Magnéitesch: E komplette Guide fir Magnéitkraaft a Felder

Magnetismus ass eng Klass vu kierperleche Phänomener déi duerch magnetesche Felder vermëttelt ginn. Elektresch Stroum an déi fundamental magnetesch Momenter vun Elementarpartikelen entstoen e Magnéitfeld, dat op aner Stréim a magnetesch Momenter wierkt.

All Material gëtt zu engem gewësse Mooss vun engem Magnéitfeld beaflosst. De bekanntste Effekt ass op permanente Magnete, déi persistent magnetesch Momenter hunn, déi duerch Ferromagnetismus verursaacht ginn.

D'Kraaft vun der magnetescher Kraaft

Magnéitesch Kraaft ass d'Kraaft déi op e gelueden Partikel ausgeübt gëtt, deen an engem Magnéitfeld beweegt. Et ass eng Kraaft déi senkrecht zu der Geschwindegkeet vum geluedenen Partikel an dem Magnéitfeld ass. Dës Kraaft gëtt vun der Lorentz Kraaftgleichung beschriwwen, déi seet datt d'Kraaft (F) déi op eng Ladung (q) wierkt, déi mat enger Geschwindegkeet (v) an engem Magnéitfeld (B) beweegt, gëtt vun der Equatioun F = qvBsinθ uginn, wou θ ass de Wénkel tëscht der Vitesse vun der Ladung an dem Magnéitfeld.

Wéi ass magnetesch Kraaft mam elektresche Stroum Zesummenhang?

Magnéitesch Kraaft ass enk mat elektresche Stroum verbonnen. Wann en elektresche Stroum duerch en Drot fléisst, entsteet e Magnéitfeld ronderëm den Drot. Dëst Magnéitfeld kann eng Kraaft op aner Objeten a senger Präsenz ausüben. D'Gréisst an d'Richtung vun der Kraaft hänkt vun der Kraaft an der Richtung vum Magnéitfeld of.

Wéi eng Materialien ginn duerch Magnéitkraaft beaflosst?

Magnéitesch Kraaft kann eng grouss Zuel vu Materialien beaflossen, dorënner:

• Magnéitesch Materialien wéi Eisen, Stol a Néckel
• Dirigent Materialien wéi Kupfer an Aluminium
• Mobil Elektronen an engem Dirigent
• Opgelueden Partikelen an engem Plasma

Beispiller vu Magnéitkraaft an Aktioun

E puer Beispiller vu magnetescher Kraaft an Aktioun enthalen:

• Magnete lackele oder repelléieren sech
• Stickeren déi un engem Frigo oder Dier hänken, well se mat engem Magnéit ausgestatt sinn
• Eng Staang aus Stol gëtt op e staarke Magnéit gezunn
• En Drot mat engem elektresche Stroum deen an engem Magnéitfeld ofgeleet gëtt
• Déi stänneg Bewegung vun enger Kompassnadel wéinst dem Äerdmagnéitfeld

Wéi gëtt Magnéitkraaft beschreiwen?

Magnéitesch Kraaft gëtt beschriwwe mat Unitéiten vun Newtons (N) an Teslas (T). D'Tesla ass d'Eenheet vun der Magnéitfeldstäerkt, an et ass definéiert wéi d'Kraaft, déi op engem Drot handelt, deen e Stroum vun enger Ampere dréit, an engem eenheetleche Magnéitfeld vun engem Tesla gesat. D'magnetesch Kraaft, déi op en Objet wierkt, ass gläich mam Produkt vun der Magnéitfeldkraaft an der Ladung vum Objet.

Wéi eng Zort Felder si mat der magnetescher Kraaft verbonnen?

Magnéitesch Kraaft ass mat elektromagnetesche Felder verbonnen. En elektromagnéitescht Feld ass eng Zort Feld dat duerch d'Präsenz vun elektresche Ladungen a Stréim erstallt gëtt. D'Magnéitfeld ass ee Bestanddeel vum elektromagnetesche Feld, an et gëtt duerch d'Bewegung vun elektresche Ladungen erstallt.

Erliewen all Objekter Magnéitkraaft?

Net all Objeten erliewen magnetesch Kraaft. Nëmmen Objeten déi eng Nettoladung hunn oder en elektresche Stroum droen, erliewen magnetesch Kraaft. Objekter déi keng Nettoladung hunn an net en elektresche Stroum droen, erliewen keng magnetesch Kraaft.

Wat ass d'Relatioun tëscht Magnéitkraaft a Leedungsflächen?

How to strip wire fast

Share

Watch on

Wann eng Leedungsfläch an engem Magnéitfeld plazéiert ass, erliewen d'Elektronen an der Uewerfläch eng Kraaft wéinst dem Magnéitfeld. Dës Kraaft wäert d'Elektronen bewegen, wat e Stroum an der Uewerfläch erstellt. De Stroum wäert, am Tour, e Magnéitfeld kreéieren dat mat dem ursprénglechen Magnéitfeld interagéiert, wouduerch d'Uewerfläch eng Kraaft erliewt.

Wat ass d'Relatioun tëscht der magnetescher Kraaft an der Magnitude vun der Geschwindegkeet vun engem Objet?

D'magnetesch Kraaft, déi op en Objet wierkt, ass proportional zu der Gréisst vun der Geschwindegkeet vum Objet. Wat méi séier en Objet bewegt, wat méi staark d'magnetesch Kraaft wäert sinn.

Déi faszinéierend Geschicht vu Magneten

• D'Wuert "Magnéit" kënnt aus dem laténgesche Wuert "magnes", dat bezitt sech op eng speziell Aart vu Fiels, déi an der Tierkei um Mount Ida fonnt gouf.
• Déi antike Chinesen entdeckt Lodestones, déi natierlech Magnete aus Eisenoxid sinn, virun iwwer 2,000 Joer.
• Den englesche Wëssenschaftler William Gilbert huet fréier Observatiounen iwwer d'Eegeschafte vu Magnete am spéide 16. Joerhonnert bestätegt, dorënner d'Existenz vu magnetesche Pole.
• Den hollännesche Wëssenschaftler Christian Oersted huet d'Relatioun tëscht Elektrizitéit a Magnetismus am Joer 1820 entdeckt.
• De franséische Physiker Andre Ampere huet dem Oersted seng Aarbecht erweidert, d'Relatioun tëscht Elektrizitéit a Magnetismus studéiert an d'Konzept vum Magnéitfeld entwéckelt.

Entwécklung vun Permanent Magnete

• An de fréie Jore vum Magnetismus waren d'Fuerscher interesséiert fir méi staark a méi mächteg Magnete ze produzéieren.
• An den 1930er hunn d'Fuerscher um Sumitomo eng Legierung vun Eisen, Aluminium an Néckel entwéckelt, déi e Magnéit mat enger méi héijer Energiedicht wéi all virdrun Material produzéiert huet.
• An den 1980er hunn d'Fuerscher an der Akademie vun de Wëssenschaften zu Moskau eng nei Zort Magnéit agefouert aus enger Verbindung aus Neodym, Eisen a Bor (NdFeB), wat de stäerkste Magnéit ass, deen haut technologesch verfügbar ass.
• Modern Magnete kënnen Magnéitfelder mat Stäerkten vu bis zu 52 Mega-Gauss-Oersteds (MGOe) produzéieren, wat enorm ass am Verglach mat den 0.5 MGOe, deen duerch Lodestone produzéiert gëtt.

D'Roll vu Magneten an der Energieproduktioun

• Magnete spillen eng entscheedend Roll bei der Generatioun vun Elektrizitéit, besonnesch bei der Produktioun vu Kraaft aus Wandturbinen an hydroelektreschen Staudamm.
• Magnete ginn och an Elektromotoren benotzt, déi an alles vun Autoen bis Haushaltsapparater fonnt ginn.
• Den Interessi u Magnete entsteet aus hirer Fäegkeet e Magnéitfeld ze produzéieren, dat benotzt ka ginn fir elektresch Kraaft ze generéieren.

D'Zukunft vu Magneten

• Wëssenschaftler studéieren nei Materialien an Entwécklungen am Magnetismus, dorënner d'Benotzung vu rare Äerdmetaller an Legierungen.
• Den Neo Magnéit ass eng nei Zort Magnéit déi méi staark ass wéi all fréiere Magnéit an huet d'Potenzial fir d'Feld vum Magnetismus ze revolutionéieren.
• Wéi eist Verständnis vu Magnete weider ausdehnt, wäerte se eng ëmmer méi wichteg Roll an technologesch fortgeschratt Gesellschaften spillen.

Entdeckt déi faszinéierend Welt vum Magnetismus

Magnetismus ass eng Eegeschafte déi verschidde Materialien besëtzen, wat et hinnen erlaabt aner Materialien unzezéien oder ze repetéieren. D'Zorte vu Magnetismus enthalen:

• Diamagnetismus: Dës Aart vu Magnetismus ass an alle Materialien präsent a gëtt duerch d'Bewegung vun Elektronen am Material verursaacht. Wann e Material an engem Magnéitfeld plazéiert ass, produzéieren d'Elektronen am Material en elektresche Stroum deen dem Magnéitfeld entgéint wierken. Dëst féiert zu engem schwaache Ofstousseffekt, deen normalerweis net bemierkbar ass.

• Paramagnetismus: Dës Aart vu Magnetismus ass och an all Material präsent, awer et ass vill méi schwaach wéi Diamagnetismus. A paramagnetesche Materialien sinn d'magnetesch Momenter vun den Elektronen net ausgeriicht, awer si kënnen duerch en externt Magnéitfeld ausgeriicht ginn. Dëst bewierkt datt d'Material schwaach un d'Magnéitfeld ugezunn gëtt.

• Ferromagnetismus: Dës Aart vu Magnetismus ass am meeschte vertraut an ass wat déi meescht Leit denken wann se d'Wuert "Magnéit" héieren. Ferromagnetesch Materialien si staark u Magnete ugezunn a kënnen hir magnetesch Eegeschafte behalen och nodeems dat externt Magnéitfeld ewechgeholl gëtt. Dëst ass well d'magnetesch Momenter vun den Elektronen am Material an der selwechter Richtung ausgeriicht sinn, wat e staarkt Magnéitfeld produzéiert.

D'Wëssenschaft hannert Magnetismus

Magnetismus gëtt produzéiert duerch d'Bewegung vun elektresche Ladungen, wéi Elektronen, an engem Material. D'Magnéitfeld produzéiert vun dëse Ladungen kann als Set vu Linnen beschriwwe ginn, déi e Magnéitfeld bilden. D'Kraaft vum Magnéitfeld variéiert jee no der Unzuel vun de Ladungen, déi präsent sinn an dem Grad an deem se ausgeriicht sinn.

D'Struktur vun engem Material spillt och eng Roll a senge magnetesche Properties. A ferromagnetesche Materialien, zum Beispill, sinn d'magnetesch Momenter vun de Moleküle an déiselwecht Richtung ausgeriicht, wat e staarkt Magnéitfeld produzéiert. Bei diamagnetesche Materialien sinn déi magnetesch Momenter zoufälleg orientéiert, wat zu engem schwaache Repulsiounseffekt resultéiert.

D'Wichtegkeet vum Magnetismus ze verstoen

Magnetismus ass eng wichteg Eegeschafte vun der Matière déi vill praktesch Uwendungen huet. E puer vun de Weeër wéi de Magnetismus benotzt gëtt enthalen:

• Elektromotoren a Generatoren: Dës Apparater benotzen magnetesch Felder fir Bewegung ze produzéieren oder Elektrizitéit ze generéieren.

• Magnéitesch Späichere: Magnéitfeld gi benotzt fir Daten op Festplacken an aner Aarte vu magnetesche Späichermedien ze späicheren.

• Medizinesch Imaging: Magnéitesch Resonanz Imaging (MRI) benotzt magnetesch Felder fir detailléiert Biller vum Kierper ze produzéieren.

• Magnéitesch Levitatioun: Magnéitfeld kënne benotzt ginn fir Objeten ze levitéieren, wat Uwendungen am Transport an der Fabrikatioun huet.

De Magnetismus ze verstoen ass och wichteg fir Wëssenschaftler an Ingenieuren déi mat Materialien schaffen. Andeems se d'magnetesch Eegeschafte vun engem Material verstoen, kënne se Materialien mat spezifesche magnetesche Eegeschafte fir verschidden Uwendungen designen.

Entdeckung vun de Magnéitfelder a Materialien

D'Stäerkt vun engem Magnéitfeld gëtt an Eenheeten vun Ampere pro Meter (A/m) definéiert. D'Intensitéit vum Magnéitfeld ass mat der Dicht vum magnetesche Flux verbonnen, dat ass d'Zuel vun de Magnéitfeldlinnen déi duerch e bestëmmte Gebitt passéieren. D'Richtung vum Magnéitfeld gëtt duerch e Vektor definéiert, deen an d'Richtung vun der magnetescher Kraaft op eng positiv Ladung weist, déi am Feld beweegt.

D'Roll vun Dirigenten a Magnéitfelder

Materialien déi Elektrizitéit féieren, wéi Kupfer oder Aluminium, kënne vu magnetesche Felder beaflosst ginn. Wann en elektresche Stroum duerch en Dirigent fléisst, gëtt e Magnéitfeld produzéiert dat senkrecht op d'Richtung vum Stroumfloss ass. Dëst ass bekannt als déi riets Hand Regel, wou den Daumen an d'Richtung vun der aktueller Flux weist, an d'Fangeren curl an der Richtung vum Magnéitfeld.

Déi spezifesch Aarte vu magnetesche Materialien

Et ginn zwou spezifesch Aarte vu magnetesche Materialien: ferromagnetesch a paramagnetesch. Ferromagnetesch Materialien, wéi Eisen, Néckel a Kobalt, hunn e staarkt Magnéitfeld a kënne magnetiséiert ginn. Paramagnetesch Materialien, wéi Aluminium a Platin, hunn e schwaache Magnéitfeld a sinn net einfach magnetiséiert.

Den Elektromagnet: e mächtege Gerät gedriwwen duerch Elektrizitéit

En Elektromagnet ass eng Zort Magnéit déi erstallt gëtt andeems en elektresche Stroum duerch en Drot leeft. Den Drot ass normalerweis ëm e Kär aus Eisen oder engem anere magnetesche Material gewéckelt. De Prinzip hannert engem Elektromagnet ass datt wann en elektresche Stroum duerch en Drot fléisst, et e Magnéitfeld ronderëm den Drot entsteet. Andeems Dir den Drot an eng Spule wéckelt, gëtt d'Magnéitfeld verstäerkt, an de resultéierende Magnéit ass vill méi staark wéi e normale permanente Magnéit.

Wéi ginn Elektromagnete kontrolléiert?

D'Stäerkt vun engem Elektromagnet kann einfach kontrolléiert ginn andeems d'Quantitéit vum elektresche Stroum geännert gëtt, deen duerch et fléisst. Duerch d'Erhéijung oder d'Verréngerung vum Stroum kann d'Magnéitfeld geschwächt oder verstäerkt ginn. D'Pole vun engem Elektromagnet kënne souguer ëmgedréit ginn andeems de Stroum vum Stroum ëmgedréit gëtt. Dëst mécht Elektromagnete ganz nëtzlech an enger breet Palette vun Uwendungen.

Wat sinn e puer Spaass Experimenter mat Elektromagnete?

Wann Dir un d'Wëssenschaft hannert Elektromagneten interesséiert sidd, ginn et vill lëschteg Experimenter déi Dir doheem probéieren kënnt. Hei sinn e puer Iddien:

• Erstellt en einfachen Elektromagnet andeems Dir en Drot ëm en Nol wéckelt an et mat enger Batterie verbënnt. Kuckt wéivill Pabeierclips Dir mat Ärem Elektromagnet ophuelen kënnt.
• Bauen en einfache Motor mat engem Elektromagnet an enger Batterie. Andeems Dir d'Polaritéit vun der Batterie dréit, kënnt Dir de Motor an déi entgéintgesate Richtung dréinen.
• Benotzt en Elektromagnet fir en einfachen Generator ze kreéieren. Andeems Dir eng Drotspiral an engem Magnéitfeld dréit, kënnt Dir eng kleng Quantitéit u Stroum generéieren.

Insgesamt verdankt d'Existenz vun Elektromagnete seng Nëtzlechkeet un der Tatsaach datt et einfach duerch Elektrizitéit kontrolléiert ka ginn, wat et e wesentleche Bestanddeel a villen Apparater an Uwendungen mécht.

Magnéitesch Dipole: D'Bausteng vum Magnetismus

Magnéitesch Dipole sinn d'Basis Bausteng vum Magnetismus. Si sinn déi klengst Eenheet vum Magnetismus a besteet aus klenge Magnete genannt Elektronen. Dës Elektrone sinn an de Molekülle vun engem Material präsent an hunn d'Fäegkeet e Magnéitfeld ze kreéieren. Eng magnetesch Dipol ass einfach eng Loop vu Stroum, déi aus positiven an negativen Ladungen besteet.

D'Funktioun vu magnetesche Dipolen

Magnéitesch Dipole spillen eng aktiv Roll an der Struktur a Funktioun vu ville Verbindungen. Si sinn allgemeng am typesche Drot a Circuit präsent, an hir Präsenz ass direkt mat der Magnéitfeldstäerkt verbonnen. D'Magnéitfeldkraaft gëtt vum Gebitt vun der Loop uginn an de Stroum, deen duerch et fléisst.

D'Wichtegkeet vu magnetesche Dipolen an der medizinescher Wëssenschaft

Magnéitesch Dipole hu vill Wichtegkeet an der medizinescher Wëssenschaft. Si gi benotzt fir kleng Magnete ze kreéieren déi kënne benotzt ginn fir verschidde medizinesch Konditiounen ze diagnostizéieren an ze behandelen. D'Benotzung vu magnetesche Dipolen an der medizinescher Wëssenschaft gëtt magnetesch Resonanzbildung (MRI) genannt. MRI ass eng gesond a sécher medizinesch Technik déi magnetesch Dipole benotzt fir Biller vum Innere vum Kierper ze kreéieren.

Konklusioun

Also, magnetesch heescht eppes wat e Magnéit unzitt oder repetéiert. Et ass eng Kraaft déi mat Elektrizitéit a Magnetismus verbonnen ass. Dir kënnt et benotze fir Saachen op engem Frigo ze halen oder e Kompasspunkt Norden ze maachen. Also, fäert net et ze benotzen! Et ass net sou komplizéiert wéi et schéngt. Erënnert just un d'Regelen an Dir wäert gutt sinn.

Ech sinn de Joost Nusselder, de Grënner vum Tools Doctor, Inhaltsvermaart a Papp. Ech hu gär nei Ausrüstung ausprobéieren, an zesumme mat mengem Team hunn ech zënter 2016 déif Blogartikelen erstallt fir trei Lieser mat Tools & Handwierkstips ze hëllefen.