Ämnen i ett magnetfält. Samverkan av magnetfält med materia

Hur många oförklarliga fenomen och olösta mysterier är dolda av vår planet! Men observantinvånare från jorden från århundradet till århundradet studerar mönstren, lägger experiment, uppfinnar, drar slutsatser och använder sina uppfinningar. Mystiken i rymden och naturen stryker ständigt människor, driver dem till alla nya experiment på jakt efter sanning och ledtrådar. Ett sådant mysterium är materiens beteende i ett magnetfält.

De första magnetiska observationerna

Enligt den befintliga legenden upptäckte en gammal herde Magnus en gång att hans personal fastnat på stenen med en metallsida. Till honom (stenen) är denna upptäckt dedikerad. Enligt en annan teori översätts ordet "magnet" från det grekiska språket som "en sten från Magnesia", efter namnet Magnesia, där magnetiska insättningar upptäcktes. Ännu flera århundraden före vår tid såg kineserna att några stenar, fästade på ett sådant sätt att de kunde rotera fritt, vänd sig alltid i en viss riktning.

Hur kompassen visade sig

De tidigaste kompasserna var skedar av magnetit med en kort stam, som kunde roteras i en cirkel. Någon gång efter att skeden vändes stoppade den, och stången pekade alltid mot norr. Men dessa krafter är så små att de bara kan rotera kompassens fritt fixerade pilar.

Senare sättade seglarna magnetiska nålar i strån och lade dem i en skål med vatten. Straw pekade alltid nord-syd. Anledningen till detta, då oförutsedda fenomen, är ett visst fält runt jorden, som har förmågan att påverka de ämnen som finns i det och bestämma deras riktning.

Magnetisk sfär runt jorden

Vår jord är belagd med en sfär där magnetiska krafter arbetar, dess namn är ett magnetfält. Även om versionen om dess förekomst inte bekräftas, men geofysiker är i princip överens med det uttalande som magnetfältet existerar på grund av järnkompositionen av kärnan på vår planet. Jordens rotation underlättar bildandet av kontinuerliga strömmar av elektriska laddningar i den smälta metallkärnan, vilket leder till utseendet av ett magnetfält runt dem. Jorden framträder således som en stor magnet, som kompassernas pilar svarar på.

Egenskaper och natur magneter

Magneter som de som gillar att dekorera kylskåp eller hålla anteckningar i köket har ganska intressanta egenskaper. Beteendet hos ämnen i magnetiska fält beror på de material som dessa ämnen är sammansatta av. Alla vet att magneterna sticker till järn eller stålobjekt. Och varför händer detta? I varje magnet finns två poler. Om du utför ett experiment och håller ett par magneter nära varandra, visar det sig att en nordpole lockar motsatsen - den andra polens andra polen. Om du emellertid använder magneterna med samma poler, kommer de alltid att avvärja varandra. Elektroner som gör revolutioner kring en atoms kärna har en negativ elektrisk laddning. Flödet av laddade partiklar genererar ett magnetfält som böjes av en stor slinga runt dem.

När en lampa tänds, rör sig en elektrisk ström genom ledningsnätet och elektronerna rör sig från en atom till en annan och ett svagt magnetfält uppstår kring ledningarna. På liknande sätt uppstår ett starkt magnetfält från högspänningsledningar. Elektricitet och magnetism fungerar som två komponenter av elektromagnetism. Varje elektron som roterar runt sin egen axel, som en planet som vänder sig om, bygger en liten slinga av elektrisk ström i sin omlopp och skapar sitt eget magnetfält i substansen. Ämnen i ett magnetfält beter sig olika.

Hur påverkar magnetfältets interaktion med materia

Till exempel när ett magnetfält verkar på en plast inträffar följande: de magnetiska fälten för varje av atomerna neutraliserar varandra, eftersom deras poler är riktade i olika riktningar. Men i järnet är atomer placerade på ett sådant sätt att materialet kan magnetiseras. Atomerna i dem är sammansatta i grupper och kallas magnetiska domäner. Varje sådan liten domän består av miljarder partiklar med alla sina magnetfält som är riktade i en riktning, och han själv blir en liten magnet. I järnstycket riktas domänerna i olika riktningar, så de neutraliserar varandra, och självständigt visar järnet inte magnetiska egenskaper. För att skapa en magnet bör alla domäner vara placerade i en riktning, då skulle ett järnstryk magnetiseras och locka alla metallobjekt i närheten. Hur kan jag få järnet att ordna domänerna i samma ordning? Det är ganska enkelt: sätt det här, sätt järnstycket i ett magnetfält. Foder varandra, domänerna utvecklas i riktning mot fältet. Samtidigt kommer de att börja locka atomer från andra domäner, som ökar i storlek.

Snart kommer många sådana element att skapa en linje, och själva järnstycket blir en magnet och lockar varje stift, spik eller andra metallobjekt i närheten. Så det finns en magnetisering: magnetfältet i materialet ökar kraftigt. Men som de säger är det bättre att se en gång än att höra ett hundra gånger. Inte undantaget och fenomenet vi överväger. Hur är du säker på detta?

Magnetfältet och magnetiseringen av ämnen kan övervägas i hemmet. Det räcker att göra ett enkelt experiment. Ta en liten strykjärn och lägg den på magneten från kylskåpet. Hans domäner kommer snabbt att ställa upp och i ett tag kommer spiken själv att bli en magnet, med vilken det blir lätt att höja en stift.

Bestämning av magnetfältet

För att studera magnetfältet i materie studeras två typer av strömmar: makroström och mikroström. Makroer är de som skapas av rörelsen av laddade makroskopiska kroppar. Mikroströmmer kallas strömmar skapade genom att flytta elektroner i atomer, molekyler och joner. Ett magnetfält i materia skapas av två fält: det yttre fältet som skapas av makroströmmen och det interna fältet som bildas av mikroström.

Den mest magnetiska substansen

Ett intressant faktum är att det i naturen finns en riktig magnet - ett magnetiskt ironstenmineral. Men huvuddelen av kroppar som har sitt eget magnetfält, men konstgjorda konstgjorda. De starkaste av dem är de som är en legering av neodym, järn och bor. Och vad är den mest magnetiska substansen för idag? Forskare kunde svara på denna fråga. En grupp fysiker från staten Minnesota skapade ett nytt material bestående av 16 järnatomer och 2 kväveatomer, vilket kännetecknas av en magnetisk permeabilitet på 18% högre än den starkaste - neodymmagneten.

Vad är magneterna

Kortfattat beror magnetfältet i materia på magneterna. Placeringen av någon av dem i ett magnetfält bildar sitt magnetfält i materia. Typer av magneter särskiljer följande: diamagnetik, paramagneter och ferromagneter. De mest kraftfulla fälten skapas av ferromagneter, eftersom de har höga magnetiska egenskaper. Sådana ämnen innefattar järn, nickel, kobolt, sällsynta jordartsmetaller och deras legeringar, såväl som legeringar av krom och mangan. Permanenta magneter gör dem ur dem , eftersom ferromagnetens fält inte försvinner efter det att magnetfältet upphör.

Paramagnetik har en magnetisk permeabilitet som ligger precis över enhet vid rumstemperatur. Sådana ämnen i ett magnetfält är dåligt magnetiserade, men när temperaturen minskar ökar deras magnetiska egenskaper. Paramagneter inkluderar exempelvis syre, platina, aluminium, sällsynta jordartsmetaller.

Diamagnetik är en annan typ av substans vars magnetiska permeabilitet är något mindre än enhet, deras magnetiska egenskaper är ännu svagare. Till många av dessa metaller, såsom vismut, silver, guld, koppar, liksom vatten och organiska föreningar. Ett intressant faktum är att när de värms upp till en viss temperatur (Curie-punkten), försvinner de ferromagnetiska egenskaperna och metallerna demagnetiseras och blir paramagnetiska.

Användning av magnetfält

Människor har lärt sig att använda sig av ovanstående egenskaper av materia i ett magnetfält: Ferromagneter är oumbärliga för produktion av elektrisk och datorutrustning. De finns i transformatorer, elmotorer och olika mätinstrument, de tillåter flera gånger att öka magnetfältet utan att ändra strömmen i spolen.

Användningen av sådana material kan avsevärt minska elförbrukningen. De används för magnetisk ljudinspelning och feldetektering, malmförband. Numera använder medicinen magneter för att diagnostisera och behandla olika sjukdomar. I allmänhet är arbetet med diagnostisk utrustning baserad på verkan av permanenta magneter. Till exempel är en ögontonometerindikator nödvändig för detektering av glaukom vid inledningsskedet. Används i kirurgi och mikrokirurgi, magnetiska enheter för att ta bort metallfragment från människokroppen. Principen för deras funktion är också baserad på magneternas egenskaper utan att ansluta nätverket. En bred terapeutisk effekt tillhandahålls av olika magnetiska bandager och applikatorer. De lindrar smärta och stoppar inflammationsprocessen, liksom behandlar många sjukdomar med hjälp av magnetfältets inverkan på människans aktiva zoner. Det är känt att Queen Cleopatra också använde magnetiska ornament för att förbättra blodflödet och fördröja åldrandet.

Värdet av magnetfältet för planeten

Magnetfältet spelar en stor roll i planetens liv. Först och främst tjänar det som ett skydd för jordens invånare och satelliter från kosmiska kropparas osäkra inflytande. Under magnetfältets inflytande ändras deras bana. Forskare medger att vissa planeter inte har en metallkärna, och därmed ett magnetfält, vilket väsentligt minskar antalet möjligen bebodda planeter. Landlingar riskerar också att förbli utan att skydda fältet. Men för att informera, när det händer, åtar sig geofysiker inte. Studier har visat att över 160 miljoner år har de magnetiska polerna - norr och söder - varierat mellan varandra omkring hundra gånger. Det sista sådana fenomenet ägde rum 720 tusen år sedan, och jorden attackerades av kosmiska partiklar. En av de teorier som förklarar utrotning av dinosaurier, säger att dessa jättar försvann bara av denna anledning.

Magnetfältet blir tunnare

Geofysik, som analyserar egenskaperna hos magnetfältet, upptäckte att det skapar osäkra skift som inte fixades tidigare. I södra Atlanten blir lagret av magnetfältet gradvis tunnare. Under de senaste 150 åren har fältet här blivit svagare med tio procent. Forskare hävdar att byte av poler kommer att ske tillräckligt snabbt, inom 100 år från inversionens början. Vilken typ av generation kommer att observera detta fenomen och hur det kommer att påverka invånarna på jorden är ännu inte känt, men det finns ett påstående om att en sådan byte av poler kommer att påverka elektrotekniken negativt.

Magnetiska stormer och deras inverkan på människor

Ibland finns det störningar i jordens magnetfält - det här är magnetiska stormer som direkt beror på solen. Under perioden med ökande solaktivitet observeras en stor energifrisättning, vilket bidrar till bildandet av solfläckar. Samtidigt rusar en gigantisk ström av laddade partiklar till jorden med hög hastighet - 500-1000 kilometer per sekund, vilket skapar ett starkt magnetfält. Detta flöde når planeten om några dagar. Två kraftfulla magnetfält kolliderar, och som ett resultat kränks jordens magnetfält. Människan är van vid ett normalt magnetfält, och med magnetiska stormar förändras hans hälsotillstånd.

Människor har olika magnetosensitivitet, effekten på en person av en magnetisk storm beror direkt på hans hälsotillstånd. Hälsotillståndet försämras, vitaliteten minskar, arbetsförmågan minskar, svaghet uppstår, huvudet gör ont, sömn störs, nervsystemet försämras (antalet fel ökar, antalet olyckor och katastrofer ökar). I samband med förekomsten av ytelektronik på enheter på sådana dagar kan deras arbete störas.

Reaktionen av djur till ett magnetfält

Det är bevisat att fåglar känner jordens magnetfält mycket bra och ens ser det. Forskare tror att fåglar är unika varelser av detta slag: Den magnetiska kraften hjälper dem att hitta sitt eget hem under flygningar till kolossala avstånd.

Ett magnetfält som navigator använder havssköldpaddor. Djur med hög magnetosensitivitet, t ex katter, reagerar i förväg på förändringar i magnetfältets spänning. Ovanligt beteende hos djur observeras före orkaner och jordbävningar. För att fastställa en tsunami eller jordbävning i Japan i stora akvarier innehåller akne, som före katastroferna stiger till ytan och oroar sig, känner starka störningar i magnetfältet.

I stället för ett efterord

Magnetfältets inflytande på invånarna på vår planet har ännu inte blivit fullständigt studerad, forskare runt om i världen har just öppnat gardinen i planetens mysterium och försöker hitta svar på speciellt viktiga frågor. Men framsteg står inte stilla, och vetenskapen utvecklas snabbt nuförtiden, så vem vet, kanske nästa generation vet svaret på de flesta av de frågor som människans bästa har kämpat för.