Magnet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 11 juni 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .

En magnet  är en kropp som har ett eget magnetfält . Kanske kommer ordet från andra grekiska. Μαγνῆτις λίθος ( Magnētis líthos ), "sten från Magnesia " - från namnet på regionen Magnesia och den antika staden Magnesia i Mindre Asien [1] [2] , där magnetitavlagringar upptäcktes i antiken . [3]

Den enklaste och minsta magneten kan betraktas som en elektron . De magnetiska egenskaperna hos alla andra magneter beror på de magnetiska momenten hos elektronerna inuti dem. Ur kvantfältteorins synvinkel bärs den elektromagnetiska interaktionen av en masslös boson  - en foton (en partikel som kan representeras som en kvantexcitation av ett elektromagnetiskt fält).

En permanentmagnet  är en produkt gjord av enferromagnetsom kan behållakvarvarande magnetiseringefter att det externa magnetfältet stängts av. Materialen som vanligtvis används för permanentmagneter ärjärn,nickel,kobolt, någrasällsynta jordartsmetaller legeringar(som ineodymmagneter), och några naturligt förekommande mineraler sommagnetiter. Permanenta magneter används som autonoma (som inte förbrukar energi) källor för magnetfält. Egenskaperna hos en magnet bestäms av egenskaperna hos avmagnetiseringssektionen av magnetmaterialets magnetiska hysteresloophögre restinduktionBr ochkoercitivkraftenHc är , destohögre magnetisering och stabilitet hos magneten. De karakteristiska fälten för permanentmagneter är upp till 1T(10 kG).

En elektromagnet  är en enhet vars magnetfält skapas endast nären elektrisk ström flyter. Som regel är detta enmagnetspole, med en ferromagnetisk (vanligtvis järn) kärna insatt inuti med högmagnetisk permeabilitet . De karakteristiska fälten för elektromagneter på 1,5-2 T bestäms av den så kallade mättnadenav järn, det vill säga en kraftig minskning av den differentiella magnetiska permeabiliteten vid höga värden av magnetfältet.

Upptäcktshistorik

En gammal legend berättar om en herde som heter Magnus (i Leo Tolstojs berättelse för barn "Magnet" heter denna herde Magnis). Han upptäckte en gång att järnspetsen på hans käpp och spikarna på hans stövlar attraherades av den svarta stenen. Denna sten började kallas "Magnus sten" eller helt enkelt "magnet", efter namnet på området där järnmalm bröts (Magnesias kullar i Mindre Asien). Under många århundraden före vår tideräkning var det således känt att vissa stenar har egenskapen att locka till sig järnbitar. Det nämndes på 600-talet f.Kr. av den grekiske fysikern och filosofen Thales . Den första vetenskapliga studien av egenskaperna hos en magnet genomfördes på 1200-talet av vetenskapsmannen Peter Peregrinus . År 1269 publicerades hans essä "The Book of the Magnet", där han skrev om många fakta om magnetism: en magnet har två poler, som vetenskapsmannen kallade nord och syd; det är omöjligt att skilja polerna från varandra genom att gå sönder. Peregrine skrev också om två typer av interaktion mellan polerna - attraktion och repulsion. Vid 1100- och 1200-talen e.Kr. användes magnetiska kompasser redan vid navigering i Europa , Kina och andra länder i världen [4] .

År 1600 publicerade den engelske läkaren William Gilbert On the Magnet. Till de redan kända fakta lade Hilbert viktiga observationer: förstärkningen av de magnetiska polernas verkan genom järnbeslag, förlusten av magnetism vid uppvärmning och andra. År 1820 försökte den danske fysikern Hans Christian Oersted i en föreläsning demonstrera för sina elever frånvaron av ett samband mellan elektricitet och magnetism genom att slå på en elektrisk ström nära en magnetisk nål. Enligt en av hans lyssnare blev han bokstavligen "häpen" när han såg att magnetnålen, efter att ha slagit på strömmen, började svänga. Oersteds stora förtjänst är att han uppskattade betydelsen av hans observation och upprepade experimentet. Efter att ha kopplat polerna på ett galvaniskt batteri med en lång tråd , sträckte Oersted ut tråden horisontellt och parallellt med en fritt upphängd magnetisk nål. Så snart strömmen slogs på avvek pilen omedelbart och försökte stå vinkelrätt mot trådens riktning. När strömriktningen ändrades avvek pilen åt andra hållet. Oersted visade snart att en magnet verkar med viss kraft på en tråd som bär ström.

Upptäckten av samspelet mellan elektrisk ström och en magnet var av stor betydelse. Det var början på en ny era i läran om elektricitet och magnetism. Denna interaktion spelade en viktig roll i utvecklingen av tekniken för fysiska experiment.

När den franske fysikern Dominique Francois Arago fick veta om Oersteds upptäckt började en serie experiment. Han lindade koppartråd runt ett glasrör, i vilket han stack in en järnstång. Så snart den elektriska kretsen stängdes , blev staven starkt magnetiserad och järnnycklarna fastnade stadigt i dess ände; när strömmen stängdes av ramlade nycklarna av. Arago betraktade ledaren genom vilken strömmen flyter, som en magnet. Den korrekta förklaringen till detta fenomen gavs efter forskning av den franske fysikern André Ampère , som etablerade ett inneboende förhållande mellan elektricitet och magnetism. I september 1820 informerade han den franska vetenskapsakademin om sina resultat.

Sedan bytte Ampere i sin "maskin" ut ramen mot en fritt upphängd spiralledare. Denna tråd, när ström passerade genom den, fick egenskapen av en magnet. Ampère kallade det en solenoid. Baserat på solenoidens magnetiska egenskaper föreslog Ampère att betrakta magnetism som ett fenomen på grund av cirkulära strömmar. Han trodde att magneten består av molekyler där det finns cirkulära strömmar. Varje molekyl är en liten magnet, placerad med samma poler i samma riktning, dessa små magneter bildar en magnet. Genom att föra en magnet längs stålremsan (flera gånger i samma riktning) tvingar vi molekylerna med cirkulära strömmar att orientera sig i rymden på samma sätt. Således kommer stålplåten att förvandlas till en magnet. Nu har erfarenheten av Arago med ett glasrör inlindat i koppartråd blivit tydligt. En järnstång som trycktes in i den blev en magnet eftersom en ström flödade runt den. Det var en elektromagnet.

År 1825 tillverkade den engelske ingenjören William Sturgeon den första elektromagneten , som var en böjd stång av mjukt järn insvept med tjock koppartråd. För att isolera från lindningen lackades stången. När strömmen passerades fick järnstaven egenskaperna hos en stark magnet, men när strömmen avbröts förlorade den dem omedelbart. Det är denna egenskap hos elektromagneter som har gjort att de kan användas i stor utsträckning inom tekniken.

Magnetiska material

Termen "magnet" används vanligtvis för att hänvisa till föremål som har sitt eget magnetfält även i frånvaro av ett applicerat magnetfält. Detta är endast möjligt i vissa materialklasser. I de flesta material uppträder magnetfältet i samband med det pålagda yttre magnetfältet; detta fenomen är känt som magnetism. Det finns flera typer av magnetism, och varje material har minst en av dem.

Generellt sett kan beteendet hos ett magnetiskt material variera avsevärt beroende på materialets struktur och inte minst dess elektroniska konfiguration . Det finns flera typer av materialinteraktion med ett magnetfält, inklusive:

Andra typer av magnetism finns också, såsom spinnglasögon , superparamagnetism , superdiamagnetism och metamagnetism .

Måttenheter

I SI- systemet är enheten för magnetiskt flöde weber ( Wb ), magnetisk permeabilitet  - henry per meter ( H / m ), magnetfältstyrka  - ampere per meter (A / m), magnetfältsinduktion - tesla .

Weber  - ett magnetiskt flöde, när det minskar till noll i en krets kopplad till det med ett motstånd på 1 ohm , passerar en mängd elektricitet 1 pendant .

Henry  är den internationella enheten för induktans och ömsesidig induktion. Om ledaren har en induktans på 1 H och strömmen i den ändras jämnt med 1 A per sekund, induceras en EMF på 1 volt vid dess ändar. 1 henry = 1,00052 10 9 absoluta elektromagnetiska induktansenheter.

Tesla  är en enhet för magnetfältsinduktion i SI, numeriskt lika med induktionen av ett sådant homogent magnetfält, där en kraft på 1 newton verkar på 1 meter av längden av en rak ledare vinkelrätt mot den magnetiska induktionsvektorn, med en ström på 1 ampere.

Användning av magneter

Magnetiska leksaker

Medicinska och säkerhetsfrågor

På grund av det faktum att mänskliga vävnader har en mycket låg nivå av känslighet för ett statiskt magnetfält , finns det inga vetenskapliga bevis för dess effektivitet för användning vid behandling av någon sjukdom [6] . Av samma anledning finns det inga vetenskapliga bevis för en hälsorisk för människor i samband med exponering för detta område. Men om en ferromagnetisk främmande kropp finns i mänsklig vävnad, kommer magnetfältet att interagera med den, vilket kan vara en allvarlig fara [7] .

I synnerhet om pacemakern har byggts in i patientens bröst, håll den borta från magnetfält. Det är av denna anledning som patienter med en pacemaker installerad inte kan testas med MRI , som är en magnetisk bildapparat för inre organ och vävnader.

Barn kan ibland svälja små magneter från leksaker. Detta kan vara farligt om ett barn sväljer två eller flera magneter, eftersom magneterna kan skada inre vävnader; åtminstone ett dödsfall registrerades [8] .

Degaussing

Ibland blir magnetisering av material oönskad och det blir nödvändigt att avmagnetisera dem. Avmagnetisering av material kan utföras på tre sätt:

Den senare metoden används inom industrin för avmagnetisering av verktyg , hårddiskar , radering av information på magnetkort och så vidare.

Partiell avmagnetisering av material uppstår som ett resultat av stötar, eftersom en skarp mekanisk verkan leder till domänstörning.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Etymologisk ordbok för det ryska språket av M. Fasmer
  2. ↑ Ordbok över främmande ord. - M .: " Ryskt språk ", 1989. - 624 sid. ISBN 5-200-00408-8
  3. ↑ Namnet " magnet ", som Platon hävdade , gavs till magnetit av Euripides , som i sina dramer kallade den "sten från Magnesia " (Grekland): Kartsev
    V.P. Magnet i tre årtusenden. — M.: Atomizdat, 1978.
  4. ↑ Petra G. Schmidl. Två tidiga arabiska källor om den magnetiska kompassen  //  Journal of Arabic and Islamic Studies : journal.
  5. ↑ Möss leviterade i  labbet . Livescience.com (9 september 2009). Hämtad 21 april 2012. Arkiverad från originalet 31 maj 2012.
  6. ↑ Flamm B. Magnetterapi: En miljard-dollar Boondoggle . // Skeptical Inquirer. Vol. 30.4, juli-augusti 2006. Hämtad 30 september 2011. Arkiverad från originalet den 9 februari 2012.
  7. ↑ Schenck JF Säkerhet för starka, statiska magnetfält  (neopr.)  // J Magn Reson Imaging. - 2000. - T. 12 , nr 1 . - S. 2-19 . - doi : 10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V . — PMID 10931560 .
  8. ↑ Oestreich AE Världsomspännande undersökning av skador från att svälja flera magneter   // Pediatr Radiol: journal . - 2008. - Vol. 39 . - S. 142 . - doi : 10.1007/s00247-008-1059-7 . — PMID 19020871 .

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk