Почему магнит: Почему магнит не притягивает органические вещества?

Почему магнит не притягивает органические вещества?

«У железа и похожих на него металлов есть особенная черта — связь между соседними атомами такова, что они чувствуют магнитное поле скоординированно».

Что означают здесь выражения «связь такова», «чувствуют», «скоординировано»? Кто или что осуществляет «координацию» всех атомов данного тела? Каким образом осуществляется координация? В чем «нетаковость» связей атомов в органических веществах? Думается, в данном случае тайна магнетизма «деткам» не раскрыта.
Но, быть может, сгодится такой ответ?
Если согласиться, что каждый атом в теле «ощущает» («чувствует») внешнее магнитное поле (ВМП) своими внешними — свободными, несвязанными — электронами и что внутренние электроны атома «не поддаются» ВМП, то выходит, что атомы реагируют на присутствие ВМП постольку, поскольку движения их несвязанных электронов во внешнем электронном слое (а они создают, кстати, собственные магнитные поля) не уравновешены движением других электронов: слой не заполнен и связи с электронами др. веществ, например кислорода-окислителя, нет. При этом в присутствии ВМП у таких веществ как железо происходит как бы резонанс в колебаниях внешних электронов всех атомов: одни и те же электроны слоя в каждом атоме занимают ближайшее положение к одному и тому же полюсу магнита в один и тот же момент времени или, можно сказать, «скоординировано». Это и делает магнетизм железа «сильным», а также и «долгим», наподобие «скоординированного» движения электронов на внутренних слоях атомов.
Соответственно, у «магнитослабых» веществ резонанс во внешних электронных слоях атомов под действием ВМП либо не происходит — движение во внешнем слое уравновешено достатком собственных либо «чужих» электронов; ВМП «бессильно» в нарушении этого электромагнитного равновесия точно по той же причине, что и для внутреннего слоя электронов в атоме,- либо резонанс внешних электронов всех атомов тела выражен «плохо», нарушается некоторой хаотичностью.
Опыт с «лягушачьим» ВМП показывает, на мой взгляд, что резонанс электронов можно организовать, если в составе тела есть подходящие, т. е. «правильно» реагирующие на ВМП, атомы. Если тело будет состоять только из атомов, внешние электронные слои которых не испытывают дефицита электронов, то такое тело не будет реагировать на ВМП от постоянного магнита.

«Если несколько атомов ‘настроены’ так, чтобы притягиваться к магниту, то они заставят и все соседние атомы делать то же самое».

Здесь у слова «настроены» кавычки не нужны, потому что имеется в виду именно настроенный — либо естественно, либо искусственно — процесс намагничивания вещества, т.е. введения в более или менее длительный резонанс движения внешних электронов атомов, хаотичного в других условиях. А вот слово «заставят» следует поставить в кавычки. Если, конечно, у толкователя нет желания «одухотворять» атомы, вводить в изначально неживую природу некую субъективность. К тому же, не атомы «заставят», а ВМП организует внутри вещества резонансное движение внешних электронов всех его подходящих атомов. Ибо уже намагниченные атомы не сами по себе «заставят», а через создание около себя (самостоятельного) ВМП.

Извините, если что не так. С уважением как к читателям, так и к писателям :-))

Почему магнит притягивает железо?

Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга.

По иному дело обстоит в магнитах, атомные магнитные поля которых выстраиваются в упорядоченные области, называющиеся доменами. Каждая такая область имеет северный и южный полюс. Направление и интенсивность магнитного поля характеризуется так называемыми силовыми линиями {на рисунке показаны зеленым цветом), которые выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Чем гуще силовые линии, тем концентрированнее магнетизм. Северный полюс одного магнита притягивает южный полюс другого, в то время как два одноименных полюса отталкивают друг друга. Магниты притягивают только определенные металлы, главным образом железо, никель и кобальт, называющиеся ферромагнетиками. Хотя ферромагнетики и не являются естественными магнитами, их атомы перестраиваются в присутствии магнита таким образом, что у ферромагнитных тел появляются магнитные полюса.

Магнитная цепочка

Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом.

Бесчисленные маленькие магнитики

Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление (красные стрелки) и не оказывают суммарного магнитного воздействия.

Образование постоянного магнита

1. Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно (розовые стрелки), и естественный магнетизм металла не проявляется.
2. Если к железу приблизить магнит (розовый брусок), магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля (зеленые линии).
3. Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.

Почему Магнит и X5 не растут и когда это закончится

С начала года акции фуд-ритейлеров снижаются. Это происходит на фоне перетока капитала инвесторов в циклические компании.

При этом компании фуд-ритейла продолжают оставаться инвестиционно привлекательными — торгуются с двухзначной недооценкой и интересной дивдоходностью по итогам 2021 г. (на уровне 8-10%).

В статье расскажем:

• как обстоит ситуация с динамикой потребительских расходов и LFL продаж;
• о том, подходящий ли сейчас момент инвестировать в акции сектора.

Рост расходов на продовольствие замедляется из-за высокой базы 2020 г.

По данным Sberindex, в апреле снижение расходов на продовольственные товары составило около 5% г/г. Это обусловлено высокой базой апреля прошлого года, когда был карантин на фоне COVID-19 и потребители ходили преимущественно в магазины у дома. При этом, если смотреть нормализованную динамику к уровню до пандемии (февраль-первая половина марта 2020 г.), расходы на продовольствие продолжают расти. 

Рис. 2

Соответственно, расходы на непродовольственные товары в апреле росли двухзначными темпами по отношению к уровню прошлого года, когда были введены ограничения, и на этом фоне значительно сокращены траты на товары не первой необходимости. При этом по отношению к допандемийному уровню расходы на непродовольственные товары также продолжают показывать позитивную динамику (прирост около 9% к уровню февраля-первой половины марта 2020 г.).

Расходы в местах общественного питания в апреле показывали значительный рост по отношению к уровню прошлого года, когда рестораны были закрыты и работали только на доставку. При этом по отношению к уровню февраля-первой половины марта 2020 г. динамика трат на кафе, бары, рестораны оставалась отрицательной в апреле.

LFL-продажи X5 Retail и Магнита продолжают расти, но более медленным темпом

В апреле многие ритейлеры отчитались по итогам 1 кв. 2021 г. Как мы писали в предыдущем обзоре, эффект высокой базы прошлого года оказал существенное давление на LFL-продажи фуд-ритейлеров — динамика показателя значительно замедлилась: LFL-продажи X5 Retail Group (MCX:) показали рост на 2,2% г/г, Магнита (MCX:) — на 4,1% г/г.

В январе и феврале LFL-продажи X5 и Магнита были высокими (>7% г/г), соответственно, по итоговому результату за квартал мы видим, что динамика показателя в марте была отрицательной. Как раз в этот период (вторая половина марта) в прошлом году потребители начали закупки впрок при подготовке к карантинам.

В апреле, как мы и ожидали, давление высокой базы снижается. LFL-продажи X5 Retail с 1 по 27 апреля показали рост на 0,5% г/г (рост выручки +6,8% г/г), а с 19 по 27 апреля рост LFL-продаж ускорился до 8,5% г/г (рост выручки +15% г/г), что связано с окончанием периода самых активных закупок в 2020 г. Рост LFL-продаж Магнит с 1 по 26 апреля, в свою очередь, составил 4,1% г/г (рост выручки +5,8% г/г).

Акции фуд-ритейлеров продолжают торговаться с недооценкой

С выходом отчетности за 1 кв. 2021 г. мы обновили предпосылки по динамике LFL-продаж на будущий год на более консервативные для фуд-ритейлеров из-за более высокого влияния высокой базы прошлого года, чем мы закладывали ранее. В результате мы пересмотрели целевые цены акций X5 Retail Group и Магнита в сторону понижения. Тем не менее, данные акции, по нашей оценке, продолжают торговаться с двухзначной недооценкой и дают интересную дивдоходность по итогам 2021 г. (X5 Retail — 8,3%, Магнит — 9,6%).

Несмотря на то, что мы позитивно оцениваем фуд-ритейл, сейчас не лучшее время для покупки

Акции фуд-ритейла снижаются с начала 2021 г. Считаем, что фуд-ритейл будет оставаться под давлением, пока сохраняется ситуация, что доходности трежерис растут вслед за инфляцией. В ситуации ускорения инфляции переток капитала инвесторов идет в циклические отрасли. Мы ожидаем, что это продлится на горизонте ближайших месяцев. 

Статья написана в соавторстве с аналитиком Светланой Дубровиной 

Что такое магнетизм? | Goudsmit Magnetics

Кривая BH позволяет получить представление о следующих магнитных свойствах:

Кривая намагничивания (De-) — кривая BH = кривая гистерезиса

При периодически изменяющемся внешнем магнитном поле H намагниченность ферромагнитного материала отражает кривую намагничивания. Начиная с «исходного» материала без чистого намагничивания, синяя кривая появляется при первом приложении поля (см. изображение ниже).

При достижении плотности потока насыщения с напряженностью магнитного поля Hs, намагниченность не увеличивается.

Остаточная напряженность поля BR
Если затем инвертировать поле, намагниченность при напряженности поля H = 0 не уменьшится полностью до нуля. Существует напряженность остаточного поля BRв результате того, что «области Вейса» не вернулись в исходное состояние.

Напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc
Только в случае, если внешняя напряженность поля достигла противоположно направленного значения — напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc, намагниченность В = 0, и продукт размагничивается. Площадь петли, через которую проходит переменная намагниченность, является мерой потерь. Материалы с низкими значениями Hc и, следовательно, с небольшими гистерезис-петлями называются мягкими магнитными материалами. Если Hc очень большой, они называются твердыми магнитными материалами.

‘Гистерезис’ присутствует в ферромагнитном материале. Это показано на рисунке ниже. Напряженность магнитного поля H показана вдоль оси x, а степень намагниченности (магнитная индукция) B — вдоль оси у. Если магнитное поле отсутствует, намагниченности в начале нет, и мы снова оказываемся в точке начала координат графика.

Если приложить магнитное поле, ферромагнитный материал становится магнитным. Воздействие продолжается до тех пор, пока все «области Вейса» в материале не будут иметь одинаковую ориентацию. Теперь материал имеет максимальную намагниченность, и увеличение магнитного поля не оказывает дальнейшего влияния на степень намагниченности. Если магнитное поле ослабить, области Вейса по большей части сохранят свое положение.

Когда поле становится более отрицательным, общая намагниченность также изменяет направление. Это продолжается до тех пор, пока все спины не будут ориентированы в другом направлении и намагниченность не изменится. Теперь продукт размагничен.

Назад к содержанию

Кривая гистерезиса (кривая BH)

Осторожно, магниты!

Дата публикации: 23 апреля 2020. Категория: Советы врача.

Каждый родитель хочет порадовать своего ребенка оригинальной развивающей игрушкой, но не каждый знает, что некоторые из них могут нанести серьезный вред здоровью ребенка. В первую очередь речь идет о магнитах: магнитных шарах, кубах, цепочках — игрушках, состоящих из нескольких звеньев, примагничивающихся друг к другу.

Возраст детей, глотающих магниты, колеблется от 1 года до 10 лет. Зачастую случается так: родители покупают магнитную игрушку старшему ребенку, а играет с ней малыш, который хочет все попробовать на вкус.

При попадании в желудочно-кишечный тракт, разрозненные магнитные шарики начинают притягиваться, что требует неотложного оперативного вмешательства.

Казалось бы, что опасного могут таить популярные сегодня магниты на холодильник? Ведь это не только привлекательные фигурки зверей, даров сада и огорода, но и буквы алфавита, и цифры, позволяющие легко освоить чтение и счет. А очаровательная новинка под названием «Неокуб?» Его рекламируют как великолепный тренажер для развития мелкой моторики и творческих способностей крохи. Почему же врачи-хирурги и педиатры так к ним придираются?

Для изготовления современных моделей игрушек все чаще используются магниты неодимовые. Они имеют значительно большую силу притяжения по сравнению со своими предшественниками. Ребенку достаточно просто взять в рот мелкий магнитик, особенно в форме шарика, чтобы он соскользнул в пищевод. Играющий малыш может даже не заметить, что совершил глотательное движение. А раз интересующий предмет исчез — надо взять в рот такой же другой. В результате, пока родители заметят, чем так увлеченно занимается их чадо, в пищеводе или в желудке оказывается не один магнит. Притягиваясь друг к другу, шарики неокуба складываются в причудливые фигуры.

В чем опасность магнитов

Если ребенок проглотил магнит, он задерживается в трети случаев в пищеводе, а в большинстве остальных — в желудке. Проникнуть дальше по желудочно-кишечному тракту инородным телам препятствуют сильные круговые мышцы, полностью перекрывающие просвет перехода из пищевода в желудок и из желудка в 12-перстную кишку. Если магнит имеет острые края, очень высок риск повреждения слизистой оболочки пищевода на разную глубину, вплоть до ее полного линейного разрыва. Особенно тяжелые последствия возникают в тех случаях, когда инородное тело извлекается не сразу, а через несколько дней. Образуются пролежни, вызывающие не только обширную воспалительную инфильтрацию, но и омертвение тканей. Вовлечение в зону поражения средостения крайне опасно, так как медиастинит, то есть его гнойное воспаление — это одна из самых сложных патологий, требующая серьезного хирургического вмешательства и, к сожалению, несмотря на титанические усилия врачей, очень часто заканчивающаяся смертью.

Даже если медицинская помощь оказана вовремя, то есть в течение первых нескольких часов, в месте повреждения стенки пищевода может сформироваться рубец. Он сузит канал, по которому во время еды продвигается пищевой комок. В результате ребенок всю оставшуюся жизнь будет вынужден регулярно проходить процедуру бужирования пищевода, чтобы не умереть от голода из-за невозможности проглотить еду, застревающую в пищеводе. А бужирование выглядит следующим образом: в желудок через рот вводится резиновая трубка небольшого диаметра и сразу извлекается, затем — следующая уже большего размера. И так — много раз до тех пор, пока рубцовое сужение пищевода не растянется. Это очень неприятная и болезненная процедура, которую малышам проводят под общим наркозом.

Еще одну серьезную техническую проблему для врачей создал неокуб магнитный. Его шарики настолько сильно притягиваются друг к другу, что крохотный крючок эндоскопа для удаления инородных тел захватить и извлечь их по одному не в состоянии. Поэтому после нескольких неудачных попыток обойтись этой малотравматичной процедурой приходится выполнять полостную операцию с рассечением стенки желудка.

А что же с теми «счастливчиками», у которых инородное тело все-таки прошло из желудка в кишечник? Если магниты неодимовые, они притягиваются друг к другу, даже находясь в разных петлях кишки. В результате они сдавливают стенки кишечника, быстро вызывая пролежни. Через образовавшиеся дефекты кишечное содержимое попадает в брюшную полость. Развивается перитонит, требующий экстренного оперативного лечения. Чтобы найти источник проблемы, ребенку рассекают всю переднюю брюшную стенку от подреберья до лобка, моют брюшную полость, удаляют часть поврежденной кишки. А знаете, как хирурги находят злосчастные магниты? К ним через живые ткани прилипают металлические инструменты! В результате малыш из-за пары крохотных блестящих шариков в одночасье теряет здоровье, получая взамен огромный послеоперационный рубец. Кроме того, после воспаления брюшной полости на всю жизнь сохраняется высокий риск развития рецидивирующей спаечной кишечной непроходимости, лечение которой — повторные операции.

Сила и слабость постоянных магнитов — Энергетика и промышленность России — № 7 (59) июль 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 7 (59) июль 2005 года

Поскольку электрический ток (его свойства) – следствие движения электрических зарядов, а последние перемещаются относительно других неподвижных зарядов, возникают различные электрические взаимодействия. Что же следует понимать под «чистым» электрическим током?

Чистым или нейтральным током можно, по всей видимости, назвать ситуацию, когда имеются условно удаленные от других заряды, состоящие из равного количества отрицательно и положительно заряженных частиц, одни из которых двигаются относительно других в преобладающем направлении. Именно взаимное движение зарядов противоположного знака друг относительно друга – и есть нейтральный ток. Другие варианты движения зарядов, допустим, с преобладанием зарядов одного знака, будут в своем роде производными от нейтрального тока и соответственно иметь некоторые особенности электрических взаимодействий.

Во многих ситуациях мы имеем дело далеко не с нейтральными токами, поскольку существуют как неравномерное распределение зарядов по длине проводников с током, так и скачки напряженности электрического поля на некоторых границах проводников (наличие вызывающего ток ЭДС и т. п.). Поэтому для изучения свойств нейтрального тока следует пользоваться либо кольцевым сверхпроводником с током, либо постоянными магнитами, которые в данном случае условно можно рассматривать как систему с кольцевым нейтральным током.

Кольцевые токи магнитов

Рассматривая постоянные магниты, как кольцевые нейтральные токи, можно сделать некоторые общие замечания. Электрический кольцевой ток поддерживается без внешней подпитки достаточно длительное время. Процесс протекания нейтрального тока не сопровождается тепловыделением или электромагнитными излучениями (просто поддерживается тепловой баланс с окружающей средой и телом постоянного магнита).

Несмотря на то что «магнитные» нейтральные кольцевые токи, будем считать, постоянны по величине, при взаимодействии магнитов между собой возникают ситуации, когда возможны как некоторые переходные процессы, так и взаимное влияние токов друг на друга. Другими словами, возникает явление электрической взаимной индукции.

Взаимная индукция двух контуров с током при наличии магнитной связи достаточно подробно описана в литературе. Известно, что энергия двух контуров с током, обладающих магнитной связью, отличается от суммы собственных энергий токов на величину взаимной энергии двух токов. Распространяя это правило на взаимодействие постоянных магнитов, можно сказать, что энергия системы магнитов отличается от суммарной энергии каждого магнита. Это понятно, поскольку при сближении или удалении магнитов происходит механическая работа.

Но так ли постоянны по величине эквивалентные круговые токи постоянных магнитов? Действительно, они представляют, упрощенно, сумму огромного числа элементарных молекулярных токов. Но в отличие от прочих материальных тел постоянный магнит имеет внешнее и внутреннее магнитное поле, которое «связывает» все элементарные токи, и каждый круговой ток реагирует на колебания остальных, как и они в свою очередь на его колебания. Другими словами, в постоянном магните все элементарные токи представляют как бы единый «организм», что и делает его собственно постоянным магнитом. Если разрушить данный «организм» и каждый элементарный ток начнет независимое «существование», магнитные свойства у данного объекта пропадают.

Вращение – залог эффективности

В группе из трех магнитов средний магнит «модулирует» суммарное магнитное поле всех трех магнитов. Причем максимум плотности смещается в одну сторону, а с противоположной стороны магнитное поле практически отсутствует. При изменении магнитной силы среднего магнита происходит плавное изменение суммарного поля, причем плотность магнитного потока как бы перемещается на другую сторону.

Что в конечном итоге это дает? Поскольку средний магнит можно просто вращать, будет происходить и перемещение максимума плотности суммарного магнитного потока по кругу, равное частоте вращения среднего магнита. Другими словами, один средний магнит может управлять суммарным полем, которое складывается из силы трех магнитов. Причем при вращении среднего магнита не происходит изменения суммарной энергии магнитного поля, т. е. вращение среднего магнита происходит без затрат энергии.

Вращающийся или меняющий свое направление максимум магнитного потока можно использовать в различных устройствах – начиная от простейших вариантов насосов и заканчивая двигателями или генераторами. Все устройства будут отличаться высокой эффективностью и низким энергопотреблением.

Конечно, вращение среднего постоянного магнита – не единственный вариант практического использования группы из трех постоянных магнитов в генераторах или двигателях. Данный средний магнит можно заменить на электромагнит, через обмотку которого пропускают переменный ток различной формы (в зависимости от назначения или конструкции).

Наибольший интерес представляет использование этого эффекта в двух видах двигателей: с линейным возвратно-поступательным движением и вращательных. Момент вращения таких двигателей может достигать значительных величин при относительно небольших рабочих оборотах.

Где можно использовать постоянные магниты?

Одной из особенностей двигателей с активным использованием постоянных магнитов является возможность использования электрического резонанса. Поскольку управляющий электромагнит периодически меняет полярность, т. е. питается переменным током, от частоты которого зависят обороты (в случае вращательного двигателя) в соотношении 1 / К, где К – число полюсов, электромагниты можно включить в состав колебательного контура с емкостью. Соединение электромагнитов может быть последовательное, параллельное или комбинированное, а емкость подбирается по резонансу на рабочей частоте двигателя, при этом среднее значение тока, проходящего через электромагниты, будет большим, а внешняя подпитка по току будет компенсировать в основном активные потери.

Данный режим работы будет наиболее привлекательным с точки зрения экономичности, а двигатель, в котором он используется, будет называться магнитно-резонансный шаговый. Обороты двигателя в этом случае практически не зависят от нагрузки и определяются частотой электрического резонанса, разделенного на число полюсов, несмотря на увеличение потребляемого тока при увеличении нагрузки. С целью повышения рабочих оборотов возможно применение многофазных схем питания электромагнитов двигателей. Среднее ожидаемое снижение потребляемой электрической энергии данными магнитно-резонансными шаговыми двигателями может достигать 60‑75 % по сравнению с обычными электрическими двигателями. Подобные двигатели отличаются большим моментом вращения, достаточно жесткой нагрузочной характеристикой, стабильной частотой вращения, высокой надежностью (якорь не имеет токонесущих элементов), отсутствием подвижных контактов и искрения и т. п., поэтому область их применения будет иметь свои особенности.

Несмотря на это, они могут превосходить по некоторым параметрам как трехфазные асинхронные и синхронные машины, так и коллекторные двигатели постоянного тока. Одно из основных преимуществ – низкое энергопотребление.

Генератор с повышенным КПД

Применение постоянных магнитов эффективно, например, в конструкции электрического генератора с неподвижным ротором. Достоинство подобных генераторов – отсутствие подвижных частей, высокая надежность, экономичность, простота конструкции. Применение магнитных материалов с особыми свойствами позволит получить еще большую экономичность. Среднее сокращение энергозатрат при производстве электроэнергии на генераторах такого типа может достигать 50% и более.

В основе их конструкции лежит принцип модуляции суммарного магнитного поля трех постоянных магнитов средним магнитом, в качестве которого выступает электромагнит. Применение постоянных магнитов позволяет достичь снижения энергетических затрат при генерации электрической энергии.

Магнитная система данного генератора представляет в общем виде «крест в кольце», где одна из перекладин креста представляет собой постоянные магниты, а другая – электромагнит управления, катушка которого может быть разбита на две части или использоваться в виде единой катушки. Кольцо представляет собой магнитопровод с низкими потерями на вихревые токи, на котором располагаются 4 рабочие обмотки (выходные обмотки), соединение которых осуществляется попарно. Выходное напряжение имеет удвоенную частоту по отношению к частоте тока, питающего электромагнит управления.

Если при работе обычного генератора (с вращающимся ротором) неизменный магнитный поток ротора (постоянные магниты или электромагнит), вращаясь от приводного внешнего двигателя, периодически изменяет магнитный поток в статорных обмотках, то увеличиваются механические затраты со стороны приводного двигателя.

В случае с неподвижным ротором отсутствуют потери на трение и противодействующий вращательный момент приводного двигателя. По сути это особый вид трансформаторного преобразователя с дополнительной подпиткой от магнитного поля постоянных магнитов. В процессе преобразования входного переменного тока происходит удвоение частоты выходного тока. Поскольку магнитное поле постоянных магнитов не меняет своего направления – происходит лишь периодическое перераспределение его по секторам кольца ‑то оно активно работает, вкладывая свой «вклад» в генерацию ЭДС.

Магнитный поток управляющей или первичной обмотки электромагнита меняет знак, т. е. происходит процесс, аналогичный процессу простого трансформатора. КПД трансформаторного преобразования достаточно велик. Другими словами, мы получаем трансформатор-удвоитель частоты с повышенным КПД.

Что в конечном итоге это дает? Получается, что входная мощность как минимум меньше выходной. Превышение выходной мощности над входной происходит за счет энергии постоянных магнитов, которые, в отличие от привычной схемы генерации, неподвижны.

Дополнительные возможности данного генератора можно получить, применив для кольцевого сердечника статора магнитные материалы с особыми свойствами.
К недостаткам устройства можно отнести следующее: удвоение частоты выходного напряжения, некоторую сложность изготовления магнитопроводов и обмоток, необходимость компенсационных обмоток для задания необходимой нагрузочной характеристики. Максимальная мощность определяется в основном энергией применяемых постоянных магнитов, от которых зависят все остальные параметры.

Для создания трехфазного тока можно применить либо 3 подобных преобразователя (питание управляющих обмоток синхронизировано), либо аналогичную конструкцию, изготовленную в трехфазном варианте.

Магнитные аксессуары могут вызывать помехи на камерах iPhone

Магниты, встроенные в некоторые аксессуары iPhone, могут создавать магнитные поля, которые влияют на работу камер, расположенных на задней панели iPhone. В этой статье описано, какие действия нужно предпринять, чтобы избежать такого эффекта. 

С помощью камер iPhone можно делать отличные снимки даже в неблагоприятных для съемки условиях. Если в процессе фотосъемки вы случайно сместите камеру, изображение может получиться размытым. Чтобы избежать этого, в некоторых моделях iPhone используется технология оптической стабилизации изображения (OIS).¹. OIS позволяет делать четкие снимки, даже если камера случайно смещается. Кроме того, некоторые модели iPhone оснащены функцией замкнутой автофокусировки.². Эта функция противодействует гравитации и вибрации, сохраняя четкую фокусировку при фото- и видеосъемке, а также съемке панорамных видов.

Благодаря функции оптической стабилизации изображения гироскоп распознает, когда камера смещается: Чтобы уменьшить смещение изображения и получающуюся в результате этого размытость, объектив двигается в соответствии с углом гироскопа. А благодаря функции замкнутой автофокусировки встроенные акселерометры измеряют уровни воздействия гравитации и вибрации и компенсируют их. Магнитные датчики определяют положение объектива и нужным образом регулируют компенсирующее движение.

Сильное магнитное поле может стать помехой функциям оптической стабилизации изображения и замкнутой автофокусировки

Датчики положения объектива реагируют на магнитные поля. Если рядом с этими датчиками разместить магнит, магнитное поле будет влиять на их работу или временно выводить их из строя. Это может ухудшить их точность и ограничить доступный диапазон движения объектива. Камера будет задействовать другие средства стабилизации при съемке, но не функции оптической стабилизации изображения и замкнутой автофокусировки.

Как избежать магнитных помех

Некоторые аксессуары сторонних производителей оснащены мощными магнитами или намагничиваемыми металлическими пластинами, расположенными рядом с камерой (или камерами) на задней панели iPhone. Эти магниты и пластины можно крепить на чехлы-книжки или съемные чехлы либо на крепления с фиксаторами, например автомобильные. Чтобы обеспечить оптимальную работу камеры, не используйте аксессуары, в состав которых входят магниты или магнитные металлы, рядом с камерой (или камерами) на задней панели iPhone.

Если камера все равно не работает

Если после того как вы сняли чехол и другие магнитные аксессуары с iPhone, камера все равно не работает, см. инструкции в этой статье.

1. Технология OIS доступна на iPhone SE (2-го поколения), iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max, iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR, iPhone X, iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone 7, iPhone 7 Plus, iPhone 6 Plus и iPhone 6s Plus. Обратите внимание, что сверхширокоугольная камера на iPhone 11, iPhone 11 Pro и iPhone 11 Pro Max, а также телеобъектив на iPhone 7 Plus и iPhone 8 Plus не оборудованы OIS.
2. Функция замкнутой автофокусировки доступна на iPhone SE (2-го поколения), iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max, iPhone XS, iPhone XS Max и iPhone XR.

Информация о продуктах, произведенных не компанией Apple, или о независимых веб-сайтах, неподконтрольных и не тестируемых компанией Apple, не носит рекомендательного или одобрительного характера. Компания Apple не несет никакой ответственности за выбор, функциональность и использование веб-сайтов или продукции сторонних производителей. Компания Apple также не несет ответственности за точность или достоверность данных, размещенных на веб-сайтах сторонних производителей. Обратитесь к поставщику за дополнительной информацией.

Дата публикации: 04 февраля 2021 г.

магнетизм | Национальное географическое общество

Магнетизм — это сила, проявляемая магнитами, когда они притягиваются или отталкиваются друг от друга. Магнетизм вызывается движением электрических зарядов.

Каждое вещество состоит из крошечных единиц, называемых атомами. В каждом атоме есть электроны, частицы, несущие электрические заряды. Вращаясь, как волчки, электроны вращаются вокруг ядра или остова атома. Их движение генерирует электрический ток и заставляет каждый электрон действовать как микроскопический магнит.

В большинстве веществ одинаковое количество электронов вращается в противоположных направлениях, что нейтрализует их магнетизм. Вот почему такие материалы, как ткань или бумага, считаются слабомагнитными. В таких веществах, как железо, кобальт и никель, большинство электронов вращаются в одном направлении. Это делает атомы в этих веществах сильно магнитными, но они еще не магниты.

Чтобы стать намагниченным, другое сильномагнитное вещество должно войти в магнитное поле существующего магнита.Магнитное поле — это область вокруг магнита, обладающая магнитной силой.

Все магниты имеют северный и южный полюса. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, а одни и те же полюса отталкиваются. Когда вы протираете кусок железа по магниту, северные полюса атомов в железе выстраиваются в одном направлении. Сила, создаваемая выровненными атомами, создает магнитное поле. Железка стала магнитом.

Некоторые вещества могут намагничиваться электрическим током.Когда электричество проходит через катушку с проволокой, создается магнитное поле. Однако поле вокруг катушки исчезнет, ​​как только отключится электрический ток.

Геомагнитные полюса

Земля — ​​это магнит. Ученые не до конца понимают, почему, но они думают, что движение расплавленного металла во внешнем ядре Земли порождает электрические токи. Токи создают магнитное поле с невидимыми силовыми линиями, протекающими между магнитными полюсами Земли.

Геомагнитные полюса не совпадают с Северным и Южным полюсами. Магнитные полюса Земли часто перемещаются из-за активности далеко под поверхностью Земли. Смещение геомагнитных полюсов фиксируется в породах, которые образуются, когда расплавленный материал, называемый магмой, проникает сквозь земную кору и изливается в виде лавы. Когда лава остывает и превращается в твердую породу, сильно магнитные частицы внутри породы намагничиваются магнитным полем Земли. Частицы выстраиваются вдоль силовых линий в поле Земли.Таким образом, камни фиксируют положение геомагнитных полюсов Земли в то время.

Как ни странно, магнитные записи горных пород, образовавшихся в одно и то же время, похоже, указывают на разные местоположения полюсов. Согласно теории тектоники плит, скальные плиты, составляющие твердую оболочку Земли, постоянно перемещаются. Таким образом, плиты, на которых застывала порода, переместились с тех пор, как породы зафиксировали положение геомагнитных полюсов. Эти магнитные записи также показывают, что геомагнитные полюса менялись на противоположный вид — сотни раз с момента образования Земли.

Магнитное поле Земли не движется быстро и часто не меняется. Следовательно, это может быть полезным инструментом, помогающим людям сориентироваться. Сотни лет люди использовали магнитные компасы для навигации по магнитному полю Земли. Магнитная стрелка компаса совпадает с магнитными полюсами Земли. Северный конец магнита указывает на северный магнитный полюс.

Магнитное поле Земли доминирует в области, называемой магнитосферой, которая охватывает планету и ее атмосферу.Солнечный ветер, заряженные частицы от Солнца, прижимает магнитосферу к Земле на стороне, обращенной к Солнцу, и растягивает ее в форме капли на теневой стороне.

Магнитосфера защищает Землю от большинства частиц, но некоторые из них просачиваются сквозь нее и попадают в ловушку. Когда частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами газа в верхних слоях атмосферы вокруг геомагнитных полюсов, они создают световые эффекты, называемые полярными сияниями. Эти полярные сияния появляются над такими местами, как Аляска, Канада и Скандинавия, где их иногда называют «Северным сиянием».«Южное сияние» можно увидеть в Антарктиде и Новой Зеландии.

Что такое магнетизм? | Магнитные поля и магнитная сила

Магнетизм — это один из аспектов комбинированной электромагнитной силы. Это относится к физическим явлениям, возникающим из-за силы, вызванной магнитами, объектами, которые создают поля, которые притягивают или отталкивают другие объекты.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, магнитное поле воздействует на частицы в поле за счет силы Лоренца.Движение электрически заряженных частиц порождает магнетизм. Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и силы магнитного поля.

Все материалы обладают магнетизмом, некоторые сильнее, чем другие. Постоянные магниты, сделанные из таких материалов, как железо, испытывают сильнейшее воздействие, известное как ферромагнетизм. За редким исключением, это единственная форма магнетизма, достаточно сильная, чтобы ее могли почувствовать люди.

Противоположности притягиваются

Магнитные поля генерируются вращающимися электрическими зарядами, согласно HyperPhysics. Все электроны обладают свойством углового момента или спина. Большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой — «спин вниз», в соответствии с принципом исключения Паули, который гласит, что два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии одновременно. В этом случае их магнитные поля направлены в противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга.Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, спин которых может создавать направленное магнитное поле. По данным Ресурсного центра неразрушающего контроля (NDT), направление их вращения определяет направление магнитного поля. Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены своими спинами в одном направлении, они объединяются, чтобы создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было почувствовать в макроскопическом масштабе.

Источники магнитного поля биполярные, с северным и южным магнитными полюсами.По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а подобные полюса (северный и северный, или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.

Земля сама по себе является гигантским магнитом. Согласно HyperPhysics, планета получает свое магнитное поле от циркулирующих электрических токов внутри расплавленного металлического ядра. Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена, так что он может свободно вращаться внутри корпуса, выравниваясь с магнитным полем планеты.Как ни парадоксально, то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.

Ферромагнетизм

Если выравнивание неспаренных электронов продолжается без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, образуется постоянный магнит. Постоянные магниты — результат ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдался в форме естественной железной руды, называемой магнетитом, Fe ₃ O ₄ .Кусочки магнетита можно найти разбросанными на поверхности земли или вблизи нее, и иногда они намагничиваются. Эти встречающиеся в природе магниты называются магнитными камнями. «Мы до сих пор не уверены в их происхождении, но большинство ученых считают, что магнитный камень — это магнетит, пораженный молнией», — говорится в сообщении Университета Аризоны.

Вскоре люди узнали, что они могут намагнитить железную иглу, поглаживая ее магнитом, в результате чего большинство неспаренных электронов в игле выстраиваются в одном направлении.По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивался в направлении север-юг. Таким образом, магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем ​​и ночью, когда звезды были скрыты облаками.

Было обнаружено, что другие металлы, помимо железа, обладают ферромагнитными свойствами. К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для создания сверхпрочных постоянных магнитов.

Другие формы магнетизма

Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать за исключением чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах. Диамагнетизм был впервые открыт в 1778 году Антоном Бругнамсом, который использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо. По словам Джеральда Кюстлера, широко публикуемого независимого немецкого исследователя и изобретателя, в его статье «Диамагнитная левитация — исторические вехи», опубликованной в Румынском журнале технических наук, Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетовый висмут проявлял конкретное явление в исследовании; когда я положил его кусок на круглый лист бумаги, плавающий на воде, он оттолкнулся обоими полюсами магнита.

Было установлено, что висмут обладает самым сильным диамагнетизмом из всех элементов, но, как обнаружил Майкл Фарадей в 1845 году, это свойство всей материи отталкиваться магнитным полем.

Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов, создающих крошечные токовые петли, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда к материалу прикладывается внешнее магнитное поле, эти токовые петли имеют тенденцию выравниваться таким образом, чтобы противостоять приложенному полю.Это заставляет все материалы отталкиваться постоянным магнитом; однако результирующая сила обычно слишком мала, чтобы быть заметной. Однако есть некоторые заметные исключения.

Пиролитический углерод, вещество, похожее на графит, демонстрирует даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может подниматься над сверхсильным редкоземельным магнитом. Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют еще более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры, поэтому над ними можно левитировать редкоземельные магниты.(Теоретически из-за их взаимного отталкивания один может левитировать над другим.)

Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным при помещении в магнитное поле и возвращается в свое немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. При приложении магнитного поля некоторые из неспаренных электронных спинов выравниваются с полем и преодолевают противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом. Однако, по словам Дэниела Марша, профессора физики Южного государственного университета Миссури, эффект заметен только при очень низких температурах.

Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул выстраиваются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, которое включает как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за многих общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, он все же имеет свою уникальность.

Электромагнетизм

Когда провод перемещается в магнитном поле, поле индуцирует в проводе ток.И наоборот, магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Это соответствует закону индукции Фарадея, который лежит в основе электромагнитов, электродвигателей и генераторов. Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое вращается вокруг провода по спирали. Когда этот провод превращается в петлю, поле приобретает форму пончика или тора. Согласно Руководству по магнитной записи (Springer, 1998) Marvin Cameras, это магнитное поле можно значительно усилить, поместив ферромагнитный металлический сердечник внутрь катушки.

В некоторых приложениях постоянный ток используется для создания постоянного поля в одном направлении, которое можно включать и выключать вместе с током. Это поле может затем отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. Это основа телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морсом, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности. Импульсы посылались опытными операторами, которые быстро включали и выключали ток с помощью подпружиненного переключателя с мгновенным контактом или ключа.Другой оператор на принимающей стороне затем переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.

Катушка вокруг магнита также может двигаться по шаблону с изменяющейся частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу с волнами переменного давления. Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитопровода, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам.Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные магниты из редкоземельных металлов теперь используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сообщил Марш Live Science.

Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку двигаться внутрь и наружу по магнитному сердечнику по той же схеме. Затем катушка прикрепляется к подвижному диффузору динамика, чтобы он мог воспроизводить слышимые звуковые волны в воздухе.Первым практическим применением микрофона и динамика был телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была улучшена и усовершенствована, она все еще является основой для записи и воспроизведения звука.

Применения электромагнитов почти бесчисленны. Закон индукции Фарадея составляет основу многих аспектов нашего современного общества, включая не только электродвигатели и генераторы, но и электромагниты всех размеров. Тот же принцип, который используется гигантским краном для подъема старых автомобилей на свалку металлолома, также используется для выравнивания микроскопических магнитных частиц на жестком диске компьютера для хранения двоичных данных, и каждый день разрабатываются новые приложения.

Штатный писатель Таня Льюис внесла свой вклад в этот отчет.

Дополнительные ресурсы

Как и почему магниты слипаются?

Это статья из серии для детей «Любопытные дети». В беседе детей просят присылать вопросы, на которые им нужен эксперт. Приветствуются все вопросы — серьезные, странные или дурацкие! Вам также может понравиться подкаст «Представь это», совместное производство ABC KIDS listen и The Conversation, основанное на «Любопытных детях».

Привет, меня зовут Дин, мне 7 лет. У меня вопрос: как и почему магниты слипаются? — Дин, 7 лет, Vermont Sth.

Привет, Дин!

Это хороший вопрос, на который сложно ответить, но я постараюсь изо всех сил.

Каждый магнит имеет две стороны: северный полюс и южный полюс. Мы используем эти названия, потому что если вы повесите магнит на нить, северный полюс магнита будет направлен (почти) в северном направлении.

Это потому, что ядро ​​Земли (ее центр) представляет собой большой и слабый магнит. Ваш маленький сильный магнит совпадает с магнитным ядром Земли, так что он указывает на север. Так работает магнитный компас.

Если вы насыпите железные опилки (тонкий порошок железа) вокруг магнита, вы увидите изображение магнитного поля.
с www.shutterstock.com

Магниты не всегда слипаются.

Если вы держите два магнита неправильно, , они раздвигаются — они отталкиваются! Другими словами, если вы держите два магнита вместе так, чтобы одинаковые полюса находились близко друг к другу (два севера ИЛИ два юга), они отталкиваются.Попытайся! Такое ощущение, что магниты окружены невидимым слоем резины, раздвигающим их. Этот невидимый слой называется магнитным полем.

Отталкивание одинаковых полюсов: Мы можем использовать изогнутые стрелки (называемые линиями поля), чтобы нарисовать форму магнитного поля вокруг магнитов. Стрелки всегда начинаются с северного полюса магнита и указывают на его южный полюс. Когда два одинаковых полюса указывают вместе, стрелки от двух магнитов указывают в ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ направлениях, и силовые линии не могут соединиться.Так магниты будут раздвигаться (отталкиваться). Изображение предоставлено автором.

Магниты слипаются вместе (они притягиваются) только тогда, когда вы удерживаете вместе разноименные полюса (север указывает на юг). Теперь магнитное поле действует как натянутая резинка, стягивающая магниты. (Будьте осторожны, два сильных магнита могут защемить вашу кожу).

Необычные полюса притягиваются: Когда северный полюс и южный полюс соединяются, стрелки указывают в ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ, так что силовые линии могут соединяться, а магниты притягиваются друг к другу.Изображение предоставлено автором.

Итак, почему магниты притягиваются или отталкиваются?

Вы, наверное, слышали об энергии. Энергия нужна для создания движения.

Автомобиль, который стоит на месте, начнет движение, когда внутри него сгорит бензин. Это потому, что бензин содержит запасенную энергию, которая высвобождается при сгорании.

Когда эта накопленная энергия высвобождается, часть ее превращается в энергию движения. Ученые называют эту накопленную энергию «потенциальной энергией», а энергию движения — «кинетической энергией».

Когда вы начинаете бегать, это происходит потому, что энергия, накопленная в вашей пище, высвобождается, и часть ее превращается в энергию движения.

При чем тут магниты? Что ж, магнитное поле, которое окружает все магниты, содержит запасенную энергию. Но есть способ изменить количество энергии, накопленной вокруг магнита. А способ, которым вы его измените, скажет вам, в какую сторону будет двигаться магнит.

Правило запоминания

Все во вселенной подчиняется правилу.Я расскажу вам правило через мгновение, но сначала я должен сказать, что непросто объяснить , почему вселенная следует этому правилу, без сложной математики. Лучшее, что я могу сказать, это «именно так ведет себя Вселенная». (Прошу прощения. Я тоже не люблю такие ответы).

Правило таково: везде, где есть запасенная энергия в объекте (и объект не привязан и не застревает на месте), тогда объект будет толкаться в направлении, которое вызывает уменьшение накопленной энергии.Накопленная энергия будет уменьшена и заменена энергией движения.

Итак, если два магнита направлены противоположными полюсами вместе (северный полюс на южный полюс), то их сближение уменьшает энергию, запасенную в магнитном поле. Они будут толкаться в направлении, уменьшающем количество накопленной энергии. То есть их заставляют вместе (это называется притяжением).

Если два магнита направлены одинаковыми полюсами вместе (южный полюс на южный полюс ИЛИ север на север), то запасенная энергия уменьшится, если они разойдутся.

Итак, наше правило гласит, что магниты будут толкаться в направлении, которое уменьшает количество накопленной энергии. То есть они раздвигаются (отталкиваются).

Я также должен сказать, что когда упавшие предметы притягиваются к Земле и падают вниз, это НЕ из-за магнетизма. Это из-за силы тяжести . Земля и окружена гравитационным полем, которое также содержит накопленную энергию.

В отличие от магнетизма, гравитация никогда не отталкивает, потому что гравитация указывает только в одну сторону.Для силы тяжести нет северного и южного полюсов.

Читать далее:
Магнитное сердцебиение Земли, более тонкое прошлое и новые инопланетные миры

Могу ли я бесконечно извлекать накопленную энергию из магнитного поля?

№

Как только два магнита слипнутся, вам нужно будет вернуть часть накопленной энергии обратно в поле, снова раздвинув магниты. Нельзя получить энергию просто так.

Энергия, необходимая для разрыва магнитов, исходит от вас, и вы получаете ее из пищи, которую едите.А растения или животные, которых вы едите, получают свою энергию от других растений и животных или от Солнца. Вся энергия откуда-то исходит.

Здравствуйте, любопытные ребята! У вас есть вопрос, на который вы хотите дать ответ эксперта? Попросите кого-нибудь из взрослых прислать нам свой вопрос. Они могут:

* Отправьте свой вопрос по адресу [email protected]

* Сообщите нам в Twitter

CC BY-ND

Скажите, пожалуйста, ваше имя, возраст и в каком городе вы живете.Вы также можете отправить аудиозапись своего вопроса, если хотите. Отправляйте сколько угодно вопросов! Мы не сможем ответить на все вопросы, но сделаем все, что в наших силах.

Магниты: факты (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

Вероятно, вы раньше играли с магнитами, и вполне вероятно, что у вас есть один или два магнита на холодильнике, в которых вы держите записку или картинку. Возможно, вы видели магниты в форме подковы, прямоугольных стержней или круглых дисков. Магниты — это весело играть, и они полезны для склеивания вещей.Но знаете ли вы, что магниты повсюду, выполняя важную работу, от которой мы получаем пользу каждый день? Знаете ли вы, что сила магнетизма даже позволяет жизни существовать на Земле? Как работают магниты? Давайте узнаем больше.

Что такое магниты?

Магнит — это объект, который может притягивать определенные типы металлов к себе (притягивать) или отталкивать эти металлы (отталкиваться). Магнетизм относится к невидимой силе магнитов и является свойством определенных веществ. Магнетизм — это основная сила природы, такая как гравитация или электричество.Несмотря на то, что на самом деле мы не можем видеть магнитную силу, мы можем видеть, что эта сила делает с вещами вокруг нее. Магнетизм может действовать на расстоянии, а это означает, что магнит не обязательно должен касаться объекта, чтобы притягивать или отталкивать его.

Не все металлы могут быть магнитами. Только некоторые металлы обладают магнитными свойствами, а именно железо, никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как неодим. Сегодня магниты обычно изготавливают из сплавов, содержащих эти металлы. Многие металлы, такие как алюминий и медь, не притягиваются к магнитам.Вот почему магнит может подцепить железный гвоздь или стальную скрепку, но не алюминиевую банку из-под газировки или медный пенни. Другие материалы, такие как пластик, дерево и бумага, не притягиваются к магнитам.

Люди знали о магнитах тысячи лет. Согласно легенде, однажды греческий пастух обнаружил, что гвозди в его обуви прилипли к камню, на котором он стоял. Эта порода была магнитом, содержащим минерал магнетит. Китайцы знали, как из магнитного камня делать компасы 2000 лет назад.Древним людям магнетизм казался волшебством. Только в прошлом веке наука поняла, почему работают магниты.

любезно предоставлено Expainthatstuff.com

Вся материя состоит из атомов. Атомы содержат электроны, которые представляют собой крошечные заряженные частицы, которые в большинстве веществ вращаются в разных случайных направлениях. Однако в магнитных материалах, таких как железо, электроны вращаются в одном направлении. Атомы объединяются в домены, и когда кусок железа приближается к магниту, домены выстраиваются так, чтобы указывать в одном направлении, и мы видим невидимую силу магнетизма.Хотя существуют природные магниты, такие как магнитный камень, большинство магнитов сегодня создано человеком в результате процессов, которые заставляют домены выравниваться и указывать в одном направлении. Узнайте больше об атомной науке, лежащей в основе магнитов.

Магнитные силы наиболее сильны на концах магнитов. Два конца называются полюсами. У каждого магнита есть северный полюс (N) и южный полюс (S). Если разрезать магнит пополам, вы получите два магнита меньшего размера, каждый с северным и южным полюсами. Вы никогда не найдете магнит только с южным полюсом или только с северным полюсом.

Если вы поднесете северный полюс одного магнита к южному полюсу другого магнита, они притянутся и слипнутся. Однако, если вы сведете вместе два северных или два южных полюса, они отталкиваются, а магниты отталкивают друг друга. Другими словами: В отличие от полюсов притягиваются, Подобные полюса отталкиваются . Вы можете соединить одинаковые полюса двух стержневых магнитов и почувствовать невидимую силу, раздвигающую их. Но когда вы поворачиваете один из этих магнитов в другую сторону, вы можете почувствовать притяжение, поскольку два магнита слипаются.

Некоторые ферромагнитные материалы могут быть постоянно намагничены посредством процессов, которые включают смешивание, нагрев и охлаждение. Эти постоянные магниты, такие как магниты на холодильник и стержневые магниты, которые мы используем в школе, не теряют своих магнитных свойств.

Временные магниты могут быть созданы при контакте с постоянными магнитами, но они не сохраняют свой магнетизм. Например, если вы потрете кусок железа вдоль существующего магнита, внутри атомов железа электроны выровняются в направлении север-юг, и железо становится временным магнитом.Он будет вести себя как магнит и притягивать другие ферромагнитные металлы. Если одна канцелярская скрепка подвешена к магниту, вторую скрепку можно подвесить к первой, а третью — к второй. Однако, когда магнит будет удален, скрепки больше не будут действовать как магниты.

Магнитные поля

Каждый магнит создает вокруг себя невидимое магнитное поле. Область вокруг магнита, создающая магнитную силу, называется магнитным полем. Предположим, вы положили стержневой магнит на стол, а рядом положили скрепку.Если медленно подтолкнуть магнит к скрепке, наступит момент, когда скрепка перескочит и прилипнет к магниту. Благодаря магнитному полю магнит может действовать на расстоянии, не касаясь другого объекта.

Магнитные объекты должны находиться внутри магнитного поля, чтобы либо отталкиваться, либо толкаться вместе, поэтому иногда вам нужно подвигать магнит ближе, чтобы увидеть, как происходит магнитное действие. Магнитные поля становятся слабее с расстоянием. Чтобы стать намагниченным, другое магнитное вещество должно войти в магнитное поле существующего магнита.

Некоторые магнитные поля слабые, а другие сильные. Мы измеряем магнитное поле в определенном месте по его силе и направлению, на которое оно указывает. Когда один магнит приближается к другому магниту, он реагирует на магнитное поле второго магнита. Сила и направление этого магнитного поля определяют, как будет вести себя первый магнит — будет ли он притягиваться или отталкиваться. Таким образом, магнитное поле может создавать силу, которая может стягивать два магнита вместе или раздвигать их.

Магнитное поле нельзя увидеть, но можно наблюдать его эффекты. Если вы рассыпаете железные опилки вокруг магнита, вы увидите, что они выстраиваются рядом с двумя полюсами, где магнитная сила наиболее сильна. Если вы насыпите железные опилки на лист бумаги и поместите магнит под лист бумаги, железные опилки выстроятся на бумаге в «силовые линии», показывая магнитное поле магнита.

Обычно мы изображаем силовые линии магнитного поля в виде изогнутых линий, направленных от северного полюса магнита к южному полюсу.Эти силовые линии представляют собой замкнутые дорожки, похожие на резиновые ленты, повторяющиеся снова и снова. Силовые линии показаны ближе друг к другу там, где магнитная сила наиболее сильна (на полюсах). Узнайте больше о линиях магнитного поля.

Магнитные поля могут проникать сквозь любые материалы, а не только через воздух. Когда магниты на вашем холодильнике задерживают записи, вы можете видеть, что магнитные поля проходят сквозь бумагу. Силы магнитных полей могут распространяться через воду, металл, ткань и даже вашу кожу!

Земля — ​​гигантский магнит

Самый большой магнит в мире — это тот, на котором вы сейчас стоите! В центре Земли ее внешнее ядро ​​состоит из движущегося жидкого железа, которое делает Землю гигантским магнитом.Движение создает магнитное поле вокруг планеты, которое простирается в космос. Если бы мы изобразили силовые линии Земли, они были бы ближе всего друг к другу на полюсах гигантского магнита: Северный полюс и Южный полюс.

Схема любезно предоставлена ​​NASA

. Северный магнитный полюс немного отличается от географического Северного полюса или оси вращения Земли. Фактически, магнитные полюса продолжают двигаться из-за активности глубоко под поверхностью земли. В настоящее время северный магнитный полюс находится примерно в 600 милях от географического полюса.Ежегодное движение полюсов составляет около 25 миль в год.

Схема солнечного ветра и магнитосферы любезно предоставлена ​​НАСА Aurora Borealis или «Северное сияние»

Магнитосфера — это магнитная сила Земли, которая распространяется в космос. Он обвивает землю и ее атмосферу. Магнитосфера действует как щит, защищая Землю от вредного солнечного ветра, который может нанести вред атмосфере и жизни на Земле. Однако иногда эти энергичные частицы Солнца действительно взаимодействуют с магнитным полем Земли, создавая в небе удивительные полярные сияния, часто называемые северным или южным сиянием.Узнайте больше о земном магнетизме от НАСА.

Магнитное поле Земли — причина, по которой работает компас. Компас — это небольшое устройство, содержащее магнитную стрелку, которая совпадает с магнитными полюсами Земли. Северный полюс стрелки указывает на северный полюс Земли. Компас пригодится, если вы заблудитесь в лесу!

Некоторые животные, такие как голуби, пчелы, лосось и киты, используют магнитное поле Земли, чтобы помочь им ориентироваться во время миграции.Ученые не уверены, как они это делают, но одна из теорий заключается в том, что в телах этих существ есть магнитный материал, который действует как компас.

Электромагниты

Другой тип магнита создается, когда электричество проходит через провод. Эти магниты называются электромагнитами. Около 200 лет назад ученые обнаружили, что электричество и магнетизм — близкие родственники. Электрический ток создает магнитное поле, а движущийся магнит создает электрический ток.

Когда электричество проходит через медный провод, вокруг него создается магнитное поле. Обматывая катушку из медной проволоки вокруг железного сердечника, сила магнитного поля увеличивается и создается электромагнит. Вы можете создать электромагнит дома, намотав проволоку на железный гвоздь и используя батарею, чтобы замкнуть электрическую цепь. Проверьте это, и вы обнаружите, что проволочный гвоздь стал магнитом.

Электромагниты не являются постоянными магнитами.Их магнетизм исчезает при отключении тока. Это временные магниты, которые можно отключить, отключив электричество. Например, когда вы нажимаете кнопку электрического дверного звонка, вы создаете электромагнит, который притягивает к звуку небольшой молоток. Электрическая цепь разрывается, когда кнопка не нажата. В отличие от постоянного магнита, сила магнитного поля электромагнита может быть увеличена за счет увеличения количества используемого электрического тока. Полюса электромагнита также можно поменять местами, повернув батарею и изменив направление тока.

любезно предоставлено Национальной лабораторией сильных магнитных полей

Электромагниты используются в наушниках, системах сигнализации и громкоговорителях. В вашем доме почти каждый электроприбор с электродвигателем использует магниты, чтобы преобразовать электричество в движение. Двигатели используют силы, создаваемые магнитными полями, для вращения. Это вращательное движение приводит в движение все виды машин, от электрической зубной щетки до потолочного вентилятора.

Так же, как электричество может создавать магнетизм в электромагните, движение магнитов в генераторе может производить электричество.Все электростанции используют топливо для вращения магнитов внутри катушек из проволоки, производящих электрический ток. Большие электромагниты используются для выработки электроэнергии на плотинах гидроэлектростанций или с другими источниками энергии, такими как ветер и пар.

Электромагниты могут быть намного сильнее привычных нам постоянных магнитов. Ученые измеряют магнитную силу в единицах, называемых тесла и гаусс. Одна тесла равна 10 000 гаусс. Магнит на холодильник — около 10 гаусс. Магнитное поле Земли составляет около половины гаусса.Самые мощные доступные постоянные магниты, часто используемые в медицинском оборудовании, производят поля около 1,5 тесла. Но электромагниты могут быть намного сильнее, до 30 тесла и более.

Использование магнитов

Магниты используются в науке, промышленности и повседневной жизни. Дома магниты удерживают дверцу холодильника закрытой и заставляют работать динамики компьютера. Они используются почти во всех машинах, в которых используются электродвигатели, например, в пылесосах и электрических вентиляторах. Мы многим обязаны магнитам! Узнайте больше о магнитах, используемых в доме.

Магниты могут быть микроскопическими или весить до нескольких тонн. Огромные магниты отделяют металл в центрах переработки. На складах металлолома некоторые электромагниты достаточно сильны, чтобы поднять автомобиль. В горнодобывающей промышленности для отделения железной руды от породы используются магниты. Фермеры используют магниты для коров в желудках коров, чтобы улавливать металл, который коровы могли проглотить. НАСА использует магниты в своих космических кораблях. Некоторые страны разработали поезда на магнитной подвеске или поезда на магнитной подвеске, где высокоскоростные поезда плавают по путям, используя силы отталкивания электромагнитов.Магниты также используются в сотнях предметов, которые мы воспринимаем как должное каждый день, включая микроволновые печи, медицинское оборудование, электроинструменты, ветряные турбины, сотовые телефоны, кредитные карты, беговые дорожки и компьютеры. Найдите больше применений для магнитов.

Ученые продолжают исследовать магнетизм и разрабатывать новые способы использования магнитных свойств. Может быть, когда-нибудь ты станешь ученым-магнитом!

Магнетизм для детей — Простое введение

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 1 марта 2021 г.

Наука — это наше понимание того, как
мир работает — и в целом мир работает
хорошо, понимаем мы это или нет. Возьмем магнетизм , для
пример. Люди знали о магнитах тысячи лет и
они используют их практически как компасы почти столько же времени.
Древние греки и римляне знали не хуже нас этот магнит (
богатый железом минерал) может притягивать другие куски железа, в то время как
древние китайцы делали магнитные компасы с замысловатой
деревянные инкрустации для практики фэн-шуй (искусство
тщательно обставляя комнату) за тысячи лет до интерьера
к нам присоединились дизайнеры.Иногда наука медленно догоняет
узнали, как работает магнетизм, в прошлом веке, с тех пор, как мир внутри атомов был впервые открыт и исследован.

Фото: Типичный подковообразный магнит.
Видите след коричневой ржавчины на верхней части верхней «ножки» магнита?
Это происходит потому, что магнит сделан из железа, которое ржавеет во влажном воздухе.

Что такое магнетизм?

Фото: Магнитное поле между противоположными
полюса двух стержневых магнитов, которые сильно притягиваются друг к другу.Мы не можем
обычно видны магнитные поля, но если посыпать железные опилки (крошечные
кусочки, струженные напильником с железного прутка) на лист бумаги и удерживайте
над магнитами вы можете видеть поле внизу. фото
любезно предоставлено Wikimedia Commons (где вы найдете увеличенную версию этого изображения).

Игра с магнитами — одно из первых направлений науки.
дети
обнаружить. Это потому, что магниты просты в использовании, безопасны и
веселье. Они также довольно удивительны. Помните, когда вы впервые
обнаружили, что два магнита могут соединяться и склеиваться, как клей?
Помните силу, когда вы держали два магнита близко и
чувствовал, что они либо притягивают (притягивают к одному
другой) или репел
(отталкивать)? Одна из самых удивительных вещей в
магниты — это способ, которым они могут притягивать другие магниты (или другие магнитные
материалов) «на расстоянии», невидимо, через то, что мы называем
магнитное поле .

Древним людям магнетизм, должно быть, казался магией. Тысячи
лет спустя мы понимаем, что происходит внутри магнитного
материалы, как их атомная структура вызывает
их магнитные
свойства, и как электричество и
магнетизм действительно всего два
Стороны одной медали: электромагнетизм . Когда-то ученые
сказал, что магнетизм был странной невидимой силой притяжения между
определенные материалы; сегодня мы с большей вероятностью определим это как силу
создается электрическими токами (сами вызваны движущимися электронами).

Что такое магнитное поле?

Фото: красочный способ визуализировать невидимое
магнитные поля с помощью программы компьютерной графики, разработанной в Лос
Национальная лаборатория Аламоса. На этой трехмерной диаграмме высота
а цвет пиков показывает
напряженность магнитного поля в каждой точке. Фото любезно предоставлено США.
Министерство энергетики.

Предположим, вы поместили стержневой магнит (в форме
прямоугольник, иногда с
северный и южный полюса покрашены в разные цвета) или подкова
магнит (согнутый в П-образную форму) на стол и поместите
рядом железный гвоздь.Если вы нажмете
магнит медленно к гвоздю, наступит момент, когда
гвоздь перепрыгивает и прилипает к магниту. Вот что мы подразумеваем под
магниты, имеющие невидимое магнитное поле, которое распространяется на все
вокруг них. Другой способ описать это — сказать, что магнит
может «действовать на расстоянии»: он может вызывать толкающую или тянущую силу на
другие объекты
это на самом деле не трогательно).

Магнитные поля могут проникать через все виды материалов, но не через
просто воздух.
У вас, вероятно, есть небольшие записки, приклеенные к дверце холодильника
с яркими магнитами, чтобы вы могли видеть, что магнитные поля разрезают
через бумагу.Возможно, вы проделали фокус, используя магнит
взять длинную цепочку скрепок, каждая из которых намагничивает
следующий. Этот небольшой эксперимент говорит нам, что магнитное поле
может проникать сквозь магнитные материалы, такие как железо.

Как мы можем измерить магнетизм?

Сила поля вокруг магнита зависит от того, насколько близко вы
получить: он самый сильный в непосредственной близости от магнита и быстро спадает, когда
вы уходите. (Вот почему небольшой магнит на вашем столе должен быть достаточно близко к
вещи, чтобы привлечь их.) Измеряем напряженность магнитного поля
в единицах Гаусс и тесла
(современная единица СИ, названная в честь пионера электричества Николы
Тесла, 1856–1943). Интересно отметить, что сила
Магнитное поле Земли очень слабое — примерно в 100–1000 раз слабее
типичного бара или магнита на холодильник. На Земле гравитация, а не магнетизм
сила, которая прижимает вас к полу. Мы бы заметили магнетизм Земли
гораздо больше, если бы его гравитация не была такой сильной.

Диаграмма: Сравнение силы некоторых «повседневных» источников магнетизма. Обратите внимание, что вертикальная шкала логарифмическая : каждый шаг вверх по шкале означает силу
магнитного поля увеличилось в десять раз. Здесь главное отметить, насколько слабая Земля.
магнетизм (зеленый блок в крайнем левом углу) по сравнению со всем остальным, с чем мы обычно сталкиваемся (не говоря уже о гигантских магнитах, используемых в больницах и лабораториях). Рекордное лабораторное магнитное поле, показанное справа,
Созданная в Японии в апреле 2018 года, она примерно в 24 миллиона раз сильнее магнитного поля Земли.Мои данные для этой диаграммы получены из следующих источников: Земля (goo.gl/TkxfO3), Солнце (goo.gl/8uigAU), бытовая техника (goo.gl/P3l487), холодильник (goo.gl/OhrDKt), небольшой неодимовый ( goo.gl/avODib), свалка (goo.gl/owWZer), МРТ (goo.gl/jQ8cTD), громкоговоритель (goo.gl/oIwNlS), самый большой МРТ (goo.gl/8zkACY), самая большая лаборатория (bit.ly / 2zvH7On). Почти все производит магнетизм — даже наше собственное тело, которое составляет примерно 0,000000001 тесла.

Что такое электромагнит?

Фото: Свалки иногда используют гигантские электромагниты для подъема металла.
с места на место (хотя некоторые вместо этого используют захватывающие когти).Фото Марджори Коллинз, Управление безопасности фермерских хозяйств США / Управление военной информации, любезно предоставлено
Библиотека Конгресса США.

Магнит Гомера Симпсона или Микки Мауса, который держит вещи на вашем
холодильник
постоянный магнит : он держит
магнетизм все
время. Не все магниты работают так. Вы можете сделать временным
магнит , пропускающий электричество
через катушку обернутой проволоки
вокруг железного гвоздя (устройства, которое иногда называют
соленоид ).Включите ток и гвоздь
становится магнитом; выключите его снова, и магнетизм исчезнет.
(Это основная идея дверного звонка с электрическим перезвоном:
вы создаете электромагнит, когда нажимаете кнопку, которая прижимает молоток к планке звонка — динь-дон!)
Такие временные магниты называются электромагнитами — магнитами.
работал
электричество — и они намекают на более глубокую связь между электричеством
и магнетизм, к которому мы вернемся через мгновение.

Как и постоянные магниты, временные электромагниты бывают разных
размеры
и сильные стороны.Вы можете сделать электромагнит достаточно мощным, чтобы
скрепки с одной 1,5-вольтовой батареей.
Используйте гораздо больший
напряжение, чтобы увеличить электрический ток, и вы можете построить
электромагнит достаточно мощный, чтобы поднять машину. Вот как свалка
электромагниты работают. Сила электромагнита зависит от двух
главное: величина используемого электрического тока и количество
раз вы наматываете провод. Увеличьте одно или оба из них, и вы
обзавестись более мощным электромагнитом.

Для чего мы используем магниты?

Может быть, вы думаете, что магниты интересны; может ты думаешь, что они
скучный! Какие
вы можете спросить, кроме детских фокусов и трюков.
свалки?

Вы можете быть удивлены, сколько всего вокруг вас
работают с помощью магнетизма или электромагнетизма.Каждый электроприбор с
в нем электродвигатель (все
с электрической зубной щетки на
ваша газонокосилка) использует магниты для превращения электричества в движение.
Двигатели используют электричество для создания временного магнетизма в катушках проводов. Создаваемое таким образом магнитное поле
толкает фиксированное поле постоянного магнита, вращая внутреннюю часть двигателя вокруг
на большой скорости. Вы можете использовать это вращательное движение для управления всеми видами машин.

В твоем холодильнике есть магниты
удерживая дверь закрытой.Магниты считывают и записывают данные (цифровую информацию) на вашем
жесткий диск компьютера и на кассете
кассеты в старомодных личных стереосистемах. Больше магнитов в вашем Hi-Fi
громкоговорители или наушники помогают вернуть сохраненную музыку
в звуки, которые вы можете слышать. Если вы больны серьезным внутренним заболеванием, вы можете
есть тип сканирования тела, называемый ЯМР (ядерный магнитный резонанс), который рисует
мир под вашей кожей, используя образцы магнитных полей. Магниты используются для переработки
ваш металлический мусор (стальная еда
банки сильно магнитные, но алюминиевые
банки для напитков
нет, поэтому магнит — это простой способ разделить два разных
металлы).

Фото: ЯМР-сканирование, подобное этому, дает
детальное изображение тела пациента
(или, в данном случае, их голова) на компьютере
экрана, используя магнитную активность атомов в их
ткани тела. Вы можете увидеть, как пациент входит в сканер вверху.
и изображение их головы на экране ниже. Фото любезно предоставлено
Клинический центр Уоррена Гранта Магнусона
(CC) и США
Национальные институты здоровья (NIH).

Какие материалы являются магнитными?

Железо — король магнитных материалов — металл, о котором мы все думаем.
когда мы думаем о магнитах.Большинство других распространенных металлов (таких как медь,
золото, серебро и алюминий), на первый взгляд,
немагнитные и большинство неметаллов
(включая бумагу,
дерево, пластик, бетон, стекло,
и текстиль, такой
как хлопок и шерсть) тоже немагнитны. Но железо не единственное
магнитный металл. Никель, кобальт и элементы, входящие в состав
Периодическая таблица (упорядоченный
химики используют для описания всех известных химических элементов)
известен как редкоземельных металлов (особенно
самарий и неодим) тоже делают добро
магниты.Некоторые из
лучшие магниты — это сплавы (смеси)
эти элементы с одним
другой и с другими элементами. Ферриты (соединения из железа,
кислород и другие элементы) также делают превосходные магниты. Магнитный камень
(который также называют магнетитом) является примером феррита, который
обычно встречается внутри Земли (имеет химическую формулу FeO · Fe2O3).

Такие материалы, как железо, превращаются в хорошие временные магниты, когда вы кладете
магнит рядом
их, но, как правило, теряют часть или весь свой магнетизм, когда вы принимаете
магнит снова прочь.Мы говорим, что эти материалы магнитомягкие.
Напротив, сплавы железа и редкоземельных металлов сохраняют большую часть
их магнетизм, даже если вы удалите их из магнитного поля, поэтому
из них получаются хорошие постоянные магниты. Мы называем эти материалы
магнитно жесткий .

Верно ли, что все материалы либо магнитные, либо
немагнитный? Раньше люди так думали, но теперь ученые знают, что
материалы, которые мы считаем немагнитными, также подвержены влиянию магнетизма, хотя
крайне слабо.Степень намагничивания материала равна
назвал его восприимчивостью .

Как разные материалы реагируют на магнетизм

Ученые используют несколько разных слов, чтобы описать, как
материалы ведут себя
когда вы кладете их рядом с магнитом (это еще один способ сказать, когда
вы помещаете их в магнитное поле). Вообще говоря, мы можем
разделить все материалы на два вида, называемые парамагнитными и
диамагнетик, в то время как некоторые парамагнитные материалы также
ферромагнитный.Важно понимать, что на самом деле означают эти запутанные слова …

Парамагнитный

Сделайте образец магнитного материала и подвесьте его на нитке так, чтобы он
болтается в магнитном поле, и он намагнитится и выстроится в линию, так что
его магнетизм параллелен полю. Как люди знали тысячи лет, это
как именно стрелка компаса ведет себя в магнитном поле Земли. Материалы, которые
такое поведение называется парамагнитным. Металлы, такие как алюминий и
большинство неметаллов (которые, как вы могли подумать, вообще не являются магнитными) являются
на самом деле парамагнитен, но так
слабо, что мы не замечаем.Парамагнетизм зависит от температуры:
чем горячее материал, тем меньше на него
рядом магниты.

Фото: Мы думаем об алюминии (используется в напитках).
такие банки) как немагнитные. Это помогает нам разделять на переработку
наши алюминиевые банки
(которые не прилипают к магнитам) от наших стальных (которые прилипают). По факту,
оба материала магнитные. Разница в том, что алюминий очень
слабо парамагнитные, а сталь сильно ферромагнитная. Фото любезно предоставлено ВВС США.

Ферромагнетик

Некоторые парамагнитные материалы, особенно железо и редкоземельные элементы.
металлов, сильно намагничиваются в поле и обычно остаются
намагниченный
даже когда поле удалено. Мы говорим, что такие материалы
ферромагнитные, что на самом деле просто означает, что они «похожи на магнитные
железо ». Однако ферромагнитный материал все равно потеряет
магнетизм, если вы нагреете его выше определенной точки, известной как температура Кюри. Железо имеет температуру Кюри
770 ° С
(1300 ° F), а для никеля температура Кюри составляет ~ 355 ° C (~ 670 ° F).Если
если нагреть железный магнит до 800 ° C (~ 1500 ° F), он перестает быть
магнит. Вы также можете разрушить или ослабить ферромагнетизм, если попадете в
магнит
несколько раз.

Диамагнитный

Мы можем думать о парамагнетиках и ферромагнетиках как о
«любители» магнетизма: в некотором смысле они «любят» магнетизм и отзываются
положительно к нему, позволяя себе быть намагниченными. Не все
материалы отзываются так восторженно. Если вы повесите
материалы в магнитных полях, они довольно сильно обрабатываются внутри и
сопротивляться: они превращаются в
временные магниты для сопротивления намагничиванию и слабого отталкивания магнитных
поля вне себя.Мы называем эти материалы диамагнитными. Воды
и много органических
(углеродные) вещества, такие как бензол, ведут себя подобным образом. Завяжите
диамагнитный материал к нити и подвесить в магнитном поле и
он повернется так, чтобы образовать угол 180 ° к полю.

Что вызывает магнетизм?

В начале 20 века, до того, как ученые правильно поняли
структура атомов и как
они работают, они придумали простую для понимания идею, названную
доменная теория для объяснения магнетизма.Немного
лет спустя,
когда они лучше поняли атомы, они обнаружили, что теория домена все еще
работало, но само по себе могло быть объяснено на более глубоком уровне
теория атомов. Все наблюдаемые нами различные аспекты магнетизма могут
можно объяснить, в конечном счете, говоря о доменах, электронах
в атомах или и то, и другое. Давайте посмотрим на две теории по очереди.

Объяснение магнетизма с помощью теории доменов

Представьте себе фабрику, которая производит маленькие стержневые магниты и кораблики.
их отправляли в школы на уроки естествознания.Представьте парня по имени
Дэйв, у которого есть
водить грузовик, перевозя много картонных коробок, каждая
с магнитом внутри, в другую школу. Дэйв не
успел подумать, в какую сторону сложены ящики, поэтому он складывает их
внутри его грузовик какой-то старый, как. Магнит внутри одной коробки может быть
указывая на север
в то время как тот, что рядом с ним, указывает на юг, восток или запад. Общий,
магниты все перемешаны, поэтому, несмотря на то, что магнитные поля утекают
из каждого ящика они все нейтрализуют друг друга.

На той же фабрике работает еще один водитель грузовика по имени Билл, который
не могло быть иначе.Ему нравится все аккуратно, поэтому он загружает свой грузовик по-другому,
аккуратно сложите все коробки так, чтобы они выстраивались точно так же. Может
вы видите, что будет? Магнитное поле из одного ящика выровняется с
поле из всех других ящиков … эффективно разворачивая грузовик
в один гигантский магнит. Кабина будет похожа на гигантский северный полюс и
в кузове грузовика огромный южный полюс!

То, что происходит внутри этих двух грузовиков, происходит в крошечном масштабе.
внутри магнитных материалов. Согласно теории предметной области, что-то
как железный пруток содержит
множество крошечных карманов, называемых доменами.Каждый домен немного похож на коробку
с
магнит внутри. Видите, куда мы идем? Железный пруток такой же, как
грузовик. Обычно все его бортовые «ящики» располагаются случайным образом.
и нет общего магнетизма: железо не намагничено. Но
расставьте все коробки по порядку, сделайте так, чтобы все они смотрели одинаково, и
вы получите общее магнитное поле: эй, престо, стержень намагничен.
Когда вы подносите магнит к немагниченному железному пруту и ​​поглаживаете его
систематически и многократно вверх и вниз, то, что вы делаете,
переставив все магнитные «ящики» (домены) внутри так, чтобы они
указать точно так же.

Теория доменов объясняет, что происходит внутри
материалы, когда они намагничены. В немагниченном материале (слева),
домены расположены случайным образом, поэтому нет общего магнитного
поле. Когда вы намагничиваете материал (справа), поглаживая стержневой магнит
над ним несколько раз в одном и том же направлении, домены перестраиваются так
их магнитные поля выравниваются, создавая комбинированное магнитное поле в
в том же направлении.

Эта теория объясняет, как может возникнуть магнетизм, но может ли он объяснить?
несколько из
что мы знаем о магнитах? Если магнит разрезать пополам, мы
знайте, что у вас есть два магнита, каждый с северным и южным полюсами.Что
имеет смысл согласно теории предметной области. Если разрезать магнит
пополам вы получите магнит меньшего размера, который все еще забит доменами,
и их можно расположить с севера на юг, как в оригинале.
магнит. Как насчет того, как магнетизм исчезает при ударе магнита
или же
нагреть это? Это тоже можно объяснить. Представьте себе фургон, полный упорядоченных
коробки снова. Управляйте им хаотично, на очень высокой скорости, и это
немного хотелось встряхнуть или постучать. Все коробки будут перемешаны, так что
они смотрят по-разному, и общий магнетизм исчезнет.Нагрев а
магнит возбуждает его изнутри и перемешивает коробки в
так же.

Объяснение магнетизма с помощью атомной теории

Теория предметной области достаточно проста для понимания, но это не
полный
объяснение. Мы знаем, что железные прутья не полны коробок, набитых
маленькие магниты — и, если подумать, попытка объяснить магнит
говоря, что он полон магнитов меньшего размера, на самом деле не является объяснением
все, потому что сразу возникает вопрос: какие
меньшие магниты из? К счастью, есть еще одна теория, которую мы можем
обратиться к.

Еще в 19 веке ученые обнаружили, что могут использовать
электричество, чтобы сделать магнетизм, и магнетизм, чтобы сделать электричество. Джеймс
Клерк Максвелл сказал, что эти два явления действительно были разными аспектами.
из
то же самое — электромагнетизм — как две стороны
та же бумажка. Электромагнетизм был блестящей идеей, но он
был скорее описанием, чем объяснением: он показал, как
были вместо того, чтобы объяснять, почему они были
сюда. Это не было
до 20 века, когда позже ученые пришли к пониманию
мир внутри атомов, что объяснение
электромагнетизм наконец
появившийся.

Мы знаем, что все состоит из атомов и что атомы состоят из
центральный кусок материи, называемый ядром. Мельчайшие частицы называют
электроны
вращаться вокруг ядра по орбите, как спутники в небе
над нами, но они одновременно вращаются вокруг своей оси (просто
как волчки). Мы знаем, что электроны переносят электрические токи (потоки
электричества), когда они проходят
материалы, такие как металлы.
Электроны — это в некотором смысле крошечные частицы электричества. Теперь вернемся в
19 века ученые знали, что движущееся электричество заставляет
магнетизм.В 20 веке стало ясно, что магнетизм
вызвано электронами, движущимися внутри атомов и создающими магнитные поля
все вокруг них. Домены — это фактически группы атомов, в которых вращается
электроны создают общее магнитное поле, указывающее в одну сторону, или
Другой.

Работа: Магнетизм вызывается вращением и вращением электронов внутри атомов. Обратите внимание, что
это изображение , а не в масштабе: большая часть атома — это пустое пространство, а электроны на самом деле намного дальше
из ядра, чем я здесь нарисовал.

Подобно теории предметной области, атомная теория может объяснить многие вещи.
мы знаем о магнитах, в том числе о парамагнетизме (способ магнитного
материалы совпадают с магнитными полями). Большинство электронов в атоме существует
парами, вращающимися в противоположных направлениях, поэтому магнитный эффект
один электрон в паре нейтрализует влияние своего партнера. Но если
у атома есть неспаренные электроны (у атомов железа их четыре), эти
создают чистые магнитные поля, которые выстраиваются друг с другом и поворачивают
весь атом в мини-магнит.Когда ставишь парамагнитный
материала, такого как железо, в магнитном поле, электроны меняют свое
движение для создания магнитного поля, которое совпадает с полем
за пределами.

А как насчет диамагнетизма? В диамагнитных материалах нет неспаренных электронов,
так что этого не происходит. Атомы обладают небольшим или нулевым общим магнетизмом и меньше
подвержены влиянию внешних магнитных полей. Однако электроны, вращающиеся внутри
они являются электрически заряженными частицами и, когда они движутся в магнитном поле,
они ведут себя как любые другие электрически заряженные частицы в магнитном
поле и испытать силу.Это очень незначительно меняет их орбиты, создавая некоторый чистый магнетизм, противодействующий
как раз то, что его вызывает (согласно классической теории электромагнитного поля, известной как закон Ленца,
что связано с законом сохранения энергии).
В результате создаваемое ими слабое магнитное поле противостоит вызывающему его магнитному полю, которое
это именно то, что мы видим, когда диамагнитные материалы пытаются «бороться» с магнитным полем, в которое они помещены.

Краткая история магнетизма

• Древний мир: Магнетизм известен древним грекам, римлянам,
  и китайский.Китайцы пользуются геомантическими компасами (с деревянными
  надписи, расположенные кольцами вокруг центральной магнитной стрелки) в
  Фэн Шуй. Магниты получили свое название от города Маниса в Турции.
  когда-то названный Магнезией, где магнитный магнит был найден в земле.
• XIII век: магнитные компасы впервые используются для навигации
  в западных странах. Француз Петрус Перигринус
  (также называемый Питером
  Марикура) проводит первые надлежащие исследования магнетизма.
• 17 век: английский врач и ученый Уильям
  Гилберт
  (1544–1603) издает «На магнитах» свою
  монументальное научное исследование
  магнетизм и
  предполагает, что Земля — ​​это гигантский магнит.
• 18 век: англичанин Джон Мичелл
  (1724–93) и
  Француз Шарль
  Огюстен де Кулон (1736–1806) изучает силы
  магниты могут воздействовать. Кулон также проводит важные исследования электричества,
  но не может соединить электричество и магнетизм как части одного и того же
  лежащий в основе феномен.
• XIX век: датчанин Ханс Кристиан Эрстед
  (1777–1851), французы Андре – Мари Ампер
  (1775–1836) и Доминик Араго
  (1786–1853) и англичанин Майкл Фарадей
  (1791–1867) исследуют
  тесная связь между электричеством и магнетизмом. Джеймс
  Секретарь Максвелл (1831–1879) публикует относительно полную
  объяснение электричества и магнетизма (теория
  электромагнетизм) и предполагает, что электромагнитная энергия перемещается в
  волны (открывающие путь к изобретению радио).
  Пьер Кюри (1859–1906) демонстрирует
  что материалы теряют свой магнетизм выше определенной температуры (теперь известной как Кюри
  температура). Вильгельм Вебер (1804–1891)
  разрабатывает практические методы обнаружения и измерения напряженности магнитного поля.
• ХХ век: Поль Ланжевен (1872–1946) подробно описывает
  Работа Кюри с теорией, объясняющей, как на магнетизм влияет тепло. Французский
  физик Пьер Вайс (1865–1940) предлагает
  есть частицы, называемые магнетронами, эквивалентные электронам, которые вызывают магнитное
  свойства материалов и излагает теорию магнитных доменов.
  Два американских ученых, Самуэль Абрахам Гоудсмит
  (1902–78) и Джордж Юджин Уленбек
  (1900–88), показывают, как магнитные свойства
  материалы возникают в результате вращательного движения электронов внутри них.

Почему мы используем магниты в электронных устройствах? Технология и магнетизм

Магнетизм и электричество фундаментально взаимосвязаны. Магниты используются для создания электричества, а электричество может способствовать созданию электромагнитной силы. Постоянные магниты и электромагниты используются в электронных устройствах различного назначения.

Почему мы используем магниты в электронных устройствах? Компьютеры используют магниты для хранения данных на жестких дисках. И постоянные магниты, и электромагниты широко используются в электронных устройствах, таких как генераторы, динамики, телевизоры, МРТ-сканеры, двигатели и т. Д.Мы используем магниты, чтобы принести пользу промышленному миру и нашей повседневной жизни.

Когда дело доходит до магнетизма или электромагнетизма, использование этих сил вместе с электроникой оставляет желать лучшего. Причина в том, что многие боятся, что магниты могут разрушить их электронные устройства, все относительно, но это маловероятно, если вы не очень небрежны.

Постараемся разобрать, для чего мы можем использовать магниты в повседневной жизни, особенно если речь идет об электронике.У нас в MagnetPartner огромная страсть к магнитам, и в сегодняшнем сообщении в блоге мы постараемся взглянуть на то, для каких великолепных вещей можно использовать магниты, особенно связанные с электронными устройствами.

Почему мы используем магниты в электронных устройствах?

Мы используем магниты в электронных устройствах по многим причинам, но иногда мы все еще удивляемся тому, сколько вещей действительно работает из-за магнетизма и электромагнетизма.

Кое-что из мелочей — мелочи вроде магнитного держателя крышки на телефоне.Другие вещи немного более впечатляющие, например, МРТ-сканер. Мы не хотим получать научные данные обо всех знаниях, лежащих в основе магнетизма и магнитных сил, но они обычно используются в электродвигателях для превращения электричества в движение.

Мы написали много неодимовых магнитов, также называемых силовыми магнитами. Он не был изобретен до 1982 года, и многое произошло в общем улучшении магнитов и их использовании в электронных устройствах.

Магниты, которые мы используем в повседневной жизни, становятся все сильнее.То же самое и с сопротивлением разрушению магнитов. Итак, одна из вещей, которой люди опасаются при использовании магнитов рядом со своими электронными устройствами, — это то, что вы можете стереть свою память на жестком диске.

Это уже не повод для беспокойства, и мы внимательно рассмотрели сцену популярного телешоу «Во все тяжкие», где они используют огромный электромагнит, чтобы уничтожить улики в полицейском участке.

Жесткие диски в настоящее время построены на сильных магнитах, которые чрезвычайно трудно размагнитить, поэтому опасения по поводу разрушения ваших устройств магнитом при повседневном использовании часто заранее решаются производителем продукта.Однако мы по-прежнему не рекомендуем использовать магниты непосредственно на электронных устройствах.

Как мы уже сказали; мы используем магниты во многих различных электронных устройствах, таких как генераторы, динамики, телевизоры, наушники, сканеры МРТ, двигатели и т. д. Мы делаем это, чтобы принести пользу промышленному миру и нашей повседневной жизни.

Но прежде чем мы начнем больше рассказывать о том, насколько великолепны магниты, мы бы порекомендовали вам прочитать некоторые предупреждения по использованию магнитов вместе с электронными устройствами.Особенно силовые магниты, так как они являются самыми сильными постоянными магнитами на рынке, и если у вас есть очень сильный магнит, он, вероятно, один из них.

Мы собрали несколько советов по безопасности при использовании силовых магнитов и предупреждений, о которых следует беспокоиться при использовании мощных магнитов. Смотрите их, перейдя по этой ссылке.

Великолепные магниты

Открытие магнитов началось еще до нашей временной шкалы до нашей эры. Первые магниты, а также единственные настоящие магниты, которые вы можете найти в природе, называются магнитными камнями.Магнит — это минеральная порода, у которой уже есть магнитное поле, притягивающее другие ферромагнитные материалы.

Причина, по которой он был назван магнитным камнем, заключается в том, что он использовался для навигации и создания первых компасов, а название означает «путевой камень» или «путеводный камень».

Магниты, которые мы используем сегодня, намного сильнее магнитных камней, и их невозможно найти в естественных условиях. Таким образом, мощность магнитов практически безгранична, и хотя мы уже используем их для очень многих вещей, в будущем их можно будет использовать еще больше.

Одна из первых связей между магнетизмом и электричеством была обнаружена датским физиком и химиком Гансом Кристианом Эрстедом. Он заметил, что стрелка компаса отклоняется при включении и выключении электрического тока от батареи. Это было началом отношений между электричеством и магнетизмом.

Постоянные магниты и электромагниты

Постоянный магнит — это объект, сделанный из намагниченного материала, создающего постоянное магнитное поле.Электромагнит имеет магнитное поле, создаваемое электрическим током. Это означает, что магнитное поле исчезает при отключении тока.

Простой электромагнит, состоящий из катушки с проволокой, обернутой вокруг ферромагнитного материала, обычно железа, который известен как наиболее распространенный элемент. Сила создаваемого магнитного поля пропорциональна величине тока, протекающего через обмотку.

Эти знания позволили создавать сильные магниты, в которых мы можем переключаться между силой магнитного поля, что означает, что мы можем использовать очень мощные магниты, не оказывая постоянного эффекта.

Мы думаем, что магниты великолепны. Прежде всего, Земля похожа на большой магнит. Кроме того, использование магнитов в промышленности и повседневной жизни стало очень полезным для многих.

Магниты во все тяжкие

В популярном телешоу «Во все тяжкие» учитель химии Уолтер Уайт использует свои знания, чтобы «сломать все» из сложных жизненных ситуаций. Вместе со своим соучастником Джесси Пинкманом они творчески занимаются криминальными делами.

Одна из ситуаций в шоу — это когда они используют огромный электромагнит, чтобы «уничтожить» улики в полицейском участке. Они подъезжают на грузовике с мощным электромагнитом к стене комнаты для улик возле полицейского участка. Обращаясь к магнитной силе, они притягивают все магнитные материалы, поэтому они могут разрушить жесткий диск компьютера, содержащий улики.

Есть много споров о том, сработает ли это. Наверное, нет, но сцена очень забавная и креативная, и если вы еще не видели клип, вы можете посмотреть его на YouTube, перейдя по этой ссылке.

Не пытайтесь делать это дома, но есть еще много других интересных вещей, которые вы можете сделать, если хотите проявить творческий подход с магнитами. Как мы часто делаем, мы предлагаем проект DIY, который немного проще использовать в повседневной жизни.

Сделай сам — Планшет на холодильник

Обычно люди вешают на холодильник документы, фотографии, сувениры или открывашки для бутылок. Мы сделали небольшой проект «Сделай сам», чтобы сделать еще один шаг вперед. Все еще не сложный.

В нашем датском блоге вы можете посмотреть небольшое видео о том, как повесить держатель для планшета на холодильник или магнитную стену.Посмотрите «Держатель iPad для холодильника», щелкнув по этой ссылке. Видео на датском языке, но ниже мы предоставили английские субтитры.

Во-первых, подобно тому, как они пытаются «уничтожить улики» во взломе, мы не уверены во всех воздействиях магнитов и электронных устройств. Но мы не рекомендуем класть магниты прямо на планшет, так как это может вызвать проблемы.

В демонстрации видео используются куски дерева, которые собираются вместе и имеют форму держателя для планшета.С помощью двух винтов два потайных магнита для горшков прикреплены к задней стороне дерева. Используемые магниты имеют силу приблизительно 20 кг из-за подъема как дерева, так и планшета. Смотрите их по этой ссылке.

Если вы хотите убедиться, что магниты не оставляют царапин на холодильнике, вам просто нужно покрыть магниты резиновым покрытием, но тогда вам понадобятся более сильные магниты. В видео мы предлагаем эти потайные магниты для горшков, только в резиновой оболочке.

Это творческий способ сделать держатель для планшета или чего-то еще, что можно поставить на холодильник или стену, не прикрепляя магнит непосредственно к устройству.

Мы всегда рады проконсультировать нас по проектам DIY с магнитами. Так что не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы.

Надеемся, вам понравилось читать это сообщение в блоге.

Почему магнит притягивает железо?

Большинство людей знают, что железо притягивается к магнитам, в то время как другие металлы, такие как золото и серебро, нет. Тем не менее, мало кто может точно объяснить, почему железо имеет магическую связь с магнетизмом. Чтобы прийти к ответу, вам нужно перейти на атомный уровень и изучить магнитную природу электронов атома.

Электроны и магнетизм

Наука, лежащая в основе магнетизма, как и электричество, сводится к электронам, отрицательно заряженным частицам, окружающим ядро ​​атома. Все электроны обладают магнитными свойствами, так же как и электрическими свойствами. Когда электрон проявляет магнетизм и, следовательно, его способность взаимодействовать с внешним магнитным полем, говорят, что он имеет магнитный момент.

Магнитный момент электрона основан на его спине и орбите, которые являются принципами квантовой механики.Не вдаваясь в квантовые уравнения, достаточно сказать, что магнитный момент электрона обусловлен его движением.

Что делает материал магнитным?

Хотя отдельные атомы в любом веществе могут иметь магнитные моменты, это не означает, что само вещество является магнитным. Чтобы вещество было магнитным, вам нужно достаточное количество атомов, работающих вместе. Это требует двух вещей.

Первое, что должно произойти, это то, что между атомами должно быть какое-то несогласие.Во многих веществах все электроны выстраиваются в упорядоченные пары, каждый из которых нейтрализует магнитные свойства другого. Если вы представите себе 1000 локомотивов, половина из которых пытается ехать на север, а другая половина — на юг, ни один из них не двинется. Итак, чтобы вещество было магнитным, все его электроны не могут быть спарены.

Однако этого самого по себе недостаточно для того, чтобы вещество было магнитным. Тот факт, что электроны материала не выстраиваются в пары, не обязательно означает, что вещество является магнитным.Например, марганец, важный минерал, содержащийся в орехах и злаках и необходимый для здоровья костей, не является магнитным, хотя его электроны не выстраиваются в пары. Если бы у вас был 1001 паровозик, 500 на юг и 501 на север, этот дополнительный паровоз не будет иметь большого значения.

Второе, что вам нужно, это чтобы достаточное количество электронов выровнялось параллельно друг другу — как множество локомотивов, обращенных в одном направлении — чтобы их способность взаимодействовать с внешним магнитным полем была достаточно существенной, чтобы переместить весь объект.