Свойства на магнита и енергията на магнитното поле

На такъв обект като магнит, всички отдавна са свикнали. Не виждаме нищо особено в него. Свързан с нас, той обикновено има уроци по физика или демонстрация под формата на фокусни точки за свойствата на магнит за предучилищна възраст. И рядко някой мисли колко много магнити ни заобикалят в ежедневието. Във всеки апартамент има десетки. В устройството на всеки високоговорител има магнит, магнетофон, електрическа самобръсначка, часовник. Дори една банка с нокти е една.

И все пак?

Ние - хората - не са изключение. Благодарение на биологичните потоци в тялото около нас има невидим образец от линиите на сила. Огромен магнит е планетата Земя. И още по-грандиозно е плазмената топка на слънцето. Размерите на галактиките и мъглявините, неразбираеми за човешкия ум, рядко позволяват мисълта, че всички те са и магнити.

Съвременната наука изисква създаването на нови големи и суперможни магнити, областите на приложение на които са свързани с термоядрения синтез, генерирането на електрическа енергия, ускоряването на синхротроните на заредените частици, издигането на потънали кораби. Създаването на свръхтръвно поле, използващо магнитните свойства на магнита, е една от задачите на съвременната физика.

Нека изясним понятията

Магнитно поле е силата, действаща върху телата, които имат заряд в движение. Тя "не работи" с фиксирани обекти (или е лишена от заряд) и служи като една от формите на електромагнитно поле, която съществува като по-обща концепция.

Ако телата могат да създадат около себе си магнитно поле и самите те изпитват силата на въздействието си, те се наричат ​​магнити. Това означава, че тези елементи са магнетизирани (те имат съответния момент).

Различните материали реагират неравномерно на външното поле. Освобождаването на действията в себе си се наричат ​​парамагнити, усилващи - диамагнетични. Индивидуалните материали притежават хиляда пъти увеличение на външното магнитно поле. Това са феромагнити (кобалт, никел с желязо, гадолиний, както и съединения и сплави на тези метали). Онези от тях, които, след като са били засегнати от силно външно поле, придобиват магнитни свойства, се наричат ​​магнетично твърди. Други, способни да се държат като магнити само под прякото въздействие на полето и да престанат да бъдат така с изчезването си, са магнитно меки.

Малко история

Проучването на свойствата на хората с постоянни магнити се занимава с много, много стари времена. Споменава се в писанията на учените от древна Гърция дори 600 години преди нашата ера. Природните магнити (природен произход) могат да бъдат намерени в отлагания на магнитна руда. Най-известният от големите природни магнити се съхранява в университета в Тарту. Той тежи 13 килограма, а товарът, който може да се издигне с негова помощ, е 40 килограма.

Човечеството се е научило да създава изкуствени магнити, използвайки различни феромагнити. Стойността на праха (от кобалт, желязо и т.н.) е способността да държи тегло от 5000 пъти собственото си тегло. Изкуствените екземпляри могат да бъдат постоянни (получени от магнитно твърди материали) или електромагнити, имащи сърцевина, чийто материал е мека магнитна желязо. Полето за напрежение в тях възниква поради преминаването на електрически ток през жиците на намотката, който е заобиколен от сърцевина.

Първата сериозна книга, съдържаща опити за научно изследване на свойствата на магнит, е дело на лондонския лекар Хилберт, публикуван през 1600 г. Тази работа съдържа цялата налична по това време информация за магнетизма и електричеството, както и за авторитетни експерименти.

Всеки от съществуващите явления човек се опитва да се адаптира към практическия живот. Разбира се, магнитът не беше изключение.

Как се използват магнитите

Какви свойства на магнита приеха човечеството? Обхватът му е толкова широк, че можем само накратко да се докоснем до основните, най-известните устройства и области на приложение на тази забележителна тема.

Компасът е добре познат инструмент за определяне на посоките на терена. Благодарение на него, те определят начините на въздушни и морски плавателни съдове, наземен транспорт, целта на пешеходния трафик. Тези устройства могат да бъдат магнитни (тип стрелки), използвани от туристи и топографи или немагнитни (радио и хидравлични компаси).

Първите компаси на природни магнити са направени през XI век и са били използвани в навигацията. Тяхното действие се основава на свободно въртене в хоризонталната равнина на дълга игла, изработена от магнитен материал, балансиран по оста. Единият й край винаги е на юг, а другият - на север. По този начин винаги е възможно да се знае точно основните посоки относно страните на света.

Основни области

Области, където свойствата на магнита установяват основното приложение - радио и електротехника, измервателна апаратура, автоматизация и телемеханика. от феромагнитни материали получават релета, магнитни ядра и т.н. През 1820 г. е открито, че проводник с ток може да действа върху стрелката на магнит, принуждавайки го да се обърне. В същото време е направено друго откритие: чифт паралелни проводници, през които преминава поток от една посока, притежават свойството на взаимно привличане.

Поради това е направено предположение за причината за свойствата на магнита. Всички тези явления възникват във връзка с течения, включително циркулиращи вътрешни магнитни материали. Съвременните идеи в науката напълно съвпадат с това предположение.

За двигатели и генератори

Въз основа на това е създадена много разновидности на електрически двигатели и генератори, т.е. въртящи машини тип, чиято работа се основава на преобразуване на механичната енергия в електрическа енергия (ние говорим за генератори) или електрическа в механична (за двигатели). Всеки генератор работи на принципа на електромагнитната индукция, т.е. електромагнитната сила (EMF) се появява в проводник, който се движи в магнитно поле. Електрическият мотор работи на базата на явлението на появата на сила в тел с ток, поставен в напречно поле.

Използвайки силата на взаимодействие на полето с тока, преминаващ през завоите на намотките на движещите се части, работят устройства, наречени магнитоелектрически устройства. Като нов мощен електродвигател с променлив ток, имащ две намотки, действа индукционният брояч на електрическата енергия. Водният диск, разположен между намотките, подлежи на въртене чрез въртящ момент, чиято сила е пропорционална на консумираната мощност.

И в ежедневието?

Оборудван с миниатюрни батерии, електрическият часовник е познат на всички. Тяхното подреждане чрез използването на чифт магнити, двойка индуктивни бобини и транзистор е много по-лесно от гледна точка на броя на наличните части, отколкото на механичния часовник.

Все повече и повече приложения са ключалки на електромагнитни или цилиндрични брави, които са оборудвани с магнитни елементи. В тях ключа и ключалката са оборудвани с кодов комплект. Когато правилният ключ е заключен в отвора, вътрешните елементи на магнитната брава са привлечени от желаното положение, което позволява да се отвори.

Действието на магнитите се основава на устройството на динамометри и галванометър (високо чувствително устройство, което измерва слабите токове). Свойствата на магнита са намерили приложение при производството на абразиви. Така наречените остри малки и много твърди частици, които са необходими за механична обработка (шлайфане, полиране, стриване) на различни предмети и материали. При производството необходимия феросилиций в сместа частично се утаява на дъното на пещите, частично се включва в абразивния материал. За да го махнете оттам и да се нуждаете от магнити.

Наука и комуникация

Благодарение на магнитните свойства на веществата, науката има възможност да изучава структурата на различни тела. Може да се споменава само магнитохимията или откриване на магнитни дефекти (метод за откриване на дефекти чрез изследване на изкривяването на магнитното поле в определени области на продуктите).

И да ги прилага по отношение на производствена техника ултраенергийните честотен обхват, връзка радиосистеми (военен и търговски линии), по време на топлинната обработка, както в дома, и в хранително-вкусовата промишленост продукти (всички познати микровълнови печки). Това е практически невъзможно в една статия, за да се изброят всички сложни технически устройства и приложения, които се използват в днешно време магнитни свойства на веществата.

Обхват на медицината

Сферата на диагностиката и медицинската терапия не беше изключение. Чрез рентгенова радиация генериращи електрон линейни ускорители извършват туморна терапия, в циклотрони и synchrotrons генерирани протонната греди имат предимства в сравнение с рентгенови лъчи в местната ориентация и повишена ефикасност при лечението на очни и мозъчни тумори.

Що се отнася до биологичните науки, дори преди средата на миналия век, жизнените функции на организма не са свързани с наличието на магнитни полета. Научната литература понякога се попълваше с отделни доклади за един или друг от техните медицински ефекти. Но от шейсетте години започна да тече лавина от публикации за биологичните свойства на магнита.

По-рано и сега

Опитите да се лекуват с тях обаче са направени от алхимиците още от XVI век. Има много успешни опити за лечение на зъбобол, нервни разстройства, безсъние и различни вътрешни органи. Изглежда, че в медицината магнитът е намерил своето използване не по-късно от навигацията.

Последните половин век широко използвани магнитни гривни, популярни сред пациентите с нарушено кръвно налягане. Учените сериозно вярват в способността на магнита да увеличи съпротивлението на човешкото тяло. С помощта на електромагнитни инструменти са се научили да измерват скоростта на кръвния поток, да вземат проби или да въвеждат необходимите медикаменти от капсулите.

Магнитът отстранява малки метални частици, уловени в окото. Работата му се основава на работата на електрически сензори (всеки, който е запознат с процедурата за отстраняване на електрокардиограмата). В нашето време сътрудничеството на физици с биолози, за да изучават дълбоките механизми на въздействието върху човешкото тяло на магнитното поле, става все по-близко и необходимо.

Неодимов магнит: свойства и приложения

Неодимовите магнити се считат за най-голямо въздействие върху човешкото здраве. Те се състоят от неодим, желязо и бор. Химическата формула е NdFeB. Основното предимство на такъв магнит е силният ефект на неговото поле в сравнително малък размер. По този начин теглото на магнита със сила от 200 gauss е около 1 g. За сравнение железен магнит, равен на силата му, има тежест, която е около 10 пъти по-голяма.

Друго несъмнено предимство на тези магнити е добрата стабилност и способността да се запазят необходимите качества в продължение на стотици години. През целия век магнитът губи свойствата си само с 1%.

Как точно се обработва с неодимов магнит?

С негова помощ подобрява кръвообращението, стабилизира кръвното налягане, се бори с мигрена.

Свойствата на неодимовите магнити започнаха да се използват за лечение преди около 2000 години. Споменаването за този вид терапия се намира в ръкописите на древен Китай. След това се третира чрез прилагане на магнетизирани камъни в човешкото тяло.

Терапията също съществува под формата на прикрепване към тялото. Легендата твърди, че Клеопатра е била длъжна винаги да носи магнитна превръзка на главата си с отлично здраве и неземна красота. В X в. Персийските учени описват подробно благоприятните ефекти на свойствата на неодимовите магнити върху човешкото тяло в случай на елиминиране на възпалението и мускулни спазми. Съгласно оцелелите доказателства от времето, може да се прецени тяхното използване, за да се увеличи мускулната сила, силата на костната тъкан и да се намали болката в ставите.

От всички болести ...

Доказателство за ефективността на такова излагане е публикувано през 1530 г. от известния лекар от Швейцария Paracelsus. В писанията си лекарят описва магическите свойства на магнита, който може да стимулира силата на тялото и да предизвика самолечение. Огромен брой заболявания в тези дни започнаха да се преодоляват, използвайки магнит.

Самолечението с помощта на това лекарство в САЩ през следвоенните години (1861-1865 г.), когато категорично липсват лекарства, беше широко разпространено. Те го използват както като лекарство, така и като упойка.

От XX век терапевтичните свойства на магнита са научно обосновани. През 1976 г. японският лекар Никагава представи концепцията за дефицит на магнитно поле. Проучванията са установили точните си симптоми. Те са включени в слабост, умора, намалена ефективност и смущения в процеса на сън. Също така има мигрена, болки в ставите и гръбначния стълб, нарушения в храносмилателната и сърдечно-съдовата система под формата на хипотония или хипертония. По отношение на синдрома и областта на гинекологията и кожни промени. С използването на магнитотерапия тези състояния могат да бъдат успешно нормализирани.

Науката не стои неподвижна

Учените продължават да експериментират с магнитни полета. Експериментите се провеждат както върху животни и птици, така и върху бактерии. Условията на отслабеното магнитно поле намаляват успеха на метаболитните процеси при експериментални птици и мишки, бактериите рязко спират да се размножават. При продължителен дефицит на полето живите тъкани претърпяват необратими промени.

За борбата срещу всички такива явления и многобройните негативни последици, причинени от тях, магнитотерапията се прилага като такова. Изглежда, че в момента всички полезни свойства на магнитите все още не са проучени до степен. Пред лекарите има много интересни открития и нови разработки.