Вещества в магнитном поле. Взаимодействие магнитного поля с веществом. Как возникает магнитное поле

огда возникает магнитное поле?Как оно себя проявляет?

Магни́тное по́ле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты) . Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции \vec{\mathbf{B}}. В СИ магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл. ) Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током) . Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу называется силой Лоренца. Она пропорциональна заряду частицы и векторному произведению поля и скорости движения частицы.

почитай физику за 6-7 класс или посмотри на поисковике, зачем задавать глупые вопросы....

1. Все железные предметы притягиваются к источнику поля (магнит, электромагнит) или отталкиваются магниты с одинаковыми полюсами. 2. Металлическая стружка (опилки) выстраиваются возле источника в форме элипса (овала)

touch.otvet.mail.ru

Магнитное поле. Все о магнитах :: Класс!ная физика

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Магнитное поле - это особый вид материи, невидимый и неосязаемый для человека,существующий независимо от нашего сознания. Еще в древности ученые-мыслители догадывались, что вокруг магнита что-то существует.

Магнитная стрелка.

Магнитная стрелка – это устройство, необходимое при изучении магнитного действия электрического тока. Она представляет из себя маленький магнит, установленный на острие иглы, имеет два полюса: северный и южный .Магнитная стрелка может свободно вращаться на кончике иглы. Северный конец магнитной стрелки всегда показывает на "север". Линия, соединяющая полюсы магнитной стрелки называется осью магнитной стрелки.Аналогичная магнитная стрелка есть в любом компасе - приборе для ориентирования на местности.

Где возникает магнитное поле?

Опыт Эрстеда ( 1820г.) - показывает, как взаимодействует проводник с током и магнитная стрелка.

При замыкании эл цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения, при размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое первоначальное положение.

В пространстве вокруг проводника с током (а в общем случае вокруг любого движущегося электрического заряда) возникает магнитное поле.Магнитные силы этого поля действуют на стрелку и поворачивают ее.

В общем случае можно сказать, что магнитное поле возникает вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

ЧИТАЕМ !

Часы и магнит."Шаттл" на магнитной тяге. Сражение марсиан с земножителями.

Тайны магнита.

ИНТЕРЕСНО, ЧТО ...

... многие небесные тела – планеты и звезды - обладают собственными магнитными полями. Однако наши ближайшие соседи- Луна, Венера и Марс - не имеют магнитного поля, подобного земному.___

Гильберт открыл, что, когда приближают к одному полюсу магнита кусок железа, другой полюс начинает притягивать сильнее. Эта идея была запатентована лишь через 250 лет после смерти Гильберта.

.... в первой половине 90-х годов, когда появились новые грузинские монеты - лари, местные воры-карманники обзавелись магнитами,т.к. металл, из которого делались эти монеты, хорошо притягивался магнитом!

... если взять долларовую купюру за угол и поднести к мощному магниту(например, подковообразному), создающему неоднородное магнитное поле, бумажка отклонится к одному из полюсов. Оказывается, краска долларовой купюры содержит соли железа, обладающие магнитными свойствами, поэтому доллар притягивается к одному из полюсов магнита.

... если поднести к плотницкому пузырьковому уровню большой магнит, то пузырек сдвинется. Дело в том, что пузырьковый уровень заполнен диамагнитной жидкостью. Когда такую жидкость помещают в магнитное поле, то внутри нее создается магнитное поле противоположного направления, и она выталкивается из поля. Поэтому пузырек в жидкости приближается к магниту.

О НИХ НАДО ЗНАТЬ ! Организатором магнитно-компасного дела в ВМФ России был известный ученый-девиатор,капитан I –го ранга, автор научных трудов по теории компаса И.П. Белаванец. Участник кругосветного путешествия на фрегате "Паллада" и участник Крымской войны 1853-56 гг. он впервые в мире осуществил размагничивание судна (1863 г.) и решил проблему установки компасов внутри железной подводной лодки. В 1865 г. был назначен начальником первой в стране Компасной обсерватории в Кронштадте.

ВЕРИТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО ...

… можно вынуть иголку, лежащую на дне стакана с водой,не дотрагиваясь до нее ни чем и не выливая воду из стакана?

… можно сделать магнит самому, т.е., например, намагнитить иголку,проведя вдоль нее несколько раз магнитом от середины к краям?

… можно сделать из иголки плавающий компас?

… можно сделать кольцо из скрепок, не скрепляя их механически, а только используя магнит?

… магнит может висеть в воздухе без нити?

А ? Не слышу ...

Смотри другие страницы по теме «Всё о магнитах»:

Магнитное поле

Постоянные магниты

Органические магниты

Магнитные жидкости

Электромагниты

Электромагниты Дж. Генри

Телеграф С. Морзе

"Ювелирные" соленоиды

"Шаттл" на электромагнитной тяге

Опыты с магнитными иголками

Опыт: влияние температуры на свойства магнита

Магнитное поле Земли

Можно ли намагнитить шар?

Намагничивание в магнитном поле Земли

Часы и магнетизм

"Поющие" магниты

Размагничивание

Дрейф магнитных полюсов Земли

"Магометов гроб"

Проект магнитного транспорта

Лечение магнитами

Магнитная летательная машина

Сражение марсиан с земножителями

Магнитный вечный двигатель

Магнитные фокусы

Оружие 21 века

Как влияет электросмог на всё живое?

Как работает микроволновка?

Загадки Николы Тесла

О полярных сияниях

Научные игрушки с элементами "антигравитации"

Применение электромагнита

Бури, которые не видит глаз

Может ли бритва самозатачиваться?

class-fizika.narod.ru

А существует ли магнитное поле?

Часть I. Стационарное поле

На поставленный в заголовке вопрос любой ответит утвердительно. Иначе чем кусок железа притягивается к магниту, чем стрелка компаса поворачивается на север? Магнитное поле (МП) всесторонне изучено экспериментально, строго описано теоретически, а критерием истинности представлений о нем служит практика. МП вращает роторы электродвигателей, генерирует ток на электростанциях, служит рабочей средой в электромагнитах, трансформаторах, ускорителях заряженных частиц и многих других устройствах современной техники. Этим полем закаляют сталь, устраняют усадочные раковины при выплавке металлов, уничтожают накипь в паровых котлах и трубах теплоснабжения, а также парафиновые отложения в нефтепроводах. Магнитная обработка картофеля, семян растений, автомобильного топлива, простой воды и т.д. приводит к фантастическим результатам, не объяснимым современной наукой. «Магнетические» явления, как и в средние века, окружены туманом таинственности и соседствуют с магическими. Этим пользуются лжеученые, мошенники и шарлатаны. Если средневековые знахари лечили магнитом порчу и сглаз, то ряд ведущих институтов страны продают магнитотерапевтические аппараты, якобы излечивающие сотни болезней самой разной природы. Астрологи

«научно» подкрепляют

истинность

своих

предсказаний воздействием космического МП планет. Не обходятся без МП и многочисленные изобретатели вечных двигателей,

обещающие

неограниченные

потоки

бесплатной и экологически чистой энергии. Вращением магнита создают

мифическое

торсионное

поле,

которым

обрабатывают настои трав, получая чудодейственные лекарства от различных болезней. Изобретены магниты, защищающие

доверчивых

людей

от

шаровых

молний. Магнетизмом объясняют прилипание тарелок к человеческому телу и многие другие непонятные явления. МП мы ощущаем руками, поднося кусок железа к магниту, а его структуру можем увидеть глазами, воспользовавшись

железными

опилками.

Поскольку

МП дано нам в ощущениях, измеряется приборами и используется на практике, оно признано особым видом материи. Ему приписали массу и энергию. Однако далеко не все то, что дано нам в ощущениях, является

объективной

реальностью,

то

есть

материей. Человек обладает богатым воображением и часто чувствует то, чего нет на самом деле. Вспомним «чистую» и «нечистую» силы, леших, барабашек, снежного человека, лох-несское чудовище, НЛО. Ведь все это кто-то видел, слышал, трогал руками, зафиксировал на фотографиях и в протоколах, а на тарелках инопланетян некоторые даже летали. Ученые тоже часто наблюдают несуществующее —

квантование

напряжения

и

температуры, холодный ядерный синтез, многие элементарные частицы, торсионное поле и т.д. Вспомним также историю с флогистоном, учение о котором было господствующим в термодинамике

времен

Ломоносова.

Перетекание

этой

«огненной материи» от горячей печки хорошо ощущается поднесенной к ней рукой. Теория флогистона давала точное описание

тепловых

явлений

и

подтверждалась

практикой. Несмотря на это, с развитием науки от флогистона пришлось

отказаться.

При

этом

понимание

тепловых процессов стало более строгим, глубоким и простым. А не таким ли «флогистоном» является и МП, понятие о котором досталось нам из истории? В самом деле, что это за материя, которая исчезает при переходе от неподвижной системы отсчета к движущейся вместе с зарядом? Что за поле, если оно не имеет своих материальных

носителей

—

магнитных

зарядов,

монополей (даже

у

элементарных

частиц

магнетизм

обусловлен круговыми токами)? Может ли материальное МП заставить двигаться носители заряда во вторичной обмотке трансформатора, если на них непосредственно не действует, оставаясь локализованным в железном сердечнике? Возможно ли с материалистических позиций объяснить

этим

полем

отклонение

заряженной

частицы, пролетающей мимо магнита, вне его МП (эффект Ааронова-Бома)? Таких вопросов, как будет показано ниже, можно

задавать

множество. Классическая

электродинамика Ампера-Фарадея-Максвелла не дает на них ответа. Основываясь на существовании МП, электродинамика

часто

противоречит

логике

и

фундаментальным законам природы. В настоящей работе будет показано, что МП не существует в природе, оно является нашим вымыслом. Все явления и эффекты, приписываемые магнетизму, имеют чисто электрическую природу и без МП описываются более строго, просто и ясно. По

существующим

представлениям

МП

проявляется

и

фиксируется

в

двух

группах

явлений:

стационарное

—

в

силовых

эффектах

взаимодействия

движущихся зарядов, переменное — в появлении ЭДС в замкнутом контуре. Эти эффекты будут рассмотрены, соответственно, в первой и второй частях работы. Взаимодействие точечных зарядов Термин стационарный, то есть постоянный во времени, создает иллюзию чего-то неизменного и неподвижного.

Однако

стационарное

МП

—

это принципиально динамическое явление. Оно

создается

только движущимися зарядами и обнаруживается только ими. Считается, что стационарное МП имеется у пролетающих мимо нас электрических зарядов, вокруг пучков заряженных частиц и проводов с током, внутри соленоидов, у полюсов постоянных магнитов. Во всех этих случаях

его

источником

являются

движущиеся

заряды

(в постоянных магнитах из ферромагнетиков имеются молекулярные кольцевые токи, а в магнитах из сверхпроводников — кольцевые макротоки). Даже у элементарных частиц — электронов, протонов, нейтронов МП обусловлено круговым движением заряженной материи. Доказательством

реальности

стационарного МП служат

силы,

действующие

с

его

стороны

на

движущиеся электрические заряды. Его регистрируют и измеряют по отклонению пролетающих заряженных частиц, по притяжению или отталкиванию проводов с током,

магнитов,

соленоидов,

по

повороту

магнитной стрелки,

намагничиванию

вещества

и

поляризации элементарных частиц. Все эти случаи сводятся к силе взаимодействия двух движущихся зарядов, которую и рассмотрим в первую очередь. Неподвижный точечный заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле, напряженность Е которого одинакова во всех направлениях и убывает с расстоянием r как 1/r2. Вектор Е направлен по радиусу, а эквипотенциальные поверхности имеют вид сфер с общим центром на заряде (рис. 1, а). Взаимодействие двух неподвижных зарядов

q1, q2 описывается законом Кулона: где a —

расстояние

между

зарядами,

ε —

абсолютная диэлектрическая проницаемость среды. При этом силы F12, действующая со стороны первого заряда на второй, и F21 — со стороны второго на первый, равны и противоположны, то есть в соответствии с третьим законом Ньютона действие равно противодействию. Поле движущегося заряда отлично от поля неподвижного (рис. 1, б). Эквипотенциальные поверхности уже

не

являются

концентрическими

сферами,

а

их центры

смещаются

вместе

с

движущимся

зарядом. Это

связано

с

тем,

что

поле

распространяется

с

конечной

скоростью,

равной

скорости

света,

а

каждая следующая

его

порция

испускается

из

новой

точки пространства, куда смещается заряд. Ввиду отличия полей движущегося и неподвижного зарядов сила взаимодействия движущихся зарядов не равна кулоновской Fk(1), а отличается от нее: F = Fk+ Fм (сумма здесь векторная). Добавочная сила Fм, возникающая за счет движения, в классической электродинамике называется магнитной силой и связывается с наличием у движущихся зарядов МП. Она определяется законом Ампера: Прямые скобки здесь означают векторное произведение, В1 — магнитная индукция, создаваемая первым зарядом в месте нахождения второго, В2 — вторым на месте первого, v1 и v2 — скорости зарядов. Если

заряды

движутся

параллельно друг другу,

то магнитная сила, как и кулоновская, является центральной и одинаковой на оба заряда, то есть действие равно противодействию.

Однако

в

случае

непараллельного движения силы F12М и F21М не равны друг другу и направлены не по одной линии. А если заряды движутся перпендикулярно друг другу, то магнитная сила действует лишь

на

один

из

них,

без

противодействия

на

второй (рис. 2) Этот результат противоречит одному из фундаментальных законов природы, гласящему, что действие равно противодействию. Выражения для магнитных сил (2, 3) противоречат и другому фундаментальному закону природы — принципу относительности Галилея, так как силы зависят от абсолютных скоростей, а должны определяться относительными. Ампер понимал эти противоречия и давал более сложные выражения для сил, которые

в

дальнейшем

забылись. Разрешая

противоречия классической

электродинамики,

Эйнштейн

разработал теорию относительности, введя сокращение размеров, замедление времени и прочее для движущихся тел. Введение магнитных сил в классической электродинамике

оказалось

необходимым

ввиду

того,

что

в ней не учитывается отличие электрического поля движущегося заряда от поля неподвижного, а сила взаимодействия

движущихся

зарядов

рассчитывается

по статической

формуле

Кулона

(1).

Соответственно электрическое поле движущихся зарядов определяют по статическому уравнению Максвелла divD =

ρ (D =

εE — электрическая индукция,

ρ — объемная плотность заряда). Если бы Эрстед, Ампер, Фарадей, Максвелл и их последователи учли разницу электрических полей, изображенных

на

рис.

1,

а

и

1,

б,

то

необходимость введения МП и магнитных сил отпала бы. Продемонстрируем это на примере взаимодействия токов. Поле тока Проводник, по которому течет постоянный электрический ток, является электрически незаряженным, так как

число

положительных

зарядов

в

нем

равно

числу отрицательных и сколько зарядов входит с одной стороны, столько и выходит с другой. Однако, несмотря на компенсацию зарядов, ток создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это связано с тем, что поле движущихся зарядов (в металлах электроны) отлично

от

поля

неподвижных

(положительных

ионов). Напряженность поля проводника с током Е = ЕД— ЕС, где ЕД — напряженность, создаваемая движущимися зарядами, а ЕС — статическими той же плотности. Электрическое поле цепочки неподвижных зарядов (заряженной

нити)

из

электростатики

равно Ес= τ /(2 πε r), где

τ — линейная плотность заряда. Вектор ЕС перпендикулярен оси нити и направлен по радиусу r. Если же цепочка зарядов движется со скоростью v, то их поле, как говорят, сносится назад эфирным ветром — оно отстает за счет конечной скорости распространения c (рис. 3). Поэтому его напряженность Приближение справедливо при скоростях v много меньших скорости света с. * ) Суммарное электрическое поле проводника с током где I = v τ — ток,

µ — абсолютная магнитная проницаемость среды. Здесь учтено, что с2 = 1/( εµ ). Хотя это поле и обнаружено экспериментально (оно особенно сильно

вблизи

сверхпроводниковых

соленоидов,

где протекают большие токи), оно не признается классической электродинамикой. Для описания же создаваемых им эффектов вводят МП с индукцией Однако

МП

объясняет

лишь

часть

эффектов

(например, взаимодействие двух токов) и не может объяснить,

например,

воздействие

постоянного

тока

на неподвижный заряд, предсказываемое (5). Взаимодействие токов В 1820 г. Ампер открыл, что два параллельных провода с токами I1 и I2 притягиваются, если токи текут в одном

направлении,

и

отталкиваются,

если

токи встречные, с силой где а — расстояние между проводами, l — их длина. Он объяснил этот факт взаимодействием магнитных полей токов (6). При этом Ампер не знал о существовании у проводов с током электрических полей (5) и не учитывал силу их взаимодействия. Посмотрим, а не получится ли та же экспериментально измеряемая сила (7) при учете только

электрического

взаимодействия

проводов,

без магнитного. Для определенности свободными носителями заряда будем считать положительные частицы. Сила взаимодействия двух проводов с токами I1, I2 складывается

из

четырех

составляющих: отталкивания положительных зарядов первого и положительных второго провода

F+1-2,

притяжения

отрицательных первого

и

положительных

второго F-1+2,

притяжения положительных первого и отрицательных второго F+1-2, а также отталкивания отрицательных первого и отрицательных второго F-1-2 (рис. 4) — Последняя

составляющая

силы

между

неподвижными

отрицательными

зарядами

определяется

из электростатики: где

τ1,

τ2 — линейные плотности зарядов в проводах. Расчет остальных сил следует вести с учетом движения цепочек зарядов относительно друг друга согласно (4). При этом в соответствии с принципом относительности в качестве скорости v нужно брать относительною скорость, то есть для F+1-2 v1, для F-1+2 v2, а для F+1+2 (v1-v2). В результате после сокращения статических составляющих сил получим Подставив сюда значение Fc по (9), заменив с 2 на 1/( εµ ), v1τ1 на I1 и v2τ2 на I2, получим выражение Ампера (7). Знак минус означает притяжение. Если один изтоков

будет

обратного

направления,

то

есть

отрицательным, то будет сила отталкивания со знаком плюс. Следовательно, для описания взаимодействия проводов с током не нужно вводить промежуточную среду — МП. Не потеряв, как это сделал Ампер и его последователи, электрическое поле тока, понять и рассчитать это взаимодействие становится проще, строже и нагляднее. При этом отпадают проблемы противоречий с принципом относительности и третьим законом Ньютона. Намагничивание Наряду

с

описанными

силовыми

эффектами

стационарное МП проявляет себя в намагничивании вещества. Намагничивание — это приобретение телом магнитного момента

pМ= qМl, где qМ — положительный и отрицательный магнитные заряды, а l — расстояние между ними (рис. 5, а). Магнитный момент единицы объема вещества M = рМ/V, где V — объем тела, называется

намагниченностью. Считается, что она пропорциональна напряженности МП Н: а коэффициент пропорциональности

называют магнитной восприимчивостью вещества. Чем больше

, тем лучше намагничивается данное вещество. На самом деле никаких магнитных зарядов qМ типа изображенных на рис. 5, а у намагниченных тел не существует. Реальны же только круговые токи, представляющие собой векторную сумму круговых молекулярных токов и называемые токами Ампера IА

(рис. 5, б). Замена реальной физической картины намагниченного

тела

(рис.

5,

б)

на

мифический

магнитный диполь (рис. 5, а) возможна потому, что на достаточно большом расстоянии от тела МП В этих структур практически одинаково, а именно оно и наблюдается в

эксперименте. Различие ближнего МП структур проявляется лишь в специально поставленных экспериментах, в которых, в частности, показано, что элементарные

частицы

обладают

круговыми

токами

по рис. 5, б, а не магнитными зарядами по рис. 5, а. Если площадь основания тела S, а высота l , то в соответствии с рис. 5, а его магнитный момент рМ= МSl, а по рис. 5, б pМ= SIA. Приравнивая эти значения, получим, что IA = Мl. Если теперь от тока IA перейти к его плотности на единицу длины тела JA= IA/l, то окажется, что Следовательно,

намагниченность

М

есть

не

что иное, как линейная плотность кругового тока Ампера. Известно, что ток не может создаваться стационарным МП, как это утверждает соотношение (11) классической электродинамики. ток возбуждается только электрическим

полем.

Причем,

для

возбуждения

кругового тока электрическое поле должно иметь круговую ЭДС E, то есть быть вихревым. Тогда только при неравной нулю круговой проводимости G

o будет ток

IA=

GoE. В дифференциальной форме это уравнение выглядит так: где

γo= Gol/S — удельная круговая электрическая проводимость

вещества,

имеющая

размерность 1/(Ом•м) или См/м. Из полученного уравнения (13) следует, что для «намагничивания» вещества нужно не МП, а неоднородное, вихревое электрическое поле, ротор которого (то есть dEy/dx — dEx/dy) не равен нулю. Такое поле и создают намагничивающие устройства — соленоиды, магниты. Круговая проводимость

γo характеризует способность вещества

«намагничиваться»

(по

существующей

терминологии), а точнее — проводить круговой электрический ток. В диамагнетиках

γo мала и отрицательна. В парамагнетиках, где имеются круговые токи неспаренных электронов, ориентируемые вихревым электрическим полем, γo положительна. В

ферромагнетиках

ниже

точки

Кюри происходит спонтанная ориентация орбит круговых токов неспаренных электронов и ток Ампера возникает сам собой, без внешних воздействий. При этом γo оказывается равной бесконечности. Это означает, что ферромагнетики являются сверхпроводниками, но не обычными с бесконечной линейной проводимостью, а круговыми с бесконечно текущим круговым током. Критическая температура

ферромагнитных сверхпроводников

равна

их

точке Кюри. Поэтому ферромагнитные вещества являются самыми высокотемпературными сверхпроводниками. Классические (то есть линейные) сверхпроводники также

могут

«намагничиваться»

вихревым

электрическим полем и оставаться постоянными магнитами сколь угодно долго. Однако протекающий в них круговой ток непрерывный, а не складывающийся из множества молекулярных круговых токов, как в ферромагнетиках. ВЫВОДЫ Таким образом, силы магнитного взаимодействия имеют чисто электрическую природу. Они связаны с отличием электрического поля движущихся зарядов от поля неподвижных. Для их понимания и расчета нет нужды во введении магнитного поля. «Намагничивание» вещества также связано не с

магнитным

полем,

а с возбуждением

круговых токов

вихревым

электрическим

полем.

Поэтому ферромагнетики

являются

высокотемпературными сверхпроводниками по круговым токам. Автор: Петров В.М., канд. физ.- мат. наук, доцент

pue8.ru

Ответы@Mail.Ru: Где существует магнитное поле

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Магнитное поле, что это? - особый вид материи; Где существует? - вокруг движущихся электрических зарядов (в том числе вокруг проводника с током) Как обнаружить? - с помощью магнитной стрелки (или железных опилок) или по его действию на проводник с током. Магнитная стрелка поворачивается, если по проводнику начинает протекать эл. ток, т. к. вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Каждый проводник с током имеет вокруг себя собственное магнитное поле, которое с некоторой силой действует на соседний проводник. В зависимости от направления токов проводники могут притягиваться или отталкиваться друг от друга. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ Земля - это большой постоянный магнит. Южный магнитный полюс, хоть и расположен, по земным меркам, вблизи Северного географического полюса, их, тем не менее, разделяют около 2000 км. На поверхности Земли имеются территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине. Одна из таких территорий – Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.

Существует магнитное поле, создаваемое сердцем и мозгом.

touch.otvet.mail.ru

Вещества в магнитном поле. Взаимодействие магнитного поля с веществом

Сколько необъяснимых явлений и неразгаданных тайн скрывает наша планета! Но наблюдательные обитатели Земли из века в век изучают закономерности, ставят опыты, изобретают, делают выводы и пользуются своими изобретениями. Тайны космоса и природы постоянно манят людей, толкая их на все новые эксперименты в поисках истины и разгадок. Одной из таких загадок является поведение вещества в магнитном поле.

Первые магнитные наблюдения

По существующей легенде, древний пастух по имени Магнус однажды обнаружил, что его посох пристал металлической стороной к камню. Ему (камню) и посвящено это открытие. Согласно еще одной теории, слово «магнит» с греческого языка переводится как «камень из магнесии», по имени города Магнесии, где были обнаружены месторождения магнита. Еще за несколько веков до нашей эры китайцы подметили, что некоторые камни, скрепленные таким образом, чтобы они могли свободно вращаться, неизменно поворачиваются в определенном направлении.

Как появился компас

Самые первые компасы представляли собой ложечки из магнетита с коротким стержнем, который можно было вращать по кругу. Через некоторое время после того, как ложечку поворачивали, она останавливалась, причем ее стержень всегда указывал на север. Но эти силы настолько небольшие, что они могут вращать только свободно закрепленные стрелки компаса.

Позже моряки вставляли магнитные иголки в соломинки и ставили в миску с водой. Соломинка всегда указывала направление север - юг. Причина этого, тогда еще неизученного явления, - некое поле вокруг Земли, обладающее способностью влиять на вещества, находящиеся в нем и определяющие их направленность.

Магнитная сфера вокруг Земли

Наша Земля опоясана сферой, в которой работают магнитные силы, ее название - магнитное поле. Хотя версия о возникновении его не подтверждена, но геофизики в основном согласны с утверждением, что магнитное поле существует благодаря железному составу ядра нашей планеты. Вращение Земли способствует формированию в расплавленном металлическом ядре непрерывных потоков электрических зарядов, которые ведут к возникновению вокруг них магнитного поля.Земля, таким образом, выступает громадным магнитом, на который и реагируют стрелки компасов.

Свойства и природа магнитов

Магниты, подобные тем, которыми любят украшать холодильники или удерживать записки на кухне, обладают довольно интересными свойствами. Поведение веществ в магнитных полях зависит от материалов, из которых состоят эти вещества. Всем известно, что магниты прилипают к железным или стальным предметам. А почему так происходит? В каждом магните имеется два полюса. Если провести эксперимент и держать пару магнитов близко друг напротив друга, то окажется, что северный полюс одного притягивает противоположный - южный - полюс другого. Однако если развернуть магниты одинаковыми полюсами, они всегда будут отталкивать друг друга. Электроны, которые совершают обороты вокруг ядра атома, имеют отрицательный электрический заряд. Поток заряженных частиц порождает магнитное поле, которое выгибается большой петлей вокруг них.

Например, когда горит лампочка, электрический ток движется по ее проводку, а электроны переходят из одного атома на другой, и вокруг проводка возникает слабое магнитное поле. Подобным образом возникает сильное магнитное поле, идущее от проводов высокого напряжения. Электричество и магнетизм выступают как две составляющих электромагнетизма. Каждый электрон, вертящийся вокруг собственной оси, как планета, которая оборачивается, на своей орбите строит маленькую петлю электрического тока и создает свое магнитное поле в веществе. Вещества в магнитном поле ведут себя по-разному.

Как происходит взаимодействие магнитного поля с веществом

Например, при действии магнитного поля на пластик происходит следующее: миниатюрные магнитные поля каждого из атомов нейтрализуют друг друга, потому что их полюса направлены в разные стороны. Но вот в железе атомы размещены таким образом, что материал способен намагничиваться. Атомы в них собраны в группы и называются магнитными доменами. Каждый такой крошечный домен состоит из миллиардов частиц со всеми их магнитными полями, которые направлены в одну сторону, и он сам становится крошечным магнитом. В железном куске сами домены направлены в разные стороны, поэтому они нейтрализуют друг друга, и самостоятельно железо не проявляет магнитных свойств. Для создания магнита все домены должны быть расположены в одном направлении, тогда кусок железа намагнитился бы и притягивал к себе все металлические предметы, находящиеся поблизости. Как заставить железо расположить домены в одном порядке? Достаточно просто: для этого следует поместить железный кусок в магнитное поле. Выстраиваясь друг за дружкой, домены разворачиваются в направлении поля. При этом они начнут притягивать атомы от других доменов, увеличиваясь в размерах.

Вскоре множество таких элементов создадут линию, и железный кусок сам станет магнитом и будет притягивать к себе каждую булавку, гвоздь или другие металлические предметы, находящиеся поблизости. Так появляется намагниченность: магнитное поле в веществе значительно увеличивается. Но, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Не исключение и рассматриваемое нами явление. Как убедиться в сказанном?

Магнитное поле и намагниченность веществ можно рассмотреть на примере в домашних условиях. Достаточно провести простой опыт. Взять маленький железный гвоздь и положить его на магнит с холодильника. Его домены быстро выстроятся, и на некоторое время гвоздь сам превратится в магнит, с помощью которого легко можно будет поднять булавку.

Определение магнитного поля

Для исследования магнитного поля в веществе изучают два вида токов – макротоки и микротоки. Макротоками являются те, что созданы движением заряженных макроскопических тел. Микротоками именуют токи, созданные движущимися электронами в атомах, молекулах и ионах. Магнитное поле в веществе создают два поля: внешнее, созданное макротоками, и внутреннее - образованное микротоками.

Самое магнитное вещество

Интересным фактом является то, что в природе существует настоящий магнит – минерал магнитный железняк. Но основная часть тел, обладающих собственным магнитным полем, все же создана человеком искусственно. Сильнейшими из них являются те, что представляют собой сплав неодима, железа и бора. А какое вещество является самым магнитным на сегодняшний день? Ученые смогли дать ответ на этот вопрос. Группа физиков из штата Миннесота создала новый материал, состоящий из 16 атомов железа и 2 атомов азота, который характеризуется магнитной проницаемостью на 18 % выше, чем у самого сильного - неодимового - магнита.

Какие существуют магнетики

Магнитное поле в веществе, кратко говоря, зависит от магнетиков. Помещение любого из них в магнитное поле формирует свое магнитное поле в веществе. Виды магнетиков различают следующие: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Самые мощные поля создают ферромагнетики, ведь они имеют высокие магнитные свойства. К таким веществам относятся железо, никель, кобальт, редкоземельные металлы и их сплавы, а также сплавы хрома и марганца. Из них делают постоянные магниты, ведь поле ферромагнетика не пропадает после прекращения действия магнитного поля.

Парамагнетики обладают магнитной проницаемостью, которая чуть выше единицы при комнатной температуре. Такие вещества в магнитном поле плохо намагничиваются, но по мере снижения температуры магнитные свойства их увеличиваются. К парамагнетикам относятся, например, кислород, платина, алюминий, редкоземельные металлы.

Диамагнетики – еще один вид веществ, магнитная проницаемость которых чуть меньше единицы, их магнитные свойства еще слабее. К таковым причисляют многие металлы, такие как висмут, серебро, золото, медь, а также воду и органические соединения. Интересный факт, что при нагревании до определенной температуры (точка Кюри) ферромагнитные свойства исчезают, и металлы размагничиваются и становятся парамагнитными.

Использование магнитного поля

Люди научились использовать себе во благо упомянутые свойства вещества в магнитном поле: ферромагнетики незаменимы при производстве электро- и вычислительной техники. Их можно обнаружить в трансформаторах, электродвигателях и различных измерительных приборах, они позволяют в несколько раз увеличить магнитное поле, не меняя силы тока в катушке.

Задействование таких материалов позволяет значительно уменьшить потребление электроэнергии. Их применяют для магнитной звукозаписи и дефектоскопии, обогащения руд. В наше время медицина использует магниты для диагностики и лечения различных заболеваний. В основном работа диагностического оборудования базируется на действии постоянных магнитов. Например, глазной тонометр-индикатор необходим для выявления глаукомы на начальной стадии. Используются в хирургии и микрохирургии магнитные устройства для удаления из организма человека металлических осколков. Принцип действия их также основан на свойствах магнитов без подключения сети. Широкое лечебное действие оказывают различные магнитные повязки и аппликаторы. Они снимают болевой синдром и останавливают процесс воспаления, а также лечат многие болезни методом влияния магнитного поля на активные зоны человеческого организма. Известно, что еще царица Клеопатра использовала магнитные украшения, чтобы улучшить кровоток и отсрочить старение.

Значение магнитного поля для планеты

Магнитное поле играет огромную роль в жизни планеты. В первую очередь оно служит защитой для обитателей Земли и спутников от небезопасного влияния космических тел. Под влиянием магнитного поля меняется их траектория. Исследователи допускают, что некоторые планеты не имеют металлического ядра, а значит, и магнитного поля, что значительно уменьшает численность возможно обитаемых планет. Земляне тоже рискуют остаться без защиты поля. Но сообщить, когда это случится, геофизики не берутся. Исследования выявили, что за 160 миллионов лет магнитные полюса - север и юг - менялись между собой около сотни раз. Последнее такое явление имело место 720 тысяч лет назад, и Земля подвергалась атаке космических частиц. Одна из теорий, поясняющих вымирание динозавров, гласит, что эти великаны исчезли как раз по этой причине.

Магнитное поле становится тоньше

Геофизики, проанализировав свойства магнитного поля, открыли, что в нем возникают небезопасные сдвиги, которые не фиксировались раньше. На юге Атлантического океана слой магнитного поля постепенно истончается. За последние 150 лет поле здесь стало слабее на десять процентов. Ученые утверждают, что смена полюсов будет происходить достаточно быстро, в пределах 100 лет от начала инверсии. Какое поколение будет наблюдать это явление и как оно отразится на обитателях Земли, пока неизвестно, но есть утверждение, что такая смена полюсов пагубно скажется на электротехнике.

Иногда в магнитном поле Земли происходят возмущения – это магнитные бури, напрямую зависящие от Солнца. В период повышения солнечной активности наблюдается огромный выброс энергии, что способствует образованию солнечных вспышек. При этом гигантский поток заряженных частиц устремляется к Земле с высокой скоростью – 500–1000 километров в секунду, создавая сильное магнитное поле. Этот поток достигает планеты всего за несколько дней. Сталкиваются два мощных магнитных поля, и в итоге нарушается магнитное поле Земли. Человек привык к нормальному магнитному полю, и при магнитных бурях его самочувствие меняется.

Люди обладают различной магниточувствительностью, влияние на человека магнитной бури напрямую зависит от его состояния здоровья. Ухудшается самочувствие, снижается жизненный тонус, падает трудоспособность, возникает слабость, болит голова, нарушается сон, ухудшается работа нервной системы (увеличивается число ошибок, возрастает количество аварий и катастроф). В связи с возникновением поверхностного электричества на приборах в такие дни возможно нарушение их работы.

Реакция животных на магнитное поле

Доказано, что птицы очень хорошо ощущают магнитное поле Земли и даже видят его. Ученые считают, что пернатые - уникальные существа в этом роде: магнитная сила помогает им в поиске собственного жилища при перелетах на колоссальные дистанции.

Магнитное поле в качестве навигатора используют морские черепахи. Животные с высокой магниточувствительностью, например кошки, заранее реагируют на изменения напряжения магнитного поля. Непривычное поведение животных наблюдается перед ураганами и землетрясениями. Для определения приближения цунами или землетрясения в Японии в больших аквариумах содержат угрей, которые перед катаклизмами поднимаются к поверхности и беспокоятся, чувствуя сильные возмущения магнитного поля.

Вместо послесловия

Влияние магнитного поля на обитателей нашей планеты пока не изучено полностью, ученые всего мира лишь приоткрыли занавес тайны планеты Земля и пытаются найти ответы на особо важные вопросы. Но прогресс не стоит на месте, и наука развивается стремительно в наши дни, так что кто знает, возможно, уже следующее поколение будет знать ответ на большинство вопросов, над которыми бились лучшие умы человечества.

fb.ru

Причины возникновения магнитного поля Земли

Магнитная, мягко говоря, ось Земли практически параллельна ее оси вращения, потому почти все исследователи подразумевали, что магнитное поле возникает вследствие вращения Земли. Как бы это было не странно, но в физике известны явления, когда при вращении, в конце концов, возникает магнитное поле. Все давно знают то, что одно из таковых явлений – эффект Барнета – Эйнштейна, при котором каждый атом, вообщем то, рассматривается как волчок, владеющий как бы магнитным моментом. Необходимо отметить то, что при вращении таковых атомов-волчков их оси вращения, стало быть, инсталлируются параллельно, при всем этом так же, наконец, размещаются их, как мы выражаемся, магнитные моменты.

Но расчеты проявили, что, если б магнитное поле Земли появилось таковым методом, оно было бы в 10 миллиардов. раз меньше.

Иная гипотеза связывала появление, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля Земли с тем, что на ее поверхности, стало быть, имеется отрицательный электрический заряд. И действительно, вращаясь совместно с Землей, этот заряд как бы образует круговой электрический ток, а там, где есть, как люди привыкли выражаться, круговой ток, есть и магнитное поле, направленное по оси круга. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что но отрицательный заряд на поверхности Земли очень мал, чтоб могло появиться поле подходящей величины. Необходимо подчеркнуть то, что обе эти гипотезы не могли разъяснить инверсии геомагнитного поля.

В 1947 г. советский физик Я. И действительно, и. И действительно, френкель совершенно по другому объяснил образование, как заведено выражаться, магнитного поля в Земле. Как бы это было не странно, но он представил, что вещество, как заведено выражаться, земного ядра как бы владеет электрической проводимостью и, в конце концов, совершает вихреобразные перемещения. Как бы это было не странно, но ежели имеется какое-то маленькое изначальное магнитное поле, то земное ядро будет, вообщем то, представлять собой некоторое подобие генератора электрического тока: движение проводника в магнитном поле приведет к появлению, как большинство из нас привыкло говорить, электрического тока, а электрический ток вызовет магнитное поле, которое, стало быть, будет складываться с начальным и усилит его.

Вообразите себе один факт о том, что оба догадки, положенные в базу данной гипотезы, полностью разумны. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что часть ядра Земли, в интервале 1,5- 3 тыс. км от центра Земли, ведет себя как жидкое пластичное тело, и перемещения вещества в нем возможны. Как бы это было не странно, но вызвать вихревые перемещения конвек-тивного нрава может мощный нагрев за счет распада радиоактивных веществ в, как мы привыкли говорить, центральной части ядра либо же изменение вещества в самом водянистом слое. Как бы это было не странно, но первоначальное поле, вообщем то, быть может обосновано хотя бы эффектом Барнета – Эйнштейна.

Потом гипотеза Я. Несомненно, стоит упомянуть то, что и. Возможно и то, что френкеля была существенно переработана и развита иными учеными в стройную теорию происхождения, как заведено выражаться, магнитного поля Земли. Все знают то, что возникло направление в науке, занимающееся связью передвигающейся проводящей среды с магнитным полем, – магнитогидродинамика.

Удалось также узнать, что проводящая жидкость, передвигающаяся в магнитном поле, искажает его: магнитные, как многие думают, силовые полосы вроде бы захватываются и увлекаются передвигающейся жидкостью. Необходимо отметить то, что водянистая, пластичная часть ядра при вращении, вообщем то, увлекает за, как заведено выражаться, собой силовые полосы исходного, как мы выражаемся, магнитного поля.

Мало кто знает то, что в итоге образуются два круговых соленоида (вспомните опыты с катушками-соленоидами на уроке физики): две баранки, состоящие из силовых линий магнитного поля, одна из которых опоясывает ядро по широте в Южном полушарии, а иная – в Северном. Все знают то, что вещество, как люди привыкли выражаться, водянистого ядра, мягко говоря, совершает, не считая того, конвективные перемещения, о которых также говорилось в гипотезе Френкеля. Не для кого не секрет то, что взаимодействие этих конвективных движений с, как мы выражаемся, кольцевыми полями снутри ядра и также приводит к появлению того как бы магнитного поля, которое мы смотрим на поверхности Земли.

Ось такового, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля обязана быть близка к оси вращения, а возбужденное таковым образом магнитное поле, как указывает теория, будет пульсировать. Мало кто знает то, что с этими пульсациями и соединены, разумеется, варианты магнитного момента. Обратите внимание на то, что увеличиваясь по амплитуде, пульсации в некий момент приводят к изменениям знака, как мы привыкли говорить, магнитного момента – происходит инверсия геомагнитного поля.

www.dgs.kiev.ua

• 
  Генератор на свч транзисторе
• 
  Светодиодные светильники фото для дома
• 
  Подведение электричества к земельному участку
• 
  Самостоятельная замена электросчетчика
• 
  Шунт токовый
• 
  Подсветка светильники
• 
  Правила оплаты за электроэнергию в 2018 году
• 
  Герконовый датчик это
• 
  Параллельное соединение резистора и катушки
• 
  Потенциометра схема
• 
  Электрическое поле создается