Magnetické pole je veľmi zaujímavý fenomén. V súčasnosti jeho vlastnosti našli uplatnenie v mnohých oblastiach. Viete, čo je zdrojom magnetického poľa? Po prečítaní článku o tom budete vedieť. Okrem toho si povieme o niektorých faktoch súvisiacich s magnetizmom. Začnime históriou.
Trošku histórie
Magnetizmus a elektrina nie sú v žiadnom prípade dva rôzne javy, ako sa mylne verilo po dlhú dobu. Ich vzťah sa ukázal až v roku 1820, keď dánsky vedec Hans Christian Oersted (1777-1851) ukázal, že elektrický prúd pretekajúci drôtom vychyľuje strelku kompasu. Prúd vždy vytvára magnetické pole. Nezáleží na tom, kde prúdi - medzi mrakom a zemou vo forme blesku alebo vo svale nášho tela.
Už v staroveku sa ľudia snažili zistiť, čo je zdrojom magnetického poľa. Okrem toho boli objavy aplikované v praxi. Magnetizmus bol pozorovaný a používaný (najmä na navigačné účely) tisíce rokov predtým, ako bol objasnený.charakteru elektriny a našla praktické využitie. Až keď sa zistilo, že hmota sa skladá z atómov, konečne sa zistilo, že magnetizmus a elektrina sú vzájomne prepojené. Všade tam, kde je pozorovaný magnetizmus, musí byť vždy prítomný nejaký druh elektrického prúdu. Tento objav bol však len začiatkom nového výskumu.
Čo určuje prejav magnetických vlastností materiálov pri absencii akéhokoľvek externého zdroja prúdu? Pohyb elektrónov, ktoré vytvárajú elektrické prúdy v atómoch. Tu budeme uvažovať o tomto type magnetizmu. Stručne sme opísali zdroj vírivého magnetického poľa (striedavý prúd).
Magnet a iné materiály
Schopnosť priťahovať železo a materiály obsahujúce železo je v prírode pozorovaná u jedného zaujímavého minerálu. Hovoríme o magnetite, jednej z chemických zlúčenín železa. Pravdepodobne nejaký druh bol použitý v prvých kompasoch, ktoré vynašli Číňania. Zdrojom magnetického poľa nie je len tento minerál. Pre niektoré materiály je tiež pomerne jednoduché zámerne komunikovať požadované vlastnosti. Spomedzi nich sú najznámejšie železo a oceľ. Oba materiály sa ľahko stanú zdrojom magnetického poľa.
Permanentné magnety
Látky, ktoré priťahujú železo, tvoria špeciálnu triedu. Nazývajú sa permanentné magnety. Napriek názvu si dokážu zachovať potrebné vlastnosti len na obmedzený čas. v tvare permanentného magnetubar demonštruje silu zemského magnetizmu. Ak sa môže voľne pohybovať, potom sa jeden koniec vždy otočí v smere k severnému pólu Zeme a druhý - v smere na juh. Dva konce magnetu sa nazývajú severný a južný pól.
Magnety môžu mať takmer akýkoľvek tvar: tyč, podkova, prsteň alebo zložitejší tvar. Používajú sa v elektrických meracích prístrojoch. Póly magnetov sú označené nasledovne: N (severný) a S (južný). Poďme sa porozprávať o tom, ako interagujú.
Príťažlivosť a odpor
Opačné magnetické póly sa priťahujú. To vieme už od školy. Priťahovaním nejakého iného materiálu ho magnet najskôr zmení na slabý magnet. Poliaci s rovnakým názvom sa navzájom odpudzujú (aj keď to nie je také zrejmé ako príťažlivosť). Keď sú vystavené magnetu, železo a oceľ sa samy stanú magnetmi a získajú opačnú polaritu. Preto ich priťahuje. Ale ak sú dva rovnaké magnety s rovnakými "nábojmi" umiestnené blízko seba s rovnakými pólmi, čo sa stane? Pozorovaná odpudivá sila sa bude rovnať príťažlivej sile, ktorá pôsobí medzi dvoma protiľahlými pólmi umiestnenými v rovnakej vzdialenosti od seba.
Nie sú to len materiály obsahujúce železo, ktoré sú ovplyvnené magnetizmom. Magnetické javy sa však dajú najľahšie pozorovať v čistých kovoch. Sú to napríklad železo, nikel, kob alt.
Domény
Kovy, ktoré dokážusa stávajú zdrojom magnetického poľa, pozostávajú z malých magnetov umiestnených náhodne vo vnútri látky. Sú rovnako orientované len v malých oblastiach, nazývaných domény, ktoré je možné vidieť cez elektrónový mikroskop. V nezmagnetizovanej hmote – keďže aj samotné domény sú tam orientované rôznymi smermi – je magnetické pole nulové. Preto v tomto prípade nie sú pozorované žiadne magnetické vlastnosti. Látka teda získava potrebné vlastnosti len za určitých podmienok.
Proces magnetizácie spočíva v tom, že všetky domény sú nútené zoradiť sa rovnakým smerom. Pri správnom otočení sa ich akcie hromadia. Látka ako celok sa stáva zdrojom magnetického poľa. Ak sa všetky domény zoradia presne rovnakým smerom, materiál dosiahne svoj magnetický limit. Treba poznamenať jeden dôležitý vzorec. Magnetizácia materiálu v konečnom dôsledku závisí od magnetizácie domén. A to je zase určené tým, ako sú jednotlivé atómy umiestnené vo vnútri domén.
magnetické pole Zeme
Magnetické pole Zeme bolo už dlho presne zmerané a popísané, no doteraz nebolo úplne vysvetlené. Veľmi zjednodušene to možno znázorniť tak, ako keby sa jednoduchý plochý magnet nachádzal medzi severným a južným geografickým pólom. To spôsobuje niektoré pozorované účinky. To však nevysvetľuje ani veľmi nezvyčajné zmeny intenzity alebo dokonca smeru magnetických siločiar nad zemou.povrchu, ani prečo pred miliónmi rokov bola poloha magnetických pólov opačná ako súčasnosť, ani prečo sa, aj keď pomaly, neustále pohybujú. Veci sú teda o niečo komplikovanejšie.
Model magnetického poľa Zeme
Popíšme si jeho zjednodušenú verziu podrobnejšie. Predstavte si dlhý plochý magnet v strede Zeme, ktorý bude zdrojom magnetického poľa. Čo ešte treba zvážiť? Magnetické látky na povrchu zemegule musia byť usporiadané tak, aby sa ich severný pól otáčal v smere, ktorý nazývame sever (v skutočnosti južný pól pomyselného magnetu), a druhý pól smeruje na juh (severný pól magnetu).).
Pochopenie zložitých fyzikálnych procesov spôsobuje určité ťažkosti. Pozemný magnetizmus aj magnetizmus malých kúskov železa sa dajú ľahšie vysvetliť za predpokladu, že magnetické siločiary (často označované ako čiary magnetického toku) vychádzajú zo severného konca magnetu a vstupujú do južného konca. Toto je veľmi svojvoľná reprezentácia, ktorá sa používa len pre pohodlie, podobne ako sa používajú čiary zemepisnej šírky a dĺžky nakreslené na mape. Pomáha nám však pochopiť, čo je zdrojom magnetického poľa Zeme.
Siločiary jednoduchého plochého magnetu, ktoré prechádzajú od jedného pólu k druhému a pokrývajú celý magnet, tvoria niečo ako valec. Zdá sa, že siločiary v rovnakom smere sa navzájom odpudzujú. Vždy začínajú na jednom type pólu a končia na inom type pólu a nikdy sa nepretínajú.
Bzáver
Takže sme otvorili tému "Zdroj magnetického poľa". Ako vidíte, je pomerne rozsiahly. Zvážili sme iba základné pojmy súvisiace s touto témou.
