Όλοι έχουν συνηθίσει από καιρό σε ένα τέτοιο αντικείμενο όπως ο μαγνήτης. Δεν βλέπουμε κάτι ιδιαίτερο σε αυτό. Συνήθως το συνδέουμε με μαθήματα φυσικής ή μια επίδειξη με τη μορφή τεχνασμάτων των ιδιοτήτων ενός μαγνήτη για παιδιά προσχολικής ηλικίας. Και σπάνια σκέφτεται κανείς πόσοι μαγνήτες μας περιβάλλουν στην καθημερινή ζωή. Υπάρχουν δεκάδες από αυτά σε οποιοδήποτε διαμέρισμα. Ένας μαγνήτης υπάρχει στη συσκευή κάθε ηχείου, μαγνητόφωνο, ηλεκτρική ξυριστική μηχανή, ρολόι. Ακόμη και ένα βάζο με καρφιά είναι ένα.
Και τι άλλο;
Εμείς - οι άνθρωποι - δεν αποτελούμε εξαίρεση. Χάρη στα βιορεύματα που ρέουν στο σώμα, υπάρχει ένα αόρατο σχέδιο των γραμμών ισχύος του γύρω μας. Η Γη είναι ένας τεράστιος μαγνήτης. Και ακόμη πιο μεγαλειώδη - η μπάλα πλάσματος του ήλιου. Οι διαστάσεις των γαλαξιών και των νεφελωμάτων, ακατανόητες για τον ανθρώπινο νου, σπάνια επιτρέπουν την ιδέα ότι όλα αυτά είναι επίσης μαγνήτες.
Η σύγχρονη επιστήμη απαιτεί τη δημιουργία νέων μεγάλων και υπερ-ισχυρών μαγνητών, τα πεδία εφαρμογής των οποίων σχετίζονται με τη θερμοπυρηνική σύντηξη, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων σε σύγχροτρον, την ανύψωση βυθισμένων πλοίων. Δημιουργήστε ένα εξαιρετικά ισχυρό πεδίο χρησιμοποιώντας μαγνητικές ιδιότητεςΟ μαγνήτης είναι ένα από τα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής.
Διευκρίνιση εννοιών
Το μαγνητικό πεδίο είναι μια δύναμη που ενεργεί σε σώματα με φορτίο που βρίσκονται σε κίνηση. «Δεν λειτουργεί» με ακίνητα αντικείμενα (ή χωρίς φορτίο) και χρησιμεύει ως μια μορφή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, που υπάρχει ως μια γενικότερη έννοια.
Αν τα σώματα μπορούν να δημιουργήσουν ένα μαγνητικό πεδίο γύρω τους και να βιώσουν τα ίδια τη δύναμη της επιρροής του, ονομάζονται μαγνήτες. Δηλαδή, αυτά τα αντικείμενα μαγνητίζονται (έχουν την αντίστοιχη ροπή).
Διαφορετικά υλικά αντιδρούν διαφορετικά σε ένα εξωτερικό πεδίο. Εκείνοι που αποδυναμώνουν τη δράση του μέσα τους ονομάζονται παραμαγνήτες και εκείνοι που το ενισχύουν ονομάζονται διαμαγνήτες. Μεμονωμένα υλικά έχουν την ιδιότητα να ενισχύουν ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο χίλιες φορές. Πρόκειται για σιδηρομαγνήτες (κοβάλτιο, νικέλιο με σίδηρο, γαδολίνιο, καθώς και ενώσεις και κράματα των αναφερόμενων μετάλλων). Όσα από αυτά, έχοντας πέσει κάτω από την επίδραση ενός ισχυρού εξωτερικού πεδίου, αποκτούν οι ίδιοι μαγνητικές ιδιότητες, ονομάζονται σκληρά μαγνητικά. Άλλοι, που μπορούν να συμπεριφέρονται σαν μαγνήτες μόνο υπό την άμεση επίδραση του πεδίου και παύουν να είναι έτσι με την εξαφάνισή του, είναι μαλακοί μαγνήτες.
Λίγη ιστορία
Οι άνθρωποι μελετούν τις ιδιότητες των μόνιμων μαγνητών από πολύ, πολύ παλιά χρόνια. Αναφέρονται σε γραπτά επιστημόνων της αρχαίας Ελλάδας ήδη από 600 χρόνια π. Χ. Φυσικοί (φυσικής προέλευσης) μαγνήτες μπορούν να βρεθούν σε κοιτάσματα μαγνητικού μεταλλεύματος. Ο πιο διάσημος από τους μεγάλους φυσικούς μαγνήτες φυλάσσεται στο Tartuπανεπιστήμιο. Ζυγίζει 13 κιλά και το φορτίο που μπορεί να σηκωθεί με τη βοήθειά του είναι 40 κιλά.
Η ανθρωπότητα έχει μάθει να δημιουργεί τεχνητούς μαγνήτες χρησιμοποιώντας διάφορους σιδηρομαγνήτες. Η αξία της σκόνης (από κοβάλτιο, σίδηρο κ.λπ.) έγκειται στην ικανότητα να συγκρατεί ένα φορτίο που ζυγίζει 5000 φορές το βάρος του. Τα τεχνητά δείγματα μπορεί να είναι μόνιμα (που λαμβάνονται από σκληρά μαγνητικά υλικά) ή ηλεκτρομαγνήτες με πυρήνα, το υλικό του οποίου είναι μαλακός μαγνητικός σίδηρος. Το πεδίο τάσης σε αυτά προκύπτει λόγω της διέλευσης ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τα καλώδια της περιέλιξης, η οποία περιβάλλεται από τον πυρήνα.
Το πρώτο σοβαρό βιβλίο που περιείχε προσπάθειες επιστημονικής μελέτης των ιδιοτήτων ενός μαγνήτη ήταν το έργο του Λονδρέζου γιατρού Gilbert, που δημοσιεύτηκε το 1600. Αυτό το έργο περιέχει το σύνολο των πληροφοριών που ήταν διαθέσιμες εκείνη την εποχή σχετικά με τον μαγνητισμό και τον ηλεκτρισμό, καθώς και τα πειράματα του συγγραφέα.
Ένας άνθρωπος προσπαθεί να προσαρμόσει οποιοδήποτε από τα υπάρχοντα φαινόμενα στην πρακτική ζωή. Φυσικά, ο μαγνήτης δεν ήταν εξαίρεση.
Πώς χρησιμοποιούνται οι μαγνήτες
Ποιες ιδιότητες του μαγνήτη έχει υιοθετήσει η ανθρωπότητα; Το εύρος του είναι τόσο ευρύ που μπορούμε μόνο για λίγο να αγγίξουμε τις κύριες, πιο διάσημες συσκευές και εφαρμογές αυτού του υπέροχου αντικειμένου.
Η πυξίδα είναι μια πολύ γνωστή συσκευή για τον προσδιορισμό των κατευθύνσεων στο έδαφος. Χάρη σε αυτόν, ανοίγουν το δρόμο για αεροσκάφη και πλοία, χερσαίες μεταφορές και στόχους κυκλοφορίας πεζών. Αυτά ταΟι συσκευές μπορεί να είναι μαγνητικές (τύπος δείκτη), που χρησιμοποιούνται από τουρίστες και τοπογράφους ή μη μαγνητικές (ραδιόφωνο και υδραυλικές πυξίδες).
Οι πρώτες πυξίδες από φυσικούς μαγνήτες κατασκευάστηκαν τον 11ο αιώνα και χρησιμοποιήθηκαν στη ναυσιπλοΐα. Η δράση τους βασίζεται στην ελεύθερη περιστροφή στο οριζόντιο επίπεδο μιας μακριάς βελόνας από μαγνητικό υλικό, ισορροπημένη στον άξονα. Το ένα άκρο του βλέπει πάντα νότια, το άλλο - βόρεια. Έτσι, μπορείτε πάντα να μάθετε με ακρίβεια τις κύριες οδηγίες σχετικά με τα βασικά σημεία.
Main Spheres
Πεδία όπου οι ιδιότητες του μαγνήτη έχουν βρει την κύρια εφαρμογή τους - ραδιοφωνική και ηλεκτρική μηχανική, όργανα, αυτοματισμοί και τηλεμηχανική. Από σιδηρομαγνητικά υλικά λαμβάνονται ρελέ, μαγνητικά κυκλώματα κ.λπ.. Το 1820 ανακαλύφθηκε η ιδιότητα ενός αγωγού που μεταφέρει ρεύμα να δρα στη μαγνητική βελόνα, αναγκάζοντάς την να περιστρέφεται. Ταυτόχρονα, έγινε μια άλλη ανακάλυψη - ένα ζευγάρι παράλληλων αγωγών, από τους οποίους διέρχεται ρεύμα ίδιας κατεύθυνσης, έχουν την ιδιότητα της αμοιβαίας έλξης.
Εξαιτίας αυτού, έγινε μια υπόθεση για την αιτία των ιδιοτήτων του μαγνήτη. Όλα αυτά τα φαινόμενα προκύπτουν σε σχέση με ρεύματα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που κυκλοφορούν μέσα σε μαγνητικά υλικά. Οι σύγχρονες ιδέες στην επιστήμη συνάδουν πλήρως με αυτήν την υπόθεση.
Σχετικά με κινητήρες και γεννήτριες
Βάσει αυτού, έχουν δημιουργηθεί πολλές ποικιλίες ηλεκτροκινητήρων και ηλεκτρικών γεννητριών, δηλαδή μηχανές περιστροφικού τύπου, η αρχή λειτουργίας των οποίων βασίζεται στη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια (ομιλίαμιλάμε για γεννήτριες) ή ηλεκτρικές έως μηχανικές (περί κινητήρων). Οποιαδήποτε γεννήτρια λειτουργεί με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δηλαδή, το EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη) εμφανίζεται σε ένα καλώδιο που κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο. Ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί με βάση το φαινόμενο της εμφάνισης δύναμης σε ένα καλώδιο με ρεύμα τοποθετημένο σε εγκάρσιο πεδίο.
Χρησιμοποιώντας την ισχύ της αλληλεπίδρασης του πεδίου με το ρεύμα που διέρχεται από τις στροφές της περιέλιξης των κινούμενων μερών τους, συσκευές που ονομάζονται μαγνητοηλεκτρική εργασία. Ένας επαγωγικός μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας λειτουργεί ως νέος ισχυρός κινητήρας AC με δύο περιελίξεις. Ο αγώγιμος δίσκος που βρίσκεται μεταξύ των περιελίξεων υπόκειται σε περιστροφή με ροπή ανάλογη με την ισχύ εισόδου.
Και στην καθημερινή ζωή;
Τροφοδοτούμενο από μια μικροσκοπική μπαταρία, τα ηλεκτρικά ρολόγια χειρός είναι γνωστά σε όλους. Η συσκευή τους, χάρη στη χρήση ενός ζεύγους μαγνητών, ενός ζεύγους πηνίων και ενός τρανζίστορ, είναι πολύ πιο απλή όσον αφορά τον αριθμό των διαθέσιμων εξαρτημάτων από τα μηχανικά ρολόγια.
Οι κλειδαριές ηλεκτρομαγνητικού τύπου ή οι κλειδαριές κυλίνδρων εξοπλισμένες με μαγνητικά στοιχεία χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Σε αυτά, τόσο το κλειδί όσο και η κλειδαριά είναι εξοπλισμένα με συνδυαστικό σετ. Όταν το σωστό κλειδί εισέλθει καλά στην κλειδαριά, τα εσωτερικά στοιχεία της μαγνητικής κλειδαριάς έλκονται στην επιθυμητή θέση, η οποία επιτρέπει το άνοιγμά της.
Η συσκευή των δυναμομέτρων και ενός γαλβανόμετρου (μια εξαιρετικά ευαίσθητη συσκευή με την οποία μετρώνται τα ασθενή ρεύματα) βασίζεται στη δράση των μαγνητών. Οι ιδιότητες του μαγνήτη έχουν βρει εφαρμογή στην κατασκευή λειαντικών. Έτσιονομάζονται αιχμηρά μικρά και πολύ σκληρά σωματίδια που χρειάζονται για τη μηχανική επεξεργασία (λείανση, στίλβωση, τραχύτητα) ποικίλων αντικειμένων και υλικών. Κατά την παραγωγή τους, το σιδηροπυρίτιο, που είναι απαραίτητο στη σύνθεση του μείγματος, καθιζάνει εν μέρει στον πυθμένα των κλιβάνων και εν μέρει εισάγεται στη σύνθεση του λειαντικού. Απαιτούνται μαγνήτες για να το αφαιρέσετε από εκεί.
Επιστήμη και Επικοινωνία
Λόγω των μαγνητικών ιδιοτήτων των ουσιών, η επιστήμη έχει την ικανότητα να μελετά τη δομή διαφόρων σωμάτων. Μπορούμε μόνο να αναφέρουμε τη μαγνητοχημεία ή την ανίχνευση μαγνητικού ελαττώματος (μέθοδος ανίχνευσης ελαττωμάτων με τη μελέτη της παραμόρφωσης του μαγνητικού πεδίου σε ορισμένες περιοχές προϊόντων).
Χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή εξοπλισμού μικροκυμάτων, συστημάτων ραδιοεπικοινωνίας (στρατιωτικές και εμπορικές γραμμές), θερμική επεξεργασία, τόσο στο σπίτι όσο και στη βιομηχανία τροφίμων (οι φούρνοι μικροκυμάτων είναι γνωστοί σε όλους). Είναι σχεδόν αδύνατο να απαριθμήσουμε όλες τις πιο περίπλοκες τεχνικές συσκευές και εφαρμογές στις οποίες χρησιμοποιούνται σήμερα οι μαγνητικές ιδιότητες των ουσιών στο πλαίσιο ενός άρθρου.
Ιατρικός τομέας
Ο τομέας της διάγνωσης και της ιατρικής θεραπείας δεν αποτέλεσε εξαίρεση. Χάρη στους γραμμικούς επιταχυντές ηλεκτρονίων που παράγουν ακτίνες Χ, πραγματοποιείται θεραπεία όγκων, δημιουργούνται δέσμες πρωτονίων σε κυκλοτρόνια ή σύγχρονα, τα οποία έχουν πλεονεκτήματα έναντι των ακτίνων Χ στην τοπική κατευθυντικότητα και αυξημένη αποτελεσματικότητα στη θεραπεία όγκων των ματιών και του εγκεφάλου.
Όσο για το βιολογικόεπιστήμη, ακόμη και πριν από τα μέσα του περασμένου αιώνα, οι ζωτικές λειτουργίες του σώματος δεν συνδέονταν σε καμία περίπτωση με την ύπαρξη μαγνητικών πεδίων. Η επιστημονική βιβλιογραφία περιστασιακά αναπληρώθηκε με μεμονωμένα μηνύματα σχετικά με τη μία ή την άλλη από τις ιατρικές τους επιπτώσεις. Αλλά από τη δεκαετία του εξήντα, οι δημοσιεύσεις για τις βιολογικές ιδιότητες του μαγνήτη ήταν μια χιονοστιβάδα.
Τότε και τώρα
Ωστόσο, προσπάθειες να θεραπεύσουν τους ανθρώπους με αυτό έγιναν από αλχημιστές ήδη από τον 16ο αιώνα. Έχουν γίνει πολλές επιτυχημένες προσπάθειες για τη θεραπεία του πονόδοντου, των νευρικών διαταραχών, της αϋπνίας και πολλών προβλημάτων με τα εσωτερικά όργανα. Φαίνεται ότι ο μαγνήτης βρήκε τη χρήση του στην ιατρική όχι αργότερα από την πλοήγηση.
Τον τελευταίο μισό αιώνα, τα μαγνητικά βραχιόλια χρησιμοποιούνται ευρέως, δημοφιλή σε ασθενείς με μειωμένη αρτηριακή πίεση. Οι επιστήμονες πίστευαν σοβαρά στην ικανότητα ενός μαγνήτη να αυξάνει την αντίσταση του ανθρώπινου σώματος. Με τη βοήθεια ηλεκτρομαγνητικών συσκευών, έμαθαν να μετρούν την ταχύτητα της ροής του αίματος, να λαμβάνουν δείγματα ή να κάνουν έγχυση των απαραίτητων φαρμάκων από κάψουλες.
Ο μαγνήτης αφαιρεί μικρά μεταλλικά σωματίδια που έχουν πέσει στο μάτι. Η λειτουργία των ηλεκτρικών αισθητήρων βασίζεται στη δράση του (κάποιος από εμάς είναι εξοικειωμένος με τη διαδικασία λήψης ηλεκτροκαρδιογραφήματος). Στην εποχή μας, η συνεργασία των φυσικών με τους βιολόγους για τη μελέτη των υποκείμενων μηχανισμών της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου στο ανθρώπινο σώμα γίνεται όλο και πιο στενή και απαραίτητη.
Μαγνήτης νεοδυμίου: ιδιότητες και εφαρμογές
Οι μαγνήτες νεοδυμίου θεωρείται ότι έχουν τη μέγιστη επίδραση στην ανθρώπινη υγεία. Αποτελούνται απόνεοδύμιο, σίδηρο και βόριο. Ο χημικός τους τύπος είναι NdFeB. Το κύριο πλεονέκτημα ενός τέτοιου μαγνήτη είναι η ισχυρή επίδραση του πεδίου του με σχετικά μικρό μέγεθος. Έτσι, το βάρος ενός μαγνήτη με δύναμη 200 gauss είναι περίπου 1 g. Για σύγκριση, ένας σιδερένιος μαγνήτης ίσης αντοχής έχει βάρος περίπου 10 φορές μεγαλύτερο.
Ένα άλλο αναμφισβήτητο πλεονέκτημα των αναφερθέντων μαγνητών είναι η καλή σταθερότητα και η ικανότητα διατήρησης των επιθυμητών ιδιοτήτων για εκατοντάδες χρόνια. Κατά τη διάρκεια ενός αιώνα, ένας μαγνήτης χάνει τις ιδιότητές του μόνο κατά 1%.
Πώς ακριβώς αντιμετωπίζονται οι μαγνήτες νεοδυμίου;
Βελτιώνει την κυκλοφορία του αίματος, σταθεροποιεί την αρτηριακή πίεση, καταπολεμά τις ημικρανίες.
Οι ιδιότητες των μαγνητών νεοδυμίου άρχισαν να χρησιμοποιούνται για θεραπεία πριν από περίπου 2000 χρόνια. Αναφορές αυτού του τύπου θεραπείας βρίσκονται στα χειρόγραφα της αρχαίας Κίνας. Η θεραπεία στη συνέχεια ήταν με την εφαρμογή μαγνητισμένων λίθων στο ανθρώπινο σώμα.
Η θεραπεία υπήρχε επίσης με τη μορφή προσκόλλησης τους στο σώμα. Ο θρύλος υποστηρίζει ότι η Κλεοπάτρα όφειλε την εξαιρετική υγεία και την απόκοσμη ομορφιά της στη συνεχή χρήση ενός μαγνητικού επίδεσμου στο κεφάλι της. Τον 10ο αιώνα, Πέρσες επιστήμονες περιέγραψαν λεπτομερώς την ευεργετική επίδραση των ιδιοτήτων των μαγνητών νεοδυμίου στο ανθρώπινο σώμα σε περίπτωση εξάλειψης της φλεγμονής και των μυϊκών σπασμών. Σύμφωνα με τα σωζόμενα στοιχεία εκείνης της εποχής, μπορεί κανείς να κρίνει τη χρήση τους για την αύξηση της μυϊκής δύναμης, τη δύναμη των οστών και τη μείωση του πόνου στις αρθρώσεις.
Από όλα τα δεινά…
Τα στοιχεία της αποτελεσματικότητας ενός τέτοιου αντίκτυπου δημοσιεύθηκαν το 1530έτος από τον διάσημο Ελβετό γιατρό Παράκελσο. Στα γραπτά του, ο γιατρός περιέγραψε τις μαγικές ιδιότητες ενός μαγνήτη που θα μπορούσε να διεγείρει τις δυνάμεις του σώματος και να προκαλέσει αυτοθεραπεία. Ένας τεράστιος αριθμός ασθενειών εκείνη την εποχή άρχισε να ξεπερνιέται χρησιμοποιώντας έναν μαγνήτη.
Η αυτοθεραπεία με τη βοήθεια αυτού του φαρμάκου έγινε ευρέως διαδεδομένη στις ΗΠΑ στα μεταπολεμικά χρόνια (1861-1865), όταν τα φάρμακα έλειπαν κατηγορηματικά. Το χρησιμοποιούσε τόσο ως φάρμακο όσο και ως αναλγητικό.
Από τον 20ο αιώνα, οι θεραπευτικές ιδιότητες του μαγνήτη έχουν λάβει επιστημονική αιτιολόγηση. Το 1976, ο Ιάπωνας γιατρός Nikagawa εισήγαγε την έννοια του συνδρόμου έλλειψης μαγνητικού πεδίου. Η έρευνα έχει αποδείξει τα ακριβή συμπτώματα της. Συνίστανται σε αδυναμία, κόπωση, μειωμένη απόδοση και διαταραχές ύπνου. Υπάρχουν επίσης ημικρανίες, πόνοι στις αρθρώσεις και στη σπονδυλική στήλη, προβλήματα με το πεπτικό και το καρδιαγγειακό σύστημα με τη μορφή υπότασης ή υπέρτασης. Αφορά το σύνδρομο και τον τομέα της γυναικολογίας, και τις δερματικές αλλαγές. Με τη χρήση της μαγνητοθεραπείας, αυτές οι καταστάσεις μπορούν να ομαλοποιηθούν με επιτυχία.
Η επιστήμη δεν μένει ακίνητη
Οι επιστήμονες συνεχίζουν να πειραματίζονται με μαγνητικά πεδία. Πειράματα γίνονται τόσο σε ζώα και πτηνά όσο και σε βακτήρια. Οι συνθήκες ενός εξασθενημένου μαγνητικού πεδίου μειώνουν την επιτυχία των μεταβολικών διεργασιών σε πειραματικά πτηνά και ποντίκια, τα βακτήρια σταματούν απότομα να πολλαπλασιάζονται. Με παρατεταμένο έλλειμμα πεδίου, οι ζωντανοί ιστοί υφίστανται μη αναστρέψιμες αλλαγές.
Είναι για την καταπολέμηση όλων αυτών των φαινομένων και που προκαλούνται απόΗ μαγνητοθεραπεία ως τέτοια χρησιμοποιείται από αυτούς με πολυάριθμες αρνητικές συνέπειες. Φαίνεται ότι προς το παρόν όλες οι χρήσιμες ιδιότητες των μαγνητών δεν έχουν ακόμη μελετηθεί επαρκώς. Οι γιατροί έχουν πολλές ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις και νέες εξελίξεις μπροστά τους.
