Что такое магнитные явления природы

Электромагнитные явления — Физика

Электромагнитные явления начал изучать ученый Фарадей. Невзирая на длительный период их изучения, взаимодействие электролитов с электромагнитным полем начали изучать лишь недавно. Такой интерес к данным понятиям был вызван учеными астрофизиками. На протяжении достаточно долгого времени ученые предполагают, что вся масса материи космоса представлена высокоионизированным газом, то есть плазмой. Благодаря исследованиям астрофизиков были получены многие сведения в сфере электромагнитной динамики.

Электромагнетизм в физике

Электромагнетизм играет очень важную роль в физике космоса, так как в нем есть масса магнитных полей, влияющих на перемещение зарядов. В определённых условиях электромагнетизм намного сильнее гравитации.
Первым примером использования электромагнетизма для перемещения информации на расстояние был телеграф, созданный в XIX веке. Суть телеграфии состоит в том, что любая информация, будь то цифры или буквы, передаётся посредством закодированных знаков.

За годы изучения электромагнитных явлений ученые выявили ряд определенных закономерностей, что их характеризуют. Данные закономерности отличаются от тех, которые характеризует механику. В электронике электромагнетизм описывается сложными взаимодействиями величин, которые описываются временем и координатами в пространстве. Исследуя сложные электронные приспособления, ученые сталкиваются с обширными описаниями.

Электромагнетизм рассматривался не автономно. В процессе исследований учёные пришли к тому, что он связан с механикой. Их комплексное изучение вылилось в теорию относительности, где четырехмерное пространство со временем было представлено как единое многообразие, а разделение времени и пространства было условным.

Основной особенностью электромагнитных явлений является изменение параметров образцов, начиная от полностью ферромагнитных и заканчивая вовсе немагнитными.

Электромагнитные явления изучались достаточно длительный период. Для формирования верного материалистического понимания данных процессов, стоит опираться на отечественную литературу по физике. При изучении электромагнетизма стало понятным, что пространство, окружающее проводник с электрическим током, представлено магнитным полем. То есть, там, где имеет место электрический ток, непременно будет существовать магнитное поле.

Электромагнитная теория начала развиваться благодаря таким ученым, как Фарадей и Максвелл. Они вывели основополагающие понятия данной теории. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, на основании которой Максвелл сформулировал теорию электромагнитного поля.

Он проводил опыты с магнитной стрелкой, помещённой возле заряженного проводника, в результате которых сделал вывод, что на магнитную стрелку действует особое состояние окружающей среды, но не конкретно перемещаемые по проводнику заряды. После чего было введено понятие магнитного поля, представленного совокупностью магнитных линий, пронизывающих окружающее пространство и способных индуцировать электрический ток.

Теория электромагнитного поля Максвелла о том, что изменяющееся магнитное поле способствует формированию вихревого электрического поля как в проводниках, так и в вакууме. Данная теория открыла новый этап в развитии физики. Согласно ей весь мир представляет собой электродинамическую систему, состоящую из зарядов, взаимодействующих между собой посредством электромагнитного поля.

При относительном движении электрических зарядов генерируется магнитная сила. Соединение магнитной и электрической сил представляет собой электромагнитную силу. Электрические силы имеют место как при движущихся, так и при покоящихся зарядах, в то время, как магнитные силы имеют место только при перемещении зарядов.

Поведение зарядов и электромагнитных сил Максвелл описал в своих четырех уравнениях, которые впоследствии стали основными уравнениями классической электродинамики.

Данные уравнения также стали основой закона Кулона, аналогичного закону всемирного тяготения Ньютона, и выглядит следующим образом:

Для сравнения, закон всемирного тяготения Ньютона имеет следующий вид:

Согласно закону Кулона справедливы такие положения:

  • у магнитных силовых линий нет ни начала, ни конца, они являются непрерывными;
  • магнитные заряды – это понятие условное, на самом деле их нет;
  • электрическое поле создается электрическими зарядами и переменным магнитным полем;
  • магнитное поле может быть сформировано как переменным электрическим полем, так электрическим током.

С открытием электромагнетизма было полностью изменено представление о материи.

Главные понятия и формулы электромагнитных явлений

Определение 1 Электрическим зарядом есть величина, характеризующая свойство частичек взаимодействовать электромагнитным путём.

Различают положительные и отрицательные электрические заряды. Положительными есть протоны, а отрицательными – электроны.

Как известно, ядро атома состоит из нейтронов и протонов, а вокруг него вращаются электроны. Атом может превращаться в ион, если он отдает либо принимает один или несколько электронов.

Определение 2 Электризацией называется процесс приобретения заряда посредством взаимодействия с микроскопическим телом.

Различают два варианта электризации: посредством трения или воздействия.

Определение 3 Электрическим полем является форма материи, что существует в зоне действия заряженных частичек или тел, а также действующая на иные заряженные частички.

К основным законам электростатики относятся:

  • Закон Кулона для недвижимых зарядов:
  • Закон сохранения заряда в замкнутой системе:

Определение 4 Электрическим током является упорядоченное движение заряженных частичек.

Электрический ток может существовать при наличии некоторых условий:

  • свободных заряженных частиц;
  • электрического поля.

Электрическое поле может проявлять тепловое, магнитное, химическое и световое действие.

Электрическое поле формируют источники тока, работа которых основана на разделении зарядов. Это происходит посредством трансформации других видов энергии в энергию электрического поля.

Электроцепь характеризуется следующими параметрами:

Запишем закон Ома для участка электроцепи:

Различают два типа подключения элементов электрических цепей: параллельное и последовательное. При последовательном соединении справедливы такие выражения:
\( I=I_1=I_2=⋯=I_n; \\ U=U_1+U_2+⋯+U_n;\\ R=R_1+R_2+⋯+R_n.\)

При параллельном соединении элементов справедливы такие выражения:
\( I=I_1+I_2+⋯+I_n;\\ U=U_1=U_2=⋯=U_n;\\ <1\over R>=<1\over R_1>+<1\over R_2>+⋯+<1\over R_n>.\)

Работа электрического тока рассчитывается по такой формуле:
\(A=Ult\).

Мощность электротока определяется таким образом:
\(P=IU.\)

Количество тепла, выделяющееся при передвижении электрического заряда по проводнику рассчитывается так:
\(Q=I^2 Rt.\)

Электрический ток можно наблюдать в разных средах:

  • в металлических телах происходит упорядоченное перемещение свободных электронов;
  • в жидких средах осуществляется упорядоченное перемещение свободных ионов, образующихся при электролитической диссоциации согласно закону электролиза:
  • в газовых средах осуществляется упорядоченное перемещение ионов и электронов, образующихся при ионизации.
  • в полупроводниковых элементах происходит упорядоченное перемещение свободных электронов и дыр.

Определение 5 Магнитным полем является особая форма материи, которая образуется вокруг перемещающихся зарядов, и воздействует на заряды, перемещающиеся в данном поле.

Линиями магнитного поля являются условные линии, по которым становятся оси магнитных стрелок, помещаемые в магнитное поле.

Необычные факты, подтверждающие использование электромагнитного поля

Записи древних времен подтверждают, что император Нерон, страдающий ревматизмом, лечился электрованнами. Суть лечения состояла в том, что в деревянную кадку, заполненную водой, помещались электрические скаты. При погружении в эту ванну, на человека действовал электрический ток.

Интересным фактом есть создание электроняни в Швейцарии. Суть данного изобретения состояла в том, что под детскую пелёнку подкладывалась металлическая сетка с низковольтным источником тока и электрическим звоночком. Когда ребёнок мочил пелёнку, срабатывал звоночек, который оповещал мать о том, что нужно сменить пелёнку.

В морозных регионах есть проблема сливания нефтяных продуктов, так как их вязкость увеличивается при понижении температуры. Учеными была разработана технология электроиндукционного нагрева емкостей, позволяющая уменьшить энергетические затраты.Использование электромагнитного поля позволяет определять отпечатки пальцев того, кто брал в руки патрон. Это происходит таким образом: патрон в качестве электрода помещается в электрическое поле вакуума и на него напыляется металлическая пленка, на которой проявляются отпечатки пальцев, легко поддающиеся идентификации.

Источник



Магнитные явления в природе происходящие на нашей земле и вокруг нас

Приветствую вас дорогие читатели. Много тайн в себе скрывает природа. Одним тайнам человеку удалось найти объяснения, а другим нет. Магнитные явления в природе происходят на нашей земле и вокруг нас, а мы их порой попросту не замечаем.

Одно из таких явлений можно увидеть, взяв в руки магнит и направив его на металлический гвоздь или булавку. Увидеть, как они притянутся друг к другу.

Многие из нас еще помнят со школьного курса физики опыты с этим предметом, обладающим магнитным полем.

Надеюсь, вы вспомнили, что такое магнитные явления? Конечно — это способность притягивать к себе другие металлические предметы, имея магнитное поле.

Рассмотрим магнитную железную руду, из которой и делают магнит. Такие магниты наверняка есть у каждого из вас, в виде украшения на дверце холодильника.

Вам наверно будет интересно узнать, а какие бывают еще магнитные природные явления? Из школьных уроков по физике мы знаем, что поля бывают магнитные и электромагнитные.

История магнита и примеры его использования

Да будет вам известно, что магнитный железняк в живой природе был известен еще до нашей эры. В это время и был создан компас, который китайский император использовал во время своих многочисленных походов и просто морских прогулок.

Переводится с китайского языка слово магнит как любящий камень. Удивительный перевод, не правда ли?

Магнитный компас

Христофор Колумб, использующий магнитный компас в своих путешествиях, заметил, что географические координаты влияют на отклонение стрелки в компасе. Впоследствии, этот результат наблюдения привел ученых к выводу, что и на земле имеются магнитные поля.

Читайте:  Какой из примеров иллюстрирует влияние общества на природу ​ 1 ​открытие выставки Человек и природа ​ 2 ​

Влияние магнитного поля в живой и неживой природе

Уникальная способность перелетных птиц с точностью находить места их обитания всегда была интересна ученым. Магнитное поле земли помогает им безошибочно прокладывать маршрут перелета. Да и миграции многого ряда животных зависят от этого поля земли.

Так свои «магнитные карты» имеют не только пернатые, но и такие животные как:

  • Черепахи
  • Морские моллюски
  • Лососевые рыбы
  • Саламандры
  • и многие другие животные.

Ученые выяснили, что в теле живых организмом есть специальные рецепторы, а так же частицы магнетита, которые помогают чувствовать магнитные и электромагнитные поля.

Но как именно любое живое существо, живущее в дикой природе, находит нужный ориентир, однозначно не могут ответить ученые.

Магнитные бури и их влияние на человека

Мы уже знаем о магнитных полях нашей земли. Они защищают нас от воздействия заряженных микрочастиц, которые долетают до нас с Солнца. Магнитная буря это не что иное – это внезапное изменение защищающего нас электромагнитного поля земли.

Магнитная буря

Не замечали, как у вас иногда внезапная резкая боль стреляет в головной висок и тут же появляется сильнейшая головная боль? Все эти болезненные симптомы, происходящие в организме человека, указывают на наличие этого природного явления.

Это магнитное явление может продолжаться от часа до 12 часов, а может быть и кратковременным. И как подмечено врачами, в большей степени этим страдают уже немолодые люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Подмечено, что в продолжительную магнитную бурю увеличивается количество инфарктов. Есть ряд ученых, которые отслеживают появление магнитных бурь.

Так что дорогие мои читатели иногда стоит узнавать об их появлении и стараться предотвратить по возможности их ужасные последствия.

Магнитные аномалии в России

По всей огромной территории нашей земли существуют различного рода магнитные аномалии. Давайте немного узнаем о них.

Известный ученый и астроном П. Б. Иноходцев еще в далеком 1773 году изучал географическое положение всех городов центральной части России. Именно тогда он обнаружил сильную аномалию в районе Курска и Белгорода, где стрелка компаса лихорадочно вращалась. И только в 1923 году была пробурена первая скважина, которая выявила огромные залежи металлической руды.

Ученые и в наши с вами дни не могут дать объяснения огромным скоплениям железной руды в Курской магнитной аномалии.

Из учебников по географии мы с вами знаем, что добыча всей железной руды ведется в горных областях. А как образовались залежи железной руды на равнине — неизвестно.

Бразильская магнитная аномалия

У океанского побережья Бразилии на высоте более 1000 километров основная часть приборов у пролетающих над этим местом летательных аппаратов – самолетов и даже спутников приостанавливает свою работу.

Представьте себе оранжевый апельсин. Его кожура защищает мякоть, так и магнитное поле земли с защитным слоем атмосферы защищает нашу планету от вредного воздействия из космоса. А Бразильская аномалия похожа на вмятину в этой кожуре.

К тому же таинственные явления природы наблюдались не однократно в этом необычном месте.

Еще немало загадок и тайн земли нашей предстоит раскрыть ученым, друзья мои. Хочу вам пожелать здоровья и чтобы обошли вас стороной неблагоприятные магнитные явления!

Надеюсь, вам понравился мой краткий обзор магнитных явлений в природе. А может быть, и вы их уже наблюдали или же ощущали их действие на себе. Напишите об этом в ваших комментариях, мне будет интересно об этом прочесть. А на сегодня это все. Разрешите с вами попрощаться и до новых встреч.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

Источник

Магнитные явления в физике — история, примеры и интересные факты

Первое практическое применение магнит нашёл в виде кусочка намагниченной стали, плавающего на пробке в воде или масле. В этом случае одним концом магнит всегда указывает на север, а другим — на юг. Это был первый компас, применённый мореплавателями.

Магнитный компас

Так же давно, за несколько веков до нашей эры, людям было известно, что смолистое вещество — янтарь, если его натереть шерстью, получает на некоторое время способность притягивать лёгкие предметы: обрывки бумаги, кусочки нитки, пушинки. Это явление было названо электрическим («электрон» — по-гречески означает «янтарь»). Позднее было замечено, что наэлектризовываться трением может не только янтарь, но и другие вещества: стекло, сургучная палочка и др.

Долгое время люди не видели никакой связи между двумя необычными явлениями природы — магнетизмом и электричеством. Общим казался лишь внешний признак — свойство притягивать: магнит притягивал железо, а натёртая шерстью стеклянная палочка — кусочки бумаги. Правда, магнит действовал постоянно, а наэлектризованный предмет терял свои свойства через некоторое время, но и то и другое «притягивало».

Но вот, в конце XVII века было замечено, что молния — явление электрическое, — ударившая вблизи стальных предметов, может их намагнитить. Так, например, однажды стальные ножи, лежавшие в деревянном ящике, оказались, к несказанному удивлению хозяина, намагниченными после того, как молния попала в ящик и разбила его.

Молния

Со временем похожих случаев наблюдалось всё больше и больше. Однако это ещё не давало основания думать, что между электричеством и магнетизмом существует прочная связь. Такая связь была установлена лишь около 180 лет назад. Тогда было замечено, что магнитная стрелка компаса отклоняется, как только рядом с ней располагался проводник, по которому протекал электрический ток.

Почти в то же время учёные обнаружили другое, не менее поразительное явление. Оказалось, что проволока, по которой протекает электрический ток, в состоянии притягивать к себе мелкие железные опилки. Стояло, однако, прекратить ток в проволоке, как опилки немедленно осыпались, и проводник терял свои магнитные свойства.

Наконец, было обнаружено и ещё одно свойство электрического тока, окончательно утвердившее связь между электричеством и магнетизмом. Оказалось, что стальная игла, помещённая в середину проволочной катушки, через которую проходит электрический ток (такая катушка называется соленоидом), намагничивается так же, как будто её натёрли естественным магнитом.

Электромагниты и их использование

Из опыта со стальной иглой и родился электромагнит. Помещая в середину проволочной катушки вместо иглы стержень из мягкого железа, учёные убедились, что при пропускании тока через катушку железо приобретает свойство магнита, а после прекращения тока теряет это свойство. При этом было замечено, что чем больше витков проволоки в соленоиде, тем сильнее электромагнит.

Под влиянием движущегося магнита в проволочной катушке возникает электрический ток

Сначала электромагнит многим казался лишь забавным физическим прибором. Люди не подозревали, что в недалёком будущем он найдёт самое широкое применение, будет служить основой для многих аппаратов и машин (смотрие — Практическое применение являения электромагнитной индукции).

Принцип действия электромагнитного реле

После того как было установлено, что электрический ток придаёт проводнику магнитные свойства, учёные задались вопросом: а не существует ли обратной связи между электричеством и магнетизмом? Не вызовет ли, например, сильный магнит, помещённый внутрь проволочной катушки, электрический ток в этой катушке?

В самом деле, если бы электрический ток возникал в проводнике под действием неподвижного магнита, то это полностью противоречило бы закону сохранения энергии. Согласно этому, закону для получения электрического тока необходимо затратить другую энергию, которая превращалась бы в электрическую. При получении электрического тока с помощью магнита в электрическую энергию и превращается энергия, затрачиваемая на передвижение магнита.

Электромагнит

Изучение магнитных явлений

Еще в середине Х III века пытливые наблюдатели заметили, что магнитные стрелки компаса взаимодействуют между собой: концы, указывающие одно и тоже направление, отталкиваются, а указывающие разное — притягиваются.

Этот факт помог учёным объяснить действие компаса. Было высказано предположение, что земной шар представляет собой огромный магнит, и концы компасных стрелок упорно поворачиваются в нужном направлении, потому, что они отталкиваются от одного магнитного полюса Земли и притягиваются к другому. Это предположение оказалось верным.

Читайте:  Анализ главы Сон Обломова из романа Обломов

Магнитные полюса Земли

В изучении магнитных явлений сильно помогли мелкие железные опилки, прилипающие к магниту любой силы. Прежде всего было замечено, что больше всего опилок прилипает к двум определённым местам магнита или, как их стали называть, — полюсам магнита. Выяснилось, что любой магнит всегда имеет, по меньшей мере, два полюса, из которых один стали называть северным (С), а другой — южным (Ю).

Магнит и железные опилки

Железные опилки показывают расположение магнитных силовых линий в пространстве вокруг магнита

У магнита, имеющего вид полоски, его полюсы чаще всего располагаются на концах полоски. Особенно яркая картина предстала перед глазами наблюдателей, когда они догадались посыпать железные опилки на стекло или бумагу, под которой лежал магнит. Густо расположились опилки у полюсов магнита. Затем в виде тонких линий — сцепившихся между собой частиц железа — они потянулись от одного полюса к другому.

Дальнейшее изучение магнитных явлений показало, что в пространстве вокруг магнита действуют особые, магнитные силы, или, как говорят, магнитное поле. Направление и интенсивность магнитных сил и показывают железные опилки, расположенные над магнитом.

Магнитные линии

Опыты с опилками научили многому. Например, к полюсу магнита приближается кусочек железа. Если при этом бумагу, на которой лежат опилки, немного потрясти, рисунок из опилок начинает меняться. Становятся как бы видимыми магнитные линии. Они идут от полюса магнита к куску железа и становятся всё гуще и гуще по мере приближения железа к полюсу. Одновременно с этим возрастает и сила, с которой магнит тянет к себе кусочек железа.

На каком конце железного бруска электромагнита образуется при прохождении тока через катушку северный полюс, а на каком южный? Это легко определить по направлению электрического тока в катушке. Известно, что ток (поток отрицательных зарядов) течёт от отрицательного полюса источника к положительному.

Зная это и глядя на катушку электромагнита, можно представить, в каком направлении пойдёт ток в витках электромагнита. У того конца электромагнита, где ток будет совершать круговое движение по направлению движения часовой стрелки, образуется северный полюс, а у другого конца бруска, где движение тока будет противоположно движению часовой стрелки, — южный. Если переменить направление тока в обмотке электромагнита, то переменятся и его полюсы.

Далее, было замечено, что как постоянный магнит, так и электромагнит притягивают значительно сильнее, если они имеют форму не прямого бруска, а согнуты так, что их разноимённые полюсы близки друг к другу. В этом случае притягивает не один полюс, а два, и кроме того, магнитные силовые линии меньше рассеиваются в пространстве — они оказываются сосредоточенными между полюсами.

Постоянный магнит

Когда притягиваемый железный предмет прилипает к обоим полюсам, подковообразный магнит почти перестаёт рассеивать в пространстве силовые линии. Это легко увидеть при помощи тех же опилок на бумаге. Магнитные силовые линии, ранее тянувшиеся от одного полюса к другому, теперь проходят через притянутый железный предмет, словно им легче проходить через железо, чем через воздух.

Исследования показали, что это действительно так. Появилось новое понятие — магнитная проницаемость, которым обозначается величина, указывающая, во сколько раз магнитным линиям легче проходить через какое-либо вещество, чем через воздух. Самая большая магнитная проницаемость оказалась у железа и у некоторых его сплавов. Этим и объясняется, что из металлов именно железо лучше всего притягивается магнитом.

С меньшей магнитной проницаемостью оказался другой металл — никель. И он хуже притягивается магнитом. Было обнаружено, что и некоторые другие вещества обладают магнитной проницаемостью, большей, чем воздух, и, следовательно, притягиваются магнитами.

Но магнитные свойства этих веществ выражены очень слабо. Поэтому все электротехнические приборы и машины, в которых так или иначе работают электромагниты, по сию пору не могут обойтись без железа или без специальных сплавов, в которые входит железо.

Якорь электродвигателя

Естественно, что исследованию железа и его магнитных свойств почти с самого зарождения электротехники было уделено огромное внимание. Однако настоящие, строго научные расчёты в этой области стали возможны лишь после исследований русского учёного Александра Григорьевича Столетова, произведённых в 1872 году. Он нашёл, что магнитная проницаемость какого-либо куска железа — величина не постоянная. Она меняется от степени намагничивания этого куска.

Способ испытания магнитных свойств железа, предложенный Столетовым, имеет большую ценность и в наше время он применяется учёными и инженерами. Более глубокие исследования природы магнитных явлений стали возможны лишь после развития учения о строении вещества.

Современное представление о магнетизме

Магнетизм

Теперь мы знаем, что любой химический элемент состоит из атомов — необычайно маленьких сложных частичек. В центре атома находится ядро, заряженное положительным электричеством. Вокруг него вращаются электроны, частицы, несущие в себе отрицательный электрический заряд. Число электронов неодинаково у атомов различных химических элементов. Например, у атома водорода вокруг ядра вращается всего один электрон, а у атома урана — девяносто два.

Путём внимательных наблюдений за различными электрическими явлениями учёные пришли к выводу, что электрический ток в проводнике есть не что иное, как перемещение электронов. Теперь вспомним, что вокруг проводника, в котором протекает электрический ток, то есть перемещаются электроны, всегда возникает магнитное поле.

Из этого следует, что магнитное поле всегда появляется там, где существует движение электронов, иными словами, существование магнитного поля есть следствие движения электронов.

Возникает вопрос: в любом веществе электроны постоянно вращаются вокруг своих атомных ядер, почему же в таком случае не всякое вещество образует вокруг себя магнитное поле?

Современная наука даёт на это следующий ответ. Каждый электрон не только обладает электрическим зарядом. Он обладает и свойствами магнита, является маленьким элементарным магнитиком. Таким образом создаваемое электронами магнитное поле при их движении вокруг ядра складывается с их собственным магнитным полем.

При этом у большинства атомов магнитные поля, складываясь, нацело уничтожают, поглощают друг друга. И только у немногих атомов — железа, никеля, кобальта и в гораздо меньшей степени у других, магнитные поля оказываются неуравновешенными, и атомы представляют собой крошечные магнитики. Эти вещества носят название ферромагнитных («феррум» значит железо).

Магнит

Если атомы ферромагнитных веществ расположены беспорядочно, то магнитные поля разных атомов, направленные в разные стороны, в конечном итоге уничтожают друг друга. Но если их повернуть так, чтобы магнитные поля складывались,— а именно это мы и делаем при намагничивании — магнитные поля будут уже не погашаться, а складываться друг с другом.

Всё тело (кусок железа) будет создавать вокруг себя магнитное поле, становиться магнитом. Точно так же в случае, когда электроны перемещаются в одном направлении, что, например, имеет место при электрическом токе в проводнике, магнитное поле отдельных электронов складывается в общее магнитное поле.

В свою очередь электроны, попавшие во внешнее магнитное поле, всегда подвергаются воздействию последнего. Это позволяет управлять движением электронов с помощью магнитного поля.

Всё сказанное выше является лишь приближённой и очень упрощённой схемой. В действительности атомные явления, происходящие в проводниках и магнитных материалах, более сложны.

Наука о магнитах и магнитных явлениях — магнитология — очень важна для современной электротехники. Большой вклад в дело развития этой науки сделал магнитолог Николай Сергеевич Акулов, открывший важный закон, известный во всём мире как «закон Акулова». Этот закон позволяет заранее установить, как при намагничивании изменяются такие важные свойства металлов, как электропроводность, теплопроводность и пр.

Грузоподъемный электромагнит

Целые поколения учёных работали над тем, чтобы проникнуть в тайну магнитных явлений и поставить эти явления на службу человечеству. В наше время миллионы самых разнообразных магнитов и электромагнитов работают на благо человека в разнообразнейших электрических машинах и аппаратах. Они освобождают людей от тяжёлого физического труда, а подчас являются незаменимыми слугами.

Смотрите другие интересные и полезные статьи про магниты и их применение:

Источник

Магнитные явления. Магнитные явления в природе

Магнитное взаимодействие объектов – одно из фундаментальных процессов, которые руководят всем во Вселенной. Видимые его проявления – это магнитные явления. Среди них можно назвать северное сияние, притяжение магнитов, магнитные бури и т. д. Как они возникают? Чем характеризуются?

Магнетизм

Магнитные явления и свойства в совокупности называют магнетизмом. Об их существовании было известно очень давно. Предполагается, что уже четыре тысячи лет назад китайцы использовали эти знания для создания компаса и навигации в морских походах. Проводить опыты и серьезно изучать физическое магнитное явление начали только в XIX веке. Одним из первых исследователей в этой области считается Ханс Эрстед.

Читайте:  Россия наша родина природа россии

Магнитные явления могут происходить как в Космосе, так и на Земле, и проявляются только в пределах магнитных полей. Такие поля возникают от электрических зарядов. Когда заряды неподвижны, вокруг них образуется электрическое поле. Когда они движутся — магнитное поле.

То есть явление магнитного поля возникает с появлением электрического тока или переменного электрического поля. Это область пространства, внутри которой действует сила, влияющая на магниты и магнитные проводники. Она имеет свое направление и уменьшается по мере отдаления от своего источника – проводника.

Магниты

Тело, вокруг которого образуется магнитное поле, называется магнитом. Самым маленьким из них является электрон. Притяжение магнитов – самое известное физическое магнитное явление: если приложить два магнита друг к другу, то они либо притянуться, либо оттолкнуться. Все дело в их положении относительно друг друга. Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный.

Одноименные полюса отталкиваются, а разноименные, наоборот, притягиваются. Если разрезать его надвое, то северный и южный полюса не разделятся. В результате, мы получим два магнита, на каждом из которых также будет по два полюса.

Существует ряд материалов, которые обладают магнитными свойствами. К ним относятся железо, кобальт, никель, сталь и т.д. Среди них есть и жидкости, сплавы, химические соединения. Если магнетики подержать возле магнита, то они и сами им станут.

Такие вещества, как чистое железо, легко приобретают подобное свойство, но и быстро с ним прощаются. Другие (например, сталь) намагничиваются дольше, но удерживают эффект длительное время.

Намагничивание

Выше мы установили, что магнитное поле возникает при движении заряженных частиц. Но о каком движении может идти речь, например, в куске железа, висящем на холодильнике? Все вещества состоят из атомов, в которых и находятся движущиеся частицы.

Каждый атом обладает своим магнитным полем. Но, в одних материалах эти поля направлены хаотично в различные стороны. Из-за этого, вокруг них не создается одного большого поля. Такие вещества не способны намагничиваться.

В других материалах (железе, кобальте, никеле, стали) атомы способны выстраиваться так, что все они будут направлены одинаково. В результате, вокруг них формируется общее магнитное поле и тело намагнитится.

Получается, намагничивание тела — это упорядочивание полей его атомов. Чтобы нарушить этот порядок достаточно сильно ударить по нему, например, молотком. Поля атомов начнут хаотичное движение и утратят магнитные свойства. Тоже произойдет, если материал нагреть.

Магнитная индукция

Магнитные явления связаны с движущимися зарядами. Так, вокруг проводника с электрическим током непременно возникает магнитное поле. Но может ли быть наоборот? Этим вопросом однажды задался английский физик Майкл Фарадей и открыл явление магнитной индукции.

Он заключил, что постоянное поле не может вызвать электрический ток, а переменное – может. Ток возникает в замкнутом контуре магнитного поля и называется индукционным. Электродвижущая сила при этом будет изменяться пропорционально изменению скорости поля, которое пронизывает контур.

Открытие Фарадея было настоящим прорывом и принесло немалую пользу производителям электротехники. Благодаря ему, стало возможным получать ток из механической энергии. Закон, выведенный ученым, применялся и применяется в устройстве электродвигателей, различных генераторов, трансформаторов и т.д.

Магнитное поле Земли

У Юпитера, Нептуна, Сатурна и Урана есть магнитное поле. Наша планета – не исключение. В обычной жизни мы практически не замечаем его. Оно не осязаемо, не имеет вкуса или запаха. Зато именно с ним связаны магнитные явления в природе. Такие, как полярное сияние, магнитные бури или магниторецепция у животных.

По сути, Земля является огромным, но не очень сильным магнитом, который имеет два полюса, не совпадающие с географическими. Магнитные линии выходят из Южного полюса планеты и входят в Северный. Это означает, что на самом деле Южный полюс Земли является северным полюсом магнита (поэтому на Западе синим цветом обозначается южный полюс – S, а красным обозначают северный полюс – N).

Магнитное поле распространяется на сотни километров от поверхности планеты. Оно служит невидимым куполом, который отражает мощное галактическое и солнечное излучение. Во время столкновения частиц радиации с оболочкой Земли и образуются многие магнитные явления. Давайте рассмотрим самые известные из них.

Магнитные бури

На нашу планету сильное влияние оказывает Солнце. Оно не только дает нам тепло и свет, но и провоцирует такие неприятные магнитные явления, как бури. Их появление связано с повышением солнечной активностью и процессами, которые происходят внутри этой звезды.

Земля постоянно испытывает влияние потока ионизированных частиц с Солнца. Они движутся со скоростью 300-1200 км/с и характеризуются как солнечный ветер. Но время от времени на звезде происходят внезапные выбросы огромного количества этих частиц. Они действуют на земную оболочку как толчки и заставляют магнитное поле колебаться.

Источник

МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Мы знакомы со словом магнит. В домах можно встретить десятки случаев применения магнитов. Они используются в магнитофонах, элек­тробритвах, громкоговорителях, в дверях домашней мебели и других предметах. Земля, на которой мы живем, тоже считается гигантским магнитом. Солнце — еще более грандиозный магнит.

В природе встречаются такие природные магниты как: железные руды, магнитный железняк (магнетит).

magnitnoe-yavlenieНазвание «магнит», возможно, дано древнегреческим драматургом Еврипидом (406-480 гг. до н. э.). Такая информация встречается в его драме «Камень Магнезия». Там же, отмечается, что слово «магнит», воз­можно, произошло от названия провинции Магнезия, находящейся в Греции. Побывав в 80-х годах XIX века в Магнезии, русский путеше­ственник В. А. Теплов отметил, что эта гора известна частыми ударами в нее молнии. Таким свойством обладает и Магнитная гора на Урале, кото­рая полностью состоит из магнетита. Из старинных рассказов известно о том, что железные предметы людей, забиравшихся на эту гору, притяги­вались к ней. А в сказке «Тысяча и одна ночь» говорится, о горе Зимир в Эфиопии, вытягивающей все гвозди из кораблей, и другие предметы, изготовленные из железа. Возможно и в Европе, и в Азии издревле ис­пользовались магниты.

▲ Тела, длительное время сохраняющие свою намагниченность, на­зываются магнитами.

Магниты делятся на природные и искусственные. Магниты, исполь­зующиеся в школе или в домашних условиях, получены искусственным

путём. Их формы разнообразны. На рисунке 45 по­казаны магнит в форме подковы и полосовой маг­нит. Если положить полосовой магнит на слой же­лезных опилок и поднять его снова, то увидим, что опилки притягиваются различными частями маг­нита по разному (рисунок 46).

К концам магнита притягивается больше опи­лок, а к середине — меньше.

▲ Части магнита, в которых обнаруживаются сильные магнитные действия называются магнит­ными полюсами.

Завяжем магнит посередине с помощью двой­ной нити и подвесим (рисунок 47). Если аккуратно привести магнит в движение, покрутившись не­много, он остановится. После остановки,

один полюс магнита будет обращен на се­вер, а другой полюс — на юг. Если вывести магнит из этого состояния, то после оста­новки он вернется снова в прежнее поло­жение. Полюс подвешенного магнита, на­правленный на север, называется север ным полюсом, а полюс, направленный на юг — южным полюсом. Северный полюс

магнита обозначается буквой N и окра­шивается в синий цвет, а южный полюс обозначается буквой S и окрашивается в красный цвет.

А. У всех магнитов обязательно существуют два полю­са: северный полюс (N) и южный полюс (S).

Если приблизить магнит к телам, изготовленным из различных веществ, то некоторые из них будут притягиваться к магниту, а некоторые — нет. Напри­мер, к магниту хорошо притягиваются железо, чугун и сталь, но не притягиваются никель и кобальт (ри­сунок 48). Издавна используются магнитные стрел­ки. Магнитная стрелка — это легкий магнит, сделан­ный из стали. В неё помещен стеклянный подшип­ник (рисунок 49-а). Подшипник стрелки, устанавли­вается на острие иглы, расположенной на подставке, поэтому она может свободно крутиться, и всегда установится в направлении север-юг.

Если приблизить одну стрелку к другой магнитной стрелке, покру­тившись они останавливаются, повернув друг к другу противоположные полюса (рисунок 49-6).

А Разноименные полюса магнитов притягивают­ся, а одноименные полюса — отталкиваются.

Источник