Substanțe într-un câmp magnetic. Interacțiunea câmpului magnetic cu materia

Câte fenomene inexplicabile și mistere nerezolvate sunt ascunse de planeta noastră! Dar locuitorii observați ai Pământului din secole până în secol studiază modelele, pun experimente, inventează, trag concluzii și utilizează invențiile lor. Secretele spațiului și naturii atrag permanent oamenii, împingându-i la toate experimentele noi în căutarea adevărului și a indicilor. Unul dintre astfel de mistere este comportamentul materiei într-un câmp magnetic.

Primele observații magnetice

Conform legendei existente, un vechi cioban pe nume Magnus a descoperit odată că personalul său era atașat de piatră de partea metalică. Pentru el (piatra) această descoperire este dedicată. Conform unei alte teorii, cuvântul "magnet" din limba greacă este tradus ca "o piatră din Magnesia", după numele orașului Magnesia, unde s-au descoperit depozitele magnetice. Chiar cu câteva secole înainte de epoca noastră, chinezii au observat că unele pietre, fixate astfel încât să se poată roti liber, se transformă invariabil într-o anumită direcție.

Cum a apărut busola

Cele mai timpurii busole erau linguri de magnetit cu o tijă scurtă, care putea fi rotită într-un cerc. Uneori după ce lingura a fost întoarsă, sa oprit și tijă ei a îndreptat întotdeauna spre nord. Dar aceste forțe sunt atât de mici, încât pot roti doar săgețile fixe libere ale busolei.

Mai târziu, marinarii au introdus acele magnetice în paie și le-au pus într-un castron de apă. Straw a atins întotdeauna nord-sud. Motivul pentru acest lucru, fenomen apoi neexplorată încă - un fel de câmp în jurul Pământului, care are capacitatea de a afecta substanțele în ea, și de a determina direcția lor.

Sferă magnetică în jurul Pământului

Pământul nostru este înconjurat de sfera în care lucrăm forțele magnetice, Numele lui - câmp magnetic. Deși versiunea originii nu este confirmat, dar practic geofizica sunt de acord cu afirmația că există un câmp magnetic datorită compoziției miezului de fier al planetei noastre. Rotația Pământului contribuie la formarea flux continuu miez metalic topit de sarcini electrice, care dau naștere la polya.Zemlya magnetic în jurul lor, acționând astfel magnet imens, care reacționează și compasul.

Proprietățile și natura magneților

Magneții, cum ar fi cei care doresc să decoreze frigidere sau să țină note în bucătărie, au proprietăți destul de interesante. Comportamentul substanțelor în câmpurile magnetice depinde de materialele din care sunt compuse aceste substanțe. Toată lumea știe că magneții se lipesc de obiecte de fier sau oțel. Și de ce se întâmplă asta? În fiecare magnet există doi poli. Dacă efectuați un experiment și păstrați o pereche de magneți aproape unul de altul, se pare că polul nord al unuia atrage opusul - polul sudic al celuilalt. Cu toate acestea, dacă utilizați magneții cu aceiași poli, ei se vor opri întotdeauna. Electronii care fac revoluții în jurul nucleului unui atom au o încărcătură electrică negativă. Fluxul de particule încărcate generează un câmp magnetic care este îndoit de o bucla mare în jurul lor.

De exemplu, când o lumină este aprinsă, un curent electric se deplasează prin cablajul său, iar electronii se deplasează de la un atom la altul și un câmp magnetic slab apare în jurul cablului. În mod similar, un câmp magnetic puternic apare din firele de înaltă tensiune. Electricitatea și magnetismul reprezintă două componente ale electromagnetismului. Fiecare electron care se rotește în jurul axei proprii, ca o planetă care se întoarce, construiește o bucla mică de curent electric în orbita sa și creează propriul câmp magnetic în substanță. Substanțele dintr-un câmp magnetic se comportă diferit.

Cum interacționează câmpul magnetic cu materia

De exemplu, sub acțiunea câmpului magnetic apare pe plastic includ câmp magnetic în miniatură din fiecare dintre atomii se neutralizează reciproc, deoarece polii lor îndreptate în direcții diferite. Dar atomii de fier sunt plasați în așa fel încât materialul să poată fi magnetizat. Atomii din ele sunt asamblate în grupuri și se numesc domenii magnetice. Fiecare domeniu minuscul constă din miliarde de particule cu toate câmpurile lor magnetice direcționate într-o singură direcție și el însuși devine un magnet mic. În piesa de fier, domeniile însăși sunt direcționate în direcții diferite, astfel încât se neutralizează reciproc și independent fierul nu prezintă proprietăți magnetice. Pentru a crea un magnet toate domeniile trebuie să fie amplasate într-o singură direcție, apoi o bucată de fier magnetiza și a atras toate obiectele metalice în apropiere. Cum pot obține fierul să aranjeze domeniile în aceeași ordine? Este foarte simplu: pentru a face acest lucru, puneți piesa de fier într-un câmp magnetic. Căptușind unul pe celălalt, domeniile se desfășoară în direcția câmpului. În același timp, vor începe să atragă atomi din alte domenii, crescând în mărime.

Curând, multe dintre aceste elemente vor crea o linie, și o bucată de fier în sine devine un magnet va atrage la sine fiecare pini, unghii sau alte obiecte de metal din apropiere. Deci, există o magnetizare: câmpul magnetic din materie este foarte mare. Dar, după cum se spune, este mai bine să vezi o dată decât auzi de o sută de ori. Nu excepția și fenomenul pe care îl considerăm. Cum să fii sigur de asta?

Câmpul magnetic și magnetizarea substanțelor pot fi luate în considerare în casă. Este suficient să efectuați un simplu experiment. Luați un mic cui de fier și puneți-l pe magnet din frigider. Domeniile sale se vor alinia rapid și, pentru un timp, unghiul însăși se va transforma într-un magnet, cu care va fi ușor să ridici un bolț.

Determinarea câmpului magnetic

Pentru a studia câmpul magnetic în materie, sunt studiate două tipuri de curenți - macro-curenți și microcurne. Macrogramele sunt cele create de mișcarea corpurilor macroscopice încărcate. Microcurgerile sunt numite curenți creați prin mișcarea electronilor în atomi, molecule și ioni. Un câmp magnetic în materie este creat de două câmpuri: câmpul extern creat de macrocurne și câmpul intern format din microcurne.

Cea mai mare substanță magnetică

Un fapt interesant este că în natură există un magnet real - un mineral magnetic de fier. Dar cea mai mare parte a corpurilor care au propriul lor câmp magnetic, totuși artificial. Cel mai puternic dintre acestea sunt cele care reprezintă aliajul de neodim, fier și bor. Și ce substanță este cea mai magnetică pentru astăzi? Oamenii de știință au reușit să răspundă la această întrebare. fizicieni Group din Minnesota a creat un nou material format din 16 atomi de fier și 2 atomi de azot, care se caracterizează prin permeabilitate magnetică este de 18% mai mare decât cea a celui mai puternic - neodim - magnet.

Care sunt magneții?

Pe scurt, câmpul magnetic din materie depinde de magneți. Plasarea oricăruia dintre ele într-un câmp magnetic formează câmpul magnetic în materie. Tipurile de magneți disting următoarele: diamagnetice, paramagnete și feromagneți. Câmpurile cele mai puternice sunt create de feromagneți, deoarece au proprietăți magnetice mari. Astfel de substanțe includ fier, nichel, cobalt, metale pământuri rare și aliajele lor, precum crom și aliaje de mangan. Dintre acestea, se fac magneți permanenți, deoarece câmpul feromagnetului nu dispare după ce câmpul magnetic încetează să funcționeze.

Paramagneticele au o permeabilitate magnetică care este doar deasupra unității la temperatura camerei. Astfel de substanțe într-un câmp magnetic sunt slab magnetizate, dar pe măsură ce temperatura scade, proprietățile lor magnetice cresc. Paramagnetele includ, de exemplu, oxigen, platină, aluminiu, metale pământuri rare.

Diamagnetica este un alt tip de substanță a cărei permeabilitate magnetică este puțin mai mică decât unitatea, proprietățile magnetice fiind chiar mai slabe. Pentru multe dintre aceste metale, cum ar fi bismutul, argintul, aurul, cuprul, precum și apa și compușii organici. Un fapt interesant este că, atunci când este încălzit la o anumită temperatură (punctul Curie), proprietățile feromagnetice dispar, iar metalele se demagnează și devin paramagnetice.

Utilizarea unui câmp magnetic

Oamenii au învățat să folosească în avantajul lor proprietățile menționate ale materialului într-un câmp magnetic: feromagneți sunt indispensabile în fabricarea de inginerie electrică și calculator. Acestea se regăsesc în transformatoare, motoare electrice și diverse instrumente de măsură, permit să se mărească câmpul magnetic de mai multe ori, fără a schimba curentul în bobină.

Utilizarea unor astfel de materiale poate reduce semnificativ consumul de energie. Acestea sunt utilizate pentru înregistrarea sunetului magnetic și detecția defectelor, pentru îmbrăcăminte de minereu. În zilele noastre, medicina folosește magneți pentru a diagnostica și a trata diferite boli. În general, activitatea echipamentului de diagnostic se bazează pe acțiunea magneților permanenți. De exemplu, un indicator de tonometru pentru ochi este necesar pentru detectarea glaucomului în stadiul inițial. Utilizat în chirurgie și microchirurgie, dispozitive magnetice pentru îndepărtarea fragmentelor metalice din corpul uman. Principiul funcționării lor se bazează, de asemenea, pe proprietățile magneților fără conexiune la rețea. Un efect terapeutic larg este exercitat de diferite bandaje magnetice și aplicatoare. Îmbunătățește sindromul de durere și oprește procesul de inflamație și tratează multe boli prin metoda influenței câmpului magnetic asupra zonelor active ale corpului uman. Se știe că chiar și regina Cleopatra a folosit bijuterii magnetice pentru a îmbunătăți fluxul sanguin și întârzie îmbătrânirea.

Valoarea câmpului magnetic pentru planetă

Câmpul magnetic joacă un rol imens în viața planetei. Mai întâi, ea servește ca o protecție a locuitorilor Pământului și a sateliților de influența nesigură a corpurilor cosmice. Sub influența câmpului magnetic, traiectoria lor se schimbă. Cercetătorii recunosc că unele planete nu au un nucleu metalic și, prin urmare, un câmp magnetic, care reduce semnificativ numărul de planete eventual locuite. Pământenii sunt, de asemenea, în pericol de a rămâne fără protecția câmpului. Dar pentru a informa, atunci când se întâmplă acest lucru, geofizicii nu se angajează. Studiile au arătat că peste 160 de milioane de ani, poli magneți - nord și sud - s-au schimbat între ei de aproximativ o sută de ori. Ultimul fenomen a avut loc acum 720 de mii de ani, iar Pământul a fost atacat de particule cosmice. Una dintre teoriile care explică dispariția dinozaurilor spune că acești uriași au dispărut doar din acest motiv.

Câmpul magnetic devine mai subțire

Geofizica, analizând proprietățile câmpului magnetic, a descoperit că există schimbări nesigure care nu au fost stabilite înainte. În sudul Oceanului Atlantic, stratul câmpului magnetic devine treptat mai subțire. În ultimii 150 de ani, domeniul a devenit mai slab cu zece procente. Oamenii de știință susțin că schimbarea poliilor va avea loc destul de repede, în 100 de ani de la începutul inversiunii. Ce fel de generație va observa acest fenomen și cum va afecta locuitorii Pământului nu este încă cunoscută, dar există o afirmație potrivit căreia o astfel de schimbare de poli va afecta negativ ingineria electrică.

Furtuni magnetice și impactul lor asupra oamenilor

Uneori în câmpul magnetic al Pământului există perturbări - acest lucru furtuni magnetice, care depind direct de Soare. În timpul perioadei de creștere a activității solare, se observă o eliberare imensă de energie, ceea ce contribuie la formarea rachetelor solare. În același timp, un flux gigantic de particule încărcate se deplasează pe Pământ la o viteză mare - 500-1000 kilometri pe secundă, creând un câmp magnetic puternic. Acest flux ajunge pe planetă în doar câteva zile. Două câmpuri magnetice puternice se ciocnesc și, ca urmare, câmpul magnetic al Pământului este încălcat. Omul sa obișnuit cu un câmp magnetic normal, iar cu furtuni magnetice starea lui de sănătate se schimbă.

Oamenii au magnetosensibilitate diferită, efectul asupra unei persoane a unei furtuni magnetice depinde direct de starea sa de sănătate. Deteriorarea sănătății, vitalitatea este redusă, scade cu handicap, există slăbiciune, dureri de cap, tulburări de somn, funcționarea sistemului nervos (numărul de erori crește, numărul de defecțiuni și accidente crește) deteriorat. În legătură cu apariția electricității de suprafață pe dispozitive în astfel de zile, munca lor poate fi întreruptă.

Reacția animalelor la un câmp magnetic

Se dovedește că păsările simt foarte bine câmpul magnetic al Pământului și chiar îl văd. Oamenii de știință cred că păsările sunt creaturi unice de acest fel: forța magnetică îi ajută să-și găsească propria casă în timpul zborurilor spre distanțe colosale.

Un câmp magnetic ca navigator folosește broaște țestoase marine. Animalele cu magnetosensibilitate ridicată, de exemplu pisicile, reacționează în prealabil la modificări ale tensiunii câmpului magnetic. Comportamentul neobișnuit al animalelor este observat înainte de uragane și cutremure. Pentru a determina abordarea unui tsunami sau cutremur în Japonia în acvariile mari conțin acnee, care înainte de cataclismul se ridică la suprafață și vă faceți griji, senzație de perturbații puternice ale câmpului magnetic.

În loc de un cuvânt

Influența câmpului magnetic asupra locuitorilor planetei noastre nu a fost încă studiată pe deplin, oamenii de știință din întreaga lume tocmai au deschis perdeaua misterului planetei Pământ și încearcă să găsească răspunsuri la întrebări deosebit de importante. Dar progresul nu se oprește și știința se dezvoltă rapid în zilele noastre, așa că cine știe, probabil că următoarea generație va ști răspunsul la majoritatea întrebărilor asupra cărora se luptă cele mai bune minți ale omului.