Magnetsko: Potpuni vodič za magnetsku silu i polja

Magnetizam je klasa fizikalnih fenomena koji su posredovani magnetskim poljima. Električne struje i osnovni magnetski momenti elementarnih čestica stvaraju magnetsko polje, koje djeluje na druge struje i magnetske momente.

Na sve materijale u određenoj mjeri utječe magnetsko polje. Najpoznatiji učinak je na trajnim magnetima, koji imaju postojane magnetske momente uzrokovane feromagnetizmom.

Snaga magnetske sile

Magnetska 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. Ta je sila opisana Lorentzovom jednadžbom sile, koja kaže da je sila (F) koja djeluje na naboj (q) koji se kreće brzinom (v) u magnetskom polju (B) dana jednadžbom F = qvBsinθ, gdje je θ je kut između brzine naboja i magnetskog polja.

Kako je magnetska sila povezana s električnom strujom?

Magnetska sila je usko povezana s električnom strujom. Kada električna struja teče kroz žicu, stvara magnetsko polje oko žice. Ovo magnetsko polje može djelovati silom na druge objekte u svojoj prisutnosti. Veličina i smjer sile ovise o jakosti i smjeru magnetskog polja.

Na koje materijale utječu magnetske sile?

Magnetska sila može utjecati na veliki broj materijala, uključujući:

• Magnetski materijali poput željeza, čelika i nikla
• Vodljivi materijali kao što su bakar i aluminij
• Pokretni elektroni u vodiču
• Nabijene čestice u plazmi

Primjeri djelovanja magnetske sile

Neki primjeri djelovanja magnetske sile uključuju:

• Magneti koji se međusobno privlače ili odbijaju
• Naljepnice koje se lijepe na hladnjak ili vrata jer su opremljene magnetom
• Čelična šipka se vuče prema jakom magnetu
• Žica kojom teče električna struja skreće u magnetskom polju
• Ravnomjerno kretanje igle kompasa zbog Zemljinog magnetskog polja

Kako se opisuje magnetska sila?

Magnetska sila se opisuje pomoću jedinica newton (N) i tesla (T). Tesla je jedinica za jačinu magnetskog polja, a definira se kao sila koja djeluje na žicu kojom teče struja od jednog ampera smještenu u jednolično magnetsko polje od jednog tesla. Magnetska sila koja djeluje na tijelo jednaka je umnošku jakosti magnetskog polja i naboja tijela.

Koje su vrste polja povezane s magnetskom silom?

Magnetska sila povezana je s elektromagnetskim poljima. Elektromagnetsko polje je vrsta polja koja nastaje prisutnošću električnih naboja i struja. Magnetsko polje je jedna komponenta elektromagnetskog polja, a nastaje gibanjem električnih naboja.

Doživljavaju li svi predmeti magnetsku silu?

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

Kakav je odnos između magnetske sile i vodljivih površina?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Kada se vodljiva površina stavi u magnetsko polje, elektroni na površini će osjetiti silu zbog magnetskog polja. Ova sila će izazvati pomicanje elektrona, što će stvoriti struju na površini. Struja će zauzvrat stvoriti magnetsko polje koje će djelovati u interakciji s izvornim magnetskim poljem, uzrokujući da površina osjeti silu.

Kakav je odnos između magnetske sile i veličine brzine objekta?

Magnetska sila koja djeluje na tijelo proporcionalna je veličini brzine tijela. Što se objekt brže kreće, to će magnetska sila biti jača.

Fascinantna povijest magneta

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

Razvoj permanentnih magneta

• U ranim godinama magnetizma, istraživači su bili zainteresirani za proizvodnju jačih i moćnijih magneta.
• U 1930-ima istraživači u Sumitomu razvili su leguru željeza, aluminija i nikla koja je proizvela magnet s većom gustoćom energije od bilo kojeg prethodnog materijala.
• U 1980-ima istraživači s Akademije znanosti 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 magnetska polja jačine do 52 mega-Gauss-oersteda (MGOe), što je ogromno u usporedbi s 0.5 MGOe koje proizvode magneti.

Uloga magneta u proizvodnji energije

• Magneti igraju ključnu ulogu u proizvodnji električne energije, posebice u proizvodnji energije iz vjetroturbina i brana hidroelektrana.
• Magneti se također koriste u električnim motorima, koji se nalaze u svemu, od automobila do kućanskih aparata.
• Zanimanje za magnete proizlazi iz njihove sposobnosti da proizvedu magnetsko polje, koje se može koristiti za generiranje električne energije.

Budućnost magneta

• Znanstvenici proučavaju nove materijale i razvoj magnetizma, uključujući upotrebu metala i legura rijetkih zemalja.
• Neo magnet je nova vrsta magneta koji je jači od bilo kojeg prethodnog magneta i ima potencijal revolucionirati polje magnetizma.
• Kako se naše razumijevanje magneta bude dalje širilo, oni će igrati sve važniju ulogu u tehnološki naprednijim društvima.

Istraživanje fascinantnog svijeta magnetizma

Magnetizam je svojstvo koje posjeduju određeni materijali, a koje im omogućuje 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 obično nije zamjetan.

• Paramagnetizam: Ova vrsta magnetizma također je prisutna u svim materijalima, ali je mnogo slabija od dijamagnetizma. U paramagnetskim materijalima, magnetski momenti elektrona nisu poravnati, ali se mogu poravnati vanjskim magnetskim poljem. To uzrokuje da materijal slabo privlači magnetsko polje.

• Feromagnetizam: Ova vrsta magnetizma je najpoznatija i na nju većina ljudi pomisli kada čuje riječ "magnet". Feromagnetske materijale magneti snažno privlače i mogu zadržati svoja magnetska svojstva čak i nakon uklanjanja vanjskog magnetskog polja. To je zato što su magnetski momenti elektrona u materijalu poravnati u istom smjeru, stvarajući snažno magnetsko polje.

Znanost iza magnetizma

Magnetizam nastaje kretanjem električnih naboja, poput elektrona, u materijalu. Magnetsko polje koje proizvode ti naboji može se opisati kao skup linija koje tvore magnetsko polje. Snaga magnetskog polja varira ovisno o broju prisutnih naboja i stupnju do kojeg su poravnati.

Struktura materijala također igra ulogu u njegovim magnetskim svojstvima. U feromagnetskim materijalima, na primjer, magnetski momenti molekula su poredani u istom smjeru, stvarajući jako magnetsko polje. U dijamagnetskim materijalima, magnetski momenti su nasumično usmjereni, što rezultira slabim efektom odbijanja.

Važnost razumijevanja magnetizma

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

• Električni motori i generatori: Ovi uređaji koriste magnetska polja za proizvodnju gibanja ili električnu energiju.

• Magnetska pohrana: Magnetska polja se koriste za pohranu podataka na tvrdim diskovima i drugim vrstama medija za magnetsku pohranu.

• Medicinska slika: Magnetska rezonancija (MRI) koristi magnetska polja za izradu detaljnih slika tijela.

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

Razumijevanje magnetizma također je važno za znanstvenike i inženjere koji rade s materijalima. Razumijevajući magnetska svojstva materijala, mogu dizajnirati materijale sa specifičnim magnetskim svojstvima za različite primjene.

Istraživanje magnetskih polja u materijalima

Jakost magnetskog polja definirana je u jedinicama ampera po metru (A/m). Intenzitet magnetskog polja povezan je s gustoćom magnetskog toka, što je broj linija magnetskog polja koje prolaze kroz određeno područje. Smjer magnetskog polja definiran je vektorom koji pokazuje smjer magnetske sile na pozitivni naboj koji se kreće u polju.

Uloga vodiča u magnetskim poljima

Magnetska polja mogu utjecati na materijale koji provode struju, poput bakra ili aluminija. Kada električna struja teče kroz vodič, stvara se magnetsko polje koje je okomito na smjer toka struje. Ovo je poznato kao pravilo desne ruke, gdje palac pokazuje u smjeru struje, a prsti se savijaju u smjeru magnetskog polja.

Specifične vrste magnetskih materijala

Postoje dvije specifične vrste magnetskih materijala: feromagnetski i paramagnetski. Feromagnetski materijali, poput željeza, nikla i kobalta, imaju jako magnetsko polje i mogu se magnetizirati. Paramagnetski materijali, kao što su aluminij i platina, imaju slabo magnetsko polje i teško se magnetiziraju.

Elektromagnet: moćan uređaj kojeg pokreće električna energija

Elektromagnet je vrsta magneta koji nastaje propuštanjem električne struje kroz žicu. Žica je obično omotana oko jezgre od željeza ili drugog magnetskog materijala. Načelo iza elektromagneta je da kada električna struja teče kroz žicu, stvara magnetsko polje oko žice. Umotavanjem žice u zavojnicu pojačava se magnetsko polje, a dobiveni magnet puno je jači od običnog trajnog magneta.

Kako se kontroliraju elektromagneti?

Jakost elektromagneta može se lako kontrolirati promjenom količine električne struje koja kroz njega teče. Povećanjem ili smanjenjem jačine struje, magnetsko polje se može oslabiti ili pojačati. Polovi elektromagneta mogu se čak i preokrenuti okretanjem toka elektriciteta. To čini elektromagnete vrlo korisnima u širokom rasponu primjena.

Koji su zabavni eksperimenti s elektromagnetima?

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

• Napravite jednostavan elektromagnet omotavanjem žice oko čavala i spajanjem na bateriju. Pogledajte koliko spajalica možete pokupiti svojim elektromagnetom.
• Napravite jednostavan motor koristeći elektromagnet i bateriju. Okretanjem polariteta baterije, možete natjerati motor da se vrti u suprotnom smjeru.
• Pomoću elektromagneta napravite jednostavan generator. Okrećući zavojnicu žice unutar magnetskog polja, možete proizvesti malu količinu električne energije.

Općenito, postojanje elektromagneta duguje svoju korisnost činjenici da se njime može lako upravljati električnom energijom, što ga čini vitalnom komponentom u mnogim uređajima i aplikacijama.

Magnetski dipoli: građevni blokovi magnetizma

Magnetski dipoli su osnovne građevne jedinice magnetizma. Oni su najmanja jedinica magnetizma i sastoje se od sićušnih magneta koji se nazivaju elektroni. Ti elektroni prisutni su u molekulama materijala i imaju sposobnost stvaranja magnetskog polja. Magnetski dipol je jednostavno strujna petlja koja se sastoji od pozitivnih i negativnih naboja.

Funkcija magnetskih dipola

Magnetski dipoli igraju aktivnu ulogu u strukturi i funkciji mnogih spojeva. Obično su prisutni u tipičnoj žici i krugu, a njihova je prisutnost izravno povezana s jakošću magnetskog polja. Jačina magnetskog polja određena je površinom petlje i strujom koja kroz nju teče.

Važnost magnetskih dipola u medicini

Magnetski dipoli imaju veliku važnost u medicini. Koriste se za izradu sićušnih magneta koji se mogu koristiti za dijagnosticiranje i liječenje raznih medicinskih stanja. Korištenje magnetskih dipola u medicini naziva se magnetska rezonancija (MRI). MRI je pouzdana i sigurna medicinska tehnika koja koristi magnetske dipole za stvaranje slika unutrašnjosti tijela.

Zaključak

Dakle, magnetsko znači nešto što privlači ili odbija magnet. To je sila koja je povezana s elektricitetom i magnetizmom. Možete ga koristiti da držite stvari na hladnjaku ili da kompas pokazuje na sjever. Dakle, nemojte se bojati koristiti ga! Nije tako komplicirano kao što se čini. Samo zapamtite pravila i bit ćete dobro.

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