Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. Неодимовые магниты содержат железо, а это значит, что они подвержены коррозии. Даже элементарная влага из воздуха способна привести со временем к появлению ржавчины, ослаблению мощности, разрушению. Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Почему магнит притягивает? Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита.
Почему магнит притягивает металл ?
Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл. Любой магнит, любого размера, даже самый маленький имеет северный и южный полюса. Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. А правда, почему кусок железа или ферромагнетика притягивается к магниту? Это создает силы притяжения между магнитом и железом, что приводит к их притяжению друг к другу.
Electrons and Magnetism
- Сила сцепления магнита на отрыв и сдвиг
- Расплавленное железо и магнит: необычный эксперимент
- Как сэкономить деньги, нервы и здоровье на магнитах | Пикабу
- Похожие вопросы
- На что способны неодимовые магниты?
- Какие металлы магнитятся? | Все своими руками
Какие металлы магнитятся?
Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть? 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. Почему железо притягивается к магниту? Магнит может притягивать чаще всего такой металл как железо.
Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. 1. магниты притягивают железо в крови. Неодимовые магниты содержат железо, а это значит, что они подвержены коррозии. Даже элементарная влага из воздуха способна привести со временем к появлению ржавчины, ослаблению мощности, разрушению. Почему магнит притягивает?
Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
Магниты имеют два полюса, северный полюс и южный полюс. Магнитное поле представлено силовыми линиями, которые начинаются на северном полюсе магнита и заканчиваются на южном полюсе. Если металлический объект попадает в это магнитное поле, он притягивается к магниту и в конечном итоге прилипает к нему - неметаллические объекты не будут притягиваться к нему. Магниты притягивают предметы, в основе которых есть железо, например, скрепки, шурупы, болтики и гайки. Это предметы, у которых есть магнитные свойства. Магнит не притягивает бумагу, резину, дерево или пластик.
Неверно, что магнит притягивает какой-либо металл. Например, алюминиевые банки являются металлическими, но не содержат железа, поэтому не обладают магнитными свойствами. Сталь — это металл, изготовленный из железа, поэтому стальные предметы, такие как инструменты и столовое серебро, обычно обладают магнитными свойствами. Магнитные полюса Два конца магнита известны как северный полюс N и южный полюс S. Отталкиваются одни и те же полюса - притягиваются противоположные полюса.
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. Однако, за последние десятилетия учёным удалось получить новую форму магнитных материалов и найти им уникальное применение.
Есть магнитная жидкость, которую можно получить на основе керосина, масла и даже воды. Внутри этой жидкости химическим способом взращиваются кристаллы ферромагнетика, например, железа или никеля. Эта жидкость может существовать десятилетиями. Главное свойство этой жидкости — способность втягиваться в область сильного магнитного поля.
Именно поэтому она используется в технике, приборостроении, и рудодобывающей промышленности. Например, если в эту жидкость поместить золотое кольцо, оно в ней утонет, и никакая сила не заставит всплыть это кольцо. Но, если снизу поднести достаточно сильный магнит, то вы увидите, как это кольцо медленно начнёт всплывать.
Если насыпать на лист бумаги, положенный на магнит, железные опилки, то они выстроятся вдоль линий магнитного поля, которое этот магнит создаёт. Поделитесь новостью с друзьями:.
Временные — функционируют по принципу постоянных, но лишь тогда, когда располагаются в сильном магнитном поле. Например, изделия из так называемого мягкого железа гвозди, скрепки и т. Электромагниты представляют собой провода, плотно намотанные на каркас. Как правило, такое устройство оснащено железным сердечником. Работает оно лишь при условии прохождения по проводу электрического тока. Постоянный магнит — наиболее привычный и распространенный. Для его изготовления чаще всего используют следующие сочетания материалов: неодим-железо-бор; альнико или сплав ЮНДК железо, алюминий, никель, кобальт ; самарий-кобальт; ферриты соединения оксидов железа и других металлов-ферримагнетиков. Магнетизм Любой магнит имеет южный и северный полюс. Одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные — притягиваются.
Почему магнит притягивает лишь определенные вещества? Принцип его работы построен на создании магнитного поля при помощи движущихся электронов. В целом электрон является простейшим магнитом. А любая заряженная частица, находящаяся в движении, образует магнитное поле. Если движущихся частиц много, а их перемещение происходит вокруг одной оси, получается тело с магнитными свойствами. Почему в таком случае магнит не притягивает все вещества подряд? В состав атома входит ядро, а также электроны, вращающиеся вокруг него. У электронов есть специальные уровни, по которым они вращаются, или орбиты. На каждом таком уровне расположено по 2 электрона.
Причем вращаются они в разных направлениях. Однако есть вещества под названием ферромагнетики. Некоторые электроны у них непарные. Соответственно, определенное их количество может вращаться в одном и том же направлении. Так создается магнитное поле вокруг каждого атома вещества. 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.
Поиск по сайту
- Перечень магнитящегося цветмета
- Почему магнит притягивает железо
- Новосибирский школьник «притягивает» к себе ложки и мелочь — его мама сняла это на видео
- Магнит железо почему притягивает металл - Информационный портал о сетевых магазинах России
- Почти понятно о магнетизме... тайная сила камня магнита | Granite of science
Почему магнит притягивает железо? Разбираемся в причинах магнитного притяжения
Это электромагниты. Магнитное поле — это периферийная область магнита, обладающая магнитной силой. Магнетизм — это сила, с которой магниты притягиваются или отталкиваются друг от друга. Направление этих электронов выровнено в случае стержневого магнита. В большинстве немагнитных металлов одинаковое число электронов обычно вращается в противоположных направлениях. Таким образом магнетизм отменяется. Вот почему немагнитные металлы или материалы, такие как ткань или бумага, не обладают магнитными свойствами. Интересно отметить, что если оставить или потереть скрепки о магнит, они какое-то время будут проявлять магнитные эффекты. Это индуцированные магнитные поля и магнитные свойства.
Когда металл нужно намагнитить, требуется другое более сильное магнитное вещество с мощным существующим магнитным полем. Это магнитное поле создает магнитную силу, которая, в свою очередь, вращает электроны в одном направлении, увеличивая магнетизм металла. Итак, металлы магнитятся благодаря свободным электронам. Доказано, что магниты имеют два полюса: южный и северный. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, тогда как одни и те же полюса, как известно, отталкиваются. В другом методе несколько веществ можно превратить в магниты с помощью электрического тока. 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.
Что получилось в итоге — смотрите сами! 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.
Могут с ними остановить в метро на рамке, поди докажи, что собирался в полицию сдать. И мы забросили «эхо лихих девяностых» обратно в пруд, подальше, чтоб никто уже не нашел. Владимир Порываев вытащил ржавый "ствол" магнитом и вновь забросил в пруд. И монеты. Остальной железный хлам выбросили в мусорный ящик в парке. Удовольствие получили, полезное дело сделали заодно, дно слегка почистили.
После шашлыка разгоряченные алкоголем отдыхающие граждане частенько бросают в воду мангалы, шампуры, посуду… - Владимир, что еще доводилось поднимать из водоемов, колодцев, болот? Ведра, чайники, утюги, подковы, спиннинги, рыбацкие ящики для зимней ловли, ложки для выгребания льда из лунок, пешни, буры, блесны, крючки, зажигалки, солнцезащитные и простые очки в металлической оправе, прочие потеряшки беспечных рыбаков и отдыхающих. Велосипеды, детали машин, строительный мусор… Кстати, народ приспособился таскать из воды металлолом. И неплохо зарабатывает. Но для этого нужен магнит помощнее, грузоподъемностью 400-600 кг и пара человек. Иную находку одному не вытянуть.
Мы, было дело, раму от грузовика вчетвером еле подняли. Такая «рыбалка» мне определенно понравилась. Все, решено! Покупаю магнит на 300 кг, буду брать на обычную рыбалку, совмещать два удовольствия. Забрасывать спиннинг с лодки, щук ловить, а магнит пусть сзади на веревке тянется, сам цепляет хорошие находки. Я тут начал собирать коллекцию предметов Руси ушедшей.
Пара прялок, ступа, рогач, чапля уже есть. Хочу найти чугунный утюг на углях. Таким брюки клеш пацаном гладил перед выходом на танцы в сельском клубе. В нашей деревне тогда электричества не было, при керосиновой лампе жили. Порываев говорит, эти утюги мужики к сетям привязывали в качестве груза. Так что шанс есть.
И подкову хочу. На счастье. Браконьерская верша, она же "морда". Больше в эту ловушку рыба не попадет. Гулял с девушкой вдоль Москвы-реки и увидел двух парней, которые забрасывали что-то в воду и тут же вытягивали обратно на берег. Присмотрелся, странно: спиннинга-то у них не было.
Да и сам процесс был слишком шумным: каждый заброс заканчивался фонтаном брызг, так всех щук, окуней распугаешь. А главное - ну какая еще рыбалка в мутном столичном водоеме? Не выдержал, подошел. Тут-то парни и показали круглый магнит на длинной веревке. Кидай, мол, в воду и вытаскивай сокровища. За пару часов кладоискатели нашли лишь несколько ржавых железяк, опутанных водорослями...
Но меня было уже не остановить. В деревенском детстве очень нравилось рыбачить. Дело было не в самой рыбе, а в азарте, когда из темной воды тащишь какой-то трофей. Я вырос, перестал есть мясо и пообещал себе никогда не рыбачить и не охотиться. К еде из "прошлой жизни" не тянуло, а вот по ощущению азарта при рыбалке я иногда все-таки скучал. И вот, оказывается, существует гуманная замена рыбной ловле - как соевый заменитель колбасы кстати, мне нравится.
Она просто описана количественно и известна как факт. Дак и я не сомневаюсь что магнит притягивает железки и могу померить параметры этого притяжения. Я то спрашиваю откуда энергия на совершение работы эти притяжением. Чтобы гравитация совершила работу предмет нужно поднять - то есть затратить энергие вначале и потом при падении гравитация выдаст туже затраченую на подъем энергию. С пружиной тоже ясно - сжимаем - затрачиваем, расжимается - отдает энергию. А с магнитом? Вы затратили работу чтобы его поднять к крепежу - эта работа исчезающе мизерна по сравнению с той которую он совершит поднимая десятилетиями железки. Если бы вы удалили железку от магнита а потом он бы ее притянул - тогда было бы понятно как с пружиной. Вы затратили энергию и получили ее обратно. Вы убрали от магнита железку и больше не используете в опыте.
Какие физические свойства магнита при этом изменились? Ни какие. Если вы деформировали пружину - то ее физ свойства изменились - она накопила энергию в виде упругой деформации. Магнит же ни каких свойств не изменит если вы удалите от него железку. Добавлено спустя 3 минуты 59 секунд: blindman писал а : При падении шарика с высоты совершается работа?
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл. Например, длинный железный гвоздь начинает притягивать к себе другие железные предметы, которых не может притянуть магнит, который намагнитил гвоздь. Почему металлические опилки, притянувшиеся к одному полюсу магнита, расходятся своими концами?
Почему магнит притягивает железо?
Расплавленное железо против магнита: увлекательный эксперимент. Как ведет себя расплавленное железо и обладает ли оно магнитными свойствами? Почему магнит притягивает железо, а не алюминий? Железо притягивается к магнитам из-за его высокопроводящей природы. Железа же в яблоках крайне мало и притянуть его даже самым сильным магнитом не удасться. Узнайте, почему магнит притягивает железо. Краткое объяснение, почему магнит притягивает железо. Блог магазина Магнитов на Коломенской.
Почему магнит притягивает железо? — точный ответ!
Могут с ними остановить в метро на рамке, поди докажи, что собирался в полицию сдать. И мы забросили «эхо лихих девяностых» обратно в пруд, подальше, чтоб никто уже не нашел. Владимир Порываев вытащил ржавый "ствол" магнитом и вновь забросил в пруд. И монеты. Остальной железный хлам выбросили в мусорный ящик в парке. Удовольствие получили, полезное дело сделали заодно, дно слегка почистили. После шашлыка разгоряченные алкоголем отдыхающие граждане частенько бросают в воду мангалы, шампуры, посуду… - Владимир, что еще доводилось поднимать из водоемов, колодцев, болот? Ведра, чайники, утюги, подковы, спиннинги, рыбацкие ящики для зимней ловли, ложки для выгребания льда из лунок, пешни, буры, блесны, крючки, зажигалки, солнцезащитные и простые очки в металлической оправе, прочие потеряшки беспечных рыбаков и отдыхающих. Велосипеды, детали машин, строительный мусор… Кстати, народ приспособился таскать из воды металлолом. И неплохо зарабатывает. Но для этого нужен магнит помощнее, грузоподъемностью 400-600 кг и пара человек.
Иную находку одному не вытянуть. Мы, было дело, раму от грузовика вчетвером еле подняли. Такая «рыбалка» мне определенно понравилась. Все, решено! Покупаю магнит на 300 кг, буду брать на обычную рыбалку, совмещать два удовольствия. Забрасывать спиннинг с лодки, щук ловить, а магнит пусть сзади на веревке тянется, сам цепляет хорошие находки. Я тут начал собирать коллекцию предметов Руси ушедшей. Пара прялок, ступа, рогач, чапля уже есть. Хочу найти чугунный утюг на углях. Таким брюки клеш пацаном гладил перед выходом на танцы в сельском клубе.
В нашей деревне тогда электричества не было, при керосиновой лампе жили. Порываев говорит, эти утюги мужики к сетям привязывали в качестве груза. Так что шанс есть. И подкову хочу. На счастье. Браконьерская верша, она же "морда". Больше в эту ловушку рыба не попадет. Гулял с девушкой вдоль Москвы-реки и увидел двух парней, которые забрасывали что-то в воду и тут же вытягивали обратно на берег. Присмотрелся, странно: спиннинга-то у них не было. Да и сам процесс был слишком шумным: каждый заброс заканчивался фонтаном брызг, так всех щук, окуней распугаешь.
А главное - ну какая еще рыбалка в мутном столичном водоеме? Не выдержал, подошел. Тут-то парни и показали круглый магнит на длинной веревке. Кидай, мол, в воду и вытаскивай сокровища. За пару часов кладоискатели нашли лишь несколько ржавых железяк, опутанных водорослями... Но меня было уже не остановить. В деревенском детстве очень нравилось рыбачить. Дело было не в самой рыбе, а в азарте, когда из темной воды тащишь какой-то трофей. Я вырос, перестал есть мясо и пообещал себе никогда не рыбачить и не охотиться. К еде из "прошлой жизни" не тянуло, а вот по ощущению азарта при рыбалке я иногда все-таки скучал.
И вот, оказывается, существует гуманная замена рыбной ловле - как соевый заменитель колбасы кстати, мне нравится.
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. 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?
Точнее о том, что некий металлообразный кусок может притягивать к себе различные железные предметы, а также взаимно притягиваться или взаимно отталкиваться от другого такого же магнита. Но вот саму природу подобных явлений знает далеко не каждый. Хотя суть магнита не таит в себе особых тайн и сложностей. Всё в нём достаточно просто. Давайте же в этой статье рассмотрим причину и природу, что стоит в основе работы магнита. Итак, прежде всего начнём со следующего. Думаю Вам приходилось слышать, что основой работы любых электрических приборов является движение электрического тока по внутренним цепям устройства.
Электрический ток представляет собой маленькие электрические частицы, имеющие определённый электрический заряд и упорядоченно передвигаемые внутри проводников всего того, что проводит через себя ток при появлении такой возможности когда возникает замкнутая цепь. Частицы с отрицательным зарядом принято называть электронами. Именно они в твёрдых веществах совершают свою работу передвижение. В жидких и газообразных веществах передвигаются ионы, имеющие плюсовой заряд. Какая же связь между электрически заряженными частицами и магнитами, выражающую его суть? А связь прямая! Учёными давно было установлено, что магнитное поле возникает именно вокруг движущегося электрического заряда.
Сделайте аналогичные карты для различных расположений магнитов, показанных на фиг. Размер каждой карты должен быть с ладонь руки или больше. Советуем вам при составлении карты пользоваться пунктирными линиями. Помните, что небольшое число основных линий лучше передает общую картину, чем густое скопление. Примеры конфигураций магнитного поля. Примеры расположения магнитов для составления карт магнитного поля. Интерпретация карт магнитного поля Составляя карты различных магнитных полей, мы видим, что они могут кое-что рассказать нам о силах, которые действуют на магниты, создающие эти поля. Силовые линии кажутся похожими на упругие натянутые трубки, которые пытаются сокращаться в продольном направлении, одновременно расталкивая друг друга и выгибаясь в сторону, как если бы они были заполнены жидкостью.
Конфигурация линий между северным и южным полюсами напоминает протянутые навстречу щупальца, что говорит о притяжении; между двумя северными полюсами линии сплюснуты и наталкиваются друг на друга, как буфера, что свидетельствует о силах отталкивания. В более сложных случаях можно заметить, что силовые линии как бы растягивают и изгибают магнит. По мере приближения к полюсу силовые линии сходятся все более тесно. Мы уже знаем, что у полюсов магнитное поле становится сильнее закон обратных квадратов. Так что сгущение силовых линий идет рука об руку с ростом напряженности поля. Если детально исследовать самые различные конфигурации силовых линий, то обнаружится, что чем больше сгущаются линии, тем сильнее становится поле. Таким образом, картина силовых линий может дать нам представление о напряженности поля. В более серьезных курсах магнетизма эта идея преломляется в некоторый способ численного определения напряженности магнитного поля по густоте силовых линий.
Полезно выработать привычку представлять себе магнитные силовые линии как агенты, посредством которых магниты притягивают и отталкивают друг друга, так как это представление приложимо и к магнитным силам, с которыми электрические токи взаимодействуют с другими токами и магнитами. Таким образом, карты магнитных полей дают нам в руки способ наглядного изображения действия электрических моторов, амперметров и т. Электрическое поле имеет совсем другую природу, однако конфигурация силовых линий этого поля также может сказать о его напряженности. Можно представить себе, что радиоволны бегут вдоль комбинации силовых линий электрического и магнитного полей наподобие колебаний туго натянутых веревок. Этот пример дает ощущение того, что силовые линии электрического и магнитного полей вполне реальны. Конечно, не следует забывать, что в действительности существуют не силовые линии, а сами поля. Магнитное поле Земли Если воспользоваться компасом, чтобы построить карту окружающего нас магнитного поля, то мы получим ряд параллельных линий, идущих приблизительно с севера на юг. Подвешенный на нити намагниченный стержень, представляющий собой гигантскую компасную стрелку, повернется в том же направлении.
Эти линии говорят о существовании магнитного поля, которое, разумеется, останется и после того, как мы уберем все наши магниты. Обследовав всю поверхность Земли, мы увидим, что линии сходятся на севере Канады, а также в некоторой области в Австралии. Почти повсюду эти линии идут не горизонтально, а наклонены к земной поверхности[67]. Их направление указывает на то, что Земля похожа на огромный магнит с магнитной осью, слегка повернутой относительно географической оси вращения фиг. Именно это слабое земное магнитное поле используется для навигации с помощью компаса, несмотря на то, что стальные корабли обладают собственным магнитным полем, которое частично имеет переменный характер, что сильно затрудняет навигационное дело. Эквивалентный магнит для внешнего магнитного поля Земли. Северный полюс стрелки компаса указывает на север Канады. Следовательно, там должен находиться южный магнитный полюс Земли.
Этот полюс, однако, называют Северным магнитным полюсом. Если это будет вас затруднять, то избегайте таких сокращений, как «северный полюс», и называйте все полюсы их полными именами, т. Это избавит от путаницы. Когда же вы полностью уясните себе этот вопрос, вам, возможно, снова захочется вернуться ради экономии времени к сокращенным наименованиям. Магнитное поле Земли на значительных пространствах однородно, т. Поэтому с его помощью можно провести очень важный опыт — проверить равноправность северного и южного полюсов магнита. Положим магнит на пробку и пустим его плавать в воду. Земное магнитное поле повернет магнит в направлении N-S.
Будет ли оно также перемещать его в каком-либо определенном направлении, например на север? Если северный и южный полюсы плавающего магнита обладают равной силой хотя создаваемые ими поля противоположны по направлению , можно ожидать, что магнитное поле Земли будет притягивать их одинаково. Под действием такого притяжения магнит повернется вокруг своей оси, но не будет двигаться по поверхности воды ни на север, ни в каком-либо другом направлении. Если же полюсы плавающего магнита неодинаковы, то можно ожидать, что магнитное поле Земли будет действовать на них с различной силой и заставит магнит перемещаться в некотором направлении. Проведите этот важный опыт сами. Хотя земное магнитное поле довольно слабое, оно способно заметно искривить путь электронного пучка. В следующих разделах мы увидим, как магнитное поле может выталкивать проводник с электрическим током, действуя подобно катапульте. Потоки заряженных частиц космического излучения, приходящие из мирового пространства, также заворачиваются земным магнитным полем.
Это позволяет использовать Землю во многих современных экспериментах с космическими лучами как гигантский анализирующий магнит. Как намагничивают магниты В современной практике намагничивание магнитов производится с помощью электрического тока. Для этого ток пропускается не через намагничиваемый металлический брусок, а через намотанную вокруг него проволочную катушку. Магнитное поле внутри длинной цилиндрической катушки соленоида однородно, а напряженность его легко менять, регулируя ток. Поэтому такая катушка чрезвычайно удобна для опытов по намагничиванию. Если мы поместим стальной брусок внутрь соленоида и подадим в катушку ток, то увидим, что при включенном токе брусок намагничивается. После выключения тока брусок по-прежнему остается магнитом, хотя и несколько более слабым. Для намагничивания бруска достаточно пропускать ток через катушку в течение всего лишь доли секунды.
Существует несколько материалов, пригодных для получения таких «постоянных магнитов». Для этой цели подходит большинство сортов закаленной стали. Еще лучше специальные стали, содержащие вольфрам или кобальт. Некоторые новые сплавы, в состав которых входит алюминий, например «алнико», позволяют создавать еще более сильные магниты, однако требуют больших полей для намагничивания. Все эти материалы также можно намагнитить, помещая их на короткое время в магнитное поле. Обращение магнитного поля путем перемены направления тока в катушке меняет и направление намагничивания. Как размагничивают магниты Намагниченный стальной брусок можно полностью размагнитить, помещая его внутрь катушки, через которую пропущен переменный ток, и затем медленно вынимая оттуда. Другой способ — постепенно уменьшать силу переменного тока до нуля с помощью реостата.
Временное намагничивание мягкого железа Пытаясь намагнитить кусок мягкого железа, т. Если ток выключить, брусок почти полностью потеряет магнитные свойства. Мягкое железо оказывается прекрасным материалом для временного намагничивания, поэтому оно используется для изготовления сердечников электромагнитов в электромоторах и других электромагнитных устройствах. Мы можем временно намагнитить брусок из мягкого железа, поднося к нему магнит. Если N-полюс магнита находится около конца А бруска АВ, то стрелка компаса покажет, что брусок приобрел магнитные свойства, причем его южный полюс оказывается в А, т. Если же мы унесем магнит, эти полюсы сразу исчезнут. Теперь вы можете понять, почему ненамагниченные железные опилки притягиваются к магниту. Он намагничивает эти небольшие кусочки железа, но неоднородное магнитное поле оказывает неодинаковое воздействие на их полюсы.
Кусочки железа, близкие к северному полюсу магнита, будут иметь на краю, обращенном к магниту, южный полюс, и этот полюс будет сильно притягиваться к магниту. Их северный полюс будет находиться дальше от магнита, т. Таким образом, опилки будут сильнее притягиваться к магниту, чем отталкиваться от него[68]. Обобщая эти рассуждения, можно сказать, что магнит притягивает любой ненамагниченный кусок железа, создавая в нем временное намагничивание. Даже маленькая компасная стрелка будет временно намагничивать железный брусок. Будучи более подвижной, чем тяжелый брусок, стрелка будет сама поворачиваться и указывать в его сторону. Ее вращение говорит нам только о том, что как стрелка, так и железный брусок могут намагничиваться и что по крайней мере один из них уже намагничен. Следовательно, наблюдая притяжение, нельзя сказать, являются ли магнитами оба тела.
Однако такое заключение легко сделать, если мы увидим, что они отталкиваются. Магнитные и немагнитные материалы Если попытаться намагнитить образцы из меди, железа, стекла и других материалов, помещая их в соленоид с током, то выяснится, что лишь некоторые из этих образцов обнаруживают магнитные свойства. Такие материалы мы называем магнитными. К ним принадлежат железо, многие железные сплавы, никель. Ряд веществ, как, например, жидкий кислород и некоторые соединения железа, тоже в слабой степени проявляют магнитные свойства, но большинство веществ немагнитно. Основываясь на этом, мы говорим, что немагнитные вещества невозможно намагнитить в противоположность магнитным, и последние, если они намагничены, мы называем магнитами. Более тонкие опыты опровергают это простое правило. Многие вещества при помещении их в магнитное поле обнаруживают слабые временные магнитные эффекты, и мы можем проследить их магнитные свойства вплоть до атомного уровня.
Более того, мы в состоянии показать, что некоторые атомы, сами являются магнитами, и знаем способ который будет описан далее , как измерить их магнитные свойства. Даже те немногие металлы, как, например, железо, которым свойственны значительные магнитные эффекты и которые могут служить материалом для постоянных магнитов, также обязаны своими свойствами атомному магнетизму. Их атомы обладают специфической способностью объединяться, при этом атомные магнитики выстраиваются-особым образом, создавая прочные постоянные группы. Атомная теория предсказывает также и другие магнитные свойства атомов. Весьма забавно, что результатом этих предсказаний является отрицательный магнетизм, совсем не похожий на тот, с которым мы всегда встречаемся, и теория утверждает, что им, хотя и в очень слабой степени, обладают все вещества. На чем основаны эти предсказания? Достаточно ли они правдоподобны? Наблюдался ли этот отрицательный магнетизм на опыте?
Если да, то почему же не для всех веществ? На эти вопросы мы кратко ответим в гл. Магнитное поле электрического тока Опыты говорят нам о том, что всякий электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Магнитное поле, окружающее длинную катушку из проволоки, которую часто называют соленоидом, очень похоже на поле намагниченного стержня. При детальном сравнении оказывается, что конфигурации внешних магнитных полей такого стержня и соленоида, имеющего ту же форму и размеры, попросту одинаковы. Можно показать, что внутри полой катушки магнитные силовые линии идут плотным параллельным пучком, образуя сильное однородное магнитное поле. Задача 2 Почему лучше намагничивать стальной стержень, помещая его внутри соленоида с током, а не снаружи? Задача 3 На чертеже а фиг.
Если уменьшать длину соленоида, сжимая его, как гармошку;, конфигурация поля будет меняться, как показано на чертеже б. Представим себе, что катушка сжата до предела чертеж в , так что превратилась в один виток. Можете ли вы предсказать, как будет выглядеть магнитное поле витка с током, представив себе характер сжатия силовых линий? Изобразите ожидаемую конфигурацию поля. Согласуется ли она с опытом? Задача 4 Внешнее магнитное поле соленоида совпадает с полем намагниченного стержня одинаковых размеров и формы. Какую же форму имел бы магнит, создающий такое же поле, как и виток с током в? Нарисуйте или опишите этот эквивалентный магнит.
Если ее подвесить, она будет поворачиваться до тех пор, пока ее ось не укажет в направлении N-S. Она ведет себя так, как будто имеет на концах «полюсы», которые притягивают или отталкивают полюсы других магнитов. Небольшая катушка с током, помещенная в магнитное поле Земли, магнита или другой катушки, будет поворачиваться наподобие стрелки компаса, пока ее магнитная ось не станет параллельной внешнему полю. Магнитное поле прямого провода с током Есть один особый очень важный случай проводника с током, когда нельзя подобрать эквивалентного магнита одинакового размера и формы. Это случай длинного прямого провода с током. С помощью железных опилок или крошечного компаса можно показать, что магнитные силовые линии такого проводника представляют собой опоясывающие его окружности, расположенные, разумеется, не в одной плоскости, а повсюду вокруг него. Магнитное поле сильнее вблизи провода и ослабевает вдали от него. Этот первый эффект магнитного действия электрического тока был открыт следующим образом.
В конце своей лекции о свойствах электрического тока датский ученый Эрстед поместил токонесущий провод около компасной стрелки и был до глубины души изумлен, увидев, что стрелка повернулась. Когда известие об этом открытии распространилось по Европе, оно породило целую лавину исследований. Ампер и другие ученые, пытаясь объяснить эти опыты, вскоре ввели в физику понятие электромагнитного поля. Явление, обнаруженное Эрстедом, представлялось крайне удивительным. Таким образом, силы действовали на компасную стрелку не в направлении прямой, соединяющей ее полюс с проводником, а в перпендикулярном направлении. Последующие опыты подтвердили это заключение и показали, что сила, действующая со стороны магнита на ток, перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению тока — проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает боковое усилие. Эти новые силы полностью отличались от уже известных обычных сил, таких, как, например, силы тяготения направленные по прямой от одной массы к другой или силы, возникающие при столкновении упругих шаров или молекул которые отбрасывают их в противоположные стороны , а также силы притяжения или отталкивания , действующие по прямой между электрическими зарядами и между магнитными полюсами. До открытия Эрстеда были известны только такие силы, которые действуют вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела.
Незадолго до Великой Французской Революции школа мыслителей, включая Вольтера и других, создала механистическую философию полностью предсказуемой Вселенной, основываясь на концепции таких простых сил. Когда обнаружилось, что новые электромагнитные силы зависят от скорости движения электрических зарядов тока , они стали казаться еще более странными. Это были силы, которые увеличивались с ростом скорости и действовали перпендикулярно ей! Однако именно такие силы заставляют работать электрический двигатель. Мы можем проиллюстрировать происхождение этих сил с помощью карты магнитного поля. Круговое магнитное поле, окружающее прямолинейный проводник с током, само по себе несколько необычно, но и только. Однако в комбинации с однородным магнитным полем оно создает отклоняющие силы, без которых невозможна работа электродвигателей, измерительных приборов, телевизионных трубок и некоторых гигантских ускорителей заряженных частиц. Чтобы продемонстрировать, откуда возникают эти силы, изобразим магнитные силовые линии с помощью векторов.
Магнитное поле действует как катапульта Мы сможем предсказать направление действия результирующей силы, складывая векторы сил, отвечающих двум различным полям. Конфигурация однородного магнитного поля — это ряд равномерно идущих параллельных силовых линий, как показано на фиг. Мы рисуем эти окружности сгущающимися вблизи проводника, чтобы показать, что поле около него сильнее.