Magnetizmas yra fizinių reiškinių, kuriuos sukelia magnetiniai laukai, klasė. Elektros srovės ir pagrindiniai elementariųjų dalelių magnetiniai momentai sukuria magnetinį lauką, kuris veikia kitas sroves ir magnetinius momentus.
Visas medžiagas tam tikru mastu veikia magnetinis laukas. Labiausiai žinomas poveikis yra nuolatiniams magnetams, kurie turi nuolatinius magnetinius momentus, kuriuos sukelia feromagnetizmas.
Šiame įraše aptarsime:
- Magnetinės jėgos galia
- Kaip magnetinė jėga yra susijusi su elektros srove?
- Kokias medžiagas veikia magnetinė jėga?
- Magnetinės jėgos veikimo pavyzdžiai
- Kaip apibūdinama magnetinė jėga?
- Kokio tipo laukai yra susiję su magnetine jėga?
- Ar visi objektai patiria magnetinę jėgą?
- Koks yra ryšys tarp magnetinės jėgos ir laidžių paviršių?
- Koks yra ryšys tarp magnetinės jėgos ir objekto greičio dydžio?
- Įspūdinga magnetų istorija
- Tyrinėkite žavų magnetizmo pasaulį
- Magnetinių laukų tyrinėjimas medžiagose
- Elektromagnetas: galingas prietaisas, varomas elektra
- Magnetiniai dipoliai: magnetizmo blokai
- Išvada
Magnetinės jėgos galia
Magnetinė jėga yra jėga, kuri veikia įkrautą dalelę, judančią magnetiniame lauke. Tai jėga, statmena įkrautos dalelės greičiui ir magnetiniam laukui. Šią jėgą apibūdina Lorenco jėgos lygtis, kuri teigia, kad jėga (F), veikianti krūvį (q), judantį greičiu (v) magnetiniame lauke (B), pateikiama lygtimi F = qvBsinθ, kur θ yra kampas tarp krūvio greičio ir magnetinio lauko.
Kaip magnetinė jėga yra susijusi su elektros srove?
Magnetinė jėga yra glaudžiai susijusi su elektros srove. Kai elektros srovė teka per laidą, aplink laidą susidaro magnetinis laukas. Šis magnetinis laukas gali paveikti jėgą kitiems objektams. Jėgos dydis ir kryptis priklauso nuo magnetinio lauko stiprumo ir krypties.
Kokias medžiagas veikia magnetinė jėga?
Magnetinė jėga gali paveikti daugybę medžiagų, įskaitant:
- Magnetinės medžiagos, tokios kaip geležis, plienas ir nikelis
- Laidžios medžiagos, tokios kaip varis ir aliuminis
- Judrūs elektronai laidininke
- Įkrautos dalelės plazmoje
Magnetinės jėgos veikimo pavyzdžiai
Kai kurie veikiančios magnetinės jėgos pavyzdžiai:
- Magnetai traukia arba atstumia vienas kitą
- Lipdukai, kurie prilimpa prie šaldytuvo ar durų, nes yra su magnetu
- Plieninis strypas traukiamas link stipraus magneto
- Elektros srovės laidas, nukreiptas magnetiniame lauke
- Nuolatinis kompaso adatos judėjimas dėl Žemės magnetinio lauko
Kaip apibūdinama magnetinė jėga?
Magnetinė jėga apibūdinama naudojant niutonų (N) ir teslos (T) vienetus. Tesla yra magnetinio lauko stiprumo vienetas ir apibrėžiamas kaip jėga, veikianti laidą, tekančią vieno ampero srovę, esančią vienodame vienos teslos magnetiniame lauke. Objektą veikianti magnetinė jėga yra lygi magnetinio lauko stiprio ir objekto krūvio sandaugai.
Kokio tipo laukai yra susiję su magnetine jėga?
Magnetinė jėga yra susijusi su elektromagnetiniais laukais. Elektromagnetinis laukas yra lauko tipas, kurį sukuria elektros krūviai ir srovės. Magnetinis laukas yra vienas iš elektromagnetinio lauko komponentų, jį sukuria elektros krūvių judėjimas.
Ar visi objektai patiria magnetinę jėgą?
Ne visi objektai patiria magnetinę jėgą. Tik tie objektai, kurie turi grynąjį krūvį arba teka elektros srovę, patirs magnetinę jėgą. Objektai, neturintys grynojo krūvio ir netekantys elektros srovės, nepatirs magnetinės jėgos.
Koks yra ryšys tarp magnetinės jėgos ir laidžių paviršių?
Kai laidus paviršius dedamas į magnetinį lauką, elektronai paviršiuje patirs jėgą dėl magnetinio lauko. Ši jėga privers elektronus judėti, o tai sukurs srovę paviršiuje. Srovė savo ruožtu sukurs magnetinį lauką, kuris sąveikaus su pradiniu magnetiniu lauku, todėl paviršius patirs jėgą.
Koks yra ryšys tarp magnetinės jėgos ir objekto greičio dydžio?
Objektą veikianti magnetinė jėga yra proporcinga objekto greičio dydžiui. Kuo greičiau objektas juda, tuo stipresnė bus magnetinė jėga.
Įspūdinga magnetų istorija
- Žodis „magnetas“ kilęs iš lotyniško žodžio „magnes“, kuris reiškia ypatingą uolienų tipą, randamą Turkijoje ant Idos kalno.
- Senovės kinai atrado lodestones, kurie yra natūralūs magnetai, pagaminti iš geležies oksido, daugiau nei prieš 2,000 metų.
- Anglų mokslininkas Williamas Gilbertas patvirtino ankstesnius pastebėjimus apie magnetų savybes XVI amžiaus pabaigoje, įskaitant magnetinių polių egzistavimą.
- Olandų mokslininkas Christianas Oerstedas 1820 metais atrado ryšį tarp elektros ir magnetizmo.
- Prancūzų fizikas Andre Ampere'as išplėtė Oerstedo darbus, tyrinėdamas elektros ir magnetizmo ryšį bei plėtodamas magnetinio lauko sampratą.
Nuolatinių magnetų kūrimas
- Pirmaisiais magnetizmo metais mokslininkai domėjosi stipresnių ir galingesnių magnetų gamyba.
- 1930-aisiais Sumitomo mokslininkai sukūrė geležies, aliuminio ir nikelio lydinį, kuris pagamino magnetą, kurio energijos tankis buvo didesnis nei bet kuri ankstesnė medžiaga.
- Devintajame dešimtmetyje Maskvos mokslų akademijos mokslininkai pristatė naujo tipo magnetą, pagamintą iš neodimio, geležies ir boro junginio (NdFeB), kuris yra stipriausias šiandien technologiškai prieinamas magnetas.
- Šiuolaikiniai magnetai gali sukurti magnetinius laukus, kurių stiprumas siekia iki 52 mega-Gauss-oersteds (MGOe), o tai yra milžiniška, palyginti su 0.5 MGOe, kurią sukuria lodestones.
Magnetų vaidmuo energijos gamyboje
- Magnetai atlieka lemiamą vaidmenį gaminant elektros energiją, ypač gaminant energiją iš vėjo turbinų ir hidroelektrinių užtvankų.
- Magnetai taip pat naudojami elektros varikliuose, kurių yra visur – nuo automobilių iki buitinės technikos.
- Susidomėjimas magnetais kyla dėl jų gebėjimo sukurti magnetinį lauką, kuris gali būti naudojamas elektros energijai generuoti.
Magnetų ateitis
- Mokslininkai tiria naujas medžiagas ir magnetizmo pokyčius, įskaitant retųjų žemių metalų ir lydinių naudojimą.
- Neomagnetas yra naujo tipo magnetas, stipresnis už bet kurį ankstesnį magnetą ir galintis pakeisti magnetizmo lauką.
- Kadangi mūsų supratimas apie magnetus ir toliau plečiasi, jie vaidins vis svarbesnį vaidmenį technologiškai pažangiose visuomenėse.
Tyrinėkite žavų magnetizmo pasaulį
Magnetizmas yra tam tikrų medžiagų savybė, leidžianti joms pritraukti arba atstumti kitas medžiagas. Magnetizmo tipai apima:
- Diamagnetizmas: Šio tipo magnetizmas yra visose medžiagose ir atsiranda dėl elektronų judėjimo medžiagoje. Kai medžiaga dedama į magnetinį lauką, medžiagoje esantys elektronai gamins elektros srovę, kuri priešinasi magnetiniam laukui. Dėl to atsiranda silpnas atstūmimo efektas, kuris dažniausiai nepastebimas.
- Paramagnetizmas: Šio tipo magnetizmas taip pat yra visose medžiagose, tačiau jis yra daug silpnesnis nei diamagnetizmas. Paramagnetinėse medžiagose elektronų magnetiniai momentai nėra sulygiuoti, tačiau juos galima išlyginti išoriniu magnetiniu lauku. Dėl to medžiaga silpnai traukia magnetinį lauką.
- Feromagnetizmas: šis magnetizmo tipas yra labiausiai žinomas ir apie jį dauguma žmonių galvoja išgirdę žodį „magnetas“. Feromagnetinės medžiagos stipriai traukia magnetus ir gali išlaikyti savo magnetines savybes net pašalinus išorinį magnetinį lauką. Taip yra todėl, kad medžiagoje esančių elektronų magnetiniai momentai yra išlyginti ta pačia kryptimi, todėl susidaro stiprus magnetinis laukas.
Mokslas už magnetizmo
Magnetizmas atsiranda dėl elektros krūvių, tokių kaip elektronai, judėjimo medžiagoje. Šių krūvių sukuriamas magnetinis laukas gali būti apibūdintas kaip linijų, sudarančių magnetinį lauką, rinkinys. Magnetinio lauko stiprumas skiriasi priklausomai nuo esamų krūvių skaičiaus ir jų išsilyginimo laipsnio.
Medžiagos struktūra taip pat turi įtakos jos magnetinėms savybėms. Pavyzdžiui, feromagnetinėse medžiagose molekulių magnetiniai momentai yra išlyginti ta pačia kryptimi, todėl susidaro stiprus magnetinis laukas. Diamagnetinėse medžiagose magnetiniai momentai yra atsitiktinai orientuoti, todėl atsiranda silpnas atstūmimo efektas.
Magnetizmo supratimo svarba
Magnetizmas yra svarbi materijos savybė, turinti daug praktinio pritaikymo. Kai kurie magnetizmo naudojimo būdai yra šie:
- Elektros varikliai ir generatoriai: šie įrenginiai naudoja magnetinius laukus, kad sukurtų judėjimą arba generuotų elektros energiją.
- Magnetinė saugykla: Magnetiniai laukai naudojami duomenims saugoti standžiuosiuose diskuose ir kitų tipų magnetinėse laikmenose.
- Medicininis vaizdavimas: Magnetinio rezonanso tomografija (MRT) naudoja magnetinius laukus, kad gautų išsamius kūno vaizdus.
- Magnetinė levitacija: Magnetiniai laukai gali būti naudojami objektams levituoti, o tai pritaikoma transportuojant ir gaminant.
Magnetizmo supratimas taip pat svarbus mokslininkams ir inžinieriams, dirbantiems su medžiagomis. Suprasdami medžiagos magnetines savybes, jie gali sukurti medžiagas su specifinėmis magnetinėmis savybėmis įvairioms reikmėms.
Magnetinių laukų tyrinėjimas medžiagose
Magnetinio lauko stiprumas apibrėžiamas amperais vienam metrui (A/m). Magnetinio lauko intensyvumas yra susijęs su magnetinio srauto tankiu, kuris yra magnetinio lauko linijų, einančių per tam tikrą sritį, skaičiumi. Magnetinio lauko kryptis apibrėžiama vektoriumi, rodančiu lauke judančio teigiamo krūvio magnetinės jėgos kryptį.
Laidininkų vaidmuo magnetiniuose laukuose
Medžiagas, kurios laidi elektrą, pavyzdžiui, varį ar aliuminį, gali paveikti magnetiniai laukai. Kai laidininku teka elektros srovė, susidaro magnetinis laukas, statmenas srovės tekėjimo krypčiai. Tai vadinama dešinės rankos taisykle, kai nykštys rodo srovės tekėjimo kryptį, o pirštai susisuka magnetinio lauko kryptimi.
Specifinės magnetinių medžiagų rūšys
Yra dvi specifinės magnetinių medžiagų rūšys: feromagnetinės ir paramagnetinės. Feromagnetinės medžiagos, tokios kaip geležis, nikelis ir kobaltas, turi stiprų magnetinį lauką ir gali būti įmagnetintos. Paramagnetinės medžiagos, tokios kaip aliuminis ir platina, turi silpną magnetinį lauką ir nėra lengvai įmagnetinamos.
Elektromagnetas: galingas prietaisas, varomas elektra
Elektromagnetas yra magneto tipas, kuris sukuriamas elektros srove tekant per laidą. Viela dažniausiai apvyniojama aplink šerdį, pagamintą iš geležies ar kitos magnetinės medžiagos. Elektromagneto principas yra tas, kad kai elektros srovė teka per laidą, aplink laidą susidaro magnetinis laukas. Apvyniojus laidą į ritę, magnetinis laukas sustiprinamas, o gaunamas magnetas yra daug stipresnis nei įprastas nuolatinis magnetas.
Kaip valdomi elektromagnetai?
Elektromagneto stiprumą galima lengvai valdyti keičiant juo tekančią elektros srovę. Didinant arba mažinant srovės stiprumą, magnetinis laukas gali susilpnėti arba stiprėti. Elektromagneto polius netgi galima apversti, keičiant elektros srautą. Dėl to elektromagnetai yra labai naudingi įvairiose srityse.
Kokie yra įdomūs eksperimentai su elektromagnetais?
Jei domitės elektromagnetų mokslu, yra daug įdomių eksperimentų, kuriuos galite išbandyti namuose. Štai keletas idėjų:
- Sukurkite paprastą elektromagnetą, apvyniodami laidą aplink vinį ir prijungdami jį prie akumuliatoriaus. Pažiūrėkite, kiek sąvaržėlių galite pasiimti su savo elektromagnetu.
- Sukurkite paprastą variklį naudodami elektromagnetą ir akumuliatorių. Pakeitę akumuliatoriaus poliškumą, galite priversti variklį suktis priešinga kryptimi.
- Norėdami sukurti paprastą generatorių, naudokite elektromagnetą. Sukdami vielos ritę magnetiniame lauke, galite generuoti nedidelį kiekį elektros energijos.
Apskritai, elektromagnetai yra naudingi dėl to, kad juos galima lengvai valdyti elektra, todėl jie yra gyvybiškai svarbi daugelio prietaisų ir programų dalis.
Magnetiniai dipoliai: magnetizmo blokai
Magnetiniai dipoliai yra pagrindiniai magnetizmo blokai. Jie yra mažiausias magnetizmo vienetas ir sudaryti iš mažyčių magnetų, vadinamų elektronais. Šie elektronai yra medžiagos molekulėse ir turi galimybę sukurti magnetinį lauką. Magnetinis dipolis yra tiesiog srovės kilpa, sudaryta iš teigiamų ir neigiamų krūvių.
Magnetinių dipolių funkcija
Magnetiniai dipoliai vaidina aktyvų vaidmenį daugelio junginių struktūroje ir funkcijose. Paprastai jie yra tipiškoje laidoje ir grandinėje, o jų buvimas yra tiesiogiai susijęs su magnetinio lauko stiprumu. Magnetinio lauko stipris nustatomas pagal kilpos plotą ir ja tekančią srovę.
Magnetinių dipolių svarba medicinos moksle
Magnetiniai dipoliai turi didelę reikšmę medicinos moksle. Jie naudojami mažiems magnetams sukurti, kurie gali būti naudojami diagnozuoti ir gydyti įvairias sveikatos būklę. Magnetinių dipolių naudojimas medicinos moksle vadinamas magnetinio rezonanso tomografija (MRT). MRT yra patikima ir saugi medicininė technika, kuri naudojant magnetinius dipolius sukuria kūno vidaus vaizdus.
Išvada
Taigi, magnetinis reiškia kažką, kas traukia arba atstumia magnetą. Tai jėga, susijusi su elektra ir magnetizmu. Galite jį naudoti norėdami laikyti daiktus ant šaldytuvo arba nustatyti kompaso tašką į šiaurę. Taigi, nebijokite juo naudotis! Tai nėra taip sudėtinga, kaip atrodo. Tiesiog prisimink taisykles ir viskas bus gerai.
Aš esu Joostas Nusselderis, Tools Doctor įkūrėjas, turinio rinkodaros specialistas ir tėtis. Man patinka išbandyti naują įrangą, o kartu su savo komanda nuo 2016 m. kuriu išsamius tinklaraščio straipsnius, kad padėtų ištikimiems skaitytojams gauti įrankių ir kūrimo patarimų.
