Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

14.1: Постійні магніти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    101611

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    На відміну від електричних зарядів (таких, що спостерігаються при протиранні бурштину об тканину), магнітні предмети мали два полюси протилежного впливу, позначалися «північ» і «південь» після їх самоорієнтації на землю. Як виявив Перегринус, неможливо було ізолювати один з цих полюсів сам по собі, розрізавши шматок лодестону навпіл: кожен отриманий шматок мав свою пару полюсів:

    00302.png

    Як і електричні заряди, було знайдено всього два типи полюсів: північний і південний (за аналогією позитивні і негативні). Так само, як і при електричних зарядах, ті ж полюси відштовхуються один від одного, а протилежні полюси притягуються Ця сила, подібна до тієї, що викликана статичною електрикою, непомітно поширювалася над простором і навіть могла проходити крізь такі предмети, як папір та дерево, мало впливаючи на міцність.

    Філософ-вчений Рене Декарт зазначив, що це невидиме «поле» можна нанести на карту, помістивши магніт під плоский шматок тканини або дерева і посипавши зверху залізні пилки. Пилки будуть вирівнюватися з магнітним полем, «зіставляючи» його форму. Результат показує, як поле триває безперервно від одного полюса магніту до іншого:

    00303.png

    Як і у випадку з будь-яким видом поля (електричне, магнітне, гравітаційне), загальна кількість або ефект поля називається потоком, тоді як «поштовх», що спричиняє формування потоку в просторі, називається силою. Майкл Фарадей придумав термін «трубка» для позначення рядка магнітного потоку в просторі (зараз частіше використовується термін «лінія»). Дійсно, вимірювання потоку магнітного поля часто визначають за кількістю ліній потоку, хоча сумнівно, що такі поля існують в окремих, дискретних лініях постійної величини.

    Сучасні теорії магнетизму стверджують, що магнітне поле виробляється електричним зарядом в русі, і, таким чином, теоретизується, що магнітне поле так званих «постійних» магнітів, таких як лодестон, є результатом електронів всередині атомів заліза, що обертаються рівномірно в тому ж напрямку. Незалежно від того, чи піддаються електрони в атомах матеріалу такого роду рівномірному спінінгу, диктується атомною структурою матеріалу (не на відміну від того, як електропровідність продиктована електронним зв'язуванням в атомах матеріалу). Таким чином, тільки певні види речовин вступають в реакцію з магнітними полями, а ще менше мають здатність постійно підтримувати магнітне поле.

    Залізо - один з тих видів речовин, які легко намагнічуються. Якщо шматок заліза підведений поблизу постійного магніту, електрони всередині атомів заліза орієнтують свої спини, щоб відповідати силі магнітного поля, що виробляється постійним магнітом, і залізо стає «намагніченим». Залізо буде намагнічуватися таким чином, щоб включити лінії магнітного потоку в свою форму, яка притягує його до постійного магніту, незалежно від того, який полюс постійного магніту пропонується до заліза:

    00304.png

    Раніше незамагнічене залізо стає намагніченим у міру наближення до постійного магніту. Незалежно від того, який полюс постійного магніту витягнутий до заліза, залізо буде намагнічуватися таким чином, щоб бути притягнутим до магніту:

    00305.png

    Посилаючись на природні магнітні властивості заліза (лат. = «ferrum»), феромагнітний матеріал - це той, який легко намагнічується (його складові атоми легко орієнтують свої електронні спини, щоб відповідати силі зовнішнього магнітного поля). Всі матеріали певною мірою магнітні, а ті, які не вважаються феромагнітними (легко намагнічуються), класифікуються як парамагнітні (слабо магнітні) або діамагнітні (мають тенденцію виключати магнітні поля). З двох найдивнішими є діамагнітні матеріали. При наявності зовнішнього магнітного поля вони фактично стають злегка намагніченими в зворотному напрямку, щоб відштовхувати зовнішнє поле!

    00306.png

    Якщо феромагнітний матеріал має тенденцію зберігати свою намагніченість після видалення зовнішнього поля, він, як кажуть, має хорошу утримуваність. Це, звичайно ж, необхідна якість для постійного магніту.

    Рецензія

    • Лодестон (також званий Магнетит) - природний «постійний» магнітний мінерал. Під «постійним» мається на увазі, що матеріал підтримує магнітне поле без зовнішньої допомоги. Характеристика будь-якого магнітного матеріалу для цього називається затримкою.
    • Феромагнітні матеріали легко намагнічуються.
    • Парамагнітні матеріали намагнічуються з більшими труднощами.
    • Діамагнітні матеріали насправді мають тенденцію відштовхувати зовнішні магнітні поля шляхом намагнічування в протилежному напрямку.