Egenskaper av magneten og energien i magnetfeltet

Til et slikt objekt som en magnet har alle lenge vært vant til det. Vi ser ikke noe spesielt i det. Forbundet med oss, pleier han vanligvis med leksjoner i fysikk eller demonstrasjon i form av fokuspunkter for egenskapene til en magnet for preschoolers. Og sjelden tenker noen på hvor mange magneter som omgir oss i hverdagen. I en hvilken som helst leilighet er det dusinvis. En magnet er tilstede i enheten til hver høyttaler, båndopptaker, elektrisk barbermaskin, klokke. Selv en bank med negler er en.

Og ennå?

Vi er mennesker - ikke et unntak. Takket være biokretsen i kroppen rundt oss er det et usynlig mønster av dens styrker. En stor magnet er planeten jorden. Og enda mer grandiose er plasma-ballen av solen. Dimensjonene til galakser og nevler som er uforståelige for det menneskelige sinn, tillater sjelden at alle disse er også magneter.

Moderne vitenskap krever opprettelsen av nye store og supermektige magneter, hvor anvendelsesområdene er knyttet til termonukleær fusjon, generering av elektrisk energi, akselerasjon i synkrotroner av ladede partikler og oppstigning av nedsenkede skip. Å skape et superstrengt felt ved hjelp av magnetens magnetiske egenskaper er en av oppgavene til moderne fysikk.

La oss klargjøre konsepter

Et magnetfelt er kraften som virker på kroppene som har ladningen, i bevegelse. Det "virker ikke" med faste gjenstander (eller berøvet) og fungerer som en av formene til det elektromagnetiske feltet, som eksisterer som et mer generelt konsept.

Hvis organer kan skape seg selv et magnetfelt og selv opplever kraften i effekten, blir de kalt magneter. Det vil si at disse elementene er magnetisert (de har et tilsvarende øyeblikk).

Ulike materialer reagerer ulikt på det ytre feltet. Å svekke sin handling i seg selv kalles paramagneter, forsterkende - diamagnetikk. Individuelle materialer har eiendommen til en tusenfoldig økning i det eksterne magnetfeltet. Disse er ferromagneter (kobolt, nikkel med jern, gadolinium, og også forbindelser og legeringer av disse metallene). De av dem, som etter å ha blitt rammet av et sterkt ytre felt, selv oppnår magnetiske egenskaper, kalles magnetisk hardt. Andre som er i stand til å oppføre seg som magneter bare under feltets direkte påvirkning og ikke lenger er så forsvunnet, er magnetisk myke.

En liten bit av historie

Studien av egenskapene til permanente magneter folk har hatt å gjøre med veldig, veldig gamle tider. Det er nevnt i skrifter fra forskere fra antikkens Hellas, selv 600 år før vår tid. Naturlig (naturlig opprinnelse) magneter finnes i innskudd av magnetisk malm. Den mest kjente av de store naturlige magneter er lagret ved universitetet i Tartu. Han veier 13 kg, og lasten, som kan heves med hjelpen hans, er 40 kg.

Mennesket har lært å lage kunstige magneter ved hjelp av ulike ferromagneter. Verdien av pulver (fra kobolt, jern, etc.) er evnen til å holde en vekt på 5000 ganger sin egen vekt. Kunstige prøver kan være permanente (oppnådd av magnetisk harde materialer) eller elektromagneter som har en kjerne, hvis materiale er mykt magnetisk jern. Spenningsfeltet i dem oppstår på grunn av passasje av en elektrisk strøm gjennom viklingstrådene, som er omgitt av en kjerne.

Den første seriøse boken som inneholder forsøk på å vitenskapelig studere egenskapene til en magnet, er arbeidet til London-doktoren Hilbert, publisert i 1600. Dette arbeidet inneholder all informasjonen som er tilgjengelig på den tiden vedrørende magnetisme og elektrisitet, samt forfattereksperimenter.

Noen av de eksisterende fenomenene som en person forsøker å tilpasse seg til det praktiske livet. Selvfølgelig var magneten ikke noe unntak.

Hvor magneter brukes

Hvilke egenskaper av magneten tok menneskeheten ved? Anvendelsesområdet er så bredt at vi kun kan kort berøre de viktigste, mest kjente enhetene og applikasjonene til dette bemerkelsesverdige emnet.

Kompasset er et velkjent instrument for å bestemme retninger på bakken. Takket være ham legger de veier til luft- og sjøfartøyer, bakkenransport, formålet med fotgjengertrafikk. Disse enhetene kan være magnetiske (piltype), brukt av turister og topografer, eller ikke-magnetiske (radio og hydrauliske kompasser).

De første kompassene av naturlige magneter ble laget i XI århundre og ble brukt i navigasjon. Deres handling er basert på fri rotasjon i horisontalplanet av en lang nål laget av magnetisk materiale, balansert på aksen. Den ene enden vender alltid mot sør, den andre mot nord. Dermed kan du alltid vite nøyaktig de viktigste retningene angående verdens sider.

Hovedområder

Områder hvor magnetens egenskaper fant hovedapplikasjonen - radio og elektro, instrumentering, automatisering og telemekanikk. Fra ferromagnetiske materialer blir reléer, magnetiske ledninger, etc. oppnådd. I 1820 ble eiendommen til en leder med en strøm detektert for å virke på pilen av magneten, og tvinger den til å snu. Samtidig ble det oppnådd en annen oppdagelse: Et par parallelle ledere gjennom hvilke en strøm av en retning passerer gjennom, har eiendommen til gjensidig tiltrekning.

På grunn av dette ble det antatt om årsaken til magnetens egenskaper. Alle slike fenomener oppstår i forbindelse med strømmer, inkludert sirkulasjon inne i magnetiske materialer. Moderne ideer i vitenskapen faller helt sammen med denne antagelsen.

Om motorer og generatorer

På grunnlag av det opprettes mange varianter av elektriske motorer og elektriske generatorer, det vil si rotasjonsmaskiner av hvilket operasjonsprinsipp er basert på omdanning av mekanisk energi til elektrisk energi (det dreier seg om generatorer) eller elektrisk til mekanisk (om motorer). Enhver generator opererer på prinsippet om elektromagnetisk induksjon, det er EMF (elektromotorisk kraft) oppstår i en ledning som beveger seg i et magnetfelt. Den elektriske motoren virker på grunnlag av fenomenet utseendet av kraft i en ledning med en strøm plassert i et tverrfelt.

Ved hjelp av kraften av samspillet med feltet med strømmen som går gjennom viklingene av viklingen av deres bevegelige deler, betjener enheter som kalles magnetiske elektriske enheter. Som den nye kraftige elektriske motoren av en vekselstrøm som har to viklinger, virker induksjonstælleren på elektrisk kraft. Den ledende disk som er lokalisert mellom viklingene, er underlagt rotasjon med et dreiemoment, hvis styrke er proporsjonal med strømforbruket.

Og i hverdagen?

Utstyrt med et miniatyrbatteri, er det elektriske armbåndsuret kjent for alle. Deres design gjennom bruk av et par magneter, et par induktansspoler og en transistor er mye enklere når det gjelder antall tilgjengelige deler enn en mekanisk klokke.

Flere og flere applikasjoner er låser av elektromagnetisk type eller sylinderlås, som er utstyrt med magnetiske elementer. I dem er både nøkkelen og låsen utstyrt med et kodesett. Når den riktige nøkkelen er låst inn i hullet, tiltrekkes de indre elementene i magnetlåsen til ønsket posisjon, noe som gjør at den kan åpnes.

Virkningen av magneter er basert på enheten av dynamometre og et galvanometer (en svært sensitiv enhet som måler svake strømmer). Magnetens egenskaper har funnet anvendelse i produksjon av slipemidler. Såkalte akutte små og svært harde partikler, som er nødvendige for mekanisk bearbeiding (sliping, polering, scuffing) av en rekke objekter og materialer. I produksjon settes ferrosilikatet som er nødvendig i blandingen delvis på bunnen av ovnen, delvis inn i slitasjen. For å fjerne den derfra, er det nødvendig med magneter.

Vitenskap og kommunikasjon

På grunn av stoffets magnetiske egenskaper har vitenskapen muligheten til å studere strukturen i en rekke organer. Man kan bare nevne magnetochemistry eller magnetisk feildeteksjon (en metode for å oppdage feil ved å studere forvrengning av et magnetfelt i enkelte produktområder).

De brukes også til produksjon av utstyr med høyt frekvensområde, radiokommunikasjonssystemer (militære og kommersielle linjer), varmebehandling, både hjemme og i næringsmiddelindustrien (alle er kjent med mikrobølgeovner). Det er praktisk talt umulig innenfor rammen av en artikkel å oppregne alle de komplekse tekniske enhetene og applikasjonene der stoffets magnetiske egenskaper brukes i dag.

Omfanget av medisin

Sfæren for diagnostikk og medisinsk terapi var ikke et unntak. Takket være røntgengenererende elektron lineære akseleratorer utføres svulsterapi, protonbjelker genereres i syklotroner eller synkrotroner, som har fordeler over røntgenstråler i lokal retning, og er mer effektive når det gjelder behandling av svulster i øyne og hjerne.

Når det gjelder biologisk vitenskap, selv før midten av forrige århundre, var organismens vitale funksjoner ikke forbundet med eksistensen av magnetfelt. Vitenskapelig litteratur ble til og med fylt opp med individuelle rapporter om en eller annen av deres medisinske effekter. Men siden sekstitallet begynte en lavine av publikasjoner på magnetens biologiske egenskaper å strømme.

Tidligere og nå

Imidlertid forsøk på å behandle dem ble mennesker utført av alkymister i det XVI århundre. Det har vært mange vellykkede forsøk på å kurere tannpine, nervøse lidelser, søvnløshet og en rekke indre organer. Det ser ut til at i medisin, fant magneten sin bruk senest i navigasjon.

Det siste halve århundre er mye brukt magnetiske armbånd, populært blant pasienter med nedsatt blodtrykk. Forskere trodde alvorlig på evnen til en magnet for å øke motstanden i menneskekroppen. Ved hjelp av elektromagnetiske instrumenter har lært å måle blodstrømens hastighet, ta prøver eller angi nødvendige medisiner fra kapslene.

Magneten fjerner små metallpartikler fanget i øyet. Driften er basert på arbeidet med elektriske sensorer (alle som er kjent med prosedyren for fjerning av elektrokardiogrammet). I vår tid blir samarbeidet mellom fysikere med biologer for å studere de dype mekanismene av effekten på menneskekroppen av magnetfeltet blitt stadig nærmere og nødvendig.

Neodymmagnet: egenskaper og applikasjoner

Neodymmagneter anses å ha størst innvirkning på menneskers helse. De består av neodym, jern og bor. Deres kjemiske formel er NdFeB. Hovedfordelen ved en slik magnet er den sterke effekten av sitt felt i en relativt liten størrelse. Vekten av en magnet med en kraft på 200 gauss er således ca. 1 g. Til sammenligning har en jernmagnet lik i styrke til den en vekt som er ca. 10 ganger større.

En annen utvilsomt fordel med disse magneter er god stabilitet og evnen til å bevare de nødvendige kvaliteter i hundrevis av år. Over et århundre mister magneten sine egenskaper med bare 1%.

Hvor nøyaktig behandles det med en neodymmagnet?

Med sin hjelp til å forbedre blodsirkulasjonen, stabiliserer trykket, kjemper med migrene.

Egenskaper av neodymmagneter begynte å bli brukt til behandling for 2000 år siden. Mentjoner om denne form for terapi er funnet i manuskripter i det antikke Kina. Han ble deretter behandlet ved å bruke magnetiserte steiner til menneskekroppen.

Terapi eksisterte også i form av å feste dem til kroppen. Legenden hevder at Cleopatra var tvunget til alltid å ha på seg et magnetisk bandasje på hodet med utmerket helse og ubehagelig skjønnhet. I det Xe århundre beskrev persiske forskere i detalj den gunstige effekten av egenskapene til neodymmagneter på menneskekroppen i tilfelle eliminering av betennelser og muskelspasmer. I følge det overlevende beviset på den tiden kan man dømme deres bruk for å øke styrken av muskler, styrken av beinvev og reduksjon av smerte i leddene.

Fra alle plager ...

Bevis på effektiviteten av slik eksponering ble publisert i 1530 av den berømte legen fra Sveits Paracelsus. I hans skrifter beskrev legen de magiske egenskapene til en magnet som kan stimulere kroppens styrke og forårsake selvhelbredelse. Et stort antall sykdommer i disse dager begynte å overvinne, ved hjelp av en magnet.

Selvmedikamenter ved hjelp av dette middelet i USA i etterkrigsårene (1861-1865), da det ikke var kategorisk nok medisiner, ble vidt spredt. De brukte det både som medisin og som anestesi.

Siden det 20. århundre har de terapeutiske egenskapene til magneten vært vitenskapelig begrunnet. I 1976 introduserte den japanske legen Nikagawa konseptet om et underskudd av magnetfelt. Studier har etablert sine eksakte symptomer. De er inkludert i svakhet, tretthet, redusert ytelse og forstyrrelser i søvnprosessen. Det er også migrene, ledd- og vertebrale smerter, funksjonsfeil hos fordøyelsessystemet og kardiovaskulære systemer i form av hypotensjon eller hypertensjon. Når det gjelder syndromet og gynekologiområdet, endres huden. Med magnetoterapi kan disse tilstandene normaliseres.

Vitenskapen står ikke stille

Forskere fortsetter å eksperimentere med magnetfelt. Eksperimenter utføres både på dyr og fugler, og på bakterier. Forholdene til et svekket magnetfelt reduserer suksessen til metabolske prosesser i eksperimentelle fugler og mus, og bakteriene stopper plutselig med å multiplisere. Med langvarig underskudd på feltet gjennomgår levende vev uopprettelige endringer.

Det er for kampen mot alle slike fenomener og de mange negative konsekvensene av dem som magnetoterapi blir brukt som sådan. Det ser ut til at i dag er alle nyttige egenskaper av magneter ennå ikke blitt studert til riktig grad. Foran legene mange interessante funn og nye utviklinger.