Как и другие постоянные магниты, неодимовый магнит притягивает только ферромагнетики.
«Что такое магнит и почему он притягивает железо?» Учёные ответы на детские вопросы...
Причина, по которой железо и другие предметы притягиваются к магнитам, сводится к его электронам и к тому, как они выровнены. Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает. Это объясняет, почему магнит может притягивать железо через некоторое расстояние. 1) Магниты притягивают и захватывают небольшие кусочки железа. 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».
Магнит железо почему притягивает металл
Кто за грибами охотится, кто - за зверями, птицами, рыбой, кто-то за кладами… Этот ствол сбросили в воду бандиты в лихие 90-е. Вытаскиваю из сумочки агрегат сына. Владимир профессиональным взглядом оценивает: «Мощность 200 кг, для новичка сойдет. У меня — на 300 кг рассчитан. А веревка толстовата. Далеко не забросишь.
Лучше всего брать альпинистские шнуры 6 миллиметров диаметром. Они держат 600 кг, не намокают, не тянутся. Можно далеко закинуть, и руки не режут. Другой конец обязательно надо прикрепить к ограждению, парапету моста, ближайшему дереву, кусту. Некоторые берут с собой колышки, типа, к которым бабки в деревне коз привязывают.
На крайний случай — закрепляют на ноге. Иначе магнит может улететь и с концами… А он несколько тысяч стоит. Плюс шнур рублей 500. Владимир выдал мне прорезиненные толстые перчатки. Техника безопасности!
Иначе можно легко порезать руки ржавыми находками. И начинается «рыбалка». Раскручиваю на берегу конец веревки с магнитом, забрасываю, жду немного, чтобы он лег на дно, и медленно тащу назад. Вспомнился вдруг пушкинский Балда. Как стал он на берегу веревку крутить, да конец ее в море мочить.
Чтобы веревкой море морщить, и бесовское племя корчить. Бесы-то задолжали попу оброк. Интересно, какой оброк вытащим мы с Порываевым? На пятом забросе тропаревский чертенок прицепил мне к магниту странную монетку. Иду к Владимиру, он в монетах дока, известный кладоискатель.
По берегам обычно немало гастарбайтеров бродит. Рыбу ловят на пропитание…» Вскоре еще одна монетка прицепилась. Наша, пятирублевая. Порываеву бесы подкинули два рубля. И то добыча.
Магнит с тремя сомами и пятью рублями. Только сталь, железо, чугун. Так что серьезных кладов не жди. Лишь копейки, рубли ельцинского периода, да современные российские. Так называется обычная сталь, покрытая тончайшим слоем никеля, мельхиора, латуни.
Хотя бывают случаи… В Брянской области знакомый кладоискатель попал на заброшенный хутор. Опустил магнит в колодец. Чувствует, что-то мощное прицепилось. Тянет, тянет — отвалился груз. Поднял только сковородку.
А к ней изнутри «прикипел» серебряный советский полтинник 20-х годов.
Если количество разнонаправленных полей совпадает, то магнитные поля отсутствуют. Если баланс нарушается, и электроны начинают вращение в одном направлении, возникает магнитное поле большой силы. Именно этот процесс и происходит в минерале под названием магнетит. У магнита два полюса: северный и южный. Если два магнита расположить вблизи, они начинают направлять магнитные поля строго в одном направлении, другими словами, усиливать друг друга. Южный полюс первого магнита стремится к северному полюсу второго.
Если вблизи оказываются пара северных или пара южных полюсов магнитов, их магнитные поля направляются в разные стороны, и магниты отталкиваются. В структуре железа происходят приблизительно такие же процессы, электроны производят вращение в одну сторону. Если рядом появляется магнит, железо воспринимает его как близкий по структуре материал и стремится соединить свои магнитные поля с полями минерала. Железо само становится магнитом, находясь рядом с минералом. Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. Как только они разъединяются, магнитные свойства железа исчезают. Например, если у вас есть частица, движущаяся вперед в направлении x со скоростьюv, то это значение должно быть положительным.
Если он движется в другом направлении, то значение v должно быть отрицательным. Эти две частицы отталкиваются друг от друга, если магнитные силы, определяемые их соответствующими магнитными полями между ними, нейтрализуют друг друга, указывая в разных направлениях друг от друга. Если две силы направлены в разные стороны друг к другу, магнитная сила притягивает. Магнитная сила вызвана этими движениями частиц. Вы можете использовать эти идеи, чтобы показать, как магнетизм работает с повседневными предметами. Например, если вы поместите неодимовый магнит рядом со стальной отверткой и переместите его вверх, вниз по валу, а затем удалите магнит, отвертка может сохранить в нем некоторый магнетизм. Это происходит из-за взаимодействующих магнитных полей между двумя объектами, которые создают силу притяжения, когда они нейтрализуют друг друга.
Это определение «отталкивать и притягивать» справедливо во всех случаях использования магнитов и магнитных полей. Следите за тем, какие направления соответствуют отталкиванию и притяжению. Отталкивающая сила магнита Противоположности притягиваются. Чтобы объяснить, почему магниты отталкиваются друг от друга, северный конец одного магнита будет притягиваться к югу от другого магнита. Северный и северный концы двух магнитов, а также южный и южный концы двух магнитов будут отталкивать друг друга. Магнитная сила является основой электродвигателей и привлекательных магнитов для использования в медицине, промышленности и исследованиях. Чтобы понять, как работает эта сила отталкивания, и объяснить, почему магниты отталкивают друг друга и притягивают электричество, важно изучить природу магнитной силы и множество форм, которые она принимает в различных явлениях в физика.
If you had 1001 train engines, 500 facing south and 501 facing north, that extra engine is not going to make much of a difference. The second thing you need is for a sufficient number of electrons to align themselves parallel to each other — like a lot of locomotives facing in the same direction — so their ability to interact with an external magnetic field is substantial enough to move the entire object. Any material that has these two conditions is called ferromagnetic. Iron is the most common ferromagnetic element. Two other ferromagnetic elements are nickel and cobalt. However, several other substances can be ferromagnetic when they are heated or combined with other materials.
Источник 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. 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 Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно розовые стрелки , и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит розовый брусок , магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля зеленые линии. Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.
Популярные материалы из данной категории: Как работает генератор переменного тока? Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электроны… Что такое полупроводник? Полупроводник — это кристаллический материал, который проводит электричество не столь хорошо, как металлы, но и не столь плохо, как большинство изоляторов. В общем случае электроны полупроводников крепко привязаны к своим ядрам. Однако, если в полупроводник,… Как работает тепловая электростанция ТЭЦ?
У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес. Тепловая электростанция ТЭЦ использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий… Почему в горах вода закипает быстрее? Это означает, что внутри объема жидкости происходит образование пузырьков водяного пара и подъем их к поверхности. Вода закипает, потому что при данной температуре давление насыщения водяного… Источник Вы берете в руки магнит, подносите к нему небольшой кусочек металла, и он тут же к нему притягивается. Получается, что со стороны магнита, на металл действует какая — то сила, которая и заставляет его к нему прилипать.
Давайте попробуем вместе разобраться с этим феноменом. Структура любого вещества представлена атомной кристаллической решеткой, в состав которой входят атомы, находящиеся между собой в тесной связи. Сам атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные протоны. В обычном состоянии их заряды уравновешивают друг друга, что делает вещество нейтральным. Электроны, вращаясь вокруг ядра, создают магнитное поле, однако ввиду хаотического расположения его силовых линий, оно полностью уравновешивается. В обычных металлах, магнитные поля, сформированные отдельными электронами, объединяются в домены, с различным направлением магнитных полюсов.
Они компенсируют друг друга, не позволяя металлу стать магнитом. Теперь давайте обратимся к магниту. Его уникальные свойства обусловлены тем, что отдельные магнитные поля, собранные в домены, выстраиваются в строгом порядке, объединяясь в две области, которые принято называть полюсами магнита. Силовые линии магнитного поля направлены уже не хаотично, а в строгом порядке, от Северного полюса к Южному. Сила притяжения магнита прямо пропорциональна густоте силовых магнитных линий. Два магнита будут притягиваться друг к другу, если соединить их разноименные полюса Северный с Южным.
Одноименные полюса, наоборот, будут отталкиваться. Магнит может взаимодействовать лишь с некоторыми видами металлов. К их числу, например, можно отнести то же железо. Атомы, входящие в его структуру, способны под воздействием магнитного поля перестраиваться, что приводит к появлению магнитных полюсов. Так, например, если поднести к магниту кусочек метала, то у него тут же появятся магнитные полюса, Северный и Южный. Самое интересное в том, что их ориентация совпадает с той, которая существует в магните.
Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает органические вещества? На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо больше вариантов, чем просто «притягивает» или «не притягивает». Железо, никель, некоторые сплавы — это металлы, которые из-за своего специфического строения очень сильно притягиваются магнитом. Подавляющее большинство других металлов, а также прочих веществ тоже взаимодействуют с магнитными полями — притягиваются или отталкиваются магнитами, но только в тысячи и миллионы раз слабее. Поэтому для того, чтобы заметить притяжение таких веществ к магниту, надо использовать чрезвычайно сильное магнитное поле, которое в домашних условиях и не получишь. Справа вы видите знаменитую фотографию живой!
Напряженность магнитного поля в этом эксперименте была очень велика — она более чем в 100 000 раз превышала земное магнитное поле.
Другие ферромагнетики, например никель и кобальт, ведут себя аналогично. Но из-за отличий в строении атомов сила их взаимодействия с магнитами немного другая. Магниты используются вместе с железом повсюду: На холодильниках и магнитных досках В динамиках и электродвигателях Для крепления оборудования при строительстве зданий из металлоконструкций 4. Эксперименты с магнитами Чтобы лучше понять свойства магнитов, можно провести простые опыты с их участием. Например, в домашних условиях получить собственный магнит из обычного гвоздя. Для этого возьмите гвоздь и подержите его рядом с большим подковообразным магнитом минут 5-10. Магнитное поле заставит электроны в гвозде выстроиться, и он сам на время превратится в магнит. Это временное явление называется намагничиванием.
Теперь этот гвоздь-магнит сможет поднимать скрепки, мелкие гвозди и другие металлические предметы. Но через некоторое время, когда влияние внешнего магнитного поля пропадет, гвоздь потеряет магнитные свойства. Магнитные свойства веществ Кроме ферромагнетиков, которые легко намагничиваются, есть и другие группы веществ, по-разному взаимодействующие с магнитами: Парамагнетики - слабо притягиваются к магниту Диамагнетики - слабо отталкиваются от магнита Это связано с особенностями движения электронов в их атомах. Хоть пара- и диамагнетики почти не взаимодействуют с бытовыми магнитами, их свойства активно используются в научных исследованиях. Магнитные домены Внутри ферромагнитных материалов находятся магнитные домены.
Почему магнит притягивает железо? — точный ответ!
Внутри нас возможно создание токов за счет циркуляции жидкостей, но оно не такое сильное, чтобы к человеку притягивались предметы, — объяснил старший преподаватель кафедры общей физики НГТУ, руководитель театра физического эксперимента Николай Березин. По словам специалиста, в случае с Владленом наиболее вероятно, что предметы не притягиваются, а не отлипают. Жидкость, которая выделяется из желез, может просто «приклеивать» разные вещи, за счет чего они долго держатся на теле. То, что выделяют железы, не всегда хорошо заметно. Жидкость может смачивать вещество, которое находится на коже, — ту же монету, тогда она может держаться. За счет электрического эффекта предметы вряд ли будут примагничиваться. Ток может создаваться, но недостаточно сильный, — объяснил физик. Что еще интересно почитать о необычных детях Флейтистка из Новосибирска Лукерья Мишнёва к 15 годам победила в десятках всероссийских и мировых конкурсов, а также сыграла в Карнеги-холле в Нью-Йорке.
Вывод: Прибегая к использованию магнита важно знать, что его использование с целью выгоды может существенно опустошить сбережения. Вода намагниченная и из крана.
Есть разница? Свойства магнитной воды изучаются более 30 лет, есть много исследований и фактических данных. Практика подтверждает, что магнитная вода и другие магнитные жидкости оказывают прекрасный оздоровительный эффект на весь организм. Она активизирует клеточные мембраны и, соответственно, усиливает проникновение в клетку питательных веществ и вывод токсических веществ за пределы клетки. Прежде всего, нужно запомнить, что на практике магнитные жидкости, в первую очередь, выполняют функцию очистки организма от всего лишнего. Мы решили проверить теорию на практике, зарядив магнитом воду из систем водоснабжения города. Магнитную палочку опустили в чашку с сырой водой. Палочка находилась в чашке 10-15 минут, потом её можно пить. Получается лечение без всяких проблем.
В день пьют 4-5 и больше чашек магнитной жидкости. Ребёнку нужно дать меньше. Для воздействия такой воды на работу внутренних органов должно пройти немало времени, поэтому мы решили сравнить химический состав заряженной магнитом воды и воды из крана, поставляемой городскому населению ООО «Туймазыводоканал», путем сдачи проб в их лаборатории. Анализы воды из крана и намагниченной воды проводила лаборант ООО «Туймазыводоканал» Лутфуллина Рима Римовна, результаты прокомментировала заведующая лабораторией Галимова Румия Рашитовна. В образцы воды ввели индикатор жесткости. В колбе с намагниченной водой индикатор растворялся медленно, цвет воды ярче. Таким образом, по результатам на жесткость воды магнит практически не повлиял. Далее провели анализ на содержание хлоридов путем введения титрованного раствора K2Cr2O7 до окраса в оранжевый цвет. Намагниченная вода помутнела и долго не окрашивалась.
Содержание хлоридов оказалось в 5 раз выше воды из крана. Протитровали соляной кислотой HCl на щелочность. Результаты практически одинаковые. Анализ на водородный показатель pH измеряется прибором иономером. Показатели практически одинаковые, норму не превышают. Далее анализы провели в бактериологическом отделе, где кондуктометром определяли удельную электропроводность каждой из воды. Удельная проводимость намагниченной воды оказалась выше, что указывает на большее количество примесей, чем в водопроводной воде. Также определенное влияние на электропроводимость оказывает конкретный состав минеральных веществ ионы , содержащихся в воде и соотношение между ними Приложение 3. Подводим итоги.
Разницы, которая могла бы повлиять на качество, в представленных образцах воды не выявлено. Лишь незначительные отклонения. Вообще, про намагниченную воду существует множество мнений и противоречий. Каждый для себя решает сам — верить в чудо-влияние магнита или нет. Магнит на страже здоровья Выяснить применение магнита и его свойств в медицине мы направились в диагностический центр ТомоГрад г. Октябрьский Республики Башкортостан. Березина г. Уфы Саломасовой Вере Валентиновне. Вопрос: Так что же такое МРТ и в чем суть этого метода?
Данный метод обследования был основан в 1973 году. Магнитно-резонансная томография — МРТ или ядерно-магнитный резонанс ЯМР — метод получения изображений внутренних органов без использования рентгеновских лучей и радиации.
Эксперименты Соцсети Канал TheBackyardScientist знаменит своей любовью к забавным экспериментам с расплавленными металлами. Автор канала решил проверить, как именно расплавленное железо проявляет свои магнитные свойства и можно ли при помощи экспериментов с сильным магнитом сделать из него скульптуру, внешне похожую на те формы, которые принимает ферромагнитная жидкость. В качестве быстрого способа плавки металла был выбран термит, что в итоге привело к настоящему огненному шоу.
Количество этой энергии очевидно выше той что затрачена на его намагничиывание, да и магнит не теряет своей намагничености в этом процессе. Кто разъяснит? Примагниченые железки можно убирать - это очевидно не передаст энергии магниту, для тех кто сомневается можно предложить магнит в ванне с растором растворяющем железо, а магнит в защитной оболочке - тогда железки убирать не надо он буду сами расвторяться.
Я не говорю про энергию затрачиваемую экспериментатором на различные действия, а только о той энергии которая затрачивается на притяжение магнитом железки без посторонней помощи. Последний раз редактировалось avr123. Re: Откуда берется почти бесконечная энергия в магнте? Как и с гравитацией всё так же с законами сохранения - просто потенциальная энергия меньше после притяжения магнитом железки и всё. Как и при падении железяки на пол. Откуда берется энергия на совершение этой работы? А при падении того же шарика миллион раз? Откуда берется энергия?
А если убрать предыдущие - считай вернули энергию avr123. Причины и механизм возниконовения гравитации не известен. Она просто описана количественно и известна как факт. Дак и я не сомневаюсь что магнит притягивает железки и могу померить параметры этого притяжения.
Глава 34. Магнетизм. Опыт и теория
Если вам понравилась эта статья, почему бы также не прочитать о том, почему магниты притягивают металл или факты о счетах? Может ли мощный магнит притянуть железо в нашей крови? вот говорят, подобное тянется к подобному, а как же тогда "противоположное притягивается" например магнит? В новом выпуске программы обратимся к учебнику физики и выясним, почему магнит обладает свойством притягивать предметы. почему магнит притягивает хлопья? их и вправду обогащают металлической пылью, что ли? хлопья в воде после блендера выделили МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРОШКУ: почему банан и киви не реагируют на магнит, если в них связанного железа в разы выше, чем. Почему железо притягивается к магниту Почему магнит не притягивает органические вещества? На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо.
Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии
Неодимовые магниты содержат железо, а это значит, что они подвержены коррозии. Даже элементарная влага из воздуха способна привести со временем к появлению ржавчины, ослаблению мощности, разрушению. 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». Почему магнит притягивает железо. Почему магнит притягивает? Притягивается ли алюминиевая фольга в магнит?
Какие тела называют постоянными магнитами
- Почему магнит притягивает металл ?
- Похожие вопросы
- Почему магнит притягивает железо? Магнит.
- Почему магнит притягивает железо
Почему магнитится только железо, а алюминий-нет?
Притягивается ли алюминиевая фольга в магнит? Почему магнит притягивает железо. Почему магнит притягивает лишь определенные вещества?
Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
Почему магнит притягивает железо. Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. Пока железо и магнит притянуты друг к другу, их магнитные поля остаются в параллельном направлении. 2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта? Магнит может притягивать: железо, чугун, сталь, никель.
Бестопливная миниэлектростанция на постоянных магнитах
- Просмотр темы - Откуда берется почти бесконечная энергия в магните ? •
- Подносим магнит к яблоку: ищем железо внутри
- Почему у магнита два полюса?
- Почему кусок железа притягивается к магниту
Почему магнит притягивает металл ?
Микроатомы обладают магнитным эффектом и состоят в полном равновесии, но магниты своим притяжением влияют на некоторые виды металлов, таких как: железо, никель, кобальт. Эти металлы еще называют ферромагнетиками. В непосредственной близости с магнитом атомы сразу начинают перестраиваться и образовывать магнитные полюса. Атомные магнитные поля существуют в упорядоченной системе, их называют еще доменами. В этой характерной системе находятся два полюса противоположные друг другу — северный и южный. Применение Северный полюс магнита притягивает к себе южный, но два одинаковых полюса сразу же отталкивают друг друга.
Современная жизнь без магнитных элементов невозможна, ведь они находятся практически во всех технических приборах, это и компьютеры, и телевизоры, и микрофоны, и многое другое. В медицине широко применяется магнит в обследованиях внутренних органов, при магнитных терапиях. Следите за новостями! В материале использованы фото и выдержки из: 3 разных типа магнитов и их применение Магниты — это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы например, железо и никель с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.
Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах. Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения. Постоянные магниты После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени.
Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле. Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов: I Ферритовые магниты Ферритовые магниты также называемые керамическими магнитами являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель. Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.
Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях до 300 градусов Цельсия , и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах. Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств. Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей.
Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления. Чтобы классифицировать их основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе , Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7. Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах.
Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах — до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна. Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров — это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары. III Редкоземельные магниты Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов.
Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла. Два типа редкоземельных магнитов — самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем слоями , чтобы защитить их от сколов или поломок.
Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению. Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры. Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов.
Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа. Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов. IV одномолекулярные магниты К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.
Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах. Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка. Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны.
К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ. Временные магниты Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм. Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.
Некоторые материалы имеют магнитное поле, где атомы двигаются без определенного порядка, подавляя друг друга. Если говорить о металлических предметах, то здесь атомы упорядочены в группы, которые ориентируются в одну сторону. Благодаря возможности воздействовать на атомы, ориентируя их в одном направлении, и сложить магнитные поля, железные предметы могут намагничиваться.
Почему не все материалы могут магнититься? Взаимодействие магнита происходит практически со всеми веществами, при этом вариантов этих самых взаимодействий намного больше, чем известные нам «притягивание» и «отталкивание». Специфическое строение некоторых металлов и сплавов позволяет им достаточно мощно притягиваться к магниту.
Другие металлы и вещества тоже имеют это свойство, однако оно во много раз слабее. Рассмотреть притяжение в данный момент будет крайне сложно, для этого потребуется сильнейшее магнитное поле, которое невозможно создать в домашних условиях. Итак, если свойство притягивания к магниту есть у всех веществ, то почему именно металлические предметы сильно магнитятся, и этот процесс можно увидеть?
Дело в том, что все зависит от внешнего строения атомов и их взаимосвязи именно в металле. Всё, что нас окружает, состоит из атомов, которые связаны между собой. Именно эта связь определяет материала.
Атомы во многих веществах плохо скоординированы, поэтому имеют очень слабую взаимосвязь с магнитом. У металла атомы скоординированы, они ощущают магнитное поле и тянутся к нему, заставляя все остальные атомы действовать также. Такая система создает очень сильное взаимодействие с магнитом.
В завершении Определенные виды: кобальт, железо, никель поддаются влиянию магнита. Они являются ферромагнетиками, то есть имеют способность к намагничиванию. Если расположить эти металлы близко к магниту, атомы внутри них станут перестраиваться, образовывая магнитные полюса.
Почему материалы магнитятся и не магнитятся В большинстве материалов, таких, как пластмассы, магнитные поля отдельных атомов ориентированы беспорядочно и взаимно гасят друг друга. Но в таких материалах, как железо, атомы можно сориентировать так, что их магнитные поля сложатся, поэтому кусок стали намагничивается. Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами.
Магнитные поля одного отдельного домена сориентированы в одну сторону.
Вся современная материалистическая физика основывается на теории близкодействия. Например, видимый свет - это волна.
Некоторого физического поля, в котором произошло возмущение волновой природы - фотона - вполне себе материального объекта, только материя эта особенная, живущая по своим законам. Не может же быть волны, без того, что эту волну образует?
Именно по этой причине он и занялся изучением свойств магнитов. Он проделал более 600 опытов в свободное от работы время. Уильям Гильберт 1544—1603 В 1600 году, уникальном в историческом смысле, вышел его труд «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». В этой книге Гильберт не только привел практически все известные сведения о свойствах природных магнитов и намагниченного железа, но и описал собственные опыты, например с шаром из магнетита, с помощью которых он воспроизвел основные черты земного магнетизма. Он обнаружил, что на обоих магнитных полюсах такой «маленькой Земли» компасная стрелка устанавливается перпендикулярно ее поверхности, на экваторе — параллельно, а на средних широтах — в промежуточном положении рис. Расположение магнитной стрелки в разных частях Земли Тот магнитный полюс стрелки, который притягивается к географическому северному полюсу Земли, назвали северным. Противоположные магнитные полюса притягиваются, поэтому, вблизи географического северного полюса находится магнитный южный полюс.
Так Гильберт смоделировал магнитное наклонение, о существовании которого в Европе знали уже более полувека. Также Гильберт обнаружил, что сильно нагретое железо теряет магнитные свойства, но при охлаждении они восстанавливаются. И наконец, он первым провел четкую границу между притяжением магнетита и притяжением натертого янтаря, которое он назвал электрической силой от латинского названия янтаря electrum. Он развел «по углам» электричество и магнетизм. Несмотря на то что это был чрезвычайно новаторский труд, по достоинству оцененный и современниками, и потомками, после Гильберта наука о магнетизме вплоть до начала XIX века продвинулась очень мало. Когда будущий автор «Голого короля» и «Дюймовочки» четырнадцатилетним подростком добрался до Копенгагена, он обрел друга и покровителя в лице своего двойного тезки, ординарного профессора физики и химии Копенгагенского университета Ганса Христиана Эрстеда рис. И оба прославили свою страну на весь мир. Ганс Христиан Эрстед 1777—1851 Многие ученые того периода находились под влиянием философских концепций Шеллинга, которые заключались в том, что все силы в природе возникают из одних и тех же источников. Поэтому Эрстед начиная с 1813 года вполне сознательно пытался установить связь между электричеством и магнетизмом.
ПОЧЕМУ МАГНИТ ПРИТЯГИВАЕТ ЖЕЛЕЗО
Но если эти магниты расположить относительно друг друга противоположными полюсами, естественно, они будут угнетать друг друга, а их общее поле осклабится. Так и внутри веществ, чтобы получить наибольшее магнитное поле, необходимо что бы все атомы и молекулы магнитного вещества были однонаправленные своими полюсами. Это достигается различными способами. И так, с самой сутью магнита и его природой действия разобрались. Теперь немного о том как делаются магниты. Если нужно изготовить постоянный магнит обычный кусок магнита, который постоянно магнитит берут материал из ферромагнетика, помещают его в магнитное поле достаточно большой интенсивности на определённое время. После чего этот ферромагнетик сам начинает обладать магнитными свойствами.
В результате помещения его в магнитное поле большой интенсивности элементарные частицы вещества повернулись в одну сторону, что послужило возникновению эффекта однонаправленности атомов и молекул. Для получения электромагнитов использую простые медные катушки, внутрь которых помещён сердечник из ферромагнетика, усиливающий общий магнитный эффект. То есть, когда через эту катушку пропускают постоянный ток она начинает притягивать к себе железные предметы. По катушки ведь течёт ток заряженные частицы. Следовательно вокруг неё будет возникать и электромагнитное поле. А чем больше витков на катушке и чем больше тока будет проходить через неё, тем большая магнитная сила будет порождаться вокруг неё.
Вот в принципе мы и разобрались с природой и сутью магнита.
Например, в домашних условиях получить собственный магнит из обычного гвоздя. Для этого возьмите гвоздь и подержите его рядом с большим подковообразным магнитом минут 5-10. Магнитное поле заставит электроны в гвозде выстроиться, и он сам на время превратится в магнит. Это временное явление называется намагничиванием. Теперь этот гвоздь-магнит сможет поднимать скрепки, мелкие гвозди и другие металлические предметы. Но через некоторое время, когда влияние внешнего магнитного поля пропадет, гвоздь потеряет магнитные свойства. Магнитные свойства веществ Кроме ферромагнетиков, которые легко намагничиваются, есть и другие группы веществ, по-разному взаимодействующие с магнитами: Парамагнетики - слабо притягиваются к магниту Диамагнетики - слабо отталкиваются от магнита Это связано с особенностями движения электронов в их атомах.
Хоть пара- и диамагнетики почти не взаимодействуют с бытовыми магнитами, их свойства активно используются в научных исследованиях. Магнитные домены Внутри ферромагнитных материалов находятся магнитные домены. Это микроскопические области, где магнитные моменты атомов выстроены в одном направлении. Когда внешнее магнитное поле начинает воздействовать на материал, домены поворачиваются в его направлении. Их объединение и создает видимый макроскопический эффект намагничивания. Интересные факты о магнитах Магниты удивительным образом связаны с электричеством, поэтому они нашли применение в самых разных областях: Сверхсильные магниты используют в ускорителях элементарных частиц Магнитная левитация позволяет создать поезд на магнитной подушке Ученые изучают магнитные бактерии, способные ориентироваться как живой компас Также интересно, что магниты притягивает не только к железу, но и друг к другу.
А в автомобилях используется куча постоянных магнитов: начиная от ABS и заканчивая герконовыми датчиками закрытия дверей и пристёгнутого ремня. Итак, нужно было найти редкоземельный металл, который был бы более распространён, чем самарий, и дешевле кобальта. Проблема с лантаном и церием заключалась в том, что 4-f орбиталь у них остаётся незаполненной более подробное объяснение — здесь. Исследования того времени уже показали, что именно наличие электронов на f-орбитали даёт высокую коэрцитивную силу материала. Оставалось только два варианта: неодим или празеодим. Но нужно было придумать, с каким материалом создать сплав, чтобы получилось устойчивое интерметаллическое соединение , но при этом магнитные показатели вещества были сопоставимы с самарий-кобальтом. У неодима и празеодима таких вариантов было немного. Джон Кроат провёл ряд экспериментов и выявил, что если брать расплавы неодима и железа, смешивать, а затем быстро охлаждать и кристаллизовать как мы знаем, это один из методов производства того же самарий-кобальта , то получается вещество с отличной коэрцитивной силой. Однако при последующем нагреве свойства быстро терялись например, проявлялась сильная термозависимость , и нужно было найти более устойчивое интерметаллическое соединение. Вот как описывает проблему сам Кроат в интервью: Интерметаллическое соединение или интерметаллическая фаза — это фаза с фиксированным соотношением компонентов. Например, тербий-железо два имеет один тербий и два железа. И эти элементы находятся в строго определённых местах кристаллической решётки. Без этого постоянный магнит из редкоземельного металла просто не получится. Это то, что сохраняет магнитный момент в структуре материала. Спустя несколько лет экспериментов, в 1981 году решение было найдено: добавление бора делало соединение стабильным! При этом стоимость бора, железа и неодима не шли ни в какое сравнение с ценами на кобальт и самарий. Итоговая формула интерметаллического соединения — Nd2Fe14B. Примечание: более подробно прочитать про структуру неодимового магнита можно в этой научно-технической статье ссылку уже приводили выше Настало время явить уникальное открытие миру. В ноябре 1983 году Джон Кроат вместе с коллегами из лаборатории General Motors прибыли на конференцию по магнетизму и магнитным материалам, проходившую в Питтсбурге. Каково же было их удивление, когда в соседнем зале неизвестный Масато Сагава из японской корпорации Sumitomo рассказал про своё открытие магнита из неодима, бора и железа раньше, чем Кроат. Исторический момент на фотографии: Масато Сагава закончил выступление на конференции Первая мысль: «Японцы украли нашу идею». Однако быстро выяснилось, что никакого воровства на самом деле не было. Реально две лаборатории работали параллельно, получили результаты в одно и то же время и представили их на одной и той же конференции, с разницей в несколько часов! Удивительно, но в жизни бывают и такие совпадения. Конечно, были и отличия в технологиях. Масато Сагава предлагал производить неодимовые магниты сухим методом спекания про него мы тоже уже говорили выше. Это давало чуть лучшие магнитные свойства, однако производство таким методом было чуть дороже, чем отливание мокрым методом, предложенное Джоном Кроатом. Сути это не меняло, но компании Sumitomo и General Motors с разницей в несколько недель подали патенты на разные методы изготовления. Это привело к юридическому спору, из-за которого обе компании не могли открыто использовать технологии во всём мире. К общему счастью, компании смогли договориться и снять любые претензии. Во всей этой истории осталась некоторая несправедливость. Хотя два исследователя работали и параллельно, почему-то именно Сагава единолично считается изобретателем неодимового магнита. За это в 2022 году он получил премию королевы Елизаветы в области инженерии. А Джон Кроат остаётся больше в тени: выпустил интересную книгу про постоянные магниты и иногда выступает на конференциях. Частично проблему решила лаборатория Сагавы в 1990-х годах, добавляя в сплав диспрозий Dy , но все-таки для высокотемпературных применений это — плохой вариант, лучше выбрать самарий-кобальт. Подвержен коррозии, поэтому сверху его дополнительно никелируют. В агрессивных средах лучше также применять самарий-кобальтовый магнит. Ферритовые магниты по-прежнему намного дешевле, поэтому сохраняют свою нишу для применения в быту или в электронике.
А уже это собственное поле может воздействовать на другие магнитные тела. Две концепции магнетизма Общим свойством большинства магнитных веществ является то, что их магнетизм обусловлен атомами так называемых переходных металлов, содержащих d -электроны индекс d относится к определенному виду симметрии электронных состояний атома. Переходные металлы — это не только железо, кобальт и никель, их несколько десятков. Локализованная вверху внизу картины ферромагнетизма С появлением понятия спина электрона и соответствующего ему магнитного момента были предложены две различные квантово-механические картины магнетизма — локализованная и зонная. Локализованная картина, сформулированная Гейзенбергом, предполагала, что электроны в кристалле не перескакивают с одного атома на соседний, однако между электронами с соседних атомов есть обменное взаимодействие. Это сугубо квантовый эффект, обусловленный разницей энергий параллельного и антипараллельного упорядочения спинов. Зонная картина Стонера, напротив, подразумевала возможность движения электронов, а их взаимодействие в основном осуществлялось в пределах одного атома. На первый взгляд, зонная картина выглядела более применимой к переходным металлам. Но некоторые явления она объяснить не могла, например, закон Кюри — Вейсса, описывающий линейную зависимость обратной восприимчивости от температуры восприимчивость — это отклик системы на слабое внешнее магнитное поле. В то же время было совершенно не очевидно, почему картина локализованных электронов, которая, как казалось, не может быть применима к переходным металлам в частности, к железу , гораздо лучше описывает эксперимент. В конце 1950-х — начале 1960-х годов Нэвилл Мотт, а за ним Джон Гуденаф предположили, что часть электронов в железе а именно, электроны, соответствующие так называемым eg -состояниям, их два из пяти возможных d -состояний на атоме характеризуются «непроводящими волновыми функциями», то есть они не перепрыгивают, являются локализованными. Хотя к тому времени концепция перехода электронов из зонного, проводящего состояния в локализованное уже возникла благодаря работам Мотта , предположение Мотта — Гуденафа находилось далеко за гранью существовавших тогда теоретических подходов. Оно соответствует введенным много позже так называемым орбитально-зависимым переходам металл — изолятор orbital-selective Mott transition. Разработанные позже в 1980-х годах методики расчета обменных взаимодействий в металлах на основе зонной теории позволили получить определенные теоретические указания на существование локализованных моментов в железе, но уже в самом методе этих расчетов был заложен, тем не менее, проводящий, зонный характер электронов. Точные даты его жизни неизвестны. Перегрин — автор первого экспериментального исследования и первого детального научного труда по магнетизму.