Plik magnetyzm lub energia magnetyczna jest siłą natury związaną z ruchem ładunków elektrycznych i zdolną do przyciągania lub odpychania pewnych substancji. Magnesy są dobrze znanymi źródłami magnetyzmu.
Wewnątrz nich zachodzą interakcje skutkujące obecnością pól magnetycznych, które wywierają wpływ np. Na drobne kawałki żelaza czy niklu..
Pole magnetyczne magnesu staje się widoczne po umieszczeniu go pod papierem, na którym rozłożone są żelazne opiłki. Opiłki są natychmiast zorientowane wzdłuż linii pola, tworząc dwuwymiarowy obraz pola..
Innym dobrze znanym źródłem są przewody przenoszące prąd elektryczny; ale w przeciwieństwie do magnesów trwałych, magnetyzm znika, gdy zanika prąd.
Zawsze, gdy gdzieś pojawia się pole magnetyczne, jakiś agent musiał działać. Energia zainwestowana w ten proces jest magazynowana w wytworzonym polu magnetycznym i może być następnie traktowana jako energia magnetyczna.
Obliczenie, ile energii magnetycznej jest zmagazynowane w polu, zależy od tego i od geometrii urządzenia lub regionu, w którym zostało utworzone..
Cewki indukcyjne lub cewki są do tego dobrym miejscem, wytwarzając energię magnetyczną w podobny sposób, jak energia elektryczna jest magazynowana między płytkami kondensatora..
Indeks artykułów
Legendy opowiadane przez Pliniusza o starożytnej Grecji mówią o pasterzu Magnesie, który ponad 2000 lat temu znalazł tajemniczy minerał zdolny do przyciągania kawałków żelaza, ale nie innych materiałów. Był to magnetyt, tlenek żelaza o silnych właściwościach magnetycznych.
Przyczyna przyciągania magnetycznego pozostawała ukryta przez setki lat. W najlepszym przypadku przypisywano to zdarzeniom nadprzyrodzonym. Chociaż nie przestał znajdować dla niego ciekawych aplikacji, takich jak kompas.
Wynaleziony przez Chińczyków kompas wykorzystuje własny magnetyzm Ziemi do prowadzenia użytkownika podczas nawigacji..
W badaniach zjawisk magnetycznych nastąpił wielki postęp dzięki Williamowi Gilbertowi (1544 - 1603). Ten angielski naukowiec z epoki elżbietańskiej zbadał pole magnetyczne sferycznego magnesu i doszedł do wniosku, że Ziemia musi mieć własne pole magnetyczne.
Ze swoich badań nad magnesami zdał sobie również sprawę, że nie może uzyskać oddzielnych biegunów magnetycznych. Kiedy magnes jest podzielony na dwie części, nowe magnesy mają również oba bieguny.
Jednak dopiero na początku XIX wieku naukowcy zdali sobie sprawę z istnienia związku między prądem elektrycznym a magnetyzmem.
Hans Christian Oersted (1777 - 1851), urodzony w Danii, wpadł w 1820 na pomysł przepuszczenia prądu elektrycznego przez przewodnik i zaobserwowania, jaki to miało wpływ na kompas. Kompas odchyliłby się, a kiedy prąd przestał płynąć, kompas ponownie wskazywałby normalnie północ.
Zjawisko to można zweryfikować zbliżając kompas do jednego z przewodów wychodzących z akumulatora samochodowego w trakcie pracy rozrusznika..
W momencie zamykania obwodu igła powinna doświadczyć zauważalnego odchylenia, ponieważ akumulatory samochodów mogą dostarczać prąd na tyle duży, że kompas odchyla się.
W ten sposób stało się jasne, że poruszające się ładunki są tymi, które dają początek magnetyzmowi..
Kilka lat po eksperymentach Oersteda brytyjski badacz Michael Faraday (1791 - 1867) naznaczył kolejny kamień milowy, odkrywając, że zmieniające się pola magnetyczne z kolei powodują powstawanie prądów elektrycznych..
Oba zjawiska, elektryczne i magnetyczne, są ze sobą ściśle powiązane, a każde z nich daje początek drugiemu. Zostali zjednoczeni przez ucznia Faradaya, Jamesa Clerka Maxwella (1831-1879), w równaniach noszących jego imię.
Te równania zawierają i podsumowują teorię elektromagnetyczną i mają ważność nawet w ramach fizyki relatywistycznej..
Dlaczego niektóre materiały wykazują właściwości magnetyczne lub łatwo nabywają magnetyzm? Wiemy, że pole magnetyczne jest spowodowane poruszającymi się ładunkami, dlatego wewnątrz magnesu muszą znajdować się niewidoczne prądy elektryczne, które powodują magnetyzm.
Cała materia zawiera elektrony krążące wokół jądra atomowego. Elektron można porównać do Ziemi, która wykonuje ruch postępowy wokół Słońca, a także ruch obrotowy wokół własnej osi..
Fizyka klasyczna przypisuje elektronowi podobne ruchy, chociaż analogia nie jest do końca dokładna. Chodzi jednak o to, że obie właściwości elektronu powodują, że zachowuje się on jak maleńka pętla, która tworzy pole magnetyczne..
To spin elektronu w największym stopniu przyczynia się do powstania pola magnetycznego atomu. W atomach z wieloma elektronami są one zgrupowane w parach i mają przeciwne spiny. W ten sposób ich pola magnetyczne znoszą się nawzajem. Tak dzieje się w większości materiałów.
Istnieją jednak pewne minerały i związki, w których występuje niesparowany elektron. W ten sposób pole magnetyczne netto nie jest zerowe. To tworzy Moment magnetyczny, wektor, którego wielkość jest iloczynem prądu i pola obwodu.
Sąsiednie momenty magnetyczne oddziałują ze sobą i tworzą obszary zwane domeny magnetyczne, w którym wiele obrotów jest ułożonych w tym samym kierunku. Powstałe pole magnetyczne jest bardzo silne.
Nazywa się materiały, które posiadają tę jakość ferromagnetyczny. Jest ich kilka: żelazo, nikiel, kobalt, gadolin i niektóre ich stopy.
Reszta pierwiastków w układzie okresowym nie ma tych wyraźnych efektów magnetycznych. Należą do kategorii paramagnetyczny lub diamagnetyczny.
W rzeczywistości diamagnetyzm jest właściwością wszystkich materiałów, które odczuwają lekkie odpychanie w obecności zewnętrznego pola magnetycznego. Bizmut jest pierwiastkiem o najbardziej zaakcentowanym diamagnetyzmie.
Z drugiej strony paramagnetyzm składa się z mniej intensywnej odpowiedzi magnetycznej niż ferromagnetyzm, ale jest równie atrakcyjny. Substancje paramagnetyczne to na przykład aluminium, powietrze i niektóre tlenki żelaza, takie jak getyt.
Magnetyzm jest częścią podstawowych sił natury. Ponieważ istoty ludzkie również są jej częścią, są przystosowane do istnienia zjawisk magnetycznych, a także reszty życia na planecie. Na przykład niektóre zwierzęta wykorzystują pole magnetyczne Ziemi do orientacji geograficznej..
W rzeczywistości uważa się, że ptaki dokonują długich wędrówek dzięki temu, że w swoich mózgach mają rodzaj organicznego kompasu, który pozwala im dostrzec i wykorzystać pole geomagnetyczne..
Chociaż ludziom brakuje takiego kompasu, zamiast tego mają możliwość modyfikowania środowiska na wiele sposobów niż reszta królestwa zwierząt. Tak więc członkowie naszego gatunku używali magnetyzmu na swoją korzyść od momentu, gdy pierwszy grecki pasterz odkrył lodestone..
Od tego czasu istnieje wiele zastosowań magnetyzmu. Tu jest kilka:
- Wspomniany kompas, który wykorzystuje pole geomagnetyczne Ziemi do orientacji geograficznej.
- Stare ekrany telewizorów, komputerów i oscyloskopów, oparte na lampie katodowej, które wykorzystują cewki generujące pola magnetyczne. Są one odpowiedzialne za odchylanie wiązki elektronów tak, aby uderzała w określone miejsca na ekranie, tworząc w ten sposób obraz.
- Spektrometry masowe, używane do badania różnych typów cząsteczek i mające wiele zastosowań w biochemii, kryminologii, antropologii, historii i innych dyscyplinach. Wykorzystują pola elektryczne i magnetyczne do odchylania naładowanych cząstek po trajektoriach zależnych od ich prędkości..
- Napęd magnetohydrodynamiczny, w którym siła magnetyczna kieruje strumień wody morskiej (dobrego przewodnika) do tyłu, tak że zgodnie z trzecim prawem Newtona pojazd lub łódź otrzymuje impuls do przodu.
- Rezonans magnetyczny, nieinwazyjna metoda uzyskiwania obrazów wnętrza ludzkiego ciała. Zasadniczo wykorzystuje bardzo intensywne pole magnetyczne i analizuje odpowiedź jąder wodoru (protonów) obecnych w tkankach, które mają wspomnianą właściwość spin..
Zastosowania te są już ustalone, ale uważa się, że w przyszłości magnetyzm może również zwalczać choroby, takie jak rak piersi, za pomocą technik hipertermiczny, które wytwarzają ciepło indukowane magnetycznie.
Pomysł polega na wstrzyknięciu płynnego magnetytu bezpośrednio do guza. Dzięki ciepłu wytwarzanemu przez prądy indukowane magnetycznie, cząsteczki żelaza byłyby wystarczająco gorące, aby zniszczyć złośliwe komórki..
Kiedy myślisz o wykorzystaniu określonego rodzaju energii, wymaga to przekształcenia go w pewien rodzaj ruchu, na przykład turbina, winda lub pojazd; Albo że jest przekształcana w energię elektryczną, która włącza jakieś urządzenie: telefony, telewizory, bankomat i tym podobne.
Energia to wielkość z wieloma przejawami, którą można modyfikować na wiele sposobów. Czy można wzmocnić energię małego magnesu, aby poruszał się on w sposób ciągły o więcej niż kilka monet??
Aby energia była użyteczna, musi mieć duży zasięg i pochodzić z bardzo obfitego źródła.
Takie energie występują w przyrodzie, z których wytwarzane są inne rodzaje. Są znane jako energie pierwotne:
- Energia słoneczna.
- Energia atomowa.
- Energia geotermalna.
- Moc wiatru.
- Energia z biomasy.
- Energia z paliw kopalnych i minerałów.
Wytwarzane są z nich energie wtórne, takie jak energia elektryczna i ciepło. Gdzie tutaj jest energia magnetyczna?
Elektryczność i magnetyzm to nie dwa odrębne zjawiska. W rzeczywistości te dwa razem są znane jako zjawiska elektromagnetyczne. Dopóki jeden z nich istnieje, drugi będzie istniał.
Tam, gdzie jest energia elektryczna, będzie tam energia magnetyczna w jakiejś formie. Ale jest to energia wtórna, która wymaga wcześniejszej transformacji niektórych energii pierwotnych.
Zalety lub wady używania jakiegoś rodzaju energii ustala się według wielu kryteriów. Należą do nich, jak łatwa i tania jest jego produkcja, a także jak bardzo proces może negatywnie wpłynąć na środowisko i ludzi..
Ważne jest, aby wziąć pod uwagę fakt, że energie są przekształcane wiele razy, zanim będą mogły zostać użyte..
Ile przemian musiało nastąpić, aby magnes, którym lista zakupów zostanie przymocowana do drzwi lodówki? Ile zbudować samochód elektryczny? Z pewnością wystarczy.
A jak czysta jest energia magnetyczna lub elektromagnetyczna? Są tacy, którzy uważają, że ciągłe narażenie na pola elektromagnetyczne pochodzenia ludzkiego powoduje problemy zdrowotne i środowiskowe.
Obecnie istnieje wiele kierunków badań poświęconych badaniu wpływu tych dziedzin na zdrowie i środowisko, ale według prestiżowych organizacji międzynarodowych nie ma jak dotąd rozstrzygających dowodów na ich szkodliwość..
Urządzenie, które służy do przechowywania energii magnetycznej, jest znane jako cewka indukcyjna. Jest to cewka, która jest utworzona przez nawijanie drutu miedzianego z wystarczającą liczbą zwojów i jest przydatna w wielu obwodach, aby ograniczyć prąd i zapobiec jego nagłej zmianie.
Krążąc prąd przez zwoje cewki, w jej wnętrzu powstaje pole magnetyczne..
Jeśli prąd się zmienia, zmieniają się również linie pola magnetycznego. Zmiany te indukują prąd w zwojach, który im przeciwstawia się, zgodnie z prawem indukcji Faradaya-Lenza.
Gdy prąd nagle wzrasta lub maleje, cewka przeciwstawia się temu, dlatego może mieć działanie ochronne na obwód.
Energia magnetyczna jest magazynowana w polu magnetycznym utworzonym w objętości ograniczonej zwojami cewki, co będzie oznaczane jako LUBb a to zależy od:
- Natężenie pola magnetycznego b.
- Pole przekroju poprzecznego cewki DO.
- Długość cewki l.
- Przepuszczalność próżni μlub.
Oblicza się go w następujący sposób:
To równanie obowiązuje w każdym obszarze przestrzeni, w którym występuje pole magnetyczne. Jeśli głośność jest znana V tego obszaru, jego przepuszczalności i natężenia pola, można obliczyć, ile posiada energii magnetycznej.
Pole magnetyczne wewnątrz wypełnionej powietrzem cewki o średnicy 2,0 cm i długości 26 cm wynosi 0,70 T. Ile energii jest zmagazynowane w tym polu?
Fakt: przepuszczalność próżni wynosi μlub = 4π. 10-7 T.m / A
Wartości liczbowe są zastępowane w poprzednim równaniu, zwracając uwagę na konwersję wartości na jednostki systemu międzynarodowego.
.0.7%5E%7B2%7D.%5Cpi&space;.%5Cleft&space;(%5Cfrac%7B2.10%5E%7B-2%7D%7D%7B4%7D&space;%5Cright&space;).26.10%5E%7B%5E%7B-2%7D%7D%5C,&space;J=15.93%5C,&space;J)
Jeszcze bez komentarzy