Magnetic: Kompletní průvodce magnetickými silami a poli

Magnetismus je třída fyzikálních jevů, které jsou zprostředkovány magnetickými poli. Elektrické proudy a základní magnetické momenty elementárních částic dávají vzniknout magnetickému poli, které působí na jiné proudy a magnetické momenty.

Všechny materiály jsou do určité míry ovlivněny magnetickým polem. Nejznámější účinek je na permanentní magnety, které mají trvalé magnetické momenty způsobené feromagnetismem.

Síla magnetické síly

Magnetická síla je síla, která působí na nabitou částici pohybující se v magnetickém poli. Je to síla, která je kolmá na rychlost nabité částice a magnetické pole. Tato síla je popsána Lorentzovou silovou rovnicí, která říká, že síla (F) působící na náboj (q) pohybující se rychlostí (v) v magnetickém poli (B) je dána rovnicí F = qvBsinθ, kde θ je úhel mezi rychlostí náboje a magnetickým polem.

Jak souvisí magnetická síla s elektrickým proudem?

Magnetická síla úzce souvisí s elektrickým proudem. Když drátem protéká elektrický proud, vytváří kolem drátu magnetické pole. Toto magnetické pole může ve své přítomnosti působit silou na jiné objekty. Velikost a směr síly závisí na síle a směru magnetického pole.

Jaké materiály jsou ovlivněny magnetickou silou?

Magnetická síla může ovlivnit velké množství materiálů, včetně:

• Magnetické materiály jako železo, ocel a nikl
• Vodivé materiály jako měď a hliník
• Mobilní elektrony ve vodiči
• Nabité částice v plazmě

Příklady působení magnetické síly

Některé příklady magnetické síly v akci zahrnují:

• Magnety se navzájem přitahují nebo odpuzují
• Samolepky, které se lepí na lednici nebo dveře, protože jsou opatřeny magnetem
• Ocelová tyč je přitahována k silnému magnetu
• Drát, kterým prochází elektrický proud, je vychylován v magnetickém poli
• Stabilní pohyb střelky kompasu v důsledku zemského magnetického pole

Jak je popsána magnetická síla?

Magnetická síla je popsána pomocí jednotek newtonů (N) a tesla (T). Tesla je jednotka síly magnetického pole a je definována jako síla působící na vodič s proudem jednoho ampéru umístěný v rovnoměrném magnetickém poli jedné tesla. Magnetická síla působící na předmět je rovna součinu intenzity magnetického pole a náboje předmětu.

Jaké typy polí souvisí s magnetickou silou?

Magnetická síla souvisí s elektromagnetickými poli. Elektromagnetické pole je druh pole, které vzniká přítomností elektrických nábojů a proudů. Magnetické pole je jednou složkou elektromagnetického pole a vzniká pohybem elektrických nábojů.

Jsou všechny objekty vystaveny magnetické síle?

Ne všechny předměty jsou vystaveny magnetické síle. Pouze předměty, které mají čistý náboj nebo procházejí elektrickým proudem, budou vystaveny magnetické síle. Předměty, které nemají žádný čistý náboj a nenesou elektrický proud, nebudou vystaveny magnetické síle.

Jaký je vztah mezi magnetickou silou a vodivými povrchy?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Když je vodivý povrch umístěn v magnetickém poli, elektrony na povrchu budou vystaveny síle způsobené magnetickým polem. Tato síla způsobí pohyb elektronů, což vytvoří na povrchu proud. Proud zase vytvoří magnetické pole, které bude interagovat s původním magnetickým polem, což způsobí, že povrch zažije sílu.

Jaký je vztah mezi magnetickou silou a velikostí rychlosti předmětu?

Magnetická síla působící na předmět je úměrná velikosti rychlosti předmětu. Čím rychleji se objekt pohybuje, tím silnější bude magnetická síla.

Fascinující historie magnetů

• Slovo „magnet“ pochází z latinského slova „magnes“, které označuje zvláštní typ horniny nalezené v Turecku na hoře Ida.
• Staří Číňané objevili magnety, což jsou přírodní magnety vyrobené z oxidu železa, před více než 2,000 lety.
• Anglický vědec William Gilbert potvrdil dřívější pozorování o vlastnostech magnetů na konci 16. století, včetně existence magnetických pólů.
• Nizozemský vědec Christian Oersted objevil vztah mezi elektřinou a magnetismem v roce 1820.
• Francouzský fyzik Andre Ampere rozšířil Oerstedovu práci, studoval vztah mezi elektřinou a magnetismem a rozvinul koncepci magnetického pole.

Vývoj permanentních magnetů

• V prvních letech magnetismu se výzkumníci zajímali o výrobu silnějších a výkonnějších magnetů.
• Ve 1930. letech XNUMX. století výzkumníci v Sumitomo vyvinuli slitinu železa, hliníku a niklu, která vytvořila magnet s vyšší hustotou energie než jakýkoli předchozí materiál.
• V 1980. letech XNUMX. století představili vědci z Akademie věd v Moskvě nový typ magnetu vyrobeného ze sloučeniny neodymu, železa a boru (NdFeB), který je dnes technologicky nejsilnějším magnetem.
• Moderní magnety mohou produkovat magnetická pole o síle až 52 mega-Gauss-oerstedů (MGOe), což je enormní hodnota ve srovnání s 0.5 MGOe produkovaným magnetovcem.

Role magnetů při výrobě energie

• Magnety hrají klíčovou roli při výrobě elektřiny, zejména při výrobě energie z větrných turbín a vodních elektráren.
• Magnety se používají také v elektromotorech, které se nacházejí ve všem, od automobilů po domácí spotřebiče.
• Zájem o magnety vyplývá z jejich schopnosti produkovat magnetické pole, které lze využít k výrobě elektrické energie.

Budoucnost magnetů

• Vědci studují nové materiály a vývoj v oblasti magnetismu, včetně použití kovů a slitin vzácných zemin.
• Neo magnet je nový typ magnetu, který je silnější než jakýkoli předchozí magnet a má potenciál způsobit revoluci v oblasti magnetismu.
• Jak se naše chápání magnetů stále rozšiřuje, budou hrát stále důležitější roli v technologicky vyspělých společnostech.

Objevování fascinujícího světa magnetismu

Magnetismus je vlastnost, kterou mají určité materiály a která jim umožňuje přitahovat nebo odpuzovat jiné materiály. Mezi typy magnetismu patří:

• Diamagnetismus: Tento typ magnetismu je přítomen ve všech materiálech a je způsoben pohybem elektronů v materiálu. Když je materiál umístěn v magnetickém poli, elektrony v materiálu budou produkovat elektrický proud, který působí proti magnetickému poli. To má za následek slabý odpudivý efekt, který obvykle není patrný.

• Paramagnetismus: Tento typ magnetismu je také přítomen ve všech materiálech, ale je mnohem slabší než diamagnetismus. V paramagnetických materiálech nejsou magnetické momenty elektronů vyrovnány, ale mohou být vyrovnány vnějším magnetickým polem. To způsobuje, že materiál je slabě přitahován k magnetickému poli.

• Feromagnetismus: Tento typ magnetismu je nejznámější a je to, co si většina lidí představí, když slyší slovo „magnet“. Feromagnetické materiály jsou k magnetům silně přitahovány a mohou si zachovat své magnetické vlastnosti i po odstranění vnějšího magnetického pole. Je to proto, že magnetické momenty elektronů v materiálu jsou zarovnány ve stejném směru a vytvářejí silné magnetické pole.

Věda za magnetismem

Magnetismus vzniká pohybem elektrických nábojů, jako jsou elektrony, v materiálu. Magnetické pole vytvářené těmito náboji lze popsat jako soubor čar, které tvoří magnetické pole. Síla magnetického pole se mění v závislosti na počtu přítomných nábojů a stupni, do kterého jsou zarovnány.

Struktura materiálu také hraje roli v jeho magnetických vlastnostech. Například ve feromagnetických materiálech jsou magnetické momenty molekul vyrovnány stejným směrem, což vytváří silné magnetické pole. V diamagnetických materiálech jsou magnetické momenty náhodně orientovány, což má za následek slabý odpudivý efekt.

Význam porozumění magnetismu

Magnetismus je důležitou vlastností hmoty, která má mnoho praktických aplikací. Některé ze způsobů, kterými se magnetismus používá, zahrnují:

• Elektromotory a generátory: Tato zařízení využívají magnetická pole k produkci pohybu nebo výrobě elektřiny.

• Magnetické úložiště: Magnetická pole se používají k ukládání dat na pevné disky a další typy magnetických paměťových médií.

• Lékařské zobrazování: Zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) využívá magnetická pole k vytváření detailních snímků těla.

• Magnetická levitace: Magnetická pole lze použít k levitaci předmětů, což má uplatnění v dopravě a výrobě.

Pochopení magnetismu je také důležité pro vědce a inženýry, kteří pracují s materiály. Díky pochopení magnetických vlastností materiálu mohou navrhovat materiály se specifickými magnetickými vlastnostmi pro různé aplikace.

Zkoumání magnetických polí v materiálech

Síla magnetického pole je definována v jednotkách ampér na metr (A/m). Intenzita magnetického pole souvisí s hustotou magnetického toku, což je počet magnetických siločar procházejících danou oblastí. Směr magnetického pole je definován vektorem, který ukazuje ve směru magnetické síly na kladný náboj pohybující se v poli.

Role vodičů v magnetických polích

Materiály, které vedou elektrický proud, jako je měď nebo hliník, mohou být ovlivněny magnetickými poli. Když elektrický proud protéká vodičem, vytváří se magnetické pole, které je kolmé ke směru toku proudu. Toto je známé jako pravidlo pravé ruky, kde palec ukazuje ve směru toku proudu a prsty se kroutí ve směru magnetického pole.

Specifické typy magnetických materiálů

Existují dva specifické typy magnetických materiálů: feromagnetické a paramagnetické. Feromagnetické materiály, jako je železo, nikl a kobalt, mají silné magnetické pole a lze je zmagnetizovat. Paramagnetické materiály, jako je hliník a platina, mají slabé magnetické pole a nelze je snadno zmagnetizovat.

Elektromagnet: Výkonné zařízení poháněné elektřinou

Elektromagnet je druh magnetu, který vzniká průchodem elektrického proudu drátem. Drát je obvykle ovinut kolem jádra vyrobeného ze železa nebo jiného magnetického materiálu. Princip elektromagnetu spočívá v tom, že když elektrický proud protéká drátem, vytváří kolem drátu magnetické pole. Omotáním drátu do cívky se magnetické pole posílí a výsledný magnet je mnohem silnější než běžný permanentní magnet.

Jak se ovládají elektromagnety?

Sílu elektromagnetu lze snadno ovládat změnou množství elektrického proudu, který jím protéká. Zvýšením nebo snížením množství proudu lze magnetické pole zeslabit nebo zesílit. Póly elektromagnetu lze dokonce obrátit obrácením toku elektřiny. Díky tomu jsou elektromagnety velmi užitečné v široké škále aplikací.

Jaké jsou zábavné experimenty s elektromagnety?

Pokud vás zajímá věda za elektromagnety, existuje mnoho zábavných experimentů, které můžete vyzkoušet doma. Zde je několik nápadů:

• Vytvořte jednoduchý elektromagnet omotáním drátu kolem hřebíku a jeho připojením k baterii. Podívejte se, kolik kancelářských sponek můžete sebrat pomocí svého elektromagnetu.
• Sestavte si jednoduchý motor pomocí elektromagnetu a baterie. Přehozením polarity baterie můžete motor roztočit v opačném směru.
• Pomocí elektromagnetu vytvořte jednoduchý generátor. Roztočením cívky drátu uvnitř magnetického pole můžete vytvořit malé množství elektřiny.

Celkově lze říci, že existence elektromagnetů vděčí za svou užitečnost skutečnosti, že je lze snadno ovládat elektřinou, což z nich činí životně důležitou součást mnoha zařízení a aplikací.

Magnetické dipóly: Stavební kameny magnetismu

Magnetické dipóly jsou základními stavebními kameny magnetismu. Jsou nejmenší jednotkou magnetismu a skládají se z malých magnetů nazývaných elektrony. Tyto elektrony jsou přítomny v molekulách materiálu a mají schopnost vytvářet magnetické pole. Magnetický dipól je jednoduše smyčka proudu, která se skládá z kladných a záporných nábojů.

Funkce magnetických dipólů

Magnetické dipóly hrají aktivní roli ve struktuře a funkci mnoha sloučenin. Jsou běžně přítomny v typickém drátu a obvodu a jejich přítomnost přímo souvisí s intenzitou magnetického pole. Síla magnetického pole je dána plochou smyčky a proudem, který jí prochází.

Význam magnetických dipólů v lékařské vědě

Magnetické dipóly mají v lékařské vědě velký význam. Používají se k vytvoření malých magnetů, které lze použít k diagnostice a léčbě různých zdravotních stavů. Použití magnetických dipólů v lékařské vědě se nazývá zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). MRI je zdravá a bezpečná lékařská technika, která využívá magnetické dipóly k vytváření obrazů vnitřku těla.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Magnetické tedy znamená něco, co přitahuje nebo odpuzuje magnet. Je to síla, která souvisí s elektřinou a magnetismem. Můžete jej použít k držení věcí na lednici nebo k vytvoření bodu kompasu na sever. Tak se toho nebojte využít! Není to tak složité, jak se zdá. Jen si zapamatujte pravidla a budete v pořádku.

Jmenuji se Joost Nusselder, zakladatel společnosti Tools Doctor, obchodník s obsahem a táta. Rád zkouším nové vybavení a společně se svým týmem vytvářím od roku 2016 podrobné články na blogu, které věrným čtenářům pomáhají s nástroji a tipy na tvorbu.