Vlastnosti magnetu a energie magnetického pole

K takovým předmětům, jako je magnet, jsou už dlouho zvyklí. V tom nic zvláštního nevidíme. S námi je obvykle spojen s vyučováním ve fyzice nebo demonstrací ve formě ohniskových bodů vlastností magnetu pro předškolní děti. A zřídka někdo myslí, kolik magnetů nás obklopuje v každodenním životě. V každém bytě jsou desítky. V zařízení každého reproduktoru je k dispozici magnet, magnetofon, elektrický holicí strojek, hodiny. Dokonce i banka s hřebíky je jedna.

A přesto?

My - lidé - nejsou výjimkou. Díky biologickým proudům v těle kolem nás existuje neviditelný vzorec silových sil. Obrovským magnetem je planeta Země. A ještě víc grandiózní je plazmová koule slunce. Rozměry galaxií a mlhovin nepochopitelné lidské mysli zřídka dovolují myšlenku, že všechny jsou také magnety.

Moderní věda vyžaduje vytvoření nových velkých a super výkonných magnetů, jejichž oblasti použití jsou spojeny s termonukleární fúzí, generací elektrické energie, zrychlením synchrotronů nabitých částic, vzestupem potopených lodí. Vytvoření superstrongového pole pomocí magnetických vlastností magnetu je jednou z úkolů moderní fyziky.

Ujasňme si pojmy

Magnetické pole je síla působící na těla, která mají náboj v pohybu. To "nefunguje" s pevnými objekty (nebo bez náboje) a slouží jako jedna z forem elektromagnetického pole, která existuje jako obecnější koncept.

Pokud těla mohou vytvářet kolem sebe magnetické pole a samy zažijí sílu svého působení, jsou nazývány magnety. To znamená, že tyto položky jsou magnetizovány (mají odpovídající okamžik).

Různé materiály reagují nerovnoměrně na vnější pole. Oslabení jeho působení v sobě se nazývá paramagnety, zesilující - diamagnetika. Jednotlivé materiály mají vlastnost tisíckrát zvýšeného vnějšího magnetického pole. Jedná se o ferromagnety (kobalt, nikl se železem, gadoliniem a také sloučeniny a slitiny těchto kovů). Ti z nich, kteří po zasažení silným vnějším polem získají magnetické vlastnosti, se nazývají magneticky tvrdými. Jiní, schopní chovat se jako magnety jen pod přímým vlivem pole a přestat být tak s jeho zmizením, jsou magneticky měkké.

Trochu historie

Studium vlastností permanentních magnetů se zabývá velmi, velmi starými časy. To je zmíněno ve spisech učenců starověkého Řecka dokonce 600 let před naší éry. Přírodní magnety (přírodní původ) lze nalézt v ložiskách magnetické rudy. Nejslavnější z velkých přírodních magnetů je uloženo na univerzitě v Tartu. Váží 13 kilogramů a náklad, který lze s jeho pomocí zvýšit, je 40 kilogramů.

Lidstvo se naučil vytvářet umělé magnety pomocí různých feromagnetů. Hodnota prášku (z kobaltu, železa atd.) Je schopnost držet váhu 5000krát větší než jeho vlastní váha. Umělé vzorky mohou být trvalé (získané z magneticky tvrdé materiály) nebo elektromagnety s jádrem, jehož materiálem je měkké magnetické železo. Napěťové pole v nich vzniká v důsledku průchodu elektrického proudu vinutími, který je obklopen jádrem.

První seriózní kniha obsahující pokus o vědecké studium vlastností magnetu je dílem londýnského doktora Hilberta, publikovaného v roce 1600. Tato práce obsahuje veškeré informace, které byly v té době k dispozici o magnetismu a elektřině, stejně jako autorské experimenty.

Jakýkoliv ze stávajících jevů se člověk snaží přizpůsobit praktickému životu. Samozřejmě, že magnet nebyl výjimkou.

Jak se používají magnety

Jaké vlastnosti magnetu přijalo lidstvo? Jeho rozsah je tak široký, že se můžeme jen krátce dotýkat hlavních, nejznámějších přístrojů a oblastí použití tohoto pozoruhodného subjektu.

Kompas je dobře známý nástroj pro určování směrů na terénu. Díky němu položili způsoby leteckých a námořních plavidel, pozemní dopravu, účel provozu chodců. Tato zařízení mohou být magnetická (typ šipky) používaná turisty a topografy nebo nemagnetické (rádiové a hydraulické kompasy).

První kompasy z přírodních magnetů byly vyrobeny v XI. Století a používaly se pro navigaci. Jejich působení je založeno na volné rotaci v horizontální rovině dlouhé jehly z magnetického materiálu vyváženého na ose. Jeden konec je vždy obrácen směrem na jih, druhý na sever. Proto je vždy možné přesně znát hlavní směry týkající se stran světa.

Hlavní oblasti

Oblasti, kde vlastnosti magnetu našly hlavní aplikaci - rádio a elektrotechniku, přístrojové vybavení, automatizaci a telemechaniku. Od feromagnetických materiálů přijímat relé, magnetické jádro apod. V roce 1820 bylo zjištěno, že vodič s proudem může působit na šipku magnetu a nutit jej, aby se otočil. Současně se objevil další objev: dvojice paralelních vodičů, kterými prochází proud jednoho směru, mají vlastnost vzájemné přitažlivosti.

Z tohoto důvodu byl učiněn předpoklad o vlastnostech magnetu. Všechny tyto jevy vznikají v souvislosti s proudy, včetně cirkulace uvnitř magnetických materiálů. Moderní myšlenky ve vědě se zcela shodují s tímto předpokladem.

O motorech a generátorech

Na základě vytvořila mnoho druhů elektrických motorů a generátorů, tj rotačního typu strojů, jejichž činnost je založena na transformaci mechanické energie na elektrickou energii (mluvíme o generátorech) nebo elektrické na mechanickou (pro motory). Každý generátor pracuje na principu elektromagnetické indukce, tj EMF (elektromotorická síla) se vyskytuje v drátu, který se pohybuje v magnetickém poli. Elektromotor pracuje na základě fenoménu vzhledu síly v drátu s proudem umístěným v příčném poli.

S využitím síly interakce pole s proudem, který prochází otáčky vinutí jejich pohyblivých částí, pracují zařízení nazývaná magnetoelektrické zařízení. Jako nový výkonný elektromotor střídavého proudu s dvěma vinutími působí indukční počítadlo elektrické energie. Vodivý disk umístěný mezi vinutími se otáčí kroutícím momentem, jehož síla je úměrná spotřebovanému výkonu.

A v každodenním životě?

Vybavený miniaturní baterií, elektrické náramkové hodinky jsou známé všem. Jejich uspořádání pomocí dvojice magnetů, dvojice indukčních cívek a tranzistoru je mnohem jednodušší, pokud jde o počet dostupných částí než mechanické hodiny.

Stále více aplikací jsou zámky zámků elektromagnetického typu nebo válců, které jsou vybaveny magnetickými prvky. V nich jsou klíč i zámek opatřeny sada kódů. Když je správný klíč uzamčen do otvoru, vnitřní prvky magnetického zámku jsou přitahovány do požadované polohy, což umožňuje jeho otevření.

Působení magnetů je založeno na zařízení dynamometrů a galvanometru (vysoce citlivé zařízení, které měří slabé proudy). Vlastnosti magnetu nalezly uplatnění při výrobě brusiva. Tzv. Akutní malé a velmi tvrdé částice, které jsou potřebné pro mechanické zpracování (broušení, leštění, odizolování) různých předmětů a materiálů. Při výrobě se potřebný ferosilikon ve směsi částečně usadí na dně pecí, je částečně zabudován do brusiva. Odstranit je a potřebovat magnety.

Věda a komunikace

Vzhledem k magnetickým vlastnostem látek má věda možnost studovat strukturu různých těles. Může se jednat pouze o magnetochemii nebo detekce magnetických vad (metoda detekce vad zkoumáním zkreslení magnetického pole v určitých oblastech výrobků).

A aplikovat je na výrobní techniky rozsahu ultravysoké frekvence, připojení na rádiové systémy (vojenských a komerčních linek), v průběhu tepelného zpracování, jak v domácnosti a v potravinářském průmyslu, jiné (všichni dobře známe, mikrovlnná trouba). V rámci jednoho článku je prakticky nemožné vyčíslit všechna složitá technická zařízení a aplikace, kde se dnes používají magnetické vlastnosti látek.

Rozsah medicíny

Oblast diagnostiky a lékařské terapie nebyla výjimkou. Prostřednictvím rentgenové záření generující elektronový lineární urychlovače provádí nádorové terapii, v cyklotronu a synchrotrons generované protonové paprsky mají výhody oproti rentgenových paprsků v místní orientaci a vyšší účinnost při léčení očních a mozkových nádorů.

Co se týče biologické vědy, ještě před polovinou minulého století nebyly životně důležité funkce organismu spojeny s existencí magnetických polí. Vědecká literatura byla občas doplněna o jednotlivé zprávy o jednom nebo druhém z jejich lékařských účinků. Ale od šedesátých let začala proudit lavina publikací o biologických vlastnostech magnetu.

Dříve a teď

Nicméně pokusy o jejich zacházení s lidmi byly vyrobeny alchymisty již v 16. století. Bylo mnoho úspěšných pokusů o vyléčení zubů, nervových poruch, nespavosti a různých vnitřních orgánů. Zdá se, že v medicíně magnet našel své použití nejpozději v navigaci.

Poslední půlstoletí široce používané magnetické náramky, oblíbené u pacientů s poruchou krevního tlaku. Vědci vážně věří v schopnost magnetu zvýšit odolnost lidského těla. S pomocí elektromagnetických přístrojů se naučili měřit rychlost krevního oběhu, odebírat vzorky nebo vkládat potřebné léky z kapslí.

Magnet odstraňuje malé kovové částice zachycené v oku. Jeho provoz je založen na práci elektrických senzorů (každý, kdo je seznámen s postupem odstranění elektrokardiogramu). V dnešní době je spolupráce fyziků s biology pro studium hlubokých mechanismů vlivu magnetického pole na lidské tělo stále blíže a nutná.

Neodymový magnet: vlastnosti a aplikace

Neodymové magnety mají největší vliv na lidské zdraví. Skládají se z neodymu, železa a bóru. Chemický vzorec je NdFeB. Hlavní výhodou takového magnetu je silný účinek jeho pole v poměrně malém rozměru. Hmotnost magnetu o síle 200 gauss je tedy asi 1 g. Pro srovnání, železný magnet, který má stejnou sílu, má hmotnost přibližně 10x větší.

Další nepochybnou výhodou těchto magnetů je dobrá stabilita a schopnost zachovat potřebné vlastnosti po stovky let. Po celé století ztrácí magnet své vlastnosti pouze o 1%.

Jak přesně jsou ošetřeny neodymovým magnetem?

Pomáhá zlepšit krevní oběh, stabilizuje krevní tlak, bojuje s migrénou.

Vlastnosti neodymových magnetů se začaly používat před léčbou před 2000 lety. Zmínka o tomto druhu terapie se nachází v rukopisech antické Číny. Ošetřený pak aplikací magnetizovaných kamenů do lidského těla.

Terapie existovala také v podobě připojení k tělu. Legenda tvrdí, že Kleopatra byla povinna vždy nosit magnetickou bandáž na hlavě s vynikajícím zdravím a nadpřirozenou krásou. V X. Století vědci z Persie detailně popsali příznivé účinky vlastností neodymových magnetů na lidské tělo v případě eliminace zánětu a svalových křečí. Podle přežívajících důkazů toho času lze posoudit jejich použití ke zvýšení svalové síly, síly kostí a ke snížení bolesti v kloubech.

Ze všech onemocnění ...

Důkaz o účinnosti takové expozice vydal v roce 1530 slavný lékař ze Švýcarska Paracelsus. Ve svých spisech doktor popsal magické vlastnosti magnetu, který může stimulovat sílu těla a způsobit samoléčení. V těchto dnech začal obrovský počet nemocí překonávat pomocí magnetu.

Samodržení s pomocí tohoto léku v USA v poválečných letech (1861-1865), kdy byly léky kategoricky chybějící, bylo široce rozšířeno. Používali to jak jako lék, tak jako anestetikum.

Od 20. století jsou terapeutické vlastnosti magnetu vědecky podložené. V roce 1976 zavedl japonský doktor Nikagawa koncept deficitu magnetického pole. Studie prokázaly své přesné příznaky. Patří mezi ně slabost, únava, snížená účinnost a poruchy spánku. Existují také migrény, bolesti kloubů a vertebrál, bolestivé funkce trávicího a kardiovaskulárního systému ve formě hypotenze nebo hypertenze. Co se týče syndromu a oblasti gynekologie a kožních změn. Pomocí magnetoterapie lze tyto stavy úspěšně normalizovat.

Věda nezastaví

Vědci dále experimentují s magnetickými poli. Pokusy se provádějí jak u zvířat a ptáků, tak u bakterií. Podmínky oslabeného magnetického pole snižují úspěšnost metabolických procesů u experimentálních ptáků a myší, bakterie se náhle přestanou množit. S prodlouženým deficitem pole se živé tkáně podrobí nevratným změnám.

Je to pro boj proti všem takovým jevům a četným negativním důsledkům, které způsobuje, že magnetoterapie je použita jako taková. Zdá se, že v současné době nebyly všechny užitečné vlastnosti magnetů dosud studovány ve správném stupni. Před lékaři je spousta zajímavých objevů a nového vývoje.