Látky v magnetickém poli. Interakce magnetického pole s hmotou

Kolik nevysvětlitelných jevů a nevyřešených záhad zakrývá naše planeta! Ale pozorní obyvatelé Země od století do století zkoumají vzory, dávají experimenty, vymýšlejí, vyvozují závěry a používají své vynálezy. Tajemství prostoru a přírody nepřetržitě přitahují lidi, tlačí je ke všem novým experimentům při hledání pravdy a stopy. Jedním z takových záhad je chování hmoty v magnetickém poli.

První magnetické pozorování

Podle staré legendy kdysi stál starý pastýř jménem Magnus, který zjistil, že jeho personál byl na kamenu připojen kovovou stranou. Pro něj (kámen) je tento objev věnován. Podle jiné teorie, slovo „magnet“ s řečtiny znamená „kámen od Magnesia“, po městě Magnesia, kde byly objeveny magnetické pole. Již několik století před naší dobou si Číňané všimli, že některé kameny, upevněné takovým způsobem, že se mohou volně otáčet, se vždycky otáčejí určitým směrem.

Jak se kompas objevil

Nejčasnější kompasy byly lžíce magnetitu s krátkou tyčí, která mohla být otočena v kruhu. Nějaký čas po otočení lžíce se zastavil a jeho tyč vždy ukázala na sever. Ale tyto síly jsou tak malé, že mohou otáčet pouze volně fixované šipky kompasu.

Později námořníci vložili magnetické jehly do slámy a vložili je do misky s vodou. Sláma vždy ukázala sever-jih. Důvodem tohoto, pak neprobudovaného jevu, je určitá oblast kolem Země, která má schopnost ovlivňovat látky, které jsou v ní, a určovat jejich směr.

Magnetická koule kolem Země

Naše Země je ohraničena koulí, ve které pracujeme magnetické síly, jeho jméno - magnetické pole. Ačkoli verze o jejím vzniku není potvrzena, geofyzikové v zásadě souhlasí s tvrzením, že magnetické pole existuje kvůli složení jádra naší planety. Otáčení Země přispívá k vytvoření roztavené kovové jádro kontinuálním proudem elektrických nábojů, které vedou k magnetickému polya.Zemlya kolem nich, a tak působí obrovské magnet, který reaguje a kružítka.

Vlastnosti a povaha magnetů

Magnety jako ty, které chtějí zdobit ledničky nebo mít poznámky v kuchyni, mají celkem zajímavé vlastnosti. Chování látek v magnetických polích závisí na materiálech, z nichž jsou tyto látky složeny. Každý ví, že magnety přiléhají k železným nebo ocelovým předmětům. A proč se to děje? V každém magnetu jsou dva póly. Pokud provádíte experiment a udržujete si pár magnetů blízko sebe, ukáže se, že severní pól jednoho z nich přitahuje opak - jižní pól druhého. Pokud však nasadíte magnety se stejnými póly, budou se navzájem vždy odpuzovat. Elektrony, které rotují kolem jádra atomu, mají negativní elektrický náboj. Tok nabitých částic vytváří magnetické pole, které je ohnuto kolem velké smyčky.

Například při zapnutí světla proudí elektrický proud elektrickým proudem a elektrony se pohybují z jednoho atomu do druhého a kolem kabeláže vzniká slabé magnetické pole. Podobně silné magnetické pole vzniká z vysokonapěťových vodičů. Elektřina a magnetismus působí jako dvě složky elektromagnetismu. Každý elektron, který se otáčí kolem své vlastní osy jako planeta, která se otočí, vytváří v oběžné dráze malou smyčku elektrického proudu a vytváří ve svém vlastním magnetickém poli vlastní magnetické pole. Látky v magnetickém poli se chovají odlišně.

Jak interakce magnetického pole s hmotou

Například, když působí magnetické pole na plast, nastane následující: miniaturní magnetické pole každého atomu se navzájem neutralizuje, protože jejich póly jsou směrovány v různých směrech. Ale v želech jsou atomy umístěny takovým způsobem, že materiál je schopen magnetizovat. Atomy v nich jsou seskupeny do skupin a nazývány magnetické domény. Každá taková drobná doména se skládá z miliard částí se všemi magnetickými poli, která jsou směrována jedním směrem a on sám se stává malým magnet. V železném dílu jsou samotné domény směrovány v různých směrech, takže se navzájem neutralizují a nezávisle železo nevykazuje magnetické vlastnosti. Chcete-li vytvořit magnet, musí být všechny domény umístěny v jednom směru, pak by železo mohlo magnetizovat a přitáhnout k sobě všechny kovové předměty, které jsou v blízkosti. Jak mohu dostat žehličku pro uspořádání domén ve stejném pořadí? Je to docela jednoduché: udělat to, vložte železný kus do magnetického pole. Vzájemně se obepínají, domény se rozkládají ve směru pole. Současně začnou přitahovat atomy z jiných domén, čímž se zvětší.

Brzy mnoho takových prvků vytvoří přímku a samotný železný kus se stane magnet a přiláká každou pin, hřebík nebo jiné kovové předměty poblíž. Takže existuje magnetizace: magnetické pole v hmotě je značně zvýšeno. Ale jak říkají, je lepší vidět jednou než slyšet stokrát. Ne výjimkou a fenoménem, ​​který uvažujeme. Jak si to být jisti?

Magnetické pole a magnetizace látek lze uvažovat v domácnosti. Stačí stačit provést jednoduchý experiment. Vezměte malý železný nehet a vložte jej na magnet z chladničky. Jeho domény se rychle vyrovnají a na chvíli se nehty samy změní na magnet, s nímž bude snadné zvednout kolík.

Stanovení magnetického pole

Pro studium magnetického pole v hmotě jsou studovány dva typy proudů - makro-proudy a mikrokrouhy. Makra jsou ty, které vzniká pohybem nabitých makroskopických těles. Mikrokurenty se nazývají proudy vytvořené pohybem elektronů v atomech, molekulách a iontech. Magnetické pole v hmotě je tvořeno dvěma poli: vnější pole vytvořené makrocurrenty a vnitřní pole tvořené mikrokroukem.

Nejvíce magnetické látky

Zajímavostí je, že v přírodě existuje skutečný magnet - magnetický železný kámen. Ale velká část těl, které mají své vlastní magnetické pole, ale uměle vytvořené člověkem. Nejsilnější z nich jsou ty, které jsou slitinou neodymu, železa a bóru. A která látka je pro dnešek nejmagnější? Vědci byli schopni odpovědět na tuto otázku. Skupina fyzici z Minnesota vytvořil nový materiál skládající se z 16 atomů železa a 2 atomy dusíku, který se vyznačuje tím, magnetické permeability, je o 18% vyšší, než je nejmocnější - neodymovým - magnet.

Co jsou to magnety

Stručně řečeno, magnetické pole v hmotě závisí na magnetu. Umístění kteréhokoli z nich do magnetického pole vytváří své magnetické pole v hmotě. Druhy magnetů rozlišují následující: diamagnetika, paramagnetické a feromagnetické prvky. Nejvýkonnější pole jsou vytvářeny feromagnety, protože mají vysoké magnetické vlastnosti. Takové látky zahrnují železo, nikl, kobalt, kovy vzácných zemin a jejich slitiny, jakož i slitiny chrómu a manganu. Z nich jsou vyráběny permanentní magnety, protože pole feromagnetu nezmizí poté, co magnetické pole přestane fungovat.

Paramagnetika mají magnetickou permeabilitu, která je těsně nad jednotou při pokojové teplotě. Takové látky v magnetickém poli jsou špatně magnetizovány, ale jak se teplota snižuje, jejich magnetické vlastnosti se zvyšují. Paramagneti zahrnují například kyslík, platinu, hliník, kovy vzácných zemin.

Diamagnetika jsou jiným typem látky, jejíž magnetickou propustnost je o něco menší než jednota, jejich magnetické vlastnosti jsou ještě slabší. K mnoha z těchto kovů, jako je vizmut, stříbro, zlato, měď, stejně jako voda a organické sloučeniny. Zajímavostí je, že při zahřátí na určitou teplotu (bod Curie) zmizí feromagnetické vlastnosti a kovy se demagnetizují a stávají se paramagnetickými.

Použití magnetického pole

Lidé se naučili sami využívat výše uvedené vlastnosti hmoty v magnetickém poli: feromagnety jsou nepostradatelné při výrobě elektrické a výpočetní techniky. Mohou se nalézt v transformátorech, elektromotorech a různých měřicích přístrojích, které umožňují několikanásobné zvýšení magnetického pole bez změny proudu v cívce.

Použití těchto materiálů může výrazně snížit spotřebu energie. Používají se pro záznam magnetického zvuku a detekci vad, oblékání rud. V současné době lék používá magnety k diagnostice a léčení různých onemocnění. Obecně je práce diagnostického zařízení založena na působení permanentních magnetů. Například je indikátor očního tonometru nezbytný pro detekci glaukomu v počátečním stádiu. Používá se v chirurgii a mikrochirurgii, magnetické přístroje k odstranění kovových fragmentů z lidského těla. Zásada jejich fungování je také založena na vlastnosti magnetů bez síťového připojení. Široký terapeutický účinek vyvolávají různé magnetické bandáže a aplikátory. Zmírňují syndrom bolesti a zastavují zánětlivé procesy a také léčí mnoho onemocnění metodou vlivu magnetického pole na aktivní zóny lidského těla. Je známo, že i královna Kleopatra používala magnetické šperky ke zlepšení průtoku krve a zpoždění stárnutí.

Hodnota magnetického pole pro planetu

Magnetické pole hraje obrovskou roli v životě planety. Především slouží jako ochrana obyvatel Země a satelitů před nebezpečným vlivem kosmických těles. Pod vlivem magnetického pole se mění jejich trajektorie. Výzkumníci připouštějí, že některé planety nemají kovové jádro a tedy magnetické pole, které významně snižuje počet případně obývaných planet. Pozemšťané také hrozí, že zůstanou bez ochrany pole. Ale informovat, když se to stane, geofyzikové se nezajímají. Studie ukázaly, že přes 160 miliónů let se magnetické sloupy - sever a jih - změnily mezi sebou asi stokrát. Poslední takový jev se odehrával před 720 tisíci lety a Země byla napadena kosmickými částicemi. Jedna z teorií vysvětlující vyhynutí dinosaurů říká, že tito obři zmizeli právě proto.

Magnetické pole se stává tenčí

Geofyzika, která analyzovala vlastnosti magnetického pole, zjistila, že existují nebezpečné posuny, které ještě nebyly opraveny. Na jihu Atlantského oceánu se vrstva magnetického pole postupně stává tenčí. Za posledních 150 let se zde pole zhoršilo o deset procent. Vědci tvrdí, že změna pólů nastane dostatečně rychle, do 100 let od začátku inverze. Jaká generace bude tento fenomén pozorovat a jak to ovlivní obyvatele Země, zatím není známo, ale existuje tvrzení, že taková změna pólů bude mít nepříznivý vliv na elektrotechniku.

Magnetické bouře a jejich dopad na lidi

Někdy v magnetickém poli Země existují poruchy - toto magnetické bouře, které přímo závisí na slunci. Během období zvyšující se sluneční aktivity je pozorováno obrovské uvolňování energie, které přispívá k tvorbě slunečních paprsků. Současně se na Zemi dostává obrovský proud nabitých částic vysokou rychlostí - 500-1000 kilometrů za sekundu, což vytváří silné magnetické pole. Tento průtok dosáhne planety během několika dní. Dva mohutné magnetické pole se srazí a v důsledku toho je magnetické pole Země porušováno. Člověk je zvyklý na normální magnetické pole a magnetické bouře mění svůj zdravotní stav.

Lidé mají jinou magnetosenzibilitu, vliv člověka na magnetickou bouři přímo závisí na jeho zdravotním stavu. Zhoršuje se zdravotní stav, snižuje se vitalita, snižuje se pracovní síla, dochází k slabosti, bolesti hlavy, poruchy spánku, zhoršování nervového systému (zvyšuje se počet chyb, zvyšuje se počet nehod a katastrof). V souvislosti s výskytem povrchové elektřiny na zařízeních v těchto dnech může být jejich práce přerušena.

Reakce zvířat na magnetické pole

Je dokázáno, že ptáci cítí zemské magnetické pole velmi dobře a dokonce ho vidí. Vědci věří, že ptáci jsou jedinečné bytosti tohoto druhu: magnetické síly jim pomáhají při hledání vlastního domova během letů na kolosální vzdálenosti.

Magnetické pole jako navigátor využívá mořské želvy. Zvířata s vysokou magnetosenzibilitou, například kočky, předem reagují na změny napětí v magnetickém poli. Nezvyklé chování zvířat je pozorováno před hurikány a zemětřesením. Chcete-li zjistit příchod tsunami nebo zemětřesení v Japonsku ve velkých akváriích, obsahují akné, které předtím, než se kataklyzmy zvednou na povrch a obávají se, pocíti silné poruchy magnetického pole.

Namísto následného slova

Vliv magnetického pole na obyvatele naší planety není ještě plně posoudit, vědci po celém světě právě otevřeli oponu tajemství planety Země a snaží se najít odpovědi na velmi důležité otázky. Pokrok však nezastaví a věda se v dnešní době rozvíjí rychle, takže kdo ví, snad budoucí generace bude znát odpověď na většinu otázek, o kterých bojují nejlepší mysli člověka.