Մագնիսականությունը ֆիզիկական երևույթների դաս է, որոնք միջնորդվում են մագնիսական դաշտերով։ Էլեկտրական հոսանքները և տարրական մասնիկների հիմնարար մագնիսական պահերը առաջացնում են մագնիսական դաշտ, որը գործում է այլ հոսանքների և մագնիսական պահերի վրա։
Բոլոր նյութերը որոշ չափով ենթարկվում են մագնիսական դաշտի ազդեցությանը։ Առավել ծանոթ ազդեցությունը մշտական մագնիսների վրա է, որոնք ունեն ֆերոմագնիսականության հետևանքով առաջացած կայուն մագնիսական պահեր:
Այս գրառման մեջ մենք կլուսաբանենք.
- Մագնիսական ուժի ուժը
- Ինչպե՞ս է մագնիսական ուժը կապված էլեկտրական հոսանքի հետ:
- Ի՞նչ նյութերի վրա է ազդում մագնիսական ուժը:
- Գործողության մեջ մագնիսական ուժի օրինակներ
- Ինչպե՞ս է նկարագրվում մագնիսական ուժը:
- Ինչ տեսակի դաշտեր են կապված մագնիսական ուժի հետ:
- Արդյո՞ք բոլոր օբյեկտները զգում են մագնիսական ուժ:
- Ո՞րն է կապը մագնիսական ուժի և հաղորդիչ մակերեսների միջև:
- Ո՞րն է կապը մագնիսական ուժի և օբյեկտի արագության մեծության միջև:
- Մագնիսների հետաքրքրաշարժ պատմությունը
- Ուսումնասիրելով մագնիսականության հետաքրքրաշարժ աշխարհը
- Ուսումնասիրելով մագնիսական դաշտերը նյութերում
- Էլեկտրամագնիս. հզոր սարք, որն առաջնորդվում է էլեկտրականությամբ
- Մագնիսական դիպոլներ. Մագնիսականության կառուցողական բլոկները
- Եզրափակում
Մագնիսական ուժի ուժը
Մագնիսական ուժը այն ուժն է, որը գործադրվում է մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքավորված մասնիկի վրա։ Այն ուժ է, որն ուղղահայաց է լիցքավորված մասնիկի արագությանը և մագնիսական դաշտին։ Այս ուժը նկարագրվում է Լորենցի ուժի հավասարմամբ, որն ասում է, որ մագնիսական դաշտում (B) արագությամբ (v) շարժվող լիցքի վրա գործող ուժը (F) տրվում է F = qvBsinθ հավասարմամբ, որտեղ θ. Լիցքի արագության և մագնիսական դաշտի միջև եղած անկյունն է։
Ինչպե՞ս է մագնիսական ուժը կապված էլեկտրական հոսանքի հետ:
Մագնիսական ուժը սերտորեն կապված է էլեկտրական հոսանքի հետ։ Երբ էլեկտրական հոսանքը հոսում է մետաղալարի միջով, այն ստեղծում է մագնիսական դաշտ մետաղալարի շուրջ: Այս մագնիսական դաշտն իր ներկայությամբ կարող է ուժ գործադրել այլ առարկաների վրա։ Ուժի մեծությունն ու ուղղությունը կախված են մագնիսական դաշտի ուժից և ուղղությունից։
Ի՞նչ նյութերի վրա է ազդում մագնիսական ուժը:
Մագնիսական ուժը կարող է ազդել մեծ թվով նյութերի վրա, այդ թվում՝
- Մագնիսական նյութեր, ինչպիսիք են երկաթը, պողպատը և նիկելը
- Հաղորդող նյութեր, ինչպիսիք են պղինձը և ալյումինը
- Շարժական էլեկտրոններ հաղորդիչում
- Լիցքավորված մասնիկներ պլազմայում
Գործողության մեջ մագնիսական ուժի օրինակներ
Գործողության մեջ մագնիսական ուժի որոշ օրինակներ ներառում են.
- Իրար ձգող կամ վանող մագնիսներ
- Կպչուն պիտակներ, որոնք կպչում են սառնարանին կամ դռանը, քանի որ դրանք տեղադրված են մագնիսով
- Պողպատե ձող, որը ձգվում է դեպի ուժեղ մագնիս
- Էլեկտրական հոսանք կրող մետաղալար, որը շեղվում է մագնիսական դաշտում
- Երկրի մագնիսական դաշտի պատճառով կողմնացույցի ասեղի կայուն շարժումը
Ինչպե՞ս է նկարագրվում մագնիսական ուժը:
Մագնիսական ուժը նկարագրվում է օգտագործելով նյուտոնների (N) և տեսլասի (T) միավորները: Տեսլան մագնիսական դաշտի ուժգնության միավորն է, և այն սահմանվում է որպես ուժ, որը գործում է մեկ ամպերի հոսանք կրող մետաղալարի վրա, որը տեղադրված է մեկ տեսլայի միատեսակ մագնիսական դաշտում: Օբյեկտի վրա ազդող մագնիսական ուժը հավասար է մագնիսական դաշտի ուժգնության և օբյեկտի լիցքի արտադրյալին։
Ինչ տեսակի դաշտեր են կապված մագնիսական ուժի հետ:
Մագնիսական ուժը կապված է էլեկտրամագնիսական դաշտերի հետ։ Էլեկտրամագնիսական դաշտը դաշտի տեսակ է, որն առաջանում է էլեկտրական լիցքերի և հոսանքների առկայությամբ։ Մագնիսական դաշտը էլեկտրամագնիսական դաշտի բաղադրիչն է, և այն առաջանում է էլեկտրական լիցքերի շարժումից։
Արդյո՞ք բոլոր օբյեկտները զգում են մագնիսական ուժ:
Ոչ բոլոր առարկաներն են զգում մագնիսական ուժ: Միայն այն առարկաները, որոնք ունեն մաքուր լիցք կամ էլեկտրական հոսանք կրում են մագնիսական ուժ: Այն օբյեկտները, որոնք չունեն զուտ լիցք և էլեկտրական հոսանք չեն կրում, մագնիսական ուժ չեն ունենա:
Ո՞րն է կապը մագնիսական ուժի և հաղորդիչ մակերեսների միջև:
Երբ հաղորդիչ մակերեսը տեղադրվում է մագնիսական դաշտում, մակերևույթի էլեկտրոնները մագնիսական դաշտի պատճառով ուժ կզգան: Այս ուժը կհանգեցնի էլեկտրոնների շարժմանը, ինչը կստեղծի հոսանք մակերեսի վրա: Հոսանքն իր հերթին կստեղծի մագնիսական դաշտ, որը փոխազդելու է սկզբնական մագնիսական դաշտի հետ՝ առաջացնելով մակերևույթի վրա ուժի զգացում:
Ո՞րն է կապը մագնիսական ուժի և օբյեկտի արագության մեծության միջև:
Մարմնի վրա ազդող մագնիսական ուժը համաչափ է օբյեկտի արագության մեծությանը: Որքան արագ է շարժվում առարկան, այնքան ավելի ուժեղ կլինի մագնիսական ուժը:
Մագնիսների հետաքրքրաշարժ պատմությունը
- «Մագնիս» բառը առաջացել է լատիներեն «magnes» բառից, որը վերաբերում է Իդա լեռան վրա Թուրքիայում հայտնաբերված ժայռի հատուկ տեսակին:
- Հին չինացիները ավելի քան 2,000 տարի առաջ հայտնաբերել են քարեր, որոնք երկաթի օքսիդից պատրաստված բնական մագնիսներ են:
- Անգլիացի գիտնական Ուիլյամ Գիլբերտը հաստատել է 16-րդ դարի վերջին մագնիսների հատկությունների մասին ավելի վաղ արված դիտարկումները, ներառյալ մագնիսական բևեռների առկայությունը։
- Հոլանդացի գիտնական Քրիստիան Էրսթեդը հայտնաբերել է էլեկտրականության և մագնիսականության միջև կապը 1820 թվականին:
- Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անդրե Ամպերը ընդլայնեց Օերսթեդի աշխատանքը՝ ուսումնասիրելով էլեկտրականության և մագնիսականության փոխհարաբերությունները և զարգացնելով մագնիսական դաշտի գաղափարը։
Մշտական մագնիսների մշակում
- Մագնիսականության առաջին տարիներին հետազոտողները հետաքրքրված էին ավելի ուժեղ և հզոր մագնիսներ արտադրելու հարցում:
- 1930-ականներին Sumitomo-ի հետազոտողները մշակեցին երկաթի, ալյումինի և նիկելի համաձուլվածք, որն արտադրում էր էներգիայի ավելի մեծ խտությամբ մագնիս, քան ցանկացած նախկին նյութ:
- 1980-ականներին Մոսկվայի Գիտությունների ակադեմիայի հետազոտողները ներկայացրեցին նոր տեսակի մագնիս՝ պատրաստված նեոդիմի, երկաթի և բորի միացությունից (NdFeB), որն այսօր տեխնոլոգիապես հասանելի ամենաուժեղ մագնիսն է:
- Ժամանակակից մագնիսները կարող են արտադրել մագնիսական դաշտեր մինչև 52 մեգա-Գաուս-օերսթեդ (MGOe) ուժգնությամբ, ինչը հսկայական է՝ համեմատած 0.5 ՄԳՕ-ի, որը արտադրվում է լոդեսթոնների կողմից:
Մագնիսների դերը էներգիայի արտադրության մեջ
- Մագնիսները վճռորոշ դեր են խաղում էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ, մասնավորապես հողմային տուրբիններից և հիդրոէլեկտրական ամբարտակներից էներգիայի արտադրության մեջ:
- Մագնիսներն օգտագործվում են նաև էլեկտրական շարժիչներում, որոնք հանդիպում են ամեն ինչում՝ մեքենաներից մինչև կենցաղային տեխնիկա:
- Մագնիսների նկատմամբ հետաքրքրությունը ծագում է մագնիսական դաշտ ստեղծելու նրանց կարողությունից, որը կարող է օգտագործվել էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար։
Մագնիսների ապագան
- Գիտնականներն ուսումնասիրում են մագնիսականության նոր նյութերն ու զարգացումները, ներառյալ հազվագյուտ հողային մետաղների և համաձուլվածքների օգտագործումը:
- Neo magnet-ը նոր տեսակի մագնիս է, որն ավելի ուժեղ է, քան ցանկացած նախկին մագնիս և ունի մագնիսական դաշտը հեղափոխելու ներուժ:
- Քանի որ մագնիսների մասին մեր պատկերացումները շարունակում են ընդլայնվել, դրանք ավելի ու ավելի կարևոր դեր են խաղալու տեխնոլոգիապես զարգացած հասարակություններում:
Ուսումնասիրելով մագնիսականության հետաքրքրաշարժ աշխարհը
Մագնիսականությունը որոշակի նյութերի հատկություն է, որը թույլ է տալիս նրանց գրավել կամ վանել այլ նյութեր: Մագնիսականության տեսակները ներառում են.
- Դիամագնիսականություն. մագնիսականության այս տեսակը առկա է բոլոր նյութերում և առաջանում է նյութի մեջ էլեկտրոնների շարժումից: Երբ նյութը տեղադրվում է մագնիսական դաշտում, նյութի էլեկտրոնները արտադրում են էլեկտրական հոսանք, որը հակադրվում է մագնիսական դաշտին: Սա հանգեցնում է թույլ վանողական ազդեցության, որը սովորաբար նկատելի չէ։
- Պարամագնիսականություն. մագնիսականության այս տեսակը նույնպես առկա է բոլոր նյութերում, բայց այն շատ ավելի թույլ է, քան դիամագնիսությունը: Պարամագնիսական նյութերում էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտները հավասարեցված չեն, բայց դրանք կարող են հավասարեցվել արտաքին մագնիսական դաշտի միջոցով։ Սա հանգեցնում է նրան, որ նյութը թույլ ձգվում է դեպի մագնիսական դաշտ:
- Ֆերոմագնիսականություն. մագնիսականության այս տեսակը ամենահայտնին է և այն է, ինչի մասին շատերը մտածում են, երբ լսում են «մագնիս» բառը: Ֆերոմագնիսական նյութերը ուժեղ ձգում են մագնիսներին և կարող են պահպանել իրենց մագնիսական հատկությունները նույնիսկ արտաքին մագնիսական դաշտը հեռացնելուց հետո: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նյութի էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտները հավասարեցված են նույն ուղղությամբ՝ առաջացնելով ուժեղ մագնիսական դաշտ:
Գիտությունը մագնիսականության հետևում
Մագնիսականությունը առաջանում է նյութի մեջ էլեկտրական լիցքերի, օրինակ՝ էլեկտրոնների շարժումից։ Այս լիցքերով առաջացած մագնիսական դաշտը կարելի է բնութագրել որպես մագնիսական դաշտ ձևավորող գծերի մի շարք։ Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը տատանվում է՝ կախված առկա լիցքերի քանակից և դրանց հավասարեցվածության աստիճանից:
Նյութի կառուցվածքը նույնպես դեր է խաղում նրա մագնիսական հատկությունների մեջ։ Ֆերոմագնիսական նյութերում, օրինակ, մոլեկուլների մագնիսական մոմենտները հավասարեցված են նույն ուղղությամբ՝ առաջացնելով ուժեղ մագնիսական դաշտ։ Դիամագնիսական նյութերում մագնիսական մոմենտները պատահականորեն կողմնորոշված են, ինչը հանգեցնում է վանողական թույլ ազդեցության:
Մագնիսականության ըմբռնման կարևորությունը
Մագնիսականությունը նյութի կարևոր հատկություն է, որն ունի բազմաթիվ գործնական կիրառություններ։ Մագնիսականության օգտագործման որոշ եղանակներ ներառում են.
- Էլեկտրական շարժիչներ և գեներատորներ. այս սարքերը օգտագործում են մագնիսական դաշտեր՝ շարժում առաջացնելու կամ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:
- Մագնիսական պահեստավորում. Մագնիսական դաշտերը օգտագործվում են կոշտ սկավառակների և այլ տեսակի մագնիսական կրիչների վրա տվյալները պահելու համար:
- Բժշկական պատկերացում. Մագնիսական ռեզոնանսային տոմոգրաֆիան (MRI) օգտագործում է մագնիսական դաշտեր՝ մարմնի մանրամասն պատկերներ ստանալու համար:
- Մագնիսական լևիտացիա. մագնիսական դաշտերը կարող են օգտագործվել առարկաներ լևիտացնելու համար, ինչը կիրառություն ունի տրանսպորտի և արտադրության մեջ:
Մագնիսականությունը հասկանալը կարևոր է նաև նյութերի հետ աշխատող գիտնականների և ինժեներների համար: Հասկանալով նյութի մագնիսական հատկությունները, նրանք կարող են նախագծել հատուկ մագնիսական հատկություններով նյութեր տարբեր կիրառությունների համար:
Ուսումնասիրելով մագնիսական դաշտերը նյութերում
Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը որոշվում է ամպերի միավորներով (A/m): Մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը կապված է մագնիսական հոսքի խտության հետ, որը տվյալ տարածքով անցնող մագնիսական դաշտի գծերի քանակն է։ Մագնիսական դաշտի ուղղությունը որոշվում է վեկտորով, որը ցույց է տալիս դաշտում շարժվող դրական լիցքի մագնիսական ուժի ուղղությամբ։
Հաղորդիչների դերը մագնիսական դաշտերում
Էլեկտրականություն փոխանցող նյութերը, ինչպիսիք են պղինձը կամ ալյումինը, կարող են ազդել մագնիսական դաշտերի վրա: Երբ էլեկտրական հոսանքը հոսում է հաղորդիչի միջով, առաջանում է մագնիսական դաշտ, որն ուղղահայաց է ընթացիկ հոսքի ուղղությանը: Սա հայտնի է որպես աջ ձեռքի կանոն, որտեղ բութ մատը ցույց է տալիս ընթացիկ հոսքի ուղղությամբ, իսկ մատները ոլորվում են մագնիսական դաշտի ուղղությամբ:
Մագնիսական նյութերի հատուկ տեսակները
Մագնիսական նյութերի երկու տեսակ կա՝ ֆերոմագնիսական և պարամագնիսական: Ֆերոմագնիսական նյութերը, ինչպիսիք են երկաթը, նիկելը և կոբալտը, ունեն ուժեղ մագնիսական դաշտ և կարող են մագնիսացվել։ Պարամագնիսական նյութերը, ինչպիսիք են ալյումինը և պլատինը, ունեն թույլ մագնիսական դաշտ և հեշտությամբ չեն մագնիսացվում։
Էլեկտրամագնիս. հզոր սարք, որն առաջնորդվում է էլեկտրականությամբ
Էլեկտրամագնիսը մագնիսների տեսակ է, որը ստեղծվում է էլեկտրական հոսանքի միջոցով մետաղալարով: Սովորաբար մետաղալարը փաթաթվում է երկաթից կամ այլ մագնիսական նյութից պատրաստված միջուկի շուրջ։ Էլեկտրամագնիսների հիմքում ընկած սկզբունքն այն է, որ երբ էլեկտրական հոսանքը հոսում է մետաղալարի միջով, այն ստեղծում է մագնիսական դաշտ մետաղալարի շուրջ: Լարը կծիկի մեջ փաթաթելով՝ մագնիսական դաշտն ուժեղանում է, և ստացված մագնիսը շատ ավելի ուժեղ է, քան սովորական մշտական մագնիսը։
Ինչպե՞ս են վերահսկվում էլեկտրամագնիսները:
Էլեկտրամագնիսի ուժը հեշտությամբ կարելի է կառավարել՝ փոխելով դրա միջով անցնող էլեկտրական հոսանքի քանակը։ Մեծացնելով կամ նվազեցնելով հոսանքի քանակը՝ մագնիսական դաշտը կարող է թուլանալ կամ ուժեղանալ։ Էլեկտրամագնիսական բևեռները կարող են շրջվել նույնիսկ էլեկտրաէներգիայի հոսքը շրջելով: Սա էլեկտրամագնիսները շատ օգտակար է դարձնում կիրառությունների լայն շրջանակում:
Որո՞նք են որոշ զվարճալի փորձեր էլեկտրամագնիսներով:
Եթե դուք հետաքրքրված եք էլեկտրամագնիսների հիմքում ընկած գիտությամբ, կան շատ զվարճալի փորձեր, որոնք կարող եք փորձել տանը: Ահա մի քանի գաղափարներ.
- Ստեղծեք պարզ էլեկտրամագնիս՝ մետաղալար փաթաթելով մեխի շուրջը և միացնելով այն մարտկոցին: Տեսեք, թե քանի թղթի սեղմակ կարող եք վերցնել ձեր էլեկտրամագնիսով:
- Կառուցեք պարզ շարժիչ՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիս և մարտկոց: Մարտկոցի բևեռականությունը շրջելով՝ կարող եք ստիպել շարժիչը պտտվել հակառակ ուղղությամբ:
- Պարզ գեներատոր ստեղծելու համար օգտագործեք էլեկտրամագնիս: Մագնիսական դաշտի ներսում մետաղալարերի կծիկ պտտելով՝ կարող եք փոքր քանակությամբ էլեկտրաէներգիա առաջացնել:
Ընդհանուր առմամբ, էլեկտրամագնիսների գոյությունն իր օգտակարությունը պայմանավորված է նրանով, որ այն կարող է հեշտությամբ կառավարվել էլեկտրաէներգիայի միջոցով՝ դարձնելով այն կենսական բաղադրիչ շատ սարքերում և հավելվածներում:
Մագնիսական դիպոլներ. Մագնիսականության կառուցողական բլոկները
Մագնիսական դիպոլները մագնիսականության հիմնական շինանյութերն են: Դրանք մագնիսականության ամենափոքր միավորն են և կազմված են փոքր մագնիսներից, որոնք կոչվում են էլեկտրոններ: Այս էլեկտրոնները առկա են նյութի մոլեկուլներում և ունեն մագնիսական դաշտ ստեղծելու հատկություն։ Մագնիսական դիպոլը պարզապես հոսանքի օղակ է, որը կազմված է դրական և բացասական լիցքերից:
Մագնիսական դիպոլների ֆունկցիան
Մագնիսական դիպոլները ակտիվ դեր են խաղում բազմաթիվ միացությունների կառուցվածքում և գործառույթներում: Նրանք սովորաբար առկա են տիպիկ մետաղալարերի և միացումների մեջ, և դրանց առկայությունը ուղղակիորեն կապված է մագնիսական դաշտի ուժգնության հետ: Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը տրվում է օղակի տարածքով և դրա միջով անցնող հոսանքով:
Մագնիսական դիպոլների նշանակությունը բժշկական գիտության մեջ
Մագնիսական դիպոլները մեծ նշանակություն ունեն բժշկագիտության մեջ։ Դրանք օգտագործվում են փոքրիկ մագնիսներ ստեղծելու համար, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր բժշկական պայմանների ախտորոշման և բուժման համար: Բժշկության մեջ մագնիսական դիպոլների օգտագործումը կոչվում է մագնիսական ռեզոնանսային պատկերացում (MRI): MRI-ն առողջ և անվտանգ բժշկական տեխնիկա է, որն օգտագործում է մագնիսական դիպոլներ՝ մարմնի ներսի պատկերներ ստեղծելու համար:
Եզրափակում
Այսպիսով, մագնիսական նշանակում է մի բան, որը ձգում կամ վանում է մագնիսը: Դա ուժ է, որը կապված է էլեկտրականության և մագնիսականության հետ: Դուք կարող եք օգտագործել այն սառնարանի վրա իրերը պահելու կամ կողմնացույցը դեպի հյուսիս դնելու համար: Այսպիսով, մի վախեցեք օգտագործել այն: Դա այնքան էլ բարդ չէ, որքան թվում է: Պարզապես հիշեք կանոնները, և դուք լավ կլինեք:
Ես Joost Nusselder-ն եմ՝ Tools Doctor-ի հիմնադիրը, բովանդակության շուկայավարը և հայրիկը: Ես սիրում եմ փորձել նոր սարքավորումներ, և ես իմ թիմի հետ միասին 2016 թվականից ստեղծում եմ բլոգի խորը հոդվածներ՝ օգնելու հավատարիմ ընթերցողներին գործիքների և արհեստագործական խորհուրդների հարցում:
