Почему магнит притягивает – все о магнитных полях. Как направлены магнитные линии внутри магнита снаружи магнита

Постоянный магнит

После открытия магнитного поля вокруг проводника с током была замечена тождественность магнитного действия токов и постоянных магнитов. Позднее наука пришла к выводу, что причиной любого магнитного поля является электрический ток. На основании этого вывода наука отказалась от старого представления о существовании в природе положительных и отрицательных магнитных масс, сосредоточенных в северном и южном полюсах магнитов.

Магнитное поле постоянного магнита (то есть намагниченного ферромагнитного тела) согласно современным научным представлениям создается в основном собственным вращением электронов вокруг осей, проходящих через них, что эквивалентно некоторым элементарным замкнутым токам.

В ненамагниченном теле отдельные группы элементарных токов и их магнитные поля расположены хаотически. Поэтому во внешнем пространстве магнитного поля не наблюдается.

Под влиянием внешнего магнитного поля элементарные токи, обусловленные собственным вращением электронов, в большей или меньшей степени устанавливаются параллельно один другому и создают результирующее магнитное поле.

Ферромагнитное тело, обладающее остаточной намагниченностью, называется постоянным магнитом.

Если постоянные магниты накрыть картоном или стеклом и насыпать сверху железных опилок, то они будут располагаться в виде изогнутых линий, идущих от одного полюса магнита к другому (рисунок 1).

Рисунок 1. Демонстрация взаимодействия постоянных магнитов и направления магнитных линий при помощи железных опилок

Условно считают магнитные индукционные линии выходящими из северного полюса магнита и входящими в его южный полюс (рисунок 2).

Рисунок 2. Магнитные линии постоянного магнита

Магнитные индукционные линии обладают следующими свойствами:

образуют замкнутые контуры, то есть нигде не прерываются;
внутри магнита магнитные индукционные линии идут от южного полюса к северному;
имеют стремление укоротиться по своей длине, то есть обладают свойством продольного тяжения;
стремятся взаимодействовать друг на друга в перпендикулярном к их длине направлении, то есть обладают свойством бокового распора;
магнитные индукционные линии никогда не пересекаются.

Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с.

www.electromechanics.ru

Тайны постоянного магнита

Сейчас объясню: По жизни так уж повелось, что особо сильно нельзя, — то особо ( просто жуть, как ) и хочется… А дело здесь в следующем. Какой-то рок судьбы навис над «постоянниками», аура тайны и недоговорённости. Все физики ( дядьки и тётки разные ) в постоянных магнитах совершенно не рубят ( проверенно неоднократно, лично ), и всё, наверное, потому, что во всех учебниках физики этот вопросик обходится стороной. Электромагнетизм — это да, это, пожалуйста, а вот о постоянниках ни слова…

Посмотрим, что можно выжать из самой умной книжки «И.В.Савельев. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм», — круче этой макулатуры, вы вряд ли сможете что-либо откопать. Значит так, в 1820 году некий чувак под фамилией Эрстед замутил опыт с проводником, и рядом стоящей с ним компасной стрелкой. Пуская электрический ток по проводнику в разных направлениях, он убедился в том, что стрелка чётко сориентируется понятно с чем. Из опыта баклан заключил, что магнитное поле имеет направленный характер. В более позднее время выяснили ( интересно, как ? ), что магнитное поле в отличие от электрического не оказывает действия на покоящийся заряд. Сила возникает лишь тогда, когда заряд движется ( возьмём на заметку ). Движущиеся заряды ( токи ) изменяют свойства окружающего их пространства и создают в нём магнитное поле. То есть отсюда следует, что магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вот видите, всё дальше в электричество уклоняемся. Ведь в магните-то ни фига не двигается и ток в нём не течёт. Вот, что по этому поводу сморозил Ампер: он предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи ( молекулярные токи ). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю ( прикольно, да ? ). Но этого мало: В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. — Чувствуете, как ересь всё крепчает и крепчает ? ? Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается — его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле. Ура !

Ну, каково ?! — Оказывается материал магнетика всё время намагничен ( ! ), только хаотично. То есть, если начать делить большой кусок на более маленькие, и добравшись до самых микро-при-микро дребеней, получим таки нормально работающие магниты ( намагниченные ) без какого бы то ни было намагничивания !!! — Вот, ведь бред.

Небольшая справка, так, для общего развития: Намагничение магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объёма. Эту величину называют намагниченностью и обозначают буквой «J».

Продолжим наше погружение. Маленько из электричества: А вы знаете, что линии магнитной индукции поля прямого тока представляют собой систему охватывающих провод концентрических окружностей ? Нет ? — Теперь знайте, но не верьте. По-простому если сказать, то представьте зонтик. Ручка зонтика это направление тока, а вот край самого зонтика ( к примеру ), т.е. окружность — это, типа, линия магнитной индукции. Причём начинается такая линия из воздуха, и заканчивается, понятно, тоже нигде ! — Вы себе этот бред физически представляете ? Под это дело подписали целых трех мужиков: закон Био-Савара-Лапласа называется. Вся запарка идёт оттого, что где-то неправильно представили саму сущность поля, — почему оно появляется, что оно есть, собственно, где начинается, куда и как распространяется.

Даже в абсолютно простых вещах они ( эти злобные физики ) морочат всем головы: Направленность магнитного поля характеризуют векторной величиной ( «В» — измеряется в теслах ). Логично бы было по аналогии с напряжённостью электрического поля «Е» назвать «В» напряжённостью магнитного поля ( типа, функции у них похожие ). Однако ( внимание ! ) основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией… Но и этого им показалось мало, и чтобы окончательно всё запутать, название «напряжённость магнитного поля» присвоили вспомогательной величине «Н», аналогичной вспомогательной характеристике «D» электрического поля. Каково…

Далее выясняя силу Лоренца, приходят к выводу, что магнитная сила слабее кулоновской на множитель, равный квадрату отношения скорости заряда к скорости света ( т.е. магнитная составляющая силы меньше электрической составляющей ). Таким образом приписывая магнитным взаимодействиям релятивистский эффект !!! Для совсем маленьких поясню: Жил в начале века дядя Эйнштейн и придумал он теорию относительности, привязав все процессы к скорости света ( чистейший бред ). То есть, если разогнаться до скорости света, то время остановится, а если превысить её, то пойдёт вспять… Всем уже давно понятно, что это была просто мировая наколка шутника Эйнштейна, и что всё это, мягко сказать, — неправда. Вот теперь ещё и магниты с их свойствами к этой лабудятине приковали, — за что же их так ?…

Ещё маленькая справка: Господин Ампер вывел замечательную формулу, и оказалось, что если к магниту поднести провод, ну или железяку, какую, то магнит не провод притягивать будет, а заряды, которые движутся по проводнику. Назвали это пафосно: «Закон Ампера» ! Маленько не учли, что если проводник к батарейке не подключён и ток по нему не течёт, то он всё равно к магниту прилипает. Отмазку такую придумали, что, мол, заряды всё равно есть, только двигаются хаотично. Вот они-то к магниту и липнут. Интересно, это же откуда там, в микрообъёмах ЭДС берётся, чтобы эти заряды хаотично колбасить. Это же просто вечный двигатель ! И ведь не нагреваем ничего, — энергией не накачиваем… Или вот ещё прикол: К примеру, алюминий — тоже металл, а вот зарядов у него, почему-то, хаотичных нет. Ну НЕ ЛИПНЕТ алюминий к магниту !!! … или сделан он из дерева…

Ах, да ! Я же ещё не рассказал, как направлен вектор магнитной индукции ( такое надо знать ). Так вот, вспомнив наш зонтик, представим, что по окружности ( край зонта ) мы пустили ток. В результате этой простенькой операции вектор направлен нашей мыслью в сторону ручки точно по центру палочки. Если же проводник с током имеет неправильные очертания, то всё пропало, — простота испаряется. Появляется дополнительный векторок под названием дипольный магнитный момент ( в случае с зонтиком он тоже есть, просто направлен туда же, куда и вектор магнитной индукции ). Начинается страшный расколбас в формулах, — всякие интегралы по контуру, синусы-косинусы и т.д. — Кому надо, может сам поинтересоваться. И ещё стоит упомянуть, что ток надо пускать по правилу правого буравчика, т.е. по часовой стрелке, тогда вектор будет от нас. Это связано с понятием положительной нормали. Ладно, едем дальше…

Товарищ Гаусс подумал маленько и решил, что отсутствие в природе магнитных зарядов ( на самом деле Дирак предположил, что они есть, только их ещё не обнаружили ) приводит к тому, что линии вектора «В» не имеют ни начала, ни конца. Поэтому число пересечений, возникающих при выходе линий «В» из объёма, ограниченного некоторой поверхностью «S», всегда равно числу пересечений, возникающих при входе линий в этот объём. Следовательно, поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю. Интерпретируем теперь всё в нормальный русский язык: Любая поверхность, как легко представить, где-то оканчивается, и следовательно, является замкнутой. «Равен нулю» — это значит, что его нет. Делаем не сложный вывод: «Потока никогда нигде нет» !!! — Правда круто ! ( На самом деле это значит только то, что поток равномерен ). Я думаю, что на этом следует остановиться, так как дальше идут ТАКИЕ дребеня и глубиня, что… Такие штуки, как дивергенция, ротор, векторный потенциал глобально сложны и даже в этом мега-труде разбираются не полностью.

Теперь немного о форме магнитного поля в проводниках с током ( как база для нашего дальнейшего разговора ). Эта тема бывает гораздо туманнее, чем мы привыкли то думать. Про прямой проводник я уже написал, — поле в форме тонкого цилиндра вдоль проводника. Если намотать катушечку на цилиндрической картонке и пустить ток, то поле у такой конструкции ( а называется она умно, — соленоид ) будет таким же, как и у аналогичного цилиндрического магнита, т.е. линии выходят с торца магнита ( или предполагаемого цилиндра ) и входят в другой торец, образуя в пространстве подобие эллипсов. Чем длиннее катушка или магнит, тем более плоские и вытянутые эллипсы получаются. У кольца с напругой прикольное поле: а именно в форме тора ( представьте поле прямого проводника свёрнутого в калачик ). С тороидом вообще хохма ( это теперь уже соленоид, свёрнутый в бублик ), — у него вне него самого магнитной индукции нет ( ! ). Если взять бесконечно длинный соленоид, — то та же фигня. Только мы знаем, что бесконечного ничего не бывает, вот поэтому у соленоида-то с торцов и брызжет, фонтанирует типа ;))) . А еще, — внутри соленоида и тороида поле однородно. Во как.

Ну, что ещё полезно знать ? — Условия на границе двух магнетиков выглядят в точности, как луч света на границе двух сред ( преломляется и изменяет своё направление ), только у нас не луч, а вектор магнитной индукции и разная магнитная проницаемость ( а не оптическая ) наших магнетиков ( сред ). Или вот ещё: имеем сердечник и катушечку на нём ( электромагнит, типа ), как вы думаете, где тусуются линии магнитной индукции ? — В основном сосредоточенны внутри сердечника, потому, что у него магнитная проницаемость обалденная, ну и ещё плотно так упакованы в воздушный зазор между сердечником и катушечкой. Вот только в самой обмотке ни фига нет. Поэтому боковой поверхностью катушки вы ничегошеньки не примагнитите, — а только сердечником.

Хей, вы ещё

www.o000o.ru

Тайны постоянного магнита | Глубинная информация

Ну, что здесь поделаешь, — люблю я магниты до одурения, и всё тут… Причём, я и корни этой платонической отследить могу. Корни, — они в протестантской натуре моей заложены. Непонятно ? Сейчас объясню: По жизни так уж повелось, что особо сильно нельзя, — то особо ( просто жуть, как ) и хочется… А дело здесь в следующем. Какой-то рок судьбы навис над «постоянниками», аура тайны и недоговорённости. Все физики ( дядьки и тётки разные ) в постоянных магнитах совершенно не рубят ( проверенно не однократно, лично ), и всё, наверное, потому, что во всех учебниках физики этот вопросик обходится стороной. Электромагнетизм — это да, это, пожалуйста, а вот о постоянниках ни слова…

Вот видите, всё дальше в электричество уклоняемся. Ведь в магните-то ни фига не двигается и ток в нём не течёт. Вот, что по этому поводу сморозил Ампер: он предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи ( молекулярные токи ). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю ( прикольно, да ? ). Но этого мало: В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. — Чувствуете, как ересь всё крепчает и крепчает 😉 ? Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается — его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле. Ура !

Продолжим наше погружение. Маленько из электричества: А вы знаете, что линии магнитной индукции поля прямого тока представляют собой систему охватывающих провод концентрических окружностей ? Нет ? — Теперь знайте, но не верьте. По-простому если сказать, то представьте зонтик. Ручка зонтика это направление тока, а вот край самого зонтика ( к примеру ), т.е. окружность — это, типа, линия магнитной индукции. Причём начинается такая линия из воздуха, и заканчивается, понятно, тоже нигде ! — Вы себе этот бред физически представляете ? Под это дело подписали целых трех мужиков: закон Био-Савара-Лапласа называется. Вся запарка идёт оттого, что где-то не правильно представили саму сущность поля, — почему оно появляется, что оно есть, собственно, где начинается, куда и как распространяется.

Ещё маленькая справка: Господин Ампер вывел замечательную формулу, и оказалось, что если к магниту поднести провод, ну или железяку, какую, то магнит не провод притягивать будет, а заряды, которые движутся по проводнику. Назвали это пафосно: «Закон Ампера» ! Маленько не учли, что если проводник к батарейке не подключён и ток по нему не течёт, то он всё равно к магниту прилипает. Отмазку такую придумали, что, мол, заряды всё равно есть, только двигаются хаотично. Вот они-то к магниту и липнут. Интересно, это же откуда там, в микро объёмах ЭДС берётся, чтобы эти заряды хаотично колбасить. Это же просто вечный двигатель ! И ведь не нагреваем ничего, — энергией не накачиваем… Или вот ещё прикол: К примеру, алюминий — тоже металл, а вот зарядов у него, почему-то, хаотичных нет. Ну НЕ ЛИПНЕТ алюминий к магниту !!! … или сделан он из дерева…

Хей, вы ещё не уснули ? Нет ? Тогда продолжим. Оказывается, все материалы в природе делятся не на два класса: магнитные и не магнитные, а на три ( в зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости ): 1. Диамагнетики, у которых она мала и отрицательна по величине ( короче, практически нулевая, и намагнитить их ни за что не сможете ), 2. Парамагнетики, у которых она тоже невелика но положительна ( тоже около нуля; намагнитить можно маленько, но вы это всё равно не почувствуете, так что один фиг ), 3. Ферромагнетики, у которых она положительна и достигает просто гигантских значений ( в 1010 раз больше чем у парамагнетиков ! ), кроме того у ферромагнетиков восприимчивость является функцией напряжённости магнитного поля. На самом деле есть ещё один вид веществ, — это диэлектрики, у них совершенно обратные свойства и они нам не интересны.

Нас, конечно, интересуют ферромагнетики, которые называются так из за включений железа ( феррум ). Железо может быть заменено на аналогичные по свойствам хим. элементы: никель, кобальт, гадолиний, их сплавы и соединения, а также некоторые сплавы и соединения марганца и хрома. Вся эта байда с намагниченностью работает, только если вещество в кристаллическом состоянии. ( Намагниченность остаётся благодаря эффекту под названием «Петля Гистерезиса», — ну это вы все и так знаете ). Интересно узнать, что существует некая «температура Кюри», причём это не какая-то определённая температура, а для каждого материала своя, при превышении которой все ферромагнитные свойства исчезают. Совсем обалденно узнать, что существуют вещества и пятой группы, — называются антиферромагнетики ( эрбий, диспозий, сплавы марганца и МЕДИ !!! ). У этих спец материалов есть ещё одна температура: «антиферромагнитная точка Кюри» или «точка Нееля», — ниже которой устойчивые свойства этого класса также исчезают. ( Выше верхней точки вещество ведёт себя, как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферромагнетиком ).

Я почему это всё так спокойно рассказываю ? — Обращаю ваше внимание, что я никогда не говорил, что химия неправильная наука ( только физика ), — а это чистейшая химия. Представьте себе: берёте медь, охлаждаете её нехило, намагничиваете, — и у вас в руках ( в варежках 😉 лежит магнит. А ведь медь то не магнитная !!! — Правда, клёво.

Ещё нам из этой книжки могут понадобиться парочка вещей чисто электромагнитных, для создания альтернатора, например. Явление номер 1: В 1831 году Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называют электромагнитной индукцией, а возникающий ток индукционным. А теперь самое главное: Величина ЭДС индукции не зависит от способа, которым осуществляется изменение магнитного потока, и определяется лишь скоростью изменения потока ! — Созревает мысль: Чем быстрее крутится ротор со шторками, тем большего значения достигает наведённая ЭДС, и тем больше снимаемое напряжение со вторичной цепи альтернатора ( с катушек ). Правда, дядя Ленц нагадил нам своим «Правилом Ленца»: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Позже объясню, как это дело в альтернаторе ( да и в других моделях ) обходится.

Явление номер 2: Индукционные токи могут возбуждаться и в сплошных массивных проводниках. В этом случае их называют токами Фуко или вихревыми токами. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко могут достигать очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца токи Фуко выбирают внутри проводника такие пути и направления, чтобы своим действием возможно сильнее противиться причине, которая их вызывает. Поэтому движущиеся в сильном магните поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это надо знать и учитывать. К примеру, в альтернаторе, если сделать по общепринятой неправильной схеме, то в движущихся шторках возникают токи Фуко, ну и тормозят процесс, конечно. Об этом, на сколько я понимаю, вообще никто не задумывался. (Примечание: Единственным исключением является униполярная индукция, открытая Фарадеем и усовершенствованная Теслой, при которой не возникает вредного влияния самоиндукции).

Явление номер 3: Электрический ток, текущий в любом контуре, создаёт пронизывающий этот контур магнитный поток. При изменениях тока изменяется также и магнитный поток, вследствие чего в контуре индуцируется ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. В статье об альтернаторах расскажу и об этом явлении.

Кстати, о токах Фуко. Можно провести один прикольный опыт. Лёгкий до безобразия. Возьмем большой, толстый (толщиной не менее 2 мм) медный или алюминиевый лист и поставим его под углом к полу. Пустим свободно скользить вниз по его наклонной поверхности «сильный» постоянный магнит. И … Странно !!! Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. Почему ? Типа, «специалист» сразу ответит — «В листовом проводнике, при движении магнита, возникают вихревые электрические токи ( токи Фуко ), которые препятствуют изменению магнитного поля, а, следовательно, и препятствуют перемещению постоянного магнита вдоль поверхности проводника». Но задумаемся ! Вихревой электрический ток, это вихревое движение электронов проводимости. Что мешает свободному перемещению вихря электронов проводимости вдоль поверхности проводника ? Инертная масса электронов проводимости ? Потери энергии при столкновении электронов с кристаллической решеткой проводника ? Нет, этого не наблюдается, и вообще быть не может. Так, что мешает свободному движению вихревых токов вдоль проводника ? Не знаете ? И никто ответить не сможет, — потому, что вся физика — брехня.

Теперь парочка интересных мыслей по поводу сущности постоянных магнитов. В машине Говарда Р. Джонсона, точнее в патентной документации к ней, высказана вот какая идея: «Данное изобретение относится к методу использования спинов непарных электронов в ферромагнетике и других материалах, которые являются источниками магнитных полей, для производства мощности без потока электронов, как это происходит в обычных электрических проводниках, и к моторам с постоянными магнитами для использования данного метода при создании источника мощности. В практике данного изобретения спины непарных электронов, находящихся внутри постоянных магнитов, используются для того, чтобы создать источник движущей мощности единственно путем сверхпроводящих характеристик постоянных магнитов и магнитного потока, созданного магнитами, который управляется и концентрируется таким образом, чтобы ориентировать магнитные силы для постоянного производства полезной работы, такой как смещение ротора относительно статора». Отметим, что Джонсон пишет в своем патенте о постоянном магните, как о системе со «сверхпроводящими характеристиками» ! Токи электронов в постоянном магните — проявление реальной сверхпроводимости, для которой не требуется система охлаждения проводников, чтобы обеспечить нулевое сопротивление. Более того, «сопротивление» должно быть отрицательным, чтобы магнит мог сохранять и возобновлять свое намагниченное состояние.

А что, вы думаете, что всё о «постоянниках» знаете ? Вот простой вопрос: — А как выглядит картина силовых линий простого ферромагнитного кольца ( магнит от обычного динамика ) ? Почему-то, исключительно все полагают, что также, как и у любого кольцевого проводника (а в книжках, естественно, ни в одной не нарисовано). И вот тут то вы и ошибаетесь !

На самом деле ( см. рисунок ) в области, прилегающей к отверстию кольца, с линиями происходит что-то непонятное. Вместо того чтобы непрерывно пронизывать его, они расходятся, очерчивая фигуру, напоминающую туго набитый мешок. Он имеет, как бы две завязки – вверху и внизу ( особые точки 1 и 2 ), — магнитное поле в них меняет направление.

Можно проделать классный опыт ( типа, нормально не объяснимый ;), — поднесём снизу к ферритовому кольцу стальной шарик, а к его нижней части металлическую гайку. Она тут же притянется к нему ( рис. а ). Здесь все понятно – шарик, попав в магнитное поле кольца, стал магнитом. Далее станем вносить шарик снизу вверх в кольцо. Здесь гайка отвалится и упадёт на стол ( рис. б ). Вот она, нижняя особая точка ! В ней изменилось направление поля, шарик стал перемагничиваться и перестал притягивать гайку. Подняв шарик выше особой точки, гайку вновь можно примагнитить к нему ( рис. в ). Эту приколку с магнитными линиями первым обнаружил М.Ф. Остриков.

P.S.: И в заключение постараюсь почётче сформулировать свою позицию по отношению к современной физике. Я не против опытных данных. Если поднесли магнит, и он притянул железяку, — значит притянул. Если магнитный поток наводит ЭДС, — значит наводит. С этим не поспоришь. Но ( ! ) вот выводы, которые делают учёные, … их объяснения этих и других процессов, порой просто смешны ( мягко сказать ). И не порой, а частенько. Практически всегда…

Dragons’ Lord

Источник

www.glubinnaya.info

Почему магнит притягивает – все о магнитных полях

Магнит

Магниты, такие, как игрушки, прилепленные к вашему домашнему холодильнику, или подковы, которые вам показывали в школе, имеют несколько необычных черт. Прежде всего, магниты, притягиваются к железным и стальным предметам, например к двери холодильника. Кроме того, у них есть полюса.

Приблизьте друг к другу два магнита. Южный полюс одного магнита притянется к северному полюсу другого. Северный полюс одного магнита отталкивает северный полюс другого.

Магнитное и электрический ток

Магнитное поле генерируется электрическим током, то есть движущимися электронами. Электроны, движущиеся вокруг атомного ядра, несут отрицательный заряд. Направленное перемещение зарядов с одного места на другое называется электрическим током. Электрический ток формирует около себя магнитное поле.

Силовые линии магнитного поля

Это поле своими силовыми линиями, как петлей, охватывает путь электрического тока, подобно арке, которая стоит над дорогой. Например, когда включают настольную лампу и по медным проводам течет ток, то есть электроны в проводе перескакивают от атома к атому и вокруг провода создается слабое магнитное поле. В линиях высоковольтных передач ток намного сильнее, чем в настольной лампе, поэтому вокруг проводов таких линий формируется очень сильное магнитное поле. Таким образом, электричество и магнетизм — это две стороны одной и той же медали — электромагнетизма.

Движение электронов и магнитное поле

Движение электронов внутри каждого атома создает вокруг него крошечное магнитное поле. Движущийся по орбите электрон образует вихреобразное магнитное поле. Но большая часть магнитного поля создается не движением электрона по орбите вокруг ядра, а движением атома вокруг своей оси, так называемым спином электрона. Спин характеризует вращение электрона вокруг оси, как движение планеты вокруг своей оси.

Почему материалы магнитятся и не магнитятся

В большинстве материалов, таких, как пластмассы, магнитные поля отдельных атомов ориентированы беспорядочно и взаимно гасят друг друга. Но в таких материалах, как железо, атомы можно сориентировать так, что их магнитные поля сложатся, поэтому кусок стали намагничивается. Атомы в материалах соединены в группы, которые называются магнитными доменами. Магнитные поля одного отдельного домена сориентированы в одну сторону. То есть каждый домен — это маленький магнитик.

Различные домены ориентированы в самых разнообразных направлениях, то есть неупорядоченно, и гасят магнитные поля друг друга. Поэтому стальная полоса — не магнит. Но если нам удастся сориентировать домены в одну сторону, чтобы силы магнитных полей сложились, вот тогда берегитесь! Стальная полоса станет мощным магнитом и притянет любой железный предмет от гвоздя до холодильника.

Интересный факт: минерал магнитный железняк — естественный магнит. Но все же большинство магнитов изготовляют искусственно.

Как делают магниты

Какая сила может заставить атомы построиться в стройную линию, чтобы получился один большой домен? Поместите стальную полосу в сильное магнитное поле. Постепенно один за другим все домены повернутся в направление приложенного магнитного поля. По мере поворота домены будут втягивать в это движение другие атомы, увеличиваясь в размерах, буквально разбухая. Потом одинаково ориентированные домены соединятся, и вот, пожалуйста, стальная полоса превратилась в магнит.

Вы можете продемонстрировать это своим товарищам с помощью обыкновенного стального гвоздя. Положите гвоздь в магнитное поле большого подковообразного магнита. Подержите его там несколько минут, пока домены гвоздя не выстроятся в нужном направлении. Как только это произойдет, гвоздь ненадолго станет магнитом. С его помощью можно будет даже подбирать с пола упавшие булавки.

Интересные статьи:

Рейтинг: 4.8/5. Из 41 голоса.

Please wait...

www.voprosy-kak-i-pochemu.ru

Почему магнит притягивает железо?

Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга.

По иному дело обстоит в магнитах, атомные магнитные поля которых выстраиваются в упорядоченные области, называющиеся доменами. Каждая такая область имеет северный и южный полюс. Направление и интенсивность магнитного поля характеризуется так называемыми силовыми линиями {на рисунке показаны зеленым цветом), которые выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Чем гуще силовые линии, тем концентрированнее магнетизм. Северный полюс одного магнита притягивает южный полюс другого, в то время как два одноименных полюса отталкивают друг друга. Магниты притягивают только определенные металлы, главным образом железо, никель и кобальт, называющиеся ферромагнетиками. Хотя ферромагнетики и не являются естественными магнитами, их атомы перестраиваются в присутствии магнита таким образом, что у ферромагнитных тел появляются магнитные полюса.

Магнитная цепочка

Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом.

Бесчисленные маленькие магнитики

Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление (красные стрелки) и не оказывают суммарного магнитного воздействия.

Образование постоянного магнита

Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно (розовые стрелки), и естественный магнетизм металла не проявляется.
Если к железу приблизить магнит (розовый брусок), магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля (зеленые линии).
Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.

information-technology.ru

Магниты и электромагниты

Магнитное притяжение (или отталкивание) объясняется тем, что каждому магниту сопутствует расположенное в пространстве вокруг него внешнее магнитное иоле, способное взаимодействовать на расстоянии с другими магнитными полями. Так, два магнита притягиваются друг к другу, если сближать их разноименные полюса, и отталкиваются, когда сближаемые полюса одноименны.

При помещении в магнитное поле железа возникает явление магнитной индукции, в результате которого железо оказывается тоже намагниченным, обладающим собственным магнитным полем. Взаимодействуя с основным полем, индуктированное поле вызывает только притяжение железа. Факт появления индуктированной намагниченности у железа, помещаемого в магнитное поле, обычно подтверждают с помощью опыта, когда кучка гвоздей притягивается к магниту, образуя гроздь, в которой гвозди прилипают не только к полюсам, но и друг к другу. Достаточно убрать магнит, как вся гроздь рассыпается, и гвозди оказываются совершенно неспособными взаимно притягиваться.

Магнитная индукция возможна лишь в телах, называемых ферромагнитными, к которым относятся железо, сталь, никель, кобальт и ряд сплавов этих металлов.

В отличие от электрического поля, силовые линии которого всегда разомкнуты, так как они начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных, магнитные поля образованы всегда замкнутыми линиями, исходящими из северного полюса магнита и входящими в южный. Внутри тела магнита силовые линии идут от южного полюса к северному.

Внешние магнитные поля магнитов, а также индуктированные этими полями вторичные поля у кусочков железа удобно наблюдать с помощью железных опилок, располагающихся при разбрасывании на листке бумаги, покрывающем магнитные полюса, в виде некоторого спектра линий, густота которых и направление характеризуют вид поля.

Для определения наличия и основных характеристик слабых магнитных полей более пригоден метод их исследования с помощью магнитной стрелки, которая ориентируется всегда вдоль силовых линий исследуемого магнитного поля. Именно с помощью магнитных стрелок было обнаружено, что вокруг каждого проводника с током возникает цилиндрическое магнитное поле, пропорциональное силе тока и состоящее из замкнутых концентрических силовых линий. На рис. 8 показан опыт, подтверждающий магнитные свойства проводника с током.

Если проводник с током свернуть в кольцо или лучше в многовитковую катушку, магнитное поле такой катушки по форме и свойствам ничем не будет отличаться от поля постоянного магнита. Поле это усилится, если внутрь катушки поместить железный сердечник, и такую систему называют уже электромагнитом.

О сущности магнетизма известно несколько гипотез. По одной из них поля постоянных магнитов возникают благодаря действию некоторых электрических токов, находящихся внутри магнита. Такими элементарными круговыми токами являются электронные орбиты отдельных атомов. В ненамагниченном куске стали, например, как и во всяком проводнике, далеко не все планетарные электроны свободны. Наиболее близкие к центру атома электроны обращаются лишь вокруг собственных ядер, но вращение это происходит в разных случайно ориентированных плоскостях, вследствие чего внешнего магнитного эффекта нет. Если же поместить сталь в магнитное поле, ее близкие к ядрам атомов электроны начнут вращаться в параллельных друг другу плоскостях, причем магнитные действия их суммируются.

Если теперь убрать намагничивающее поле, плоскости электронных орбит всех атомов, связанных их суммарным магнитным потоком, сохранят приданную им параллельность, а кусок стали сохранит появившееся у него собственное внешнее магнитное поле: говорят, что сталь намагничена.

Рис. 8. Иллюстрация магнитных свойств тока.

В железе, временно помещаемом в сильное магнитное поле, упорядочение расположения электронных орбит также имеет место, но лишь немногие орбиты сохраняют приданную им позицию после того, как намагничивающее поле будет убрано. Этим и объясняется, что железо не сохраняет намагниченности, а несет в себе лишь слабые следы остаточного магнетизма после того, как было временно подвергнуто воздействию сильного намагничивающего поля. В немагнитных материалах (например, латунь, алюминий и др.) тоже имеются ближние электронные орбиты, однако их положение в пространстве под воздействием магнитных полей не изменяется, поэтому магнитной индукции в них нет.

Объяснение магнитных явлений действием круговых токов распространяется даже и на магнитное поле земли. Земной шар, окруженный вращающейся вместе с ним атмосферой с постоянно присутствующими в ней скоплениями зарядов, оказывается как бы охваченным витком мощного тока, который и создает магнитное поле земли.

Магнитное поле катушки, обмотка которой содержит п витков, в п раз сильнее магнитного поля одиночного витка. В то же время магнитное поле катушки тем сильнее, чем больший ток протекает по ее обмотке. Поэтому полная характеристика магнитных свойств катушки с током дается допустимым числом ампервитков, при котором катушка может создавать магнитное поле, не повреждаясь от перегрева.

Рис. 9. Схемы реле и электрического звонка.

Намагничивание с помощью электротока весьма широко используется в технике. Достаточно сказать, что это явление используется во всех без исключения электромоторах и почти во всех исполнительных механизмах, действующих от электротока. И в электрозвонках, и в телефонных аппаратах, а также в другой аппаратуре сигнализации и связи используется множество всевозможных электромагнитных реле, с помощью которых осуществляется дистанционное управление различными устройствами, практически без ограничения расстояния.

На рис. 9 а показано устройство реле, пригодного для дистанционного замыкания электрических цепей, которые могут быть подведены к рабочим контактам реле К1 и К2. При замыкании цепи питания обмотки реле его якорь Я, притягиваясь к сердечнику С, сближает контакты до соприкосновения, а при выключении питания дает им возможность разойтись. На этом же рисунке показано условное обозначение реле, работающего на размыкание контактов (б).

На рис. 9 в показано устройство электрического звонка, молоточек которого будет автоматически колебаться в течение всего времени, пока нажатием кнопки Кн цепь питания звонка замкнута. Колебания возникают и поддерживаются из-за наличия автоматического прерывания питающего тока в контакте К при каждом притяжении якоря Я сердечником С.

Смотрите также

aerologiya.ru

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли. 8 класс. Физика. - Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Если вставить в катушку с током стержень из закалённой стали, то в отличие от железного стержня он не размагничивается после выключения тока, а длительное время сохраняет намагниченность.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

Французский учёный Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. Во времена Ампера о строении атома ещё ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов оставалась неизвестной. Теперь мы знаем, что в каждом атоме имеются отрицательно заряженные частицы — электроны. При движении электронов возникает магнитное поле, которое и вызывает намагниченность железа и стали.

На рисунке изображены дугообразный и полосовой магниты.

Рис. Постоянные магниты

Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита (рис.). У всякого магнита, как и у известной нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса: северный (N) и южный (S).

Рис. Полюса магнита

Поднося магнит к предметам, изготовленным из различных материалов, можно установить, что магнитом притягиваются очень немногие из них. Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, значительно слабее никель и кобальт.

В природе встречаются естественные магниты (рис.) — железная руда (так называемый магнитный железняк). Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, в Карелии, Курской области и во многих других местах.

Рис. Притяжение металлических тел естественным магнитом

Железо, сталь, никель, кобальт и некоторые другие сплавы в присутствии магнитного железняка приобретают магнитные свойства.

Магнитный железняк позволил людям впервые ознакомиться с магнитными свойствами тел. Перечислим основные из этих свойств.

Если магнитную стрелку приблизить к другой такой же стрелке, то они повернутся и установятся друг против друга противоположными полюсами (рис.).

Рис. Взаимодействие магнитных стрелок

Так же взаимодействует стрелка и с любым магнитом.

Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно заметить, что северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса магнита и притягивается к южному полюсу. Южный полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом.

На основании описанных опытов можно сделать следующее заключение: разноимённые магнитные полюсы притягиваются, одноимённые отталкиваются. Это правило относится и к электромагнитам.

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый.

С помощью железных опилок можно получить представление о виде магнитного поля постоянных магнитов.

Рисунок а даёт представление о картине магнитного поля полосового магнита, а рисунок б — о картине магнитного поля дугообразного магнита. Как магнитные линии магнитного поля тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита — замкнутые линии. Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита, так же как магнитные линии катушки с током.

Рис. Картина магнитного поля полосового и дугообразного магнитов

На рисунке а показаны магнитные линии магнитного поля двух магнитов, обращенных друг к другу одноимёнными полюсами, а на рисунке б — двух магнитов, обращенных друг к другу разноимёнными полюсами.

Рис. Магнитные линии магнитного поля, созданного двумя магнитами

Все описанные выше картины можно легко получить на опыте.

С глубокой древности известно, что магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определённом направлении (если вблизи неё нет магнитов, проводников с током, железных предметов). Этот факт объясняется тем, что вокруг Земли существует магнитное поле и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий. На этом и основано применение компаса (рис.), который представляет собой свободно вращающуюся на оси магнитную стрелку.

Рис. Компас

Наблюдения показывают, что при приближении к Северному географическому полюсу Земли магнитные линии магнитного поля Земли всё под большим углом наклоняются к горизонту и около 75° северной широты и 99° западной долготы становятся вертикальными, входя в Землю (рис.). Здесь в настоящее время находится Южный магнитный полюс Земли, он удалён от Северного географического полюса примерно на 2100 км.

Рис. Магнитные линии магнитного поля Земли

Северный магнитный полюс Земли находится вблизи Южного географического полюса, а именно на 66,5° южной широты и 140° восточной долготы. Здесь магнитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли.

Таким образом, магнитные полюсы Земли не совпадают с её географическими полюсами. В связи с этим направление магнитной стрелки не совпадает с направлением географического меридиана. Поэтому магнитная стрелка компаса лишь приблизительно показывает направление на север.

Иногда внезапно возникают так называемые магнитные бури, кратковременные изменения магнитного поля Земли, которые сильно влияют на стрелку компаса. Наблюдения показывают, что появление магнитных бурь связано с солнечной активностью.

Магнитные бури: а — на Солнце; б — на Земле

В период усиления солнечной активности с поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц, электронов и протонов. Магнитное поле, образуемое движущимися заряженными частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю. Магнитные бури — явление кратковременное.

На земном шаре встречаются области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитной линии Земли. Такие области называют областями магнитной аномалии (в пер. с лат. «отклонение, ненормальность»).

Одна из самых больших магнитных аномалий — Курская магнитная аномалия. Причиной таких аномалий являются огромные залежи железной руды на сравнительно небольшой глубине.

Курская магнитная аномалия

Земной магнетизм ещё окончательно не объяснён. Установлено только, что большую роль в изменении магнитного поля Земли играют разнообразные электрические токи, текущие как в атмосфере (особенно в верхних её слоях), так и в земной коре.

Большое внимание изучению магнитного поля Земли уделяют при полётах искусственных спутников и космических кораблей.

Установлено, что земное магнитное поле надёжно защищает поверхность Земли от космического излучения, действие которого на живые организмы разрушительно. В состав космического излучения, кроме электронов, протонов, входят и другие частицы, движущиеся в пространстве с огромными скоростями.

Полёты межпланетных космических станций и космических кораблей на Луну и вокруг Луны позволили установить отсутствие у неё магнитного поля. Сильная намагниченность пород лунного грунта, доставленного на Землю, позволяет учёным сделать вывод, что миллиарды лет назад у Луны могло существовать магнитное поле.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

Какие тела называют постоянными магнитами?
Как Ампер объяснял намагничивание железа?
Как можно теперь объяснить молекулярные токи Ампера?
Что называют магнитными полюсами магнита?
Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов?
Как можно получить представление о магнитном поле магнита?
ем объяснить, что магнитная стрелка устанавливается в данном месте Земли в определённом направлении?
Где находятся магнитные полюсы Земли?
Как показать, что Южный магнитный полюс Земли находится на севере, а Северный магнитный полюс — на юге?
Чем объясняют появление магнитных бурь?
Что такое области магнитной аномалии?
Где находится область, в которой наблюдается большая магнитная аномалия?

Задание 2. Отгадай ребусы.

К занятию прикреплен файл «Тайны магнитов.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: http://www.tepka.ru/fizika_8

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Почему магнит притягивает – все о магнитных полях. Как направлены магнитные линии внутри магнита снаружи магнита

Постоянный магнит

Тайны постоянного магнита

Тайны постоянного магнита | Глубинная информация

Dragons’ Lord

Почему магнит притягивает – все о магнитных полях

Магнитное и электрический ток

Движение электронов и магнитное поле

Почему материалы магнитятся и не магнитятся

Как делают магниты

Интересные статьи:

Почему магнит притягивает железо?

Магнитная цепочка

Бесчисленные маленькие магнитики

Образование постоянного магнита

Магниты и электромагниты

Магниты и электромагниты

Смотрите также

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли. 8 класс. Физика. - Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Домашняя работа.

К занятию прикреплен файл «Тайны магнитов.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация