И не только железо. В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Притягивается ли алюминиевая фольга в магнит? Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо. Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу.
Почему магнит притягивает железо
Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу. Марикур указывает, что в каждом куске магнита имеются две области, особенно сильно притягивающие железо. – Серебро, золото, медь магнит не притягивает. Только сталь, железо, чугун.
Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
В постоянных магнитах магнитное поле также создается за счет движения электрического заряда. Но магнитное поле в магнитах образуется не из-за движения тока по проводам, а за счет движения электронов. Многие люди считают, что электроны это крошечные частицы, которые вращаются вокруг ядра атома, словно планеты вращаются вокруг солнца. Но как объясняют квантовые физики, движение электронов значительно сложнее этого. Во-первых, электроны заполняют раковинообразные орбитали атома, где они ведут себя и как частицы и как волны. Электроны имеют заряд и массу, а также могут двигаться в разных направлениях. И хотя электроны атома не перемещаются на большие расстояния, такого движения достаточно для того, чтобы создать крошечное магнитное поле.
И поскольку спаренные электроны двигаются в противоположных направлениях, их магнитные поля уравновешивают друг друга. В атомах ферромагнитных элементов, наоборот, электроны не спарены и двигаются в одном направление. Например, у железа есть целых четыре несоединенных электрона, которые движутся в одну сторону. Поскольку у них нет сопротивляющихся полей, у этих электронов есть орбитальный магнитный момент. Магнитный момент — это вектор, который имеет свою величина и направленность. В таких металлах как железо орбитальный магнитный момент заставляет соседние атомы выстраиваться вдоль северо-южных силовых линий.
Железо, как и другие ферромагнитные материалы, имеют кристаллическую структуру. Когда они остывают после процесса литья, группы атомов с параллельной орбиты вращения выстраиваются в линию внутри кристаллической структуры. Так образуются магнитные домены. Вы, возможно, заметили, что материалы, из которых получаются хорошие магниты, также способны притягивать сами магниты. Это происходит потому, что магниты притягивают материалы с непарными электронами, которые вращаются в одном направлении. Иными словами, качество, которое превращает металл в магнит также притягивает металл к магнитам.
Многие другие элементы — диамагнитны — они состоят из неспаренных атомов, которые создают магнитное поле, слегка отталкивающее магнит. Несколько материалы совсем не взаимодействуют с магнитами. Измерение магнитного поля Измерить магнитное поле можно с помощью специальных инструментов, например, флюксметра. Описать его можно несколькими способами: — Магнитные силовые линии измеряются в веберах ВБ. В электромагнитных системах этот поток сравнивают с током. Один тесла равен 10 000 гаусс.
Напряженность поля можно также измерить в веберах на квадратный метр. Мифы о магните Приборы отображения магнитного резонанса, работающие за счет магнитного поля, позволяют докторам исследовать внутренние органы пациентов. Также доктора используют электромагнитное импульсное поле для того, чтобы посмотреть правильно ли срастаются сломанные кости после удара. Подобное электромагнитное поле используется астронавтами, которые долгое время находятся в невесомости для того, чтобы предотвратить растяжение мышц и ломки костей. Магниты также применяются в ветеринарной практики для лечения животных. Например, коровы часто страдают травматическим ретикулоперикардитисом, эта сложная болезнь, развивающаяся у этих животных, которые часто вместе с кормом заглатывают мелкие металлические предметы, которые могут повредить стенки желудка, легкие или сердце животного.
Поэтому, часто перед кормлением коров опытные фермеры с помощью магнита очищают их пищу от мелких несъедобных деталей. Однако, если корова уже проглотила вредные металлы, то магнит дают ей вместе с едой. Длинные, тонкие алнико магниты, также называемые «коровьими магнитами», притягивают все металлы и не позволяют им причинить вред желудку коровы. Такие магниты действительно помогают вылечить больное животное, но все же лучше следить за тем, чтобы в коровью еду не попадало вредных элементов. Что касается людей, то им противопоказано глотать магниты, поскольку те, попав в разные части организма, все равно будут притягиваться, что может привести к блокированию кровяного потока и разрушению мягких тканей. Поэтому, когда человек глотает магнит, ему необходима операция.
Некоторые люди считают, что магнитная терапия — это будущее медицины, поскольку это один из наиболее простых, но эффективных методов лечения многих болезней. Многие люди уже на практике убедились в действии магнитного поля. Магнитные браслеты, ожерелья, подушки и многие другие подобные изделия лучше таблеток лечат самые разнообразные заболевания — от артрита и до рака. Некоторые врачи также считают, что стакан намагниченной воды в качестве профилактики может избавить от появления большинства неприятных недугов. В Америке ежегодно на магнитную терапию расходуется около 500 миллионов долларов, а люди во всем мире на такое лечение в среднем тратят 5 миллиардов долларов. Сторонники магнитной терапии по-разному трактуют полезность этого метода лечения.
Одни говорят, что магнит способен притягивать железо, содержащееся в гемоглобине в крови, тем самым улучшая кровообращение. Другие уверяют, что магнитное поле каким-то образом меняет структуру соседних клеток. Но в то же время проведенные научные исследования не подтвердили, что использование статических магнитов может избавить человека от боли или вылечить болезнь. Некоторые сторонники также предлагают всем людям использовать магниты для очищения воды в домах. Как говорят сами производители, большие магниты могут очистить жесткую воду за счет того, что удалят из нее все вредные ферромагнитные сплавы. Однако, ученые говорят, что жесткой воду делают не ферромагниты.
Более того два года использования магнитов на практике не показали никаких изменений в составе воды. Но, даже не смотря на то, что магниты вряд ли обладают лечебным действием, они все равно стоят изучения. Кто знает, возможно, в будущем мы все же раскроем полезные свойства магнитов. Физика План урока: Постоянные магниты. Что это? Китайцы, как и греки, тоже замечали интересное свойство некоторых минералов притягивать к себе железосодержащие предметы.
Слово «притягивать» китайцы ассоциируют со словами «прижиматься», «любить» и поэтому назвали такие минералы «чу-ши», что значит «любящий камень». Так как эти минералы создала природа, и человек не мог повлиять на естественное действие камней, их стали называть постоянными магнитами. Теперь уже известно, что так интересно проявляется природный минерал магнитный железняк магнетит. Древние люди приписывали магнитному железняку свойства «живой души». Минерал, по их словам, устремлялся к железу, как собака к куску мяса. Ученые объясняют отношение древних к явлениям природы незнанием физики.
На самом деле, все заключается в особом виде материи — поле. Магнитное поле и притягивает к постоянному магниту железные предметы, ведь, например, мелкие гвоздики или кнопки устремляются к магниту даже без соприкосновения с ним, а на некотором расстоянии. Магнетит природный магнитный железняк проявляет свойства притягивания не очень сильно. Человеком на его основе созданы искусственные магниты с более мощным магнитным полем. В качестве материала в них используются такие металлы, как кобальт, никель и, конечно же, железо. Такие металлы способны намагничиваться, попадая в магнитное поле, а потом становятся самостоятельными магнитами.
Разные формы искусственных магнитов. Источник Какую бы форму не имел магнит, у него есть участки, где наиболее сильно проявляются магнитные свойства. Эти участки называют магнитными полюсами. У каждого, даже самого маленького магнита, есть два полюса. Современные технологии позволяют намагничивать металлические предметы так, что у них образуется и 4 и 6 полюсов.
Этот магнетизм временный. Когда электричество проходит через катушку провода, создается магнитное поле. Это магнитное поле вокруг катушки с проволокой должно исчезнуть, как только отключится электричество. Их называют электромагнитами. Магниты, используемые для разделения различных типов металлов Магниты чаще всего используются при переработке промышленного оборудования.
Они используются для разделения магнитных и немагнитных материалов. Магниты в основном используются в процессе переработки. Сильные промышленные магниты используются для идентификации и разделения разные металлы. Эти магнитные сепараторы предназначены для отделения предметов из цветных металлов, таких как алюминий, в банках с газировкой. Эти бутылки или банки удаляются из кучи других черных металлов, таких как железо. Однако магниты не отталкивают железо. Магнитные сепараторы в кранах на свалке являются ключевым оборудованием однопоточной установки по переработке. Люди не разделяют материалы вручную; машина выполняет разделение перед тем, как отправиться в центр переработки. Самая маленькая вещь, например скрепка, также может быть отделена с помощью этой технологии. Магниты стратегически размещены над конвейерными лентами.
Мощные магниты завершают свою работу по удалению вторсырья из черных металлов и стали. Однако это еще не все. Вихревой ток используется для отталкивания цветных металлов, таких как алюминиевые банки, в отдельном месте, дополнительно удаляя их от других немагнитных материалов, таких как пластик. Таким образом, можно сказать, что магнитный сепаратор — это огромный магнит, предназначенный для удаления примесей и других материалов, притягивающихся к магнитам. Магнитные сепараторы обычно используются перед производством для очистки сырья, а затем для удаления любых отходов из конечного продукта. Эти огромные магниты можно регулировать по мощности, чтобы притягивать различные типы магнитных материалов, изменяя интенсивность магнитного поля в различных положениях на конвейерной ленте. Другое известное применение магнитов — это производство электродвигателей или ветряных турбин. Из какого металла делают магниты? Постоянные магниты — это те, которые встречаются в природе или созданы человеком. Материалы, используемые для изготовления таких постоянных магнитов, могут быть керамическими, гадолиний, железо, кобальт, никель и неодим.
Южный полюс первого магнита стремится к северному полюсу второго. Если вблизи оказываются пара северных или пара южных полюсов магнитов, их магнитные поля направляются в разные стороны, и магниты отталкиваются. В структуре железа происходят приблизительно такие же процессы, электроны производят вращение в одну сторону. Если рядом появляется магнит, железо воспринимает его как близкий по структуре материал и стремится соединить свои магнитные поля с полями минерала. Железо само становится магнитом, находясь рядом с минералом. Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Как только они разъединяются, магнитные свойства железа исчезают. Например, если у вас есть частица, движущаяся вперед в направлении x со скоростьюv, то это значение должно быть положительным. Если он движется в другом направлении, то значение v должно быть отрицательным. Эти две частицы отталкиваются друг от друга, если магнитные силы, определяемые их соответствующими магнитными полями между ними, нейтрализуют друг друга, указывая в разных направлениях друг от друга.
Если две силы направлены в разные стороны друг к другу, магнитная сила притягивает. Магнитная сила вызвана этими движениями частиц. Вы можете использовать эти идеи, чтобы показать, как магнетизм работает с повседневными предметами. Например, если вы поместите неодимовый магнит рядом со стальной отверткой и переместите его вверх, вниз по валу, а затем удалите магнит, отвертка может сохранить в нем некоторый магнетизм. Это происходит из-за взаимодействующих магнитных полей между двумя объектами, которые создают силу притяжения, когда они нейтрализуют друг друга. Это определение «отталкивать и притягивать» справедливо во всех случаях использования магнитов и магнитных полей. Следите за тем, какие направления соответствуют отталкиванию и притяжению. Отталкивающая сила магнита Противоположности притягиваются. Чтобы объяснить, почему магниты отталкиваются друг от друга, северный конец одного магнита будет притягиваться к югу от другого магнита. Северный и северный концы двух магнитов, а также южный и южный концы двух магнитов будут отталкивать друг друга.
Магнитная сила является основой электродвигателей и привлекательных магнитов для использования в медицине, промышленности и исследованиях. Чтобы понять, как работает эта сила отталкивания, и объяснить, почему магниты отталкивают друг друга и притягивают электричество, важно изучить природу магнитной силы и множество форм, которые она принимает в различных явлениях в физика. Расчет магнитных свойств Магнитная индукция поля Земли составляет 0,5Ч10—4 Тл, тогда как поле между полюсами сильного электромагнита — порядка 2 Тл и более. 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.
Учитывая всю информацию выше, получаем полную связь между электричеством и магнетизмом, которые представляют такое понятие, как электромагнетизм. Однако магнитное поле получается не только движением электронов вокруг ядра, в большей степени его формирует движение атомов вокруг своей оси.
Некоторые материалы имеют магнитное поле, где атомы двигаются без определенного порядка, подавляя друг друга. Если говорить о металлических предметах, то здесь атомы упорядочены в группы, которые ориентируются в одну сторону. Благодаря возможности воздействовать на атомы, ориентируя их в одном направлении, и сложить магнитные поля, железные предметы могут намагничиваться. Почему не все материалы могут магнититься? Взаимодействие магнита происходит практически со всеми веществами, при этом вариантов этих самых взаимодействий намного больше, чем известные нам «притягивание» и «отталкивание». Специфическое строение некоторых металлов и сплавов позволяет им достаточно мощно притягиваться к магниту.
Являются ли магниты металлом? Правда, объясненная любителям науки
Эта катушка с электромагнитными свойствами становится магнитной и притягивается к постоянному магниту в основании. Благодаря этому ротор многократно вращается, и таким образом отдельные панели чередуются. Скорость вращения ротора зависит от интенсивности падающего света. Чем ярче свет, тем быстрее он будет вращаться. Чтобы лучше понять, посмотрите видео: Смотрите также: Возможно ли создание вечного двигателя на неодимовых магнитах? Супердиамагнетизм связан со сверхпроводимостью.
Сверхпроводник - это материал, который при охлаждении ниже критической температуры практически не показывает сопротивления проводимости электричества. Он супердиамагнитен, то есть отталкивает силовые линии магнитного поля, такие как сильные магниты, внутри своего объема. Диамагнитные вещества отталкивают друг друга от магнита. Сверхпроводящие магниты используются, например, в парящих поездах на магнитной подвеске, где они встраиваются в нижнюю часть шасси поезда. Кубический магнит, парящий над сверхпроводящим материалом Поезд на магнитной подвеске 26 Чувствительны ли живые существа к магнетизму?
Да, некоторые животные чувствительны к магнетизму. Они воспринимают силовые линии, проходящие между магнитными полюсами Земли, и в результате ориентируются в своих долгих путешествиях. Исследователи полагают, что голуби и перелетные птицы используют микроскопические частицы магнетита в своей голове, чтобы ориентироваться, а также криптохромы в глазах птиц. Криптохромы в сетчатке глаза также помогают осьминогам ориентироваться. Исследователи также обнаружили частицы магнетита у бактерий, лосося, морских черепах, дельфинов, полевок и некоторых млекопитающих.
Смотрите также: Как акулы используют закон Ома и теорию вероятности 27 Что такое Курская магнитная аномалия? Магнитная аномалия возникает в земной коре - на глубине до 70 км от поверхности земли. Он характеризуется существенно отличающейся от окружающей геологической среды намагниченностью. Магнитная аномалия вызвана аномальной концентрацией железосодержащих минералов. Одной из таких аномалий является Курская магнитная аномалия в России.
Это территория с огромными залежами железной руды и крупнейшая магнитная аномалия на Земле. Курская магнитная аномалия Михаил Блинников утверждает в книге «География России и ее соседей», что под землей находится около 31 миллиарда метрических тонн железной руды. Из-за огромного количества железа здесь не работают магнитные компасы - вместо севера стрелка компаса указывает почти в противоположную сторону. Другими известными аномалиями являются, например, магнитная аномалия Банги в Центральной Африке или магнитная аномалия Тигами в Канаде. Благодаря подводным течениям и приливам океаны, вероятно, могут влиять и изменять курс магнетизма нашей планеты - они могут создавать свой собственный магнетизм.
Как это возможно? Согласно теории ученых, соленая вода, которая постоянно течет с приливами, создает электрический ток по всей планете. И этот электрический ток притягивает магнитное поле глубоко под земной корой. Притягивает ли неодимовый магнит яблоко? Поставьте банки из-под лимонада или пива друг на друга и положите на них деревянную палочку.
Вы можете использовать, например, китайские палочки для еды, которые вы склеиваете. Соедините два яблока китайской палочкой и повесьте их веревкой на палочке на подставке. Как вы можете видеть на видео ниже. Затем медленно поднесите сверхсильный неодимовый магнит ближе к яблокам, и яблоки начнут медленно двигаться. Как может яблоко реагировать на магнит?
Яблоко содержит небольшое количество железа и поэтому притягивается сильной магнитной силой. Что произойдет, если вы поместите яблоко между двумя сильными магнитами и уроните магниты друг на друга? Эксперимент 2 - Сколько левитирующих монет будет удерживать сильный магнит из неодима? Используйте решетку для банок с первой попытки и добавьте другую банку посередине. Поместите сверху плоскую палочку и неодимовый магнитный диск.
Подготовьте 4 монеты, содержащие железо и поместите их друг на друга в вертикальном положении. Что случится? Из-за сильного магнитного поля между сильным магнитом монеты начинают левитировать и вращаться. Эксперимент 3 - Сколько висящих монет удержат сильный магнит? Сильный магнит удержит много монет, но сколько?
Используйте подставку с магнитом из предыдущего эксперимента и приготовьте несколько монет. Прикрепите первую монету к магниту и постепенно подхватите под себя остальные. Подсчитайте, насколько неодимовый магнит удержит монеты под собой. Эксперимент 4 - Как магнит работает при высокой температуре? Наденьте неодимовый диск на гвоздь и прикрепите его к тискам.
Зажгите свечу и нагрейте магнит пламенем. Что теперь происходит с магнитом? Если вы подвергнете неодимовый магнит воздействию температур выше 80 градусов Цельсия в течение длительного времени, его магнитная сила ослабнет. При таких температурах кристаллическая решетка разрушается, и магнит ослабевает.
Постоянные магниты могут быть как естественного, так и искусственного происхождения. Ярким примером естественного магнита в природе является минерал магнетит. Искусственные магниты изготавливаются из различных металлов и сплавов железо, сталь, кобальт и т.
Их намагничивают в специально созданном сильном магнитном поле.
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. 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.
Небольшое предостережение: под воздействием высокий температур магнит размагничивается. Если вы решите самостоятельно провести подобный эксперимент, мы советуем вам изолировать магниты от прямого нагрева, в противном случае вас ждет неудача. Москва, Большой Саввинский пер.
Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
| Почти понятно о магнетизме… тайная сила камня магнита | В статье расскажем, работает ли поисковый магнит на золото и серебро, как он устроен и действительно ли притягивает драгметаллы. |
| Суть магнита. Почему магниты магнитят. Природа и принцип действия магнитов и электромагнитов. | 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? |
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент
| Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии | Например, длинный железный гвоздь начинает притягивать к себе другие железные предметы, которых не может притянуть магнит, который намагнитил гвоздь. |
| Какие металлы магнитятся? | Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. |
| Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри | Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. |
Какой цветной металл магнитится
Особенность железа в том, что в магнитном поле внешние электроны его атомов ориентируются определенным образом. Магнит притягивает только железо; · Магнит может притягивать предметы на расстоянии, благодаря магнитному полю. Так что такое магнит, и почему он притягивает? Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Почему тогда магнит не все притягивает?
Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли
2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? Почему иногда магнит притягивает монеты? — современные монеты чаще всего делаются из ферромагнетиков с покрытием. Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. тем хуже притягиваются. Это объясняет, почему железо притягивается к магниту с большой силой.
Часто задаваемые вопросы по неодимовым магнитам (FAQ)
| Почему магнит притягивает железо | Поэтому железо магнититься к магниту почти с такой же силой, как магнит к магниту. |
| Чем магнит притягивает | Поля двух магнитов вблизи могут взаимодействовать между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов. |
| Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии | Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. |
| Почему магнит притягивает только металл | тем хуже притягиваются. |
Суть магнита. Почему магниты магнитят. Природа и принцип действия магнитов и электромагнитов.
Таким образом, притяжение магнита к железу вызвано взаимодействием магнитного поля магнита с свободными электронами и магнитными доменами внутри железа. Когда магнитное поле магнита воздействует на железо, свободные электроны в железе начинают двигаться и ориентироваться вдоль магнитного поля, создавая магнитизацию в железе и притягивая его к магниту. Это явление можно объяснить еще более подробно. Внутри атомов железа находятся электроны, которые обращаются вокруг ядра. Каждый электрон имеет магнитный момент, то есть свой собственный магнитный полюс. Обычно эти магнитные полюса электронов направлены случайным образом, что делает железо немагнитным. Однако, когда магнит подносится к железу, его магнитное поле начинает взаимодействовать с магнитными полюсами электронов в железе. Под действием магнитного поля, электроны начинают ориентироваться вдоль линий магнитного поля, стараясь минимизировать свои энергетические потери.
В результате, большинство электронов в железе ориентируются таким образом, чтобы их магнитные полюса совпадали с направлением магнитного поля магнита. Такое выстраивание магнитных полюсов электронов приводит к созданию областей, называемых магнитными доменами. Каждый магнитный домен состоит из множества электронов, у которых магнитные полюса совпадают между собой. Внутри каждого магнитного домена электроны генерируют свое магнитное поле, которое может быть слабее или сильнее магнитного поля магнита. Когда магнит подносится к железу, его магнитное поле начинает действовать на магнитные домены внутри железа.
Ученые склоняются к версии названия, произошедшего от имени греческого пастуха Магнеса, пастух нашел минерал и был удивлен его свойствам. Другая неподтвержденная гипотеза: минерал назван так в честь региона Магнесия, находившегося в Малой Азии. В этом районе были открыты залежи магнетита.
Применение Магниты нашли широкое применение в разных областях деятельности человека. В строительстве используются магнитные фиксаторы или намагниченная вода. В нефтепереработке магнитные элементы препятствуют образованию отложений на трубопроводах, в медицине используются для производства приборов МРТ. В транспорте нашли применение в качестве запорных устройств, преобразователей и датчиков. Магнетизм, как научное явление, вызывается перемещением электронов. Вещества и предметы состоят из мельчайших атомов, эта физическая единица представляет собой ядро и движущиеся вокруг него электроны. Поскольку электроны имеют отрицательные заряды, то создают магнитные поля.
Оказывается, магниты окружают нас повсюду, так как все устройства, используемые нами в повседневной жизни, так или иначе включают в себя магниты — мобильные телефоны, компьютеры, дверцы в шкафах, музыкальные центры, электрические двигатели, автомобили, дисплеи, компасы, игрушки, разнообразные датчики и приборы, научно-исследовательское оборудование и многие другие. Множество интересных опытов с магнитом можно провести и в домашних условия. В этом тебе помогут книги «Нескучная наука», Физика с Машей Трауб» и журнал для любознательных «Квантик». Фото и видео: Кармалинская Наталья Дмитриевна.
Прочность магнитов зависит от того, насколько трудно было выровнять эти домены. Материалы, которые трудно намагнитить, сохраняют свой магнетизм в течение более длинных периодов, в то время как материалы, которые легко поддаются намагничиванию, обычно быстроразмагничиваются. Уменьшить силу магнита или размагнитить его полностью можно, если направить магнитное поле в противоположном направлении. Размагнитить материал можно также, если нагреть его до точки Кюри, то есть температурной границы сегнетоэлектрического состояния, при которой материал начинает терять свой магнетизм. Высокая температура размагничивает материал и возбуждает магнитные частицы, нарушая равновесие магнитных доменов. Транспортировка магнитов Большие мощные магниты применяются во многих сферах жизнедеятельности человека — от записи данных и до проведения тока по проводам. Но основная трудность использования их на практике состоит в том, как перевозить магниты. Во время транспортировки магниты могут повредить другие объекты, или другие объекты могут повредить их, из-за чего их будет сложно или практически невозможно использовать. К тому же магниты постоянно притягивают к себе различные ферромагнитные обломки, от которых потом очень сложно, а порой и опасно избавиться. Поэтому при транспортировке очень большие магниты помещают в специальные ящики или просто перевозят ферромагнитные материалы, из которых с помощью специального оборудования изготовляют магниты. По сути дела, таким оборудованием является простой электромагнит. Почему магниты «липнут» друг к другу? Из занятий по физике Вам вероятно известно, что когда электрический ток проходит по проволоке, он создает магнитное поле. В постоянных магнитах магнитное поле также создается за счет движения электрического заряда. Но магнитное поле в магнитах образуется не из-за движения тока по проводам, а за счет движения электронов. Многие люди считают, что электроны это крошечные частицы, которые вращаются вокруг ядра атома, словно планеты вращаются вокруг солнца. Но как объясняют квантовые физики, движение электронов значительно сложнее этого. Во-первых, электроны заполняют раковинообразные орбитали атома, где они ведут себя и как частицы и как волны. Электроны имеют заряд и массу, а также могут двигаться в разных направлениях. И хотя электроны атома не перемещаются на большие расстояния, такого движения достаточно для того, чтобы создать крошечное магнитное поле. И поскольку спаренные электроны двигаются в противоположных направлениях, их магнитные поля уравновешивают друг друга. В атомах ферромагнитных элементов, наоборот, электроны не спарены и двигаются в одном направление. Например, у железа есть целых четыре несоединенных электрона, которые движутся в одну сторону. Поскольку у них нет сопротивляющихся полей, у этих электронов есть орбитальный магнитный момент. Магнитный момент — это вектор, который имеет свою величина и направленность. В таких металлах как железо орбитальный магнитный момент заставляет соседние атомы выстраиваться вдоль северо-южных силовых линий. Железо, как и другие ферромагнитные материалы, имеют кристаллическую структуру. Когда они остывают после процесса литья, группы атомов с параллельной орбиты вращения выстраиваются в линию внутри кристаллической структуры. Так образуются магнитные домены. Вы, возможно, заметили, что материалы, из которых получаются хорошие магниты, также способны притягивать сами магниты. Это происходит потому, что магниты притягивают материалы с непарными электронами, которые вращаются в одном направлении. Иными словами, качество, которое превращает металл в магнит также притягивает металл к магнитам. Многие другие элементы - диамагнитны — они состоят из неспаренных атомов, которые создают магнитное поле, слегка отталкивающее магнит. Несколько материалы совсем не взаимодействуют с магнитами. Измерение магнитного поля Измерить магнитное поле можно с помощью специальных инструментов , например, флюксметра. Описать его можно несколькими способами: -- Магнитные силовые линии измеряются в веберах ВБ. В электромагнитных системах этот поток сравнивают с током. Сила поля, или плотность потока, измеряется в Тесла T или в единице измерения гаусс Гс. Один тесла равен 10 000 гаусс. Напряженность поля можно также измерить в веберах на квадратный метр. Мифы о магните С магнитами мы сталкиваемся целый день. Они есть, например, в компьютерах: жесткий диск записывают всю информацию при помощи магнита, а также магниты используют во многих компьютерных мониторах. Магниты также являются неотъемлемой частью телевизоров с электронно-лучевой трубкой, акустических колонок , микрофонов, генераторов, трансформаторов, электромоторов, кассет, компасов и автомобильных спидометров. Магниты обладают удивительными свойствами. Они могут индуктировать ток в проводах и заставить электродвигатель вращаться. Достаточно сильное магнитное поле может поднять мелкие объекты или даже небольших животных. Поезда на магнитной подвеске развивают большую скорость только за счет магнитного толчка. Согласно Wired magazine, некоторые люди даже вставляют крошечные неодимовые магниты в пальцы для того, чтобы определять электромагнитные поля. Приборы отображения магнитного резонанса, работающие за счет магнитного поля, позволяют докторам исследовать внутренние органы пациентов. Также доктора используют электромагнитное импульсное поле для того, чтобы посмотреть правильно ли срастаются сломанные кости после удара. Подобное электромагнитное поле используется астронавтами, которые долгое время находятся в невесомости для того, чтобы предотвратить растяжение мышц и ломки костей. Магниты также применяются в ветеринарной практики для лечения животных. Например, коровы часто страдают травматическим ретикулоперикардитисом, эта сложная болезнь, развивающаяся у этих животных, которые часто вместе с кормом заглатывают мелкие металлические предметы, которые могут повредить стенки желудка, легкие или сердце животного. Поэтому, часто перед кормлением коров опытные фермеры с помощью магнита очищают их пищу от мелких несъедобных деталей. Однако, если корова уже проглотила вредные металлы, то магнит дают ей вместе с едой. Длинные, тонкие алнико магниты, также называемые «коровьими магнитами», притягивают все металлы и не позволяют им причинить вред желудку коровы. Такие магниты действительно помогают вылечить больное животное, но все же лучше следить за тем, чтобы в коровью еду не попадало вредных элементов. Что касается людей, то им противопоказано глотать магниты, поскольку те, попав в разные части организма, все равно будут притягиваться, что может привести к блокированию кровяного потока и разрушению мягких тканей. Поэтому, когда человек глотает магнит, ему необходима операция. Некоторые люди считают, что магнитная терапия — это будущее медицины, поскольку это один из наиболее простых, но эффективных методов лечения многих болезней. Многие люди уже на практике убедились в действии магнитного поля. Магнитные браслеты, ожерелья, подушки и многие другие подобные изделия лучше таблеток лечат самые разнообразные заболевания — от артрита и до рака. Некоторые врачи также считают, что стакан намагниченной воды в качестве профилактики может избавить от появления большинства неприятных недугов. В Америке ежегодно на магнитную терапию расходуется около 500 миллионов долларов, а люди во всем мире на такое лечение в среднем тратят 5 миллиардов долларов. Сторонники магнитной терапии по-разному трактуют полезность этого метода лечения. Одни говорят, что магнит способен притягивать железо, содержащееся в гемоглобине в крови, тем самым улучшая кровообращение. Другие уверяют, что магнитное поле каким-то образом меняет структуру соседних клеток.
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
притягивать, «любить» железо. Так что такое магнит, и почему он притягивает? 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.
Какая сила заставляет магнит притягивать, и как её применяют
Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам. Итак, какие металлы не магнитятся к магниту: парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам; диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий. В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные — не притягиваются. Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся. Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия. Август 2021. Магниты — это материалы, которые создают магнитные поля, которые привлекают определенные металлы.
У каждого магнита есть северный и южный полюс. Обратные полюса привлекают, в то время как полюса отталкиваются. В то время как большинство магнитов изготовлены из металлов и металлических сплавов, ученые разработали способы создания магнитов из композиционных материалов, таких как магнитные полимеры. Что создает магнетизм? Магнетизм в металлах создается неравномерным распределением электронов в атомах некоторых металлических элементов. Неравномерное вращение и движение, вызванные этим неравномерным распределением электронов, сдвигают заряд внутри атома назад и вперед, создавая магнитные диполи. Когда магнитные диполи выравниваются, они создают магнитный домен, локализованную магнитную область с северным и южным полюсами. В немагнитных материалах магнитные домены сталкиваются в разных направлениях, отменяя друг друга. В то время как в намагниченных материалах большинство этих доменов выровнены, указывая в том же направлении, что создает магнитное поле. Чем больше областей, которые выравнивают друг друга, тем сильнее магнитная сила.
Типы магнитов: Постоянные магниты также известные как жесткие магниты — это те, которые постоянно производят магнитное поле. Это магнитное поле вызвано ферромагнетизмом и является самой сильной формой магнетизма. Временные магниты также известные как мягкие магниты являются магнитными только при наличии магнитного поля. Электромагниты требуют, чтобы электрический ток проходил через их провода катушки, чтобы создать магнитное поле. Развитие магнитов: Греческие, индийские и китайские писатели задокументировали базовые знания о магнетизме более 2000 лет назад. Большая часть этого понимания была основана на наблюдении за влиянием магния естественного магнитного минерала железа на железо. Ранние исследования магнетизма были проведены еще в XVI веке, однако развитие современных высокопрочных магнитов происходило не раньше 20-го века. До 1940 года постоянные магниты использовались только в базовых приложениях, таких как компасы и электрические генераторы, называемые магнитосами. Разработка магнитов из алюминия и никеля-кобальта Alnico позволила постоянным магнитам заменить электромагниты в двигателях, генераторах и громкоговорителях. Создание магнитов самария-кобальта SmCo в 1970-х годах создало магниты с вдвое большей магнитной плотностью энергии, чем любой ранее доступный магнит.
Меньше более мощные магниты способствовали развитию многих известных нам электронных устройств. К началу 1980-х годов дальнейшие исследования магнитных свойств редкоземельных элементов привели к открытию магнитов неодима и железа-бора NdFeB. Магниты из редкой земли теперь используются во всем: от наручных часов и iPad до гибридных двигателей автомобилей и ветрогенераторов.
Парамагнетики всегда притягиваются к ближайшему к ним полюсу магнита.
Некоторые парамагнетики при комнатной температуре могут находится в особых фазовых состояниях ферромагнетизм, ферримагнетизм нескомпенсированный антиферромагнетик , скошенный антиферромагнетизм и др. Например, железо, никель, кобальт, гадолиний зимой на улице , и др. Эти же самые парамагнетики могут при этом находится и в состоянии магнита, когда они обладают собственной намагниченностью и собственным магнитным полем. Вот в состоянии магнита, они не только притягиваются к магниту, но и могут отталкиваться от него, если 2 магнита сближать одноименными полюсами.
Все вещества в магнитном поле намагничиваются.
Магниты притягиваются друг к другу из-за своих магнитных полей. 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?
Ответ заключается в том, что магнит превращает железо в магнит, а затем они притягиваются друг к другу. Эти, казалось бы, безобидные вопросы открывают целую тему для разговора. Железо обладает свойством намагничиваться. Это происходит, когда он попадает в магнитное поле электрического тока.
Когда магнит и железо разделены или электрический ток отключен, железо может вернуться в полностью немагнитное состояние или сохранить некоторый магнетизм. Что такое магнит и магнетизм? Магнит — это любой объект, который создает собственное магнитное поле, которое взаимодействует с другими магнитными полями. Магниты имеют два полюса, северный полюс и южный полюс.
Он показывает, что величина магнитного поля вокруг магнита находится в прямой зависимости от магнитной проницаемости среды, в которой находится магнит. Чем выше магнитная проницаемость среды, тем дальше распространяется магнитный поток. Тривиальный вывод, но далеко не всеми осознаваемый. Мы же хорошо запомним этот вывод. Следующий эксперимент. Представим себе магнит в пространстве, силы гравитации исключаем из рассмотрения. Вот он висит неподвижно, окруженный магнитным полем. А почему неподвижно?
Потому, что в магните напряженность магнитного поля максимальная максимальное магнитное давление , а вне него гораздо меньше. Естественно, поле распространяется в область пониженного давления, стараясь занять весь доступный ему объём пространства, то есть все Мироздание. Но за пределами тела магнита у нас вакуум назовем так окружающее пространство, хотя оно имеет совсем другое название. А вакуум имеет очень высокое сопротивление распространению магнитного потока магнитная проницаемость около 1. Тяжело магнитному полю проходить через среду с таким огромным сопротивлением. Упирается оно всеми своими внутренними силами, во все стороны давит на вакуум, но безрезультатно — вакуум с той же силой давит ему на встречу. Все силы симметричные, парные — равнодействующая сила равна нулю. Вот магнит и находится в состоянии покоя.
Не потому, что на него не действуют никакие силы, а потому, что векторная сумма всех действующих сил равна нулю. Продолжаем мысленный эксперимент. Магнит находится на том же месте, окруженный симметричным магнитным полем, равнодействующая всех приложенных сил равна нулю, магнит в состоянии покоя. В окрестностях магнита, в пределах значимого магнитного поля появляется ферромагнетик — железо. Что произойдет? Резкое уменьшение сопротивления магнитному потоку со стороны расположения железа. У нас была симметричная сбалансированная система сил, и вдруг, с одной стороны резко упало сопротивление магнитному потоку. Возникает дисбаланс сил — значительно, пропорционально магнитной проницаемости железа, упало сопротивление магнитному потоку в области кратчайшего пути между магнитом и железом.
Соответственно, под действием не сбалансированной силы со стороны вакуума магнит начинает движение в сторону железа. При этом все больше растет дисбаланс сил, растет сила прижатия магнита к железу. До каких пор будут сближаться магнит и железо? До механического контакта поверхностей магнита и железа. Если бы физические свойства железа позволяли бы магниту проникнуть в тело железа без сопротивления, то магнит остановился бы в точке равновесия действующих сил. И снова занял бы уравновешенное положение. Но, этого не происходит, и магнит, и железо - твердые тела, а посему, магнит останавливается при механическом контакте с железом. Мы провели мысленный эксперимент.
Какие металлы магнитятся?
Тем не менее немногие способны объяснить, что заставляет магнит притягивать, и почему его силе подвластно именно железо. 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? Железа же в яблоках крайне мало и притянуть его даже самым сильным магнитом не удасться.