Магнитизм як синфи падидаҳои физикӣ мебошад, ки тавассути майдонҳои магнитӣ миёнаравӣ мекунанд. Ҷараёнҳои электрикӣ ва лаҳзаҳои асосии магнитии зарраҳои элементарӣ майдони магнитиро ба вуҷуд меоранд, ки ба дигар ҷараёнҳо ва моментҳои магнитӣ таъсир мерасонад.
Ба ҳама мавод то андозае майдони магнитӣ таъсир мерасонад. Таъсири маъмултарин ба магнитҳои доимӣ мебошад, ки лаҳзаҳои магнитии доимӣ доранд, ки аз ферромагнетизм ба вуҷуд меоянд.
Дар ин паём мо фаро мегирем:
- Қувваи қувваи магнитӣ
- Қувваи магнитӣ бо ҷараёни барқ чӣ гуна алоқаманд аст?
- Қувваи магнитӣ ба кадом маводҳо таъсир мерасонад?
- Намунаҳои қувваи магнитӣ дар амал
- Қувваи магнитӣ чӣ гуна тасвир шудааст?
- Кадом намуди майдонҳо бо қувваи магнитӣ алоқаманданд?
- Оё ҳама объектҳо қувваи магнитиро аз сар мегузаронанд?
- Байни қувваи магнитӣ ва сатҳи гузаронанда чӣ гуна робита дорад?
- Байни қувваи магнитӣ ва бузургии суръати ашё чӣ алоқамандӣ дорад?
- Таърихи ҷолиби магнитҳо
- Омӯзиши ҷаҳони ҷолиби магнитизм
- Омӯзиши майдонҳои магнитӣ дар мавод
- Электромагнит: Дастгоҳи пуриқтидоре, ки тавассути нерӯи барқ идора мешавад
- Диполҳои магнитӣ: блокҳои сохтмонии магнитизм
- хулоса
Қувваи қувваи магнитӣ
Қувваи магнитӣ қувваест, ки ба заррачаи заряднок дар майдони магнитӣ ҳаракат мекунад. Ин қувваест, ки ба суръати заррачаи заряднок ва майдони магнитӣ перпендикуляр аст. Ин ќувваро муодилаи ќуввањои Лорентс тавсиф мекунад, ки дар он гуфта мешавад, ки ќувваи (F) ба заряд (q) бо суръат (v) дар майдони магнитї (В) њаракаткунанда бо муодилаи F = qvBsinθ дода мешавад, ки дар он θ кунҷи байни суръати заряд ва майдони магнитӣ мебошад.
Қувваи магнитӣ бо ҷараёни барқ чӣ гуна алоқаманд аст?
Қувваи магнитӣ бо ҷараёни электрикӣ зич алоқаманд аст. Вақте ки ҷараёни барқ аз сим мегузарад, дар атрофи сим майдони магнитӣ ба вуҷуд меояд. Ин майдони магнитӣ метавонад дар ҳузури худ ба дигар ашёҳо қуввае таъсир расонад. Бузургӣ ва самти қувва аз қувва ва самти майдони магнитӣ вобаста аст.
Қувваи магнитӣ ба кадом маводҳо таъсир мерасонад?
Қувваи магнитӣ метавонад ба миқдори зиёди маводҳо таъсир расонад, аз ҷумла:
- Маводҳои магнитӣ ба монанди оҳан, пӯлод ва никел
- мис ва алюминий барин масолехи гузаронанда
- Электронҳои мобилӣ дар ноқил
- Зарраҳои заряднок дар плазма
Намунаҳои қувваи магнитӣ дар амал
Баъзе мисолҳои қувваи магнитӣ дар амал инҳоянд:
- Магнитҳо якдигарро ҷалб мекунанд ё дафъ мекунанд
- Стикерҳое, ки ба яхдон ё дар мечаспанд, зеро онҳо бо магнит муҷаҳҳаз шудаанд
- Асои пӯлод ба сӯи магнити қавӣ кашида мешавад
- Ноқил, ки ҷараёни барқро дар майдони магнитӣ паҳн мекунад
- Ҳаракати устувори сӯзани қутбнамо аз ҳисоби майдони магнитии Замин
Қувваи магнитӣ чӣ гуна тасвир шудааст?
Қувваи магнитӣ бо истифода аз воҳидҳои Нютонҳо (N) ва Теслас (T) тавсиф карда мешавад. Тесла воҳиди қувваи майдони магнитӣ аст ва он ҳамчун қуввае муайян карда мешавад, ки ба симе, ки ҷараёни як ампер дорад, дар майдони ягонаи магнитии як тесла ҷойгир шудааст. Қувваи магнитие, ки ба ашё таъсир мерасонад, ба ҳосили қувваи майдони магнитӣ ва заряди ашё баробар аст.
Кадом намуди майдонҳо бо қувваи магнитӣ алоқаманданд?
Қувваи магнитӣ бо майдонҳои электромагнитӣ алоқаманд аст. Майдони электромагнитӣ як намуди майдонест, ки дар натиҷаи мавҷудияти зарядҳо ва ҷараёнҳои барқӣ ба вуҷуд меояд. Майдони магнитӣ як ҷузъи майдони электромагнитӣ буда, дар натиҷаи ҳаракати зарядҳои барқӣ ба вуҷуд меояд.
Оё ҳама объектҳо қувваи магнитиро аз сар мегузаронанд?
На ҳама объектҳо қувваи магнитиро эҳсос мекунанд. Танҳо объектҳое, ки заряди холис доранд ё ҷараёни электрикӣ доранд, қувваи магнитиро эҳсос мекунанд. Ҷисмҳое, ки заряди холис надоранд ва ҷараёни электрикӣ надоранд, қувваи магнитиро эҳсос намекунанд.
Байни қувваи магнитӣ ва сатҳи гузаронанда чӣ гуна робита дорад?
Вақте ки сатҳи гузаронанда дар майдони магнитӣ ҷойгир карда мешавад, электронҳо дар сатҳ қувваи майдони магнитиро эҳсос мекунанд. Ин қувва боиси ҳаракати электронҳо мегардад, ки дар сатҳи ҷараён ба вуҷуд меояд. Ҷараён дар навбати худ майдони магнитиро ба вуҷуд меорад, ки бо майдони магнитии аслӣ мутақобила карда, сатҳи қувваро эҳсос мекунад.
Байни қувваи магнитӣ ва бузургии суръати ашё чӣ алоқамандӣ дорад?
Қувваи магнитие, ки ба ашё таъсир мерасонад, ба бузургии суръати ҷисм мутаносиб аст. Чӣ қадаре ки объект тезтар ҳаракат кунад, қувваи магнитӣ ҳамон қадар қавитар мешавад.
Таърихи ҷолиби магнитҳо
- Калимаи "магнит" аз калимаи лотинии "magnes" гирифта шудааст, ки ба як навъи махсуси санг дар Туркия дар кӯҳи Ида ишора мекунад.
- Чиниёни қадим лодесангҳоро, ки магнитҳои табии аз оксиди оҳан сохта шудаанд, зиёда аз 2,000 сол пеш кашф карданд.
- Олими англис Вилям Гилберт мушоҳидаҳои қаблӣ дар бораи хосиятҳои магнитҳо дар охири асри 16, аз ҷумла мавҷудияти қутбҳои магнитиро тасдиқ кард.
- Олими голландӣ Кристиан Эрстед соли 1820 робитаи байни барқ ва магнитизмро кашф кард.
- Физики фаронсавӣ Андре Ампер кори Эрстедро васеъ карда, муносибати байни барқ ва магнитизмро омӯхта, консепсияи майдони магнитиро таҳия кард.
Инкишофи магнитҳои доимӣ
- Дар солҳои аввали магнитизм, муҳаққиқон ба тавлиди магнитҳои пурқувваттар ва тавонотар таваҷҷӯҳ доштанд.
- Дар солҳои 1930-ум, муҳаққиқони Сумитомо як хӯлаи оҳан, алюминий ва никелро таҳия карданд, ки магнитро бо зичии энергияи баландтар аз ҳама маводи қаблӣ тавлид карданд.
- Дар солҳои 1980-ум, муҳаққиқони Академияи илмҳо дар Маскав як навъи нави магнитро, ки аз пайвастагиҳои неодим, оҳан ва бор (NdFeB) сохта шудаанд, муаррифӣ карданд, ки қавитарин магнити имрӯзаи технологӣ мебошад.
- Магнитҳои муосир метавонанд майдонҳои магнитиро бо қувваҳои то 52 мега-Гаусс-эрстедс (MGOe) ба вуҷуд оранд, ки дар муқоиса бо 0.5 MGOe, ки аз сангҳои сангҳо тавлид мешаванд, хеле бузург аст.
Нақши магнитҳо дар истеҳсоли энергия
- Магнитҳо дар тавлиди нерӯи барқ, бахусус дар тавлиди нерӯ аз турбинаҳои бодӣ ва сарбандҳои барқии обӣ нақши муҳим мебозанд.
- Магнитҳо дар муҳаррикҳои электрикӣ низ истифода мешаванд, ки дар ҳама чиз аз мошинҳо то асбобҳои рӯзгор мавҷуданд.
- Таваҷҷӯҳ ба магнитҳо аз қобилияти онҳо барои тавлиди майдони магнитӣ, ки метавонад барои тавлиди нерӯи барқ истифода шавад, ба вуҷуд меояд.
Ояндаи магнитҳо
- Олимон материалхо ва кашфиёти нави магнитизм, аз чумла истифодаи металлхои камьёби замин ва хӯлаҳоро меомӯзанд.
- Неомагнит як навъи нави магнит аст, ки аз ҳама магнитҳои қаблӣ қавитар аст ва дорои потенсиали инқилоб дар майдони магнитизм мебошад.
- Вақте ки фаҳмиши мо дар бораи магнитҳо васеъ мешавад, онҳо дар ҷомеаҳои аз ҷиҳати технологӣ пешрафта нақши рӯзафзун хоҳанд дошт.
Омӯзиши ҷаҳони ҷолиби магнитизм
Магнитизм хосиятест, ки баъзе маводҳо доранд, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки маводи дигарро ҷалб ё дафъ кунанд. Ба намудҳои магнитизм дохил мешаванд:
- Диамагнетизм: Ин намуди магнитизм дар ҳама маводҳо мавҷуд аст ва аз ҳаракати электронҳо дар мавод ба вуҷуд меояд. Вақте ки мавод дар майдони магнитӣ ҷойгир карда мешавад, электронҳо дар мавод ҷараёни электрикӣ ба вуҷуд меоранд, ки ба майдони магнитӣ муқобилат мекунанд. Ин ба таъсири сусти бозгардонӣ оварда мерасонад, ки одатан ба назар намерасад.
- Парамагнетизм: Ин намуди магнитизм дар ҳама маводҳо низ мавҷуд аст, аммо он аз диамагнетизм хеле заифтар аст. Дар маводи парамагнитӣ лаҳзаҳои магнитии электронҳо мувофиқат намекунанд, аммо онҳо метавонанд тавассути майдони магнитии беруна мувофиқ карда шаванд. Ин боиси он мегардад, ки мавод ба майдони магнитӣ суст ҷалб карда шавад.
- Ферромагнетизм: Ин намуди магнитизм маъмултарин аст ва он чизест, ки аксарияти одамон ҳангоми шунидани калимаи "магнит" дар бораи он фикр мекунанд. Маводҳои ферромагнитӣ ба магнитҳо сахт ҷалб карда мешаванд ва ҳатто пас аз хориҷ кардани майдони магнитии беруна хосиятҳои магнитии худро нигоҳ дошта метавонанд. Зеро моменти магнитии электронњо дар мавод ба як самт љойгир шуда, майдони магнитии сахт ба вуљуд меояд.
Илм дар паси магнитизм
Магнитизм тавассути ҳаракати зарядҳои барқӣ, ба монанди электронҳо, дар мавод ба вуҷуд меояд. Майдони магнитиро, ки дар натиҷаи ин зарядҳо тавлид мешаванд, метавон ҳамчун маҷмӯи хатҳое тавсиф кард, ки майдони магнитиро ташкил медиҳанд. Қувваи майдони магнитӣ вобаста ба миқдори зарядҳои мавҷуда ва дараҷаи ҳамбастагии онҳо фарқ мекунад.
Дар хосиятҳои магнитии он сохтори мавод низ нақш мебозад. Масалан, дар маводи ферромагнитӣ моменти магнитии молекулаҳо ба як самт рост омада, майдони магнитиро ба вуҷуд меорад. Дар маводҳои диамагнитӣ, лаҳзаҳои магнитӣ ба таври тасодуфӣ нигаронида шудаанд, ки дар натиҷа таъсири сусти бозсозӣ ба амал меояд.
Муҳимияти фаҳмиши магнитизм
Магнитизм як хосияти муҳими материя мебошад, ки истифодаи зиёди амалӣ дорад. Баъзе аз роҳҳое, ки дар он магнитизм истифода мешаванд, инҳоянд:
- Моторҳо ва генераторҳои барқӣ: Ин дастгоҳҳо майдонҳои магнитиро барои тавлиди ҳаракат ё тавлиди нерӯи барқ истифода мебаранд.
- Нигоҳдории магнитӣ: Майдонҳои магнитӣ барои нигоҳ доштани маълумот дар дискҳои сахт ва дигар намудҳои васоити нигаҳдории магнитӣ истифода мешаванд.
- Тасвирҳои тиббӣ: Тамошои резонанси магнитӣ (MRI) майдонҳои магнитиро барои тавлиди тасвирҳои муфассали бадан истифода мебарад.
- Левитасияи магнитӣ: Майдонҳои магнитиро барои баланд бардоштани объектҳо истифода бурдан мумкин аст, ки дар нақлиёт ва истеҳсолот истифода мешаванд.
Фаҳмидани магнитизм барои олимон ва муҳандисоне, ки бо мавод кор мекунанд, низ муҳим аст. Бо дарки хосиятҳои магнитии мавод, онҳо метавонанд маводҳои дорои хосиятҳои махсуси магнитиро барои барномаҳои гуногун тарроҳӣ кунанд.
Омӯзиши майдонҳои магнитӣ дар мавод
Қувваи майдони магнитӣ бо воҳиди ампер дар як метр (А/м) муайян карда мешавад. Шиддати майдони магнитӣ ба зичии ҷараёнҳои магнитӣ, ки шумораи хатҳои майдони магнитӣ, ки аз майдони додашуда мегузарад, алоқаманд аст. Самти майдони магнитиро векторе муайян мекунад, ки он ба самти қувваи магнитии заряди мусбати дар майдон ҳаракаткунанда ишора мекунад.
Нақши ноқилҳо дар майдони магнитӣ
Маводҳое, ки қувваи барқро мегузаронанд, ба монанди мис ё алюминий, метавонанд ба майдони магнитӣ таъсир расонанд. Вақте ки ҷараёни барқ аз як ноқил мегузарад, майдони магнитӣ ба вуҷуд меояд, ки ба самти ҷараёни ҷорӣ перпендикуляр аст. Ин ҳамчун қоидаи дасти рост маълум аст, ки дар он ангуштони калон ба самти ҷараёни ҷараён ишора мекунанд ва ангуштон ба самти майдони магнитӣ печида мешаванд.
Намудҳои мушаххаси маводҳои магнитӣ
Ду намуди махсуси маводи магнитӣ мавҷуданд: ферромагнитӣ ва парамагнитӣ. Маводҳои ферромагнитӣ, аз қабили оҳан, никел ва кобальт, майдони магнитии қавӣ доранд ва метавонанд магнит шаванд. Маводҳои парамагнитӣ, ба монанди алюминий ва платина, майдони магнитии заиф доранд ва ба осонӣ магнит намешаванд.
Электромагнит: Дастгоҳи пуриқтидоре, ки тавассути нерӯи барқ идора мешавад
Электромагнит як навъи магнитест, ки тавассути гузарондани ҷараёни барқ тавассути сим ба вуҷуд меояд. Сим одатан дар атрофи ядрои аз оҳан ё дигар маводи магнитӣ сохташуда печонида мешавад. Принсипи электромагнит ин аст, ки вақте ки ҷараёни барқ аз сим мегузарад, он дар атрофи сим майдони магнитиро ба вуҷуд меорад. Бо печонидани сим ба рагҳо майдони магнитӣ мустаҳкам мешавад ва магнити ҳосилшуда назар ба магнити доимии доимӣ хеле қавӣ аст.
Чӣ тавр электромагнитҳо назорат карда мешаванд?
Қувваи электромагнитро бо роҳи тағир додани миқдори ҷараёни электрикие, ки аз он мегузарад, ба осонӣ идора кардан мумкин аст. Бо зиёд кардан ё кам кардани миқдори ҷараён майдони магнитиро суст кардан ё мустаҳкам кардан мумкин аст. Қутбҳои электромагнитро ҳатто бо роҳи баргардонидани ҷараёни қувваи барқ иваз кардан мумкин аст. Ин электромагнитро дар доираи васеи барномаҳо хеле муфид мегардонад.
Баъзе таҷрибаҳои шавқовар бо электромагнитҳо кадомҳоянд?
Агар шумо ба илми паси электромагнитҳо таваҷҷӯҳ дошта бошед, бисёр таҷрибаҳои ҷолибе мавҷуданд, ки шумо метавонед дар хона санҷед. Инҳоянд чанд идея:
- Бо роҳи печонидани сим дар атрофи мех ва пайваст кардани он ба батарея электромагнити оддӣ созед. Бубинед, ки шумо бо электромагнити худ чанд клипи коғазӣ гирифта метавонед.
- Бо истифода аз электромагнит ва батарея муҳаррики оддӣ созед. Бо гардиши полярии батарея, шумо метавонед моторро ба самти муқобил чарх занед.
- Барои сохтани генератори оддӣ электромагнитро истифода баред. Дар дохили майдони магнитӣ чарх задани сим, шумо метавонед миқдори ками нерӯи барқ тавлид кунед.
Дар маҷмӯъ, мавҷудияти электромагнитҳо аз фоиданокии он иборат аст, ки он метавонад тавассути қувваи барқ ба осонӣ идора карда шавад ва онро дар бисёр дастгоҳҳо ва барномаҳо ҷузъи муҳими худ месозад.
Диполҳои магнитӣ: блокҳои сохтмонии магнитизм
Диполҳои магнитӣ блокҳои асосии магнитизм мебошанд. Онҳо хурдтарин воҳиди магнитизм мебошанд ва аз магнитҳои хурде иборатанд, ки электронҳо ном доранд. Ин электронҳо дар молекулаҳои мавод мавҷуданд ва қобилияти эҷоди майдони магнитиро доранд. Диполияи магнитӣ як ҳалқаи ҷараёнест, ки аз зарядҳои мусбат ва манфӣ иборат аст.
Вазифаи диполҳои магнитӣ
Диполҳои магнитӣ дар сохтор ва вазифаи бисёр пайвастагиҳо нақши фаъол доранд. Онҳо одатан дар сим ва схемаи маъмулӣ мавҷуданд ва ҳузури онҳо мустақиман ба қувваи майдони магнитӣ вобаста аст. Қувваи майдони магнитӣ аз рӯи майдони ҳалқа ва ҷараёне, ки аз он мегузарад, дода мешавад.
Аҳамияти диполҳои магнитӣ дар илми тиб
Диполҳои магнитӣ дар илми тиб аҳамияти калон доранд. Онҳо барои сохтани магнитҳои ночиз истифода мешаванд, ки метавонанд барои ташхис ва табобати бемориҳои гуногуни тиббӣ истифода шаванд. Истифодаи диполҳои магнитиро дар илми тиб томографияи магнитии резонанси (MRI) меноманд. MRI як усули солим ва бехатари тиббӣ мебошад, ки диполҳои магнитиро барои эҷоди тасвирҳои даруни бадан истифода мебарад.
хулоса
Ҳамин тавр, магнитӣ чизест, ки магнитро ҷалб мекунад ё бозмедорад. Ин як қувваест, ки бо барқ ва магнитизм алоқаманд аст. Шумо метавонед онро барои нигоҳ доштани ашё дар яхдон истифода баред ё нуқтаи қутбнаморо дар шимол созед. Пас, аз истифодаи он натарсед! Ин он қадар мураккаб нест, ки ба назар мерасад. Танҳо қоидаҳоро дар хотир доред ва шумо хуб мешавед.
Ман Ҷост Нусселдер, асосгузори Tools Doctor, фурӯшандаи мундариҷа ва падарам. Ман озмоиши таҷҳизоти навро дӯст медорам ва якҷоя бо дастаи худ ман аз соли 2016 мақолаҳои амиқи блог эҷод мекунам, то ба хонандагони содиқ бо асбобҳо ва маслиҳатҳои ҳунармандӣ кӯмак расонам.
