Magnētiskais lauks ir ļoti interesanta parādība. Pašlaik tā īpašības ir atradušas pielietojumu daudzās jomās. Vai jūs zināt, kas ir magnētiskā lauka avots? Pēc raksta izlasīšanas jūs par to uzzināsit. Turklāt mēs runāsim par dažiem faktiem, kas saistīti ar magnētismu. Sāksim ar vēsturi.
Mazliet vēstures
Magnētisms un elektrība nekādā ziņā nav divas dažādas parādības, kā maldīgi tika uzskatīts ilgu laiku. Viņu attiecības kļuva skaidras tikai 1820. gadā, kad dāņu zinātnieks Hanss Kristians Oersteds (1777-1851) parādīja, ka elektriskā strāva, kas plūst pa vadu, novirza kompasa adatu. Strāva vienmēr rada magnētisko lauku. Nav svarīgi, kur tas plūst – starp mākoni un zemi zibens formā vai mūsu ķermeņa muskuļos.
Jau senatnē cilvēki mēģināja noskaidrot, kas ir magnētiskā lauka avots. Turklāt izdarītie atklājumi tika izmantoti praksē. Magnētisms tika novērots un izmantots (īpaši navigācijas nolūkos) tūkstošiem gadu, pirms tas tika noskaidrots.elektroenerģijas dabu, un tā ir atradusi praktisku pielietojumu. Tikai tad, kad kļuva zināms, ka matērija sastāv no atomiem, beidzot tika noskaidrots, ka magnētisms un elektrība ir savstarpēji saistīti. Visur, kur tiek novērots magnētisms, vienmēr ir jābūt kādai elektriskajai strāvai. Tomēr šis atklājums bija tikai jaunu pētījumu sākums.
Kas nosaka materiālu magnētisko īpašību izpausmi, ja nav ārēja strāvas avota? Elektronu kustība, kas rada elektriskās strāvas atomos. Tieši šāda veida magnētisms mēs šeit aplūkosim. Mēs esam īsi aprakstījuši virpuļmagnētiskā lauka (maiņstrāvas) avotu.
Magnetīts un citi materiāli
Spēja piesaistīt dzelzi un dzelzi saturošus materiālus dabā vērojama vienā interesantā minerālā. Mēs runājam par magnetītu, vienu no dzelzs ķīmiskajiem savienojumiem. Iespējams, kaut kāds no tiem tika izmantots pirmajos ķīniešu izgudrotajos kompasos. Magnētiskā lauka avots ir ne tikai šis minerāls. Dažiem materiāliem ir arī samērā viegli apzināti paziņot vēlamās īpašības. Starp tiem slavenākie ir dzelzs un tērauds. Abi materiāli viegli kļūst par magnētiskā lauka avotu.
Pastāvīgie magnēti
Vielas, kas piesaista dzelzi, veido īpašu klasi. Tos sauc par pastāvīgajiem magnētiem. Neskatoties uz nosaukumu, tie spēj saglabāt nepieciešamās īpašības tikai ierobežotu laiku. pastāvīgā magnēta formasjosla demonstrē zemes magnētisma spēku. Ja tas var brīvi pārvietoties, tad viens gals vienmēr griežas Zemes ziemeļpola virzienā, bet otrs - dienvidu virzienā. Abus magnēta galus sauc attiecīgi par ziemeļu un dienvidu polu.
Magnētiem var būt gandrīz jebkura forma: stienis, pakavs, gredzens vai sarežģītāka. Tos izmanto elektriskajos mērinstrumentos. Magnētu stabi ir apzīmēti šādi: N (ziemeļu) un S (dienvidi). Parunāsim par to, kā viņi mijiedarbojas.
Pievilcība un atgrūšanās
Pretēji magnētiskie poli pievelk. Mēs to zinām no skolas laikiem. Piesaistot kādu citu materiālu, magnēts vispirms to pārvērš vājā magnētā. Poļi ar tādu pašu nosaukumu atgrūž viens otru (lai gan tas nav tik acīmredzami kā pievilcība). Ja tiek pakļauti magnēta iedarbībai, dzelzs un tērauds paši kļūst par magnētiem, iegūstot pretēju polaritāti. Tāpēc viņus viņš piesaista. Bet, ja divi identiski magnēti ar vienādiem "lādiņiem" ir novietoti tuvu viens otram ar vienādiem poliem, kas notiks? Novērotais atgrūšanas spēks būs vienāds ar pievilcības spēku, kas iedarbojas starp diviem pretējiem poliem, kas novietoti vienādā attālumā viens no otra.
Magnētisms ietekmē ne tikai dzelzi saturošus materiālus. Tomēr magnētiskās parādības visvieglāk novērojamas tīros metālos. Tie ir, piemēram, dzelzs, niķelis, kob alts.
Domēni
Metāli, kas varkļūt par magnētiskā lauka avotu, sastāv no maziem magnētiem, kas nejauši atrodas vielas iekšpusē. Tie ir vienādi orientēti tikai mazos apgabalos, ko sauc par domēniem, kurus var redzēt caur elektronu mikroskopu. Nemagnetizētā matērijā - tā kā arī paši domēni tur ir orientēti dažādos virzienos - magnētiskais lauks ir nulle. Tāpēc šajā gadījumā magnētiskās īpašības netiek novērotas. Tādējādi viela iegūst nepieciešamās īpašības tikai noteiktos apstākļos.
Magnetizācijas process ir tāds, ka visi domēni ir spiesti sakārtoties vienā virzienā. Pareizi pagriežot, to darbības sakrīt. Viela kopumā kļūst par magnētiskā lauka avotu. Ja visi domēni atrodas tieši vienā virzienā, materiāls sasniedz savu magnētisko robežu. Jāatzīmē viens svarīgs modelis. Materiāla magnetizācija galu galā ir atkarīga no domēnu magnetizācijas. Un to, savukārt, nosaka tas, kā atsevišķi atomi atrodas domēnu iekšpusē.
Zemes magnētiskais lauks
Zemes magnētiskais lauks jau sen ir precīzi izmērīts un aprakstīts, taču līdz šim tas nav pilnībā izskaidrots. Ļoti vienkāršotā veidā to var attēlot tā, it kā vienkāršs plakans magnēts atrodas starp ziemeļu un dienvidu ģeogrāfisko polu. Tas izraisa dažus no novērotajiem efektiem. Bet tas neizskaidro ne ļoti neparastās magnētiskā lauka līniju intensitātes vai pat virziena izmaiņas virs zemes.virsmu, ne arī to, kāpēc pirms miljoniem gadu magnētisko polu atrašanās vieta bija pretēja tagadnei, ne arī to, kāpēc tie, lai arī lēni, pastāvīgi pārvietojas. Tādējādi lietas ir nedaudz sarežģītākas.
Zemes magnētiskā lauka modelis
Aprakstīsim tā vienkāršoto versiju sīkāk. Iedomājieties garu plakanu magnētu Zemes centrā, kas būs magnētiskā lauka avots. Kas vēl jāņem vērā? Magnētiskās vielas uz zemeslodes virsmas ir jāsakārto tā, lai to ziemeļu pols pagrieztos virzienā, ko mēs saucam par ziemeļiem (faktiski iedomātā magnēta dienvidu pols), bet otrs pols ir vērsts uz dienvidiem (magnēta ziemeļpols).).
Sarežģītu fizisko procesu izpratne rada zināmas grūtības. Gan zemes magnētismu, gan mazu dzelzs gabalu magnētismu ir vieglāk izskaidrot, pieņemot, ka magnētiskās spēka līnijas (bieži dēvētas par magnētiskās plūsmas līnijām) izplūst no magnēta ziemeļu gala un nonāk dienvidu galā. Šis ir ļoti patvaļīgs attēlojums, ko izmanto tikai ērtības labad, līdzīgi kā tiek izmantotas kartē uzzīmētās platuma un garuma līnijas. Tomēr tas palīdz mums saprast, kas ir Zemes magnētiskā lauka avots.
Vienkārša plakana magnēta spēka līnijas, kas pāriet no viena pola uz otru un pārklāj visu magnētu, veido kaut ko līdzīgu cilindram. Šķiet, ka spēka līnijas vienā virzienā atgrūž viena otru. Tie vienmēr sākas pie viena veida stabiem un beidzas pie cita veida stabiem un nekad nekrustojas.
Bsecinājums
Tātad, esam atvēruši tēmu "Magnētiskā lauka avots". Kā redzat, tas ir diezgan plašs. Mēs esam apsvēruši tikai ar šo tēmu saistītos pamatjēdzienus.
