Magnetické vlastnosti materiálov magnetizmu, používa

On magnetizmus o Magnetická energia je sila prírody spojená s pohybom elektrických nábojov a schopná vyrábať príťažlivosť alebo odpor v určitých látkach. Magnety sú dobre známymi zdrojmi magnetizmu.

Vo vnútri týchto interakcií sa vyrábajú, ktoré sa premietajú do prítomnosti magnetických polí, ktoré majú napríklad svoj vplyv na malé kúsky železa alebo niklu, napríklad na malé kúsky železa alebo niklu.

Krásne farby severných svetiel sú spôsobené skutočnosťou, že kozmické častice emitujú energiu, keď sa odklonia pomocou Zeme magnetického poľa. Zdroj: Pixabay.

Magnetické pole magnetu sa stáva viditeľným, keď je umiestnené pod papierom, na ktorom sa šíria súbory železa. Limity sú okamžite orientované pozdĺž línií poľa, čím sa vytvoria obraz v dvoch rozmeroch.

Ďalším dobre známym zdrojom sú vodiče, ktoré prepravujú elektrický prúd; Ale na rozdiel od trvalých magnetov, magnetizmus zmizne, keď prúd prestane.

Kedykoľvek sa niekde objaví magnetické pole, niektorá agent musel robiť prácu. Energia investovaná do tohto procesu je uložená v vytvorenom magnetickom poli a potom sa dá považovať za magnetickú energiu.

Výpočet toho, koľko magnetickej energie je uložené v poli, závisí od toho a od geometrie zariadenia alebo oblasti, kde bola vytvorená.

Induktor.

[TOC]

História a objav

Staré aplikácie

Legendy povedané Pliny o starovekom Grécku hovoria o pastorových magnách, ktoré pred viac ako 2000 rokmi našli záhadný minerál schopný prilákať kusy železa, ale nie iné materiály. Bol to magnetit, oxid železa so silnými magnetickými vlastnosťami.

Dôvod magnetickej príťažlivosti zostal skrytý stovky rokov. V najlepšom prípade to bolo pripisované nadprirodzeným faktom. Aj keď nie z tohto dôvodu prestali hľadať zaujímavé aplikácie, napríklad kompas.

Kompas, ktorý vynašiel Číňania, využíva magnetizmus samotnej pôdy, aby bol užívateľ orientovaný počas navigácie.

Prvé vedecké štúdie

Štúdia magnetických javov mala veľký pokrok vďaka Williamovi Gilbertovi (1544 - 1603). Tento anglický vedec z alžbetínskej éry študoval magnetické pole sférického magnetu a dospel k záveru, že Zem by mala mať svoje vlastné magnetické pole.

Z jeho štúdia magnetov si tiež všimol, že nemôže získať samostatné magnetické stožiare. Ak je magnet rozdelený na dva, nové magnety majú tiež oba póly.

Bolo to však na začiatku 19. storočia, keď si vedci všimli existenciu vzťahu medzi elektrickým prúdom a magnetizmom.

Hans Christian Oersted (1777 - 1851), narodený v Dánsku, mal v roku 1820 výskyt prenosu elektrického prúdu cez vodiča a pozorovanie účinku, ktorý mal na kompas. Kompas bol odklonený a keď prúd prestal prúdiť, kompas znova ukázal ako vždy na sever.

Tento jav je možné skontrolovať privedením kompasu do jedného z káblov, ktoré opúšťajú auto batériu, zatiaľ čo štart je aktivovaný.

V čase zatvorenia obvodu musí ihla zažiť pozorovateľné vychýlenie, pretože batérie automobilov môžu dodávať prúdy dostatočne vysoké na to, aby sa kompas odchýlil.

Môže vám slúžiť: Pleiades: História, pôvod a kompozícia

Týmto spôsobom bolo jasné, že pohyblivé poplatky sú tie, ktoré vedú k magnetizmu.

Moderný výskum

Niekoľko rokov po Oerstedových experimentoch britský výskumný pracovník Michael Faraday (1791 - 1867) označil ďalší míľnik, keď zistil, že variabilné magnetické polia zase vedú k elektrickým prúdom.

Oba javy, elektrické a magnetické, sú navzájom úzko spojené, pretože každý z nich môže viesť k druhému. Zjednotenie ich poverilo Faradayov učeník, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), v rovniciach, ktoré nesú jeho meno.

Tieto rovnice obsahujú a sumarizujú elektromagnetickú teóriu a sú stále platné v relativistickej fyzike.

Magnetické vlastnosti materiálov

Prečo niektoré materiály vykazujú magnetické vlastnosti alebo ľahko získavajú magnetizmus? Vieme, že magnetické pole je spôsobené pohyblivým zaťažením, preto musí existovať neviditeľné elektrické prúdy, ktoré vedú k magnetizmu.

Všetka hmota obsahuje elektróny obiehajúce atómové jadro. Elektrón sa dá porovnať so Zemou, ktorá má prekladový pohyb okolo slnka a tiež jednu z rotácie na svojej vlastnej osi.

Klasická fyzika pripisuje podobné pohyby ako elektrón, hoci analógia nie je úplne presná. Ide však o to, že obe vlastnosti elektrónu sa správajú ako malá spira, ktorá vytvára magnetické pole.

Vlastnosť, ktorá prispieva najviac, prispieva k magnetickému poľu atómu, je elektrón. V atómoch s mnohými elektrónmi sú zoskupené do párov a opačných chrbtice. Jeho magnetické polia sa teda navzájom rušia. To sa deje vo väčšine materiálov.

Existujú však niektoré minerály a zlúčeniny, v ktorých je zmiznutý elektrón. Týmto spôsobom nie je čisté magnetické pole neplatné. Toto vytvára a Magnetický moment, Vektor, ktorého veľkosť je produktom prúdu v oblasti obvodu.

Susediace magnetické momenty vzájomne interagujú a formujú oblasti nazývané Magnetické domény, v ktorom je veľa otočení zarovnaných rovnakým smerom. Výsledné magnetické pole je veľmi intenzívne.

Feromagnetizmus, paramagnetizmus a diamagnetizmus

Materiály, ktoré majú túto kvalitu, sa nazývajú Feromagnetický. Je ich niekoľko: železo, nikel, kobalt, gadolinio a niektoré zliatiny z nich.

Zvyšok prvkov v periodickej tabuľke nemá tieto výrazné magnetické účinky. Spadnúť do kategórie paramagnetický ani diamagnetický.

V skutočnosti je diamagnetizmus vlastnosťou všetkých materiálov, ktoré zažívajú mierny odpor v prítomnosti vonkajšieho magnetického poľa. Bizmut je prvok s najviac zvýrazneným diamagnetizmom.

Paramagnetizmus pozostáva z menej intenzívnej magnetickej reakcie ako feromagnetizmus, ale rovnako príťažlivosť. Paramagnetické látky sú napríklad hliník, vzduch a niektoré oxidy železa, ako je Goetita.

Použitie magnetickej energie

Magnetizmus je súčasťou základných prírodných síl. Keďže sú súčasťou ľudských bytostí, sú prispôsobené existencii magnetických javov, ako aj zvyšku života na planéte. Napríklad niektoré zvieratá používajú magnetické pole Zeme na geografické vedenie.

Môže vám slúžiť: rozmerová analýza

V skutočnosti sa verí, že vtáky vykonávajú svoje dlhé migrácie vďaka skutočnosti, že v ich mozgu majú akýsi organický kompas, ktorý im umožňuje vnímať a používať geomagnetické pole.

Zatiaľ čo ľuďom chýba kompas, ako je tento, namiesto toho majú schopnosť modifikovať prostredie o mnoho ďalších spôsobov ako zvyšok živočíšneho kráľovstva. Členovia nášho druhu tak použili magnetizmus pre svoj úžitok z rovnakého okamihu, keď prvý grécky farár objavil kameň.

Niektoré aplikácie magnetickej energie

Odvtedy existuje veľa aplikácií magnetizmu. Tu je niekoľko:

- Už spomínaný kompas, ktorý využíva geomagnetické pole Zeme, aby geograficky vedel.

- Staré televízory, počítače a osciloskopy, založené na katódovej trubici, ktorá používajú cievky, ktoré generujú magnetické polia. Sú zodpovedné za presmerovanie elektrónového lúča na ovplyvnenie určitých miest na obrazovke, čím sa vytvorí obrázok.

- Hromadné spektrometre, ktoré sa používajú na štúdium rôznych typov molekúl a s mnohými aplikáciami v biochémii, kriminológii, antropológii, histórii a iných disciplínach. Využívajú elektrické a magnetické polia na odvrátenie častíc nabitých v trajektóriách, ktoré závisia od ich rýchlosti.

- Magnetohydrodynamický pohon, v ktorom magnetická sila propaguje prúd morskej vody (dobrého vodiča) späť, takže podľa Newtonovho zákona vozidlo alebo loď dostane impulz vpred.

- Magnetická rezonancia, neinvazívna metóda na získanie obrazov z vnútra ľudského tela. V podstate sa analyzuje veľmi intenzívne magnetické pole a analyzuje sa reakcia vodíkových jadier (protónov) prítomných v tkanivách, ktoré majú vyššie uvedenú vlastnosť rotácie.

Tieto aplikácie sú už zavedené, ale v budúcnosti sa predpokladá, že magnetizmus môže tiež porovnávať choroby, ako je rakovina prsníka, prostredníctvom techník hypertermický, ktoré vytvárajú magneticky indukované teplo.

Zámerom je vstrekovať tekutý magnetit priamo do nádoru. Vďaka teplu produkovaného magneticky indukovanými prúdmi by sa železné častice dostatočne zahriali na zničenie malígnych buniek.

Výhody a nevýhody

Pri uvažovaní o použití určitého typu energie sa jej konverzia vyžaduje pri určitom type pohybu, ako je napríklad turbína, výťah alebo vozidlo, napríklad; alebo že sa transformuje na elektrickú energiu, ktorá sa zmení na niektoré zariadenie: televízia, televízia, bankomaty a podobné veci.

Energia je veľkosť s viacerými prejavmi, ktoré je možné upraviť mnohými spôsobmi. Môže energia malého magnetu zosilniť, aby sa pohybovala viac ako niekoľko mincí nepretržite?

Aby bola použiteľná, energia musí mať veľký rozsah a pokračovať s veľmi hojným zdrojom.

Primárna energia

V prírode sú také energie, z ktorých sa vyrábajú ostatné typy. Sú známe ako primárne energie:

- Solárna energia.

- Atómová energia.

- Geotermálnej energie.

- Sila vetra.

- Energia biomasy.

- Energia fosílnych a minerálnych palív.

Z nich sa vyskytujú sekundárne energie, ako napríklad elektrina a teplo. Kde je tu magnetická energia?

Elektrina a magnetizmus nie sú dva samostatné javy. V skutočnosti sú obidve United známe ako elektromagnetické javy. Za predpokladu, že existuje jeden z nich, druhý bude.

Môže vám slúžiť: vzájomná indukčnosť: vzorec/koeficient, aplikácie, cvičenia

Kde je elektrina, nejakým spôsobom bude existovať magnetická energia. Je to však sekundárna energia, ktorá si vyžaduje predchádzajúcu transformáciu niektorých primárnych energií.

Charakteristiky primárnych a sekundárnych energií

Výhody alebo nevýhody využívania nejakého druhu energie sú stanovené podľa mnohých kritérií. Medzi nimi je, ako ľahká a lacná je ich výroba a tiež to, koľko je schopná negatívne ovplyvniť proces v prostredí a ľuďoch.

Niečo dôležité je potrebné vziať do úvahy, že energie sa mnohokrát transformujú skôr, ako sa dajú použiť.

Koľko transformácií by sa malo vyskytnúť pri výrobe magnetu, s ktorým nákupný zoznam opustí dvere chladničky? Koľko vybudovať elektrické auto? Určite.

A ako čistá je magnetická alebo elektromagnetická energia? Existujú tí, ktorí sa domnievajú, že neustále vystavenie elektromagnetickým poľom ľudského pôvodu spôsobuje zdravotné a environmentálne problémy.

V súčasnosti existuje veľa línií výskumu venovaných štúdiu vplyvu týchto oblastí na zdravie a životné prostredie, ale podľa prestížnych medzinárodných organizácií neexistujú presvedčivé dôkazy o tom, že sú škodlivé.

Príklady magnetickej energie

Zariadenie, ktoré slúži na obsah magnetickej energie, je známe ako induktor. Je to cievka, ktorá sa tvorí valivým medeným drôtom s dostatočným počtom zákrut a je užitočná v mnohých obvodoch na obmedzenie prúdu a zabránenie jej prudkému zmene.

Medená cievka. Zdroj: Pixabay.

Obvodom prúdu cez zákruty cievky sa vo vnútri vytvorí magnetické pole.

Ak sa prúd zmení, robia tak magnetické línie poľa. Tieto zmeny vyvolávajú prúd, ktorý im proti nim nesúhlasí.

Keď sa prúd náhle zvýši alebo klesá, cievka proti nej proti tomu môže mať ochranné účinky na obvod.

Magnetická energia cievky

V magnetickom poli vytvorenom v objeme vymedzenom zákrutami cievky sa ukladá magnetická energia, ktorá bude označená ako Alebo_B A to záleží na:

- Intenzita magnetického poľa B.

- Oblasť prierezu cievky Do.

- Dĺžka cievky l.

- Vákuová priepustnosť μ_ani.

Vypočíta sa takto:

Produkt Do.l Je to ekvivalent objemu uzamknutým cievkou.

Táto rovnica je platná v ktorejkoľvek oblasti vesmíru, kde je magnetické pole. Ak je objem známy Vložka Z uvedeného regiónu, jej priepustnosti a intenzity poľa je možné vypočítať, koľko magnetickej energie má.

Cvičenie

Magnetické pole vo vnútri cievky plnej vzduchu 2.S priemerom 0 cm a 26 cm dlhá je 0.70 t. Koľko energie je uložené v tejto oblasti?

Údaje: Permeabilita vákua je μ_ani = 4π . 10^-7 Tón.m/a

Riešenie

Numerické hodnoty sa nahradia v predchádzajúcej rovnici, pričom sa dá postarať o premenu hodnôt na jednotky medzinárodného systému.

Odkazy

1. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. Šieste vydanie. Sála. 606-607.
2. Wilson, J.D. 2011. Fyzika 12. Pearson. 135-146.