Magnetic: Potpuni vodič za magnetnu silu i polja

Magnetizam je klasa fizičkih pojava koje su posredovane magnetnim poljima. Električne struje i osnovni magnetni momenti elementarnih čestica stvaraju magnetsko polje, koje djeluje na druge struje i magnetne momente.

Svi materijali su u određenoj mjeri pod utjecajem magnetnog polja. Najpoznatiji efekat je na trajne magnete, koji imaju trajne magnetne momente uzrokovane feromagnetizmom.

Moć magnetne sile

Magnetna sila je sila koja djeluje na nabijenu česticu koja se kreće u magnetskom polju. To je sila koja je okomita na brzinu nabijene čestice i magnetsko polje. Ova sila je opisana jednačinom Lorentzove sile, koja kaže da je sila (F) koja djeluje na naboj (q) koji se kreće brzinom (v) u magnetskom polju (B) data jednačinom F = qvBsinθ, gdje je θ je ugao između brzine naelektrisanja i magnetnog polja.

Kako je magnetna sila povezana s električnom strujom?

Magnetna sila je usko povezana s električnom strujom. Kada električna struja teče kroz žicu, ona stvara magnetsko polje oko žice. Ovo magnetsko polje može vršiti silu na druge objekte u svom prisustvu. Veličina i smjer sile ovise o jačini i smjeru magnetskog polja.

Na koje materijale utječe magnetna sila?

Magnetna sila može uticati na veliki broj materijala, uključujući:

• Magnetni materijali poput željeza, čelika i nikla
• Provodni materijali kao što su bakar i aluminijum
• Pokretni elektroni u provodniku
• Nabijene čestice u plazmi

Primjeri magnetske sile u akciji

Neki primjeri magnetske sile u akciji uključuju:

• Magneti koji se međusobno privlače ili odbijaju
• Naljepnice koje se lijepe za frižider ili vrata jer su opremljene magnetom
• Čelična šipka se vuče prema jakom magnetu
• Žica koja vodi električnu struju koja se odbija u magnetskom polju
• Ravnomjerno kretanje igle kompasa zbog Zemljinog magnetskog polja

Kako se opisuje magnetna sila?

Magnetna sila se opisuje pomoću jedinica njutna (N) i tesla (T). Tesla je jedinica jačine magnetnog polja, a definira se kao sila koja djeluje na žicu koja nosi struju od jednog ampera smještenu u jednolično magnetsko polje od jedne tesle. Magnetska sila koja djeluje na predmet jednaka je proizvodu jačine magnetskog polja i naboja objekta.

Koje vrste polja su povezane s magnetskom silom?

Magnetna sila je povezana sa elektromagnetnim poljima. Elektromagnetno polje je vrsta polja koja nastaje prisustvom električnih naboja i struja. Magnetsko polje je jedna komponenta elektromagnetnog polja, a nastaje kretanjem električnih naboja.

Da li svi objekti doživljavaju magnetnu silu?

Ne doživljavaju svi objekti magnetnu silu. Samo objekti koji imaju neto naboj ili nose električnu struju doživjet će magnetsku silu. Predmeti koji nemaju neto naboj i nemaju električnu struju neće osjetiti magnetnu silu.

Kakav je odnos između magnetske sile i provodnih površina?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Kada se provodna površina stavi u magnetsko polje, elektroni na površini će doživjeti silu zbog magnetnog polja. Ova sila će uzrokovati kretanje elektrona, što će stvoriti struju na površini. Struja će zauzvrat stvoriti magnetno polje koje će stupiti u interakciju s izvornim magnetnim poljem, uzrokujući da površina iskusi silu.

Kakav je odnos između magnetske sile i veličine brzine objekta?

Magnetska sila koja djeluje na objekt proporcionalna je veličini brzine objekta. Što se objekat brže kreće, to će biti jača magnetna sila.

Fascinantna istorija magneta

• Riječ “magnet” dolazi od latinske riječi “magnes”, koja se odnosi na posebnu vrstu stijene pronađene u Turskoj na planini Ida.
• Drevni Kinezi otkrili su kamene kamenje, koji su prirodni magneti napravljeni od željeznog oksida, prije više od 2,000 godina.
• Engleski naučnik William Gilbert potvrdio je ranija zapažanja o svojstvima magneta u kasnom 16. vijeku, uključujući postojanje magnetnih polova.
• Holandski naučnik Christian Oersted otkrio je vezu između elektriciteta i magnetizma 1820.
• Francuski fizičar Andre Ampere proširio je Oerstedov rad, proučavajući odnos između elektriciteta i magnetizma i razvijajući koncept magnetnog polja.

Razvoj stalnih magneta

• U ranim godinama magnetizma, istraživači su bili zainteresirani za proizvodnju jačih i moćnijih magneta.
• 1930-ih, istraživači u Sumitomu razvili su leguru željeza, aluminija i nikla koja je proizvela magnet s većom gustinom energije od bilo kojeg prethodnog materijala.
• 1980-ih, istraživači na Akademiji nauka u Moskvi predstavili su novu vrstu magneta napravljenog od spoja neodimija, željeza i bora (NdFeB), koji je najjači magnet koji je danas tehnološki dostupan.
• Moderni magneti mogu proizvesti magnetna polja jačine do 52 mega-Gauss-ersteda (MGOe), što je enormno u poređenju sa 0.5 MGOe proizvedenim kamenjem.

Uloga magneta u proizvodnji energije

• Magneti igraju ključnu ulogu u proizvodnji električne energije, posebno u proizvodnji energije iz vjetroturbina i hidroelektrana.
• Magneti se također koriste u elektromotorima, koji se nalaze u svemu, od automobila do kućanskih aparata.
• Interes za magnete proizlazi iz njihove sposobnosti da proizvedu magnetno polje, koje se može koristiti za proizvodnju električne energije.

Budućnost magneta

• Naučnici proučavaju nove materijale i razvoj magnetizma, uključujući upotrebu rijetkih zemnih metala i legura.
• Neo magnet je novi tip magneta koji je jači od bilo kojeg prethodnog magneta i ima potencijal da revolucionira polje magnetizma.
• Kako se naše razumijevanje magneta nastavlja širiti, oni će igrati sve važniju ulogu u tehnološki naprednim društvima.

Istraživanje fascinantnog svijeta magnetizma

Magnetizam je svojstvo koje određeni materijali posjeduju, što im omogućava da privlače ili odbijaju druge materijale. Vrste magnetizma uključuju:

• Dijamagnetizam: Ova vrsta magnetizma prisutna je u svim materijalima i uzrokovana je kretanjem elektrona u materijalu. Kada se materijal stavi u magnetsko polje, elektroni u materijalu će proizvesti električnu struju koja se suprotstavlja magnetskom polju. To rezultira slabim efektom odbijanja, koji se obično ne primjećuje.

• Paramagnetizam: Ova vrsta magnetizma je takođe prisutna u svim materijalima, ali je mnogo slabiji od dijamagnetizma. U paramagnetnim materijalima, magnetni momenti elektrona nisu poravnati, ali se mogu poravnati pomoću vanjskog magnetnog polja. To uzrokuje da materijal bude slabo privučen magnetskom polju.

• Feromagnetizam: Ova vrsta magnetizma je najpoznatija i na to većina ljudi pomisli kada čuju riječ "magnet". Feromagnetni materijali su snažno privučeni magnetima i mogu zadržati svoja magnetna svojstva čak i nakon uklanjanja vanjskog magnetnog polja. To je zato što su magnetni momenti elektrona u materijalu poravnati u istom smjeru, stvarajući jako magnetsko polje.

Nauka iza magnetizma

Magnetizam nastaje kretanjem električnih naboja, kao što su elektroni, u materijalu. Magnetno polje koje stvaraju ova naelektrisanja može se opisati kao skup linija koje formiraju magnetsko polje. Jačina magnetnog polja varira u zavisnosti od broja prisutnih naelektrisanja i stepena do kojeg su poravnati.

Struktura materijala također igra ulogu u njegovim magnetskim svojstvima. U feromagnetnim materijalima, na primjer, magnetni momenti molekula su poravnati u istom smjeru, stvarajući jako magnetsko polje. U dijamagnetnim materijalima, magnetni momenti su nasumično orijentirani, što rezultira slabim efektom odbijanja.

Važnost razumijevanja magnetizma

Magnetizam je važno svojstvo materije koje ima mnoge praktične primjene. Neki od načina na koje se magnetizam koristi uključuju:

• Električni motori i generatori: Ovi uređaji koriste magnetna polja za proizvodnju kretanja ili generiranje električne energije.

• Magnetno skladištenje: Magnetna polja se koriste za skladištenje podataka na čvrstim diskovima i drugim vrstama magnetnih medija za skladištenje podataka.

• Medicinsko snimanje: Magnetna rezonanca (MRI) koristi magnetna polja za proizvodnju detaljnih slika tijela.

• Magnetna levitacija: Magnetna polja se mogu koristiti za levitaciju objekata, što ima primjenu u transportu i proizvodnji.

Razumevanje magnetizma je takođe važno za naučnike i inženjere koji rade sa materijalima. Razumijevanjem magnetnih svojstava materijala, oni mogu dizajnirati materijale sa specifičnim magnetskim svojstvima za različite primjene.

Istraživanje magnetnih polja u materijalima

Jačina magnetnog polja definirana je u jedinicama ampera po metru (A/m). Intenzitet magnetnog polja povezan je sa gustinom magnetnog fluksa, što je broj linija magnetnog polja koje prolaze kroz datu oblast. Smjer magnetskog polja definiran je vektorom koji pokazuje smjer magnetske sile na pozitivnom naboju koji se kreće u polju.

Uloga provodnika u magnetnim poljima

Na materijale koji provode električnu energiju, kao što su bakar ili aluminijum, mogu uticati magnetna polja. Kada električna struja teče kroz provodnik, stvara se magnetsko polje koje je okomito na smjer toka struje. Ovo je poznato kao pravilo desne ruke, gdje palac pokazuje u smjeru toka struje, a prsti se savijaju u smjeru magnetskog polja.

Specifične vrste magnetnih materijala

Postoje dvije specifične vrste magnetnih materijala: feromagnetni i paramagnetni. Feromagnetni materijali, poput željeza, nikla i kobalta, imaju jako magnetno polje i mogu se magnetizirati. Paramagnetski materijali, kao što su aluminijum i platina, imaju slabo magnetno polje i nisu lako magnetizirani.

Elektromagnet: Snažan uređaj koji pokreće električna energija

Elektromagnet je vrsta magneta koji nastaje provođenjem električne struje kroz žicu. Žica je obično omotana oko jezgra napravljenog od željeza ili drugog magnetskog materijala. Princip koji stoji iza elektromagneta je da kada električna struja teče kroz žicu, ona stvara magnetsko polje oko žice. Umotavanjem žice u zavojnicu pojačava se magnetsko polje, a rezultirajući magnet je mnogo jači od običnog trajnog magneta.

Kako se kontrolišu elektromagneti?

Snaga elektromagneta može se lako kontrolisati promjenom količine električne struje koja teče kroz njega. Povećanjem ili smanjenjem količine struje, magnetsko polje se može oslabiti ili ojačati. Polovi elektromagneta mogu se čak i obrnuti okretanjem strujnog toka. To čini elektromagnete vrlo korisnim u širokom spektru primjena.

Koji su zabavni eksperimenti s elektromagnetima?

Ako ste zainteresirani za nauku koja stoji iza elektromagneta, postoji mnogo zabavnih eksperimenata koje možete isprobati kod kuće. Evo nekoliko ideja:

• Napravite jednostavan elektromagnet tako što ćete omotati žicu oko eksera i spojiti je na bateriju. Pogledajte koliko spajalica možete pokupiti svojim elektromagnetom.
• Napravite jednostavan motor koristeći elektromagnet i bateriju. Okretanjem polariteta baterije možete natjerati motor da se okreće u suprotnom smjeru.
• Koristite elektromagnet da napravite jednostavan generator. Okretanjem namotaja žice unutar magnetnog polja možete generirati malu količinu električne energije.

Sve u svemu, postojanje elektromagneta duguje svoju korisnost činjenici da se njima može lako kontrolisati električna energija, što ga čini vitalnom komponentom u mnogim uređajima i aplikacijama.

Magnetski dipoli: građevni blokovi magnetizma

Magnetski dipoli su osnovni gradivni blokovi magnetizma. Oni su najmanja jedinica magnetizma i sastoje se od sićušnih magneta zvanih elektroni. Ovi elektroni su prisutni u molekulima materijala i imaju sposobnost stvaranja magnetnog polja. Magnetski dipol je jednostavno strujna petlja koja se sastoji od pozitivnih i negativnih naboja.

Funkcija magnetnih dipola

Magnetski dipoli igraju aktivnu ulogu u strukturi i funkciji mnogih spojeva. Obično su prisutni u tipičnoj žici i kolu, a njihovo prisustvo je direktno povezano sa jačinom magnetnog polja. Jačina magnetnog polja data je površinom petlje i strujom koja teče kroz nju.

Važnost magnetnih dipola u medicinskoj nauci

Magnetski dipoli imaju veliki značaj u medicinskoj nauci. Koriste se za stvaranje sićušnih magneta koji se mogu koristiti za dijagnosticiranje i liječenje različitih zdravstvenih stanja. Upotreba magnetnih dipola u medicinskoj nauci naziva se magnetna rezonanca (MRI). MRI je zdrava i sigurna medicinska tehnika koja koristi magnetne dipole za stvaranje slika unutrašnjosti tijela.

zaključak

Dakle, magnetno znači nešto što privlači ili odbija magnet. To je sila koja je povezana sa elektricitetom i magnetizmom. Možete ga koristiti za držanje stvari na frižideru ili za postavljanje kompasa na sjever. Dakle, nemojte se plašiti da ga koristite! Nije tako komplikovano kao što se čini. Samo zapamtite pravila i bićete dobro.

Ja sam Joost Nusselder, osnivač Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih pomogao vjernim čitateljima alatima i savjetima za izradu.