Το μαγνητικό πεδίο είναι ένα πολύ ενδιαφέρον φαινόμενο. Επί του παρόντος, οι ιδιότητές του έχουν βρει εφαρμογή σε πολλούς τομείς. Ξέρετε ποια είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου; Αφού διαβάσετε το άρθρο, θα το μάθετε. Επιπλέον, θα μιλήσουμε για ορισμένα στοιχεία που σχετίζονται με τον μαγνητισμό. Ας ξεκινήσουμε με την ιστορία.
Λίγη ιστορία
Ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός δεν είναι σε καμία περίπτωση δύο διαφορετικά φαινόμενα, όπως εσφαλμένα πίστευαν εδώ και πολύ καιρό. Η σχέση τους έγινε σαφής μόλις το 1820, όταν ο Δανός επιστήμονας Hans Christian Oersted (1777-1851) έδειξε ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσα από ένα σύρμα εκτρέπει μια βελόνα πυξίδας. Το ρεύμα δημιουργεί πάντα μαγνητικό πεδίο. Δεν έχει σημασία πού ρέει - ανάμεσα στο σύννεφο και τη γη με τη μορφή κεραυνού ή στους μυς του σώματός μας.
Ακόμη και στην αρχαιότητα, οι άνθρωποι προσπαθούσαν να ανακαλύψουν ποια είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου. Επιπλέον, οι ανακαλύψεις που έγιναν εφαρμόστηκαν στην πράξη. Ο μαγνητισμός παρατηρήθηκε και χρησιμοποιήθηκε (ιδιαίτερα για σκοπούς πλοήγησης) χιλιάδες χρόνια πριν αποσαφηνιστεί.φύση του ηλεκτρισμού, και έχει βρει πρακτικές εφαρμογές. Μόνο όταν έγινε γνωστό ότι η ύλη αποτελείται από άτομα, διαπιστώθηκε τελικά ότι ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός ήταν αλληλένδετοι. Όπου παρατηρείται μαγνητισμός, πρέπει πάντα να υπάρχει κάποιο είδος ηλεκτρικού ρεύματος. Ωστόσο, αυτή η ανακάλυψη ήταν μόνο η αρχή μιας νέας έρευνας.
Τι καθορίζει την εκδήλωση των μαγνητικών ιδιοτήτων των υλικών απουσία οποιασδήποτε εξωτερικής πηγής ρεύματος; Η κίνηση των ηλεκτρονίων που δημιουργούν ηλεκτρικά ρεύματα μέσα στα άτομα. Αυτός ο τύπος μαγνητισμού θα εξετάσουμε εδώ. Περιγράψαμε εν συντομία την πηγή του δινομαγνητικού πεδίου (εναλλασσόμενο ρεύμα).
Μαγνητίτης και άλλα υλικά
Η ικανότητα να προσελκύει σίδηρο και υλικά που περιέχουν σίδηρο παρατηρείται στη φύση σε ένα ενδιαφέρον ορυκτό. Μιλάμε για μαγνητίτη, μια από τις χημικές ενώσεις του σιδήρου. Πιθανώς κάποιο είδος του χρησιμοποιήθηκε στις πρώτες πυξίδες που εφευρέθηκαν από τους Κινέζους. Η πηγή του μαγνητικού πεδίου δεν είναι μόνο αυτό το ορυκτό. Είναι επίσης σχετικά εύκολο για ορισμένα υλικά να επικοινωνούν σκόπιμα τις επιθυμητές ιδιότητες. Μεταξύ αυτών, ο σίδηρος και ο χάλυβας είναι τα πιο διάσημα. Και τα δύο υλικά γίνονται εύκολα πηγή μαγνητικού πεδίου.
Μόνιμοι μαγνήτες
Ουσίες που προσελκύουν τον σίδηρο αποτελούν μια ειδική κατηγορία. Ονομάζονται μόνιμοι μαγνήτες. Παρά το όνομα, μπορούν να διατηρήσουν τις απαραίτητες ιδιότητες μόνο για περιορισμένο χρονικό διάστημα. σε σχήμα μόνιμου μαγνήτηΗ μπάρα δείχνει τη δύναμη του επίγειου μαγνητισμού. Εάν μπορεί να κινηθεί ελεύθερα, τότε το ένα άκρο στρέφεται πάντα προς την κατεύθυνση του Βόρειου Πόλου της Γης και το άλλο - προς την κατεύθυνση του Νότου. Τα δύο άκρα ενός μαγνήτη ονομάζονται βόρειος και νότιος πόλος, αντίστοιχα.
Οι μαγνήτες μπορούν να έχουν σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα: μπάρα, πέταλο, δαχτυλίδι ή πιο πολύπλοκο. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά όργανα μέτρησης. Οι πόλοι των μαγνητών χαρακτηρίζονται ως εξής: N (βόρειος) και S (νότος). Ας μιλήσουμε για το πώς αλληλεπιδρούν.
Έλξη και απώθηση
Οι αντίθετοι μαγνητικοί πόλοι έλκονται. Το ξέρουμε από το σχολείο. Ελκύοντας κάποιο άλλο υλικό, ο μαγνήτης το μετατρέπει πρώτα σε αδύναμο μαγνήτη. Οι πόλοι με το ίδιο όνομα απωθούνται μεταξύ τους (αν και αυτό δεν είναι τόσο προφανές όσο η έλξη). Όταν εκτίθενται σε μαγνήτη, ο σίδηρος και ο χάλυβας γίνονται οι ίδιοι μαγνήτες, αποκτώντας την αντίθετη πολικότητα. Γι' αυτό έλκονται από αυτόν. Αν όμως δύο πανομοιότυποι μαγνήτες με ίσα «φορτίσματα» τοποθετηθούν κοντά ο ένας στον άλλο με τους ίδιους πόλους, τι θα συμβεί; Η παρατηρούμενη απωστική δύναμη θα είναι ίση με την ελκτική δύναμη που δρα μεταξύ δύο αντίθετων πόλων που βρίσκονται στην ίδια απόσταση μεταξύ τους.
Δεν είναι μόνο τα υλικά που περιέχουν σίδηρο που επηρεάζονται από τον μαγνητισμό. Ωστόσο, τα μαγνητικά φαινόμενα παρατηρούνται πιο εύκολα σε καθαρά μέταλλα. Αυτά είναι, για παράδειγμα, ο σίδηρος, το νικέλιο, το κοβάλτιο.
Domains
Μέταλλα που μπορούνγίνονται πηγή μαγνητικού πεδίου, αποτελούνται από μικρούς μαγνήτες που βρίσκονται τυχαία μέσα στην ουσία. Είναι εξίσου προσανατολισμένοι μόνο σε μικρές περιοχές, που ονομάζονται περιοχές, οι οποίες μπορούν να φανούν μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Στη μη μαγνητισμένη ύλη - αφού και οι ίδιοι οι τομείς προσανατολίζονται εκεί σε διαφορετικές κατευθύνσεις - το μαγνητικό πεδίο είναι μηδέν. Επομένως, δεν παρατηρούνται μαγνητικές ιδιότητες σε αυτή την περίπτωση. Έτσι, η ουσία αποκτά τις απαραίτητες ιδιότητες μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις.
Η διαδικασία της μαγνήτισης είναι ότι όλοι οι τομείς αναγκάζονται να ευθυγραμμιστούν προς την ίδια κατεύθυνση. Όταν περιστρέφονται σωστά, οι ενέργειές τους στοιβάζονται. Η ουσία στο σύνολό της γίνεται πηγή μαγνητικού πεδίου. Εάν όλα τα πεδία ευθυγραμμιστούν προς την ίδια ακριβώς κατεύθυνση, το υλικό φτάνει στο μαγνητικό του όριο. Πρέπει να σημειωθεί ένα σημαντικό μοτίβο. Η μαγνήτιση του υλικού εξαρτάται τελικά από τη μαγνήτιση των περιοχών. Και αυτό, με τη σειρά του, καθορίζεται από το πώς βρίσκονται τα μεμονωμένα άτομα μέσα στους τομείς.
Μαγνητικό πεδίο της Γης
Το μαγνητικό πεδίο της Γης έχει μετρηθεί και περιγραφεί από καιρό με ακρίβεια, αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει εξηγηθεί πλήρως. Με πολύ απλοποιημένο τρόπο, μπορεί να αναπαρασταθεί σαν ένας απλός επίπεδος μαγνήτης να βρίσκεται μεταξύ του Βόρειου και του Νότιου γεωγραφικού πόλου. Αυτό είναι που προκαλεί μερικά από τα παρατηρούμενα αποτελέσματα. Αλλά αυτό δεν εξηγεί ούτε τις εξαιρετικά ασυνήθιστες αλλαγές στην ένταση ή ακόμη και την κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου πάνω από τη γη.επιφάνεια, ούτε γιατί πριν από εκατομμύρια χρόνια η θέση των μαγνητικών πόλων ήταν αντίθετη με το παρόν, ούτε γιατί αυτοί, αν και αργά, κινούνται συνεχώς. Έτσι, τα πράγματα είναι κάπως πιο περίπλοκα.
Μοντέλο του μαγνητικού πεδίου της Γης
Ας περιγράψουμε την απλοποιημένη εκδοχή του με περισσότερες λεπτομέρειες. Φανταστείτε έναν μακρύ επίπεδο μαγνήτη στο κέντρο της Γης, ο οποίος θα είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου. Τι άλλο πρέπει να ληφθεί υπόψη; Οι μαγνητικές ουσίες στην επιφάνεια της υδρογείου πρέπει να είναι διατεταγμένες έτσι ώστε ο βόρειος πόλος τους να στρέφεται προς την κατεύθυνση που ονομάζουμε βόρεια (στην πραγματικότητα ο νότιος πόλος του φανταστικού μαγνήτη) και ο άλλος πόλος να δείχνει νότια (βόρειος πόλος του μαγνήτη
Η κατανόηση πολύπλοκων φυσικών διεργασιών προκαλεί ορισμένες δυσκολίες. Τόσο ο επίγειος μαγνητισμός όσο και ο μαγνητισμός μικρών κομματιών σιδήρου εξηγούνται ευκολότερα υποθέτοντας ότι οι μαγνητικές γραμμές δύναμης (συχνά αναφέρονται ως γραμμές μαγνητικής ροής) προέρχονται από το βόρειο άκρο του μαγνήτη και εισέρχονται στο νότιο άκρο. Αυτή είναι μια πολύ αυθαίρετη αναπαράσταση, που χρησιμοποιείται μόνο για ευκολία, παρόμοια με το πώς χρησιμοποιούνται οι γραμμές γεωγραφικού πλάτους και μήκους που σχεδιάζονται σε έναν χάρτη. Ωστόσο, μας βοηθά να καταλάβουμε ποια είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Οι γραμμές δύναμης ενός απλού επίπεδου μαγνήτη, που περνούν από τον έναν πόλο στον άλλο και καλύπτουν ολόκληρο τον μαγνήτη, σχηματίζουν κάτι σαν κύλινδρο. Οι γραμμές δύναμης στην ίδια κατεύθυνση φαίνεται να απωθούν η μία την άλλη. Πάντα ξεκινούν από έναν τύπο πόλου και τελειώνουν σε έναν άλλο τύπο πόλου και δεν τέμνονται ποτέ.
Βσυμπέρασμα
Λοιπόν, ανοίξαμε το θέμα "Η πηγή του μαγνητικού πεδίου". Όπως μπορείτε να δείτε, είναι αρκετά εκτεταμένο. Έχουμε εξετάσει μόνο τις βασικές έννοιες που σχετίζονται με αυτό το θέμα.
