какой-либо конфигурацией токов, можно вычислить, пользуясь формулой Био — Савара — Лапласа для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока. Расчет поля, создаваемого контурами разной формы и цилиндрическими катушками, во многих случаях весьма сложен. Ниже приводятся формулы для ряда простых случаев. Магнитная индукция в теслах поля, создаваемого длинным прямым проводом с током I ампер , на расстоянии r метров от провода равна Индукция в центре кругового витка радиуса R с током I равна в тех же единицах : Плотно намотанная катушка провода без железного сердечника называется соленоидом. Во всех случаях магнитное поле тока направлено перпендикулярно этому току, а сила, действующая на ток в магнитном поле, перпендикулярна и току, и магнитному полю. Поле намагниченного железного стержня сходно с внешним полем длинного соленоида с числом ампер-витков на единицу длины, соответствующим току в атомах на поверхности намагниченного стержня, поскольку токи внутри стержня взаимно компенсируются рис. По имени Ампера такой поверхностный ток называется амперовским. Напряженность магнитного поля Ha, создаваемая амперовским током, равна магнитному моменту единицы объема стержня M. Если в соленоид вставлен железный стержень, то кроме того, что ток соленоида создает магнитное поле H, упорядочение атомных диполей в намагниченном материале стержня создает намагниченность M.
Величина c у парамагнитных материалов немного больше нуля, а у диамагнитных — немного меньше. Лишь в вакууме и в очень слабых полях величины c и m постоянны и не зависят от внешнего поля. Зависимость индукции B от H обычно нелинейна, а ее графики, т. Магнитные свойства вещества весьма сложны, и для их глубокого понимания необходим тщательный анализ строения атомов, их взаимодействий в молекулах, их столкновений в газах и их взаимного влияния в твердых телах и жидкостях; магнитные свойства жидкостей пока наименее изучены. Магнитная сила между проводами Для токов, которые перемещают заряды по проводам, магнитная сила может быть определена как притягивающая или отталкивающий, основанный на расположении проводов относительно друг друга и направлении тока движется. Для токов в круглых проводах вы можете использовать правую руку, чтобы определить, как возникают магнитные поля. Это позволяет определить, насколько петли привлекательны или отталкивают друг друга. Правило правой руки также позволяет определить направление магнитного поля, которое излучает ток в прямом проводе.
В этом случае вы указываете большим пальцем правой руки в направлении тока через электрический провод. Направление сгибания пальцев правой руки определяет направление магнитного поля? Из этих примеров магнитного поля, индуцированного токами, вы можете определить магнитную силу между двумя проводами в результате формирования этих силовых линий магнитного поля. Определение притяжения и отталкивания электричества Магнитные поля между витками токоведущих проводов являются либо притягивающими, либо отталкивающими, в зависимости от направления электрического тока и направления возникающих из них магнитных полей. Магнитный дипольный момент — это сила и ориентация магнита, создающего магнитное поле. На приведенной выше диаграмме результирующее притяжение или отталкивание показывает эту зависимость. Вы можете представить себе силовые линии магнитного поля, излучаемые этими электрическими токами, как вьющиеся вокруг каждой части токовой петли. Если направления петли между двумя проводами противоположны друг другу, провода будут притягиваться друг к другу.
Если они находятся в противоположных направлениях друг от друга, петли будут отталкивать друг друга. Магнитная проницаемость и ее роль в магнетизме Магнитная проницаемость m — это величина, характеризующая магнитные свойства материала.
Но вместо того, чтобы приблизиться, магнит начал отталкивать яблоко. Причина, как ни странно в составе фрукта — наряду с железом в незначительном количестве в яблоке содержится много влаги, являющейся диамагнитным веществом.
Поэтому магнит его отталкивает. Железа же в яблоках крайне мало и притянуть его даже самым сильным магнитом не удасться.
Естественнонаучные исследования Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться. Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел.
Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте. Первые шаги к объединенной теории Ситуация изменилась лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов с появлением и развитием так называемой динамической теории среднего поля.
Эта теория приближенно сводит сложную проблему движения электронов в кристалле к рассмотрению изменения их состояния со временем на одном выбранном атоме. Теория позволила описать переходы металл — изолятор в ряде веществ, что, естественно, привело к вопросу о ее способности объяснить магнетизм переходных металлов. Читайте также: Самостоятельная утилизация строительного мусора — куда выбросить В частности, железо и никель были исследованы в рамках этой теории Михаилом Кацнельсоном, Александром Лихтенштейном совместно с американским физиком Габриэлем Котляром в 2001 году. Ими впервые из полностью микроскопического то есть исходящего из первопринципных уравнений расчета в рамках зонной картины было получено линейное поведение обратной восприимчивости с температурой закон Кюри — Вейсса , которое обычно интерпретируется как указание на присутствие локальных моментов.
Также ими была найдена слабая зависимость локальной восприимчивости от времени на оси мнимого времени, которое проще изучать с теоретической точки зрения , свидетельствующая о наличии локальных моментов. В какой-то момент казалось, что проблема железа и других переходных металлов почти решена. Энергетические зоны В атоме уровни энергии электрона дискретны. В кристаллическом твердом теле же образуются целые диапазоны разрешенных энергий разрешенные зоны и запрещенных энергий запрещенные зоны.
Несколько упрощая, можно сказать, что разрешенные зоны формируются из атомных уровней при объединении атомов в кристалл, а оставшееся место занято запрещенными зонами. Как магниты притягиваются друг к другу Каждый магнит, который попадается нам в жизни, обладает рядом характерных черт.
К основным ферромагнетикам относятся следующие металлы: железо; никель; гадолиний. Соответственно, сплавы, в которых присутствуют эти металлы, могут притягиваться при поднесении магнита. Степень притяжения зависит от двух факторов: массовой доли ферромагнетиков в сплаве и мощности магнита. Чем больше ферромагнетиков, тем больше сила притяжения.
Если концентрация ферромагнетиков невысокая, то почувствовать притяжение можно только при помощи неодимового магнита или электромагнита, которые создают сильное магнитное поле. Чтобы определить наличие и массовую долю ферромагнетиков в ломе, можно проанализировать марку сплава, так как в цифробуквенном обозначении зашифрованы основные элементы и их количество. В случае с ломом этот способ не подходит, определение химического состава сплава осуществляется при помощи анализатора лома. В Москве таким оборудованием располагает компания «Интерлом», анализ вторсырья происходит в присутствии сдатчика, что полностью исключает вероятность обмана. Перечень магнитящегося цветмета Идентификация цветного металла осложняется тем, что одна и та же группа цветмета может иметь диаметрально противоположные свойства. Это объясняется не химическим составом металла, а его молекулярной структурой, которая также определяет магнитные свойства.
Нержавеющая сталь С классификацией углеродистой стали проблем у сдатчиков не возникает, поскольку в составе используются только железо и углерод, благодаря чему металл магнитится очень хорошо. Сложнее дела обстоят с определением нержавейки, которая приобрела антикоррозионные свойства благодаря легированию хромом. Этот элемент создает на поверхности металла оксидную пленку, которая препятствует окислению металла.
Почему магнит притягивает железо - краткое объяснение
Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. В этой статье мы разберемся, что такое магнит, как он работает и почему притягивает именно железо.
Почему магнит притягивает железо? Магнит.
В свое время, физика была разделена на два лагеря - сторонников гипотез дальнодействия и близкодействия. Первые вообще отвергали понятие поля и считали, что тела влияют друг на друга через пустоту, мгновенно с бесконечной скоростью. Вторые же не соглашались, настаивали на том, что между объектами должен быть некоторый агент, переносчик этого взаимодействия, коим физические поля и являются. Вся современная материалистическая физика основывается на теории близкодействия.
Будучи другом и коллегой Ритца, Вейсс даже написал душевное предисловие к посмертной книге Ритца. Электрон вертится от реакции отдачи при выбросе реонов как фейерверочное колесо, выбрасывающее искры и от ударов сходящегося потока реонов, раскручивающих электрон так же, как поток ветра вертит мельничное колесо [ 1 ]. Подобный механизм раскрутки электрона ещё 50 лет назад предложил В. Демиденко, отметивший, что носящиеся в пространстве со скоростью света частицы-переносчики воздействий ударяют в электрон и крутят его, аналогично струе воздуха в опыте Отточека, поддерживающей вращение даже симметричного маховика [ 14 ]. В обоих случаях скорость вращения стабилизируется на стандартном уровне. Вот откуда стандартный магнитный момент электронов: причина в равенстве их размеров и скоростей реонов, задающих стандарт скорости вращения.
Не случайно именно Ритц первым предсказал стандартный магнитный момент, ось электрона и осевое вращение элементарных зарядов для объяснения магнетизма и гравитации [ 1 , 9 ]. Но и это открытие хотят ныне приписать квантовым физикам Дж. Уленбеку и С. Хотя Уленбек, приняв вслед за Ритцем магнитный момент и вращение спин электрона для описания атомных спектров, исходно был физиком-классиком и учеником Эренфеста, знакомого с Ритцем и его идеями. А Гаудсмит, как квантовый теоретик, не имел отношения к открытию спина и лишь подписал работу Уленбека. И вообще кванторелятивисты теперь отвергают вращение электрона, считая спин абстрактным свойством. Ведь вращение электрона означает наличие у него структуры, противореча принципу неопределённости и теории относительности так как окружная скорость V крутящегося электрона вышла бы сверхсветовой. Отметим, что реоны мог бы испускать и не сам электрон, а вытолкнутые им частицы-бластоны B, распадающиеся на расстоянии r0 на реоны рис. Эти частицы предсказал ещё Никола Тесла в честь которого названа единица магнитной индукции B , утверждавший, что "выталкиваемые электроном комья материи… расщепляются на фрагменты столь маленькие, что они полностью теряют некоторые физические свойства",— эти фрагменты реоны и производят своими ударами электромагнитные действия.
Орбитальное и осевое вращение электронов объясняет все три типа магнетизма веществ диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм , смотря по их реакции на внешнее магнитное поле B0 и по проницаемости для него. Удивительно, но такое деление веществ на три типа по проницаемости для магнитного поля потока реонов из магнита впервые произвёл всё тот же Лукреций, который, выделив железо, отметил: "Ток из магнита не в состояньи совсем на другие воздействовать вещи. Частью их тяжесть стоять заставляет,— как золото,— частью пористы телом они, и поэтому ток устремляться может свободно сквозь них, никуда не толкая при этом; к этому роду вещей мы дерево можем причислить, среднее место меж тем и другим занимает железо". Самые упрямые и странные — диамагнитные вещества, действующие наперекор внешнему полю. Однако электроны, летя по орбитам в магнитном поле атома, постепенно теряют энергию, отдаляются от ядра и в итоге его покидают. То есть намагниченность, казалось бы, возникнет лишь вначале, а затем плавно сойдёт на нет, раз генерирующие его электроны выбывают из игры. Выходит, если без поля B0 моменты орбитальных электронов компенсировали друг друга, то во внешнем поле преобладают моменты, направленные против поля и снижающие его. И снижение сохраняется, ибо взамен электронов, покинувших атомы, приходят новые, попадающие в те же условия. Что касается эффекта индукции, то он как раз раскручивает одни электроны, тормозя другие, причём с лихвой.
Быстрый прирост поля может намагнитить вещество сильнее хотя ненадолго , чем такой же, но медленный прирост, чего не могла объяснить квантовая физика. Отчасти эффект можно объяснить и влиянием на осевое вращение электронов: эффект индукции мог бы раскрутить одни электроны чуть быстрее, а электроны с обратным вращением — чуть замедлить. Эти сбои частоты вращения и магнитного момента быстро устранит стабилизация частоты вращения электронов в потоке реонов рис. В итоге останутся лишь слабые отклонения моментов электронов от стандарта, объясняющие диамагнетизм свободных электронов, частично вызванный и закруткой электронов вокруг линий поля B0, которую ошибочно трактуют по квантовой теории Ландау. Проще понять поведение парамагнитных веществ. В них внешнее поле ориентирует магнитики атомов, словно стрелки компасов на столе, создающие при параллельной ориентации добавочное поле намагниченность M , направленное вдоль внешнего поля B0 рис. Однако тепловое движение атомов, их столкновения то и дело сбивают этот порядок, как при тряске стола с компасами, отчего их стрелки беспорядочно мельтешат, хотя в среднем больше стрелок, повёрнутых вдоль поля. Наконец, ферромагнетизм связан с постройкой вдоль поля осевых магнитных моментов атомных электронов рис. По мере увеличения внешнего поля B0 растёт его ориентирующее действие и собственное поле M ферромагнетика.
Когда оси всех электронов установятся параллельно, намагниченность M перестанет расти — наступит насыщение рис. Эта кривая намагничивания ферромагнетика была открыта А. При снятии внешнего поля намагниченность не исчезает, а лишь снижается гистерезис , ибо намагниченный образец, создав сильное поле, уже сам поддерживает свою намагниченность. Так и создают "волшебные" камни-магниты, образованные элементарными магнитиками-электронами. В классике это казалось немыслимым: раз образующие ток электроны могут двигаться с любой скоростью и по любым орбитам, то и поток принимает любые значения. А в квантовой механике орбитальный момент импульса электронов меняется дискретно, отчего дискретно меняется и поток. И всё же опыт легко объясним классически, ведь магнитное поле сверхпроводника реально создаётся не током проводимости, так как рассечение сверхпроводящего кольца не меняет магнитного поля [ 15 ]. Скорее, по гипотезе, выдвинутой ещё в 1915 г. Томсоном и возрождённой В.
Федюкиным [ 15 ], сверхпроводник генерирует поле так же, как магнит,— крутящимися электронами. Магнитное поле магнита создано параллельными магнитными моментами электронов. А раз их величина стандартна, то и общее магнитное поле, и поток этого поля меняется дискретно. Точнее, дискретно меняется число n электронов, у которых моменты не скомпенсированы встречными. Такой сверхпроводник напоминает антиферромагнетик, где магнитные моменты соседних электронов противоположны, отчего лишь малая часть нескомпенсированных моментов создаёт слабое остаточное поле, меняющееся дискретно рис. Всё это ещё раз доказывает сходство сверхпроводимости и ферромагнетизма. Поэтому в существовании высокотемпературных и керамических сверхпроводников отрицавшихся квантовой теорией до их создания не больше странного, чем в сильных керамических магнитах, работающих при комнатных температурах. Хотя есть вещества, становящиеся ферромагнетиками лишь при очень низких температурах, как сверхпроводники. Осталось выяснить, почему в магнитном поле моменты электронов и атомов ориентируются упорядоченно, порождая ферромагнетизм и другие явления.
Полагали, что в классической теории такое невозможно: хотя внешнее магнитное поле и создаёт момент сил, стремящийся развернуть атом или электрон по полю, но за счёт вращения они прецессируют, словно волчок, вокруг направления магнитного поля. А в квантовой теории направление магнитного момента частиц квантуется,— моменты частиц направлены к внешнему полю лишь под строго заданными углами и скачком уменьшают этот угол. Но реально и классическая теория ведёт к установлению электронов и атомов вдоль поля, если учесть трение, от которого эти микромагниты сокращают размахи, как стрелки компаса, пока не установятся вдоль поля так же отклоняется под действием момента сил волчок, скажем в гирокомпасе. В итоге трение от столкновений атомов сокращает их колебания в поле, ориентируя их магнитные моменты вдоль внешнего поля, которое за счёт этого усиливается [ 12 ]. Для электронов это трение тоже вызвано столкновениями, но уже при испускании и поглощении потоков реонов, тормозящих качания, прецессию за счёт электродинамической необратимости, открытой Ритцем. Это так называемое радиационное трение, сопровождаемое излучением электромагнитных волн ускоренно движущимися, колеблющимися зарядами. Итак, в магнитном поле электрон или атом должен излучать электромагнитные волны на частоте своих качаний. Такое явление известно в форме магнитного резонанса, при котором электроны и атомы эффективно поглощают и испускают электромагнитное излучение на частоте собственных колебаний или прецессии ларморовской частоте. Излучение на этой частоте при колебаниях ведёт к потере энергии атомом и ослаблению колебаний, к постройке всех атомов, электронов вдоль поля и появлению общего магнитного момента у ферромагнетика при намагничивании.
На этом основан принцип действия магнитных холодильников, отбирающих энергию у атомов и электронов, колеблющихся в магнитное поле. Впрочем, и без внешнего поля магнитные моменты электронов устанавливаются параллельно, образуя домены — области спонтанной намагниченности, предсказанные П. Вейссом и экспериментально открытые Н. Акуловым [ 12 ]. Каждый электрон своим магнитным полем вынуждает соседние электроны повернуться в том же направлении, а те, в свою очередь, вынуждают соседние. Так и возникают в металле участки с упорядоченной ориентацией магнитных моментов, что снова легко смоделировать с помощью однотипных магнитиков, магнитных стрелок, строящихся параллельно за счёт взаимодействия рис. Такие системы, цепочки магнитов ещё в XIX веке исследовали Остроградский и Риман, во многом предвосхитившие идеи Ритца.
Это объясняется не химическим составом металла, а его молекулярной структурой, которая также определяет магнитные свойства. Нержавеющая сталь С классификацией углеродистой стали проблем у сдатчиков не возникает, поскольку в составе используются только железо и углерод, благодаря чему металл магнитится очень хорошо. Сложнее дела обстоят с определением нержавейки, которая приобрела антикоррозионные свойства благодаря легированию хромом. Этот элемент создает на поверхности металла оксидную пленку, которая препятствует окислению металла. Благодаря наличию легирующих компонентов, нержавейка относится к цветмету, соответственно, цена такого лома значительно выше. Подтверждением этому выступают данные в прайс-листе, который опубликован на сайте компании «Интерлом». Получить такое вознаграждение не так просто, поскольку, в отличие от традиционного цветмета, некоторые типы нержавейки сохраняют магнетические свойства. Например, ферритные и мартенситные нержавеющие стали сохраняют магнитные свойства. Аустенитная нержавейка, напротив, никак не проявляет ферромагнитных свойств. Визуально отличить их не представляется возможным, поэтому сдатчику приходится учитывать происхождение лома. Например, если речь идет о деталях, которые работали при повышенной влажности в условиях химически агрессивных сред, то, скорее всего, они сделаны из нержавейки, даже если металл магнитится. Бронза Наиболее ценной на вторичном рынке считается двухкомпонентная оловянистая бронза, которая состоит из олова и меди, она никак не проявляет магнитных свойств. Более дешевый аналог — безоловянная бронза, в которой в качестве замены олова выступает алюминий и другие легирующие металлы.
Спекание Завершение производства На первом этапе сырье сортируется и поступает в плавильный цех. В плавильную печь загружают, например, железо, неодим и ферробор. Вначале из камеры откачивается воздух, чтобы предотвратить окисление железа. Затем печь постепенно разогревают до температуры 1500 градусов, при которой сырье расплавится. Через 40 минут сплав будет почти готов, но магнитом он станет только в самом конце производственной цепочки. Металлы в получившемся слитке только на первый взгляд слились в единое целое после плавки. Но это не так. Чтобы сплав получился действительно однородным, его нужно разбить на частицы, размером не более микрона, а затем снова отправить в печь. Из порошка потом и делается магнит. Чтобы получить порошок нужной фракции слитки пропускают через три мельницы: крупного, среднего и мелкого помола. Вот так выглядит сырье в начале работы А это получается после помола Готовый порошок состоит из микромагнитов, размером не более 5 микрон микрометр каждый. Под изостатическим прессом масса приобретает нужную форму, а составляющие её частицы ориентацию в магнитном поле. Прессовка идет в магнитном поле. Получается прессзаготовка магнита. Заготовка сразу же помещается в вакуумный пакет, потому что на воздухе порошок сплава мгновенно окисляется, а значит и его магнитные свойства меняются, кроме того, окислы порошка в любую минуту могут воспламениться. В защитной пленке заготовка будет находиться до момента спекания. Температура внутри печи доходит до 1200 градусов. В ней заготовки спекаются в течение 10ти часов. За это время минимагниты в сплаве уплотняться, и приобретут монолитную форму. Только теперь брусочки готовы превратиться в магниты. Готовые магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику. Привычный для нас магнит — твёрдый.