Магнитные явления. Физика, 8 класс: уроки, тесты, задания.

• Предметы
• Физика
• 8 класс

1. Магнитное поле. Направление магнитных линий

2. Однородное и неоднородное магнитное поле

3. Направление магнитных линий прямого проводника с током

4. Как обнаружить магнитное поле

5. Что такое индукция магнитного поля и магнитный поток

6. Что такое электромагнитная индукция

7. Направление индукционного тока.

   Правило Ленца. Явление самоиндукции

8. Переменный ток. Генератор переменного тока

9. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние

10. Свойства электромагнитов

11. Постоянные магниты.

    Магнитное поле Земли

12. Движение проводника в магнитном поле. Электродвигатель. Динамик и микрофон

13. Контрольная работа по теме

Отправить отзыв

Магнитное поле — что это, определение и ответ

Электрические и магнитные явления связаны, так как имеют общую природу ― электромагнитное поле. Движение электрических зарядов всегда создает магнитное поле, а магнитное поле, в свою очередь, всегда вызывает перемещение электрических зарядов.

Так как ток ― это направленное перемещение электрических зарядов, то протекание тока в проводнике всегда создает магнитное поле вокруг проводника.

Линии магнитного поля, которое создается проводниками с электрическим током.

Для изображения магнитных полей используют магнитные силовые линии ― линии, на которых модуль вектора магнитной индукции одинаков и равен В, а сам вектор магнитной индукции \(\overrightarrow{B}\) направлен по касательной к линии. Линии магнитной индукции всегда замкнуты.

Для обозначения направлений движения тока и направлений магнитных силовых линий, помимо стрелок «вправо» → и «влево» ←, используются знаки «от нас» ― ⊗ или ⊕ (как торец оперения стрелы, летящей от нас), и «к нам» • или ⊙ (как острие летящей на нас стрелы).

Чтобы определить направление вектора магнитной индукции \(\overrightarrow{B}\), которое создает ток, протекающий в прямом проводнике, используется правило правого винта: если представить, что вкручиваешь винт по направлению тока ― то направление вращения винта покажет направление вектора магнитной индукции.

Магнитное поле, которое создает ток в прямом проводнике, представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. При этом, некоторая область магнитного поля всегда направлена на нас, а другая ― от нас.

Чтобы определить направление вектора магнитной индукции \(\overrightarrow{B}\), которое создает ток, в круговом проводнике или витках катушки, используется правило правого винта: если ток вращается по часовой стрелке, то магнитное поле будет направленно «от нас». Если ток течет против часовой стрелки, то ток будет направлен «на нас».

Сила Ампера ― сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля.

Сила ампера равна

F_A = IBLsinα, где

F_A ― сила Ампера [Н];

I ― сила тока в проводнике [A];

B ― магнитная индукция [Тл];

L ― длина проводника [м];

sinα ― синус угла между проводником и вектором магнитной индукции.

Сила Ампера максимальна, если между проводником и вектором магнитной индукции угол равен α = 90°, так как sinα = sin90° = 1 и F_A = IBLsin90° = IBL.

Если проводник расположен параллельно вектору магнитной индукции, т. е. α = 0° ― сила Ампера отсутствует, так как sinα = sin0° = 0 и F_A = IBLsin0° = 0.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если ладонь расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока ― то противопоставленный большой палец укажет направление силы Ампера.

Взаимодействие проводников с током

Ток, протекающий в проводнике, создает магнитное поле. Если рядом расположен еще один проводник, в котором протекает ток ― то второй проводник оказывается в магнитном поле, которое создает первый. На проводник в магнитном поле действует сила Ампера, в результате чего проводники с током или притягиваются, или отталкиваются друг от друга.

Пусть в проводниках 1 и 2 токи текут в одном направлении. Тогда первый проводник создает магнитное поле, направленное против часовой стрелки. В области, близлежащей к проводнику 2 это поле направлено перпендикулярно проводнику и от него. Согласно правилу левой руки, сила Ампера, которая действует со стороны магнитного поля, создаваемого проводником 1 на проводник с током 2, F_1-2 направлено в сторону проводника 1.

Проводник 2 действует на проводник 1 аналогично, и сила ампера, с которой магнитное поле проводника 2 действует на проводник 1 F_2-1 направлена в сторону проводника 2.

Таким образом, силы Ампера, с которым действуют проводники друг на друга ― F_1-2 и F_2-1 направлены навстречу друг другу и проводники притягиваются.

Пусть теперь ток в проводнике 2 течет в том же направлении, а ток в проводнике 1 ― в противоположном. Магнитное поле, которое создает проводник 1, будет направлено по часовой стрелке, а в ближайшей к проводнику 2 области ― на нас. Согласно правилу левой руки, такое магнитное поле создает силу Ампера, направленную от проводника 1.

Магнитное поле, которое создает проводник 2, будет направлено как в первом случае, но из-за того, что ток в проводнике 1 течет в противоположную сторону, сила Ампера F_2-1 будет направлена от проводника 2.

Силы Ампера, с которым действуют проводники друг на друга ― F_1-2 и F_2-1 направлены в разные стороны и проводники отталкиваются.

Магнитное поле постоянного магнита. Магниты обладают собственным магнитным полем. Силовые линии магнита выходят из северного магнитного полюса (N) и входят в южный магнитный полюс (S).

Магнитные поля двух магнитов взаимодействуют друг с другом, переориентируя магниты так, чтобы магнитные линии выходили из северного магнитного полюса и входили в ближайший южный магнитный полюс. При этом одинаковые полюса двух магнитов, отталкиваются, а разные ― притягиваются.

Обнаружено новое магнитное явление с промышленным потенциалом

ТЕМЫ:Магнитные поляМагнитыНаноматериалыНанотехнологииПопулярноЕврейский университет Иерусалима 15 мая 2022 г.

Иллюстрация краевого магнетизма, обнаруженного в CrGeTe3 с помощью наномасштабной магнитной микроскопии. Предоставлено: Ори Лерман

Работая с мельчайшими магнитами, Еврейский университет обнаруживает новое магнитное явление с промышленным потенциалом.

Для физиков исследование царства очень-очень малого — это страна чудес. Совершенно новые и неожиданные явления обнаружены в наномасштабе

Наномасштаб относится к чрезвычайно маленькому масштабу длины, обычно порядка нанометров (нм), что составляет одну миллиардную часть метра. В этом масштабе материалы и системы демонстрируют уникальные свойства и поведение, которые отличаются от наблюдаемых в более крупных масштабах. Приставка «нано-» происходит от греческого слова «нанос». что означает «карлик»; или «очень маленький».

Наномасштабные явления имеют отношение ко многим областям, включая материаловедение, химию, биологию и физику.

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>наномасштаб, где исследуются материалы толщиной до 100 атомов. Здесь природа прекращается вести себя так, как это предсказуемо макроскопическим законом физики, в отличие от того, что происходит в окружающем нас мире или в космосе

Доктор Йонатан Анахори из Института физики Раках Еврейского университета группа исследователей, в которую входил аспирант HU Авиа Ноа, рассказал о своем удивлении, когда посмотрел на изображения магнетизма, создаваемого наномагнитами: «Мы впервые увидели, как магнит ведет себя таким образом», как он описал изображения, выявившие явление «краевого магнетизма».

Изображения показали, что магнитный материал, который изучали исследователи HU, сохранял магнетизм только на своем краю — фактически только в пределах 10 нанометров от края (помните, что человеческий волос составляет около 100 000 нанометров). Их результаты недавно были опубликованы в престижном журнале Nano Letters.

Слева направо: Авиа Ноа из HU и Йонатан Анахори. Предоставлено: Еврейский университет

Этот наноэффект, хотя и очень небольшой, может иметь широкое применение в нашей повседневной жизни. «В сегодняшней технологической гонке, направленной на то, чтобы сделать каждый компонент меньше и энергоэффективнее, усилия сосредоточены на небольших магнитах различной формы», — поделился Анахори. Новый краевой магнетизм предлагает возможность изготовления длинных проволочных магнитов толщиной всего 10 нанометров, которые могут изгибаться в любую форму. «Это может произвести революцию в том, как мы создаем устройства спинтроники», — добавил Анахори, имея в виду наноэлектронные устройства следующего поколения с уменьшенным энергопотреблением, увеличенной памятью и возможностями обработки 9.0003

Фактическое открытие краевого магнетизма было несколько случайным: Анахори решил взглянуть на новый магнитный наноматериал (CGT), созданный его коллегой из Мадридского автономного университета в Испании.

Открытие в конечном итоге основывалось на изображениях, полученных с помощью нового типа магнитной микроскопии, разработанной в Израиле, которая может измерять магнитное поле одного электрона. Открытие новых явлений зависит от очень сложных новых технологий. Кроме того, сами явления будут лежать в основе еще более передовых технологий, как продемонстрировал краевой магнетизм.

Ссылка: «Внутреннее и краевое намагничивание в тонких эксфолиированных пленках CrGeTe3» Авиа Ноа, Хен Альперн, Сурабх Сингх, Алон Гутфренд, Гилад Зисман, Томер Д. Фельд, Ацмон Вакахи, Сергей Ременник, Йосси Палтиель, Мартин Эмиль Хубер, Виктор Баррена, Герман Судеров, Хадар Стейнберг, Одед Милло и Йонатан Анахори, 10 марта 2022 г.,

Nano Letters .
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04665

Что такое магнетизм? Примеры магнитных веществ

Введение

Двигатели, генераторы, трансформаторы, аудиосистемы, промышленные машины, мебель, игрушки, левитирующие поезда, устройства для переработки и т. д. — все они имеют одну общую черту. Все они в той или иной форме используют магнетизм.

Все мы знакомы с основами магнитов и их поведением. Магниты имеют два полюса: северный полюс и южный полюс. В то время как противоположности притягиваются, два одинаковых полюса отталкивают друг друга. Некоторые материалы, такие как те, которые содержат железо, могут быть магнитами, а другие материалы, такие как кобальт и никель, притягиваются к магнитам, хотя сами они ими не являются.

В этой статье мы подробно объясним основы магнетизма. Мы начнем с краткой истории магнетизма и перейдем к законам Фарадея и Ленца, чтобы понять, что вызывает магнетизм. Мы объясняем классификацию, типы, свойства и некоторые примеры магнитных веществ. В последующих разделах мы объясним работу электромагнитов и магнитосферы Земли.

История магнетизма

Современное название «магнит» происходит от Магнезии, региона в Греции, где Фалес Милетский впервые нашел магниты еще в 600 г. до н.э. Магниты — это естественно намагниченные куски магнетита, которые могут притягивать железо.

Следующие упоминания о магнитных камнях и их магнитных силах происходят из китайских классических текстов около 400 г. до н.э. Китайцы были первыми, кто использовал магнитные компасы из магнитного камня для навигации в 12 веке.

Рис. 1: Магниты представляют собой природные магниты, изготовленные из минералов магнетита. Источник: Джеймс Сент-Джон — Flickr
. В 1600-х годах английский физик Уильям Гилберт научно исследовал поведение магнитов. Карл Фридрих Гаусс продолжил изучение работы. Случайное открытие электромагнетизма Гансом Христианом Эрстедом в 1819 году.принесли новую эру достижений в этой области.

Андре Мари Ампер, Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл заложили основы электромагнетизма в середине 1800-х годов. Вернер Гейзенберг усовершенствовал понимание магнетизма с помощью квантовой электродинамики. ^[1]

Что такое магнетизм?

Магнетизм — это свойство движущихся электрических зарядов или определенных материалов, которое позволяет им притягивать или отталкивать объекты. Подобно тому, как субатомные частицы, такие как электроны, обладают внутренними свойствами массы и заряда, они также обладают свойством, называемым собственным магнитным моментом. ^[2]

Прежде чем обсуждать причины магнетизма, важно понять, как возникает электромагнитная индукция. Вот теоретическое объяснение двух важных законов электромагнитной индукции:

Закон Фарадея: Закон Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС).

Закон Ленца: Закон Ленца гласит, что направление ЭДС, индуцированной магнитным полем, всегда противоположно той причине, по которой она возникает. Если причиной возникновения ЭДС индукции в проводнике является изменение магнитного поля, то ее направление будет таким, что магнитное поле, создаваемое за счет ЭДС индукции, старается противодействовать тому, за счет которого оно было создано.

Интенсивность магнитного поля измеряется в Теслах (Тл). Это значение напряженности магнитного поля, которое может приложить силу в один ньютон на ампер тока на метр проводника. Тесла — большая единица; следовательно, Гаусс (G) обычно используется для измерения напряженности магнитного поля. Для справки: напряженность магнитного поля Земли составляет 0,0000305 Тл или 0,3 Гс.

Магнитные эффекты атомов и субатомных частиц

магнитное поле. Следовательно, частицы с электрическим зарядом также оказываются магнитными.

Эти поля называются орбитальными магнитными полями, но они не обязательно вносят вклад в общее магнитное воздействие атома. Это связано с тем, что в заполненной оболочке электроны существуют парами, которые вращаются в противоположном направлении, чтобы компенсировать их эффекты и создать чистое нулевое магнитное поле.

Атомы элементов, лежащих по сторонам блоков s/p/d в периодической таблице, имеют полную или почти полную внешнюю оболочку; следовательно, они не магнитны. Атомы элементов в середине блоков, таких как марганец, железо, кобальт и никель, являются примерами магнитного материала. Это также наиболее распространенные магнитные металлы.

Рис. 2. Наличие неспаренного электрона во внешней оболочке делает атом магнитным; однако магнитные атомы не обязательно делают материал магнитным. Под редакцией команды Wevolver Источник: Wikimedia

Когда группа атомов образует кристалл, у них есть возможность выровнять магнитные поля друг с другом или в противоположных направлениях. Как и все другие существа во Вселенной, атомы также стремятся к стабильности и выстраиваются в конфигурации, требующей меньшего количества энергии.

Рассмотрим, например, Chromium; хотя он имеет сильно магнитные атомы, выравнивание внутренних магнитных полей делает его немагнитным материалом. Следовательно, он не включен в примеры магнитных веществ.

Типы магнитных материалов

Мы уже видели, что атомы, как правило, обладают магнитными моментами, создаваемыми электронами, образующими токовые петли. Магнитные моменты спаренных электронов компенсируются из-за их противоположного спина. С другой стороны, неспаренные электроны генерируют малые магнитные моменты.

Так что же может произойти, если магнит приблизить к атому, имеющему только спаренные электроны?

Казалось бы, очевидный ответ заключается в том, что на него не будет воздействовать никакая сила. Он не будет ни отталкиваться, ни притягиваться к магниту. Но это неправильно. В этой ситуации действует еще одно явление: электромагнитная индукция.

Диамагнитные материалы

При приближении магнита к атому, имеющему только спаренные электроны, сила одной петли тока (за счет одного электрона из пары) усиливается, а сила другой петли тока, образованной за счет вращение электрона в противоположном направлении уменьшается.

Токи больше не могут компенсировать друг друга, и магнит оказывает притягивающую силу на один электрон и отталкивающую силу на другой. Сила силы отталкивания выше силы притяжения; следовательно, атом имеет тенденцию слабо отталкивать магнит. В результате этого взаимодействия образуется слабый магнитный момент, который отталкивает магнит, порождая диамагнетизм.

Рис. 3: Поведение диамагнетика в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) магнитного поля. В присутствии магнитного поля электронные пары развивают небольшой магнитный момент, противоположный направлению магнитного поля.

Восприимчивость:  Магнитное поле внутри материала является результатом внешнего магнитного поля, которое приложено к материалу, и того, которое создается из-за специфики материала (под влиянием внешних факторов). Это влияние характеризуется магнитной восприимчивостью, которая представляет собой безразмерную величину, связывающую внешнее магнитное поле и поле, создаваемое природой материала. Это также помогает понять, как материалы реагируют на внешние магнитные поля. Оно мало и отрицательно для материалов, называемых диамагнетиками.

Диамагнетики: Материалы, испытывающие слабое отталкивание при помещении в магнитное поле, называются диамагнетиками. Когда к таким материалам прикладывается внешнее магнитное поле, они создают слабое магнитное поле в направлении, противоположном внешнему полю, и, следовательно, отталкиваются.

Как только внешнее магнитное поле снимается, спаренные электроны компенсируют магнитные моменты, и материал в целом теряет намагниченность. Следовательно, диамагнетизм — временное явление.

Примеры диамагнитных материалов включают висмут, воду, медь, алмаз, золото, свинец, ртуть, водород, азот, серебро, кремний, фосфор, сурьму и другие.

Свойства диамагнетиков

• Диамагнетики слабо отталкиваются магнитным полем.

• При помещении в магнитное поле диамагнитные вещества пытаются выровняться в направлении, перпендикулярном полю.

• Диамагнетизм не зависит от температуры.

• Все материалы со спаренными электронами обладают некоторой степенью диамагнетизма.

Парамагнитные материалы

Продолжая предыдущее обсуждение, давайте рассмотрим материал, содержащий атомы с неспаренными электронами. Каждый атом будет иметь свой собственный постоянный магнитный момент из-за петли тока, образованной неспаренным электроном. Когда внешнее магнитное поле отсутствует, магнитные моменты атомов будут расположены случайным образом, так что они компенсируют друг друга и имеют чистую нулевую намагниченность.

Когда этот материал помещается в магнитное поле (скажем, стержневого магнита), крошечные диполи отдельных атомов меняют свою ориентацию, чтобы немного выровняться в направлении приложенного магнитного поля. Это приводит к тому, что они слабо притягиваются к магнитам. Тепловая энергия элемента не позволяет всем магнитным моментам идеально выровняться в направлении приложенного магнитного поля, и, следовательно, намагниченность слабая. Сила намагничивания уменьшается с повышением температуры (термическое перемешивание).

Рис. 4: Поведение парамагнетика в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) магнитного поля. В присутствии магнитного поля электронные пары развивают небольшой магнитный момент в том же направлении, что и магнитное поле.

Величина восприимчивости мала и положительна для парамагнитных материалов.

Парамагнитные материалы: Материалы, которые испытывают слабое притяжение при помещении в магнитное поле, называются парамагнитными материалами. Когда к таким материалам прикладывается внешнее магнитное поле, они создают слабое магнитное поле в том же направлении, что и внешнее поле, и, следовательно, притягиваются.

Когда внешнее магнитное поле удаляется, магнитные моменты возвращаются к своему хаотичному выравниванию, и материал в целом теряет намагниченность. Следовательно, парамагнетизм — временное явление.

Здесь интересно отметить, что не все материалы с неспаренными электронами проявляют парамагнетизм. Наоборот, диамагнетизм — универсальное явление. Большинство элементов в природе имеют спаренные электроны и, следовательно, в некоторой степени диамагнитны. Только материалы, которые имеют неспаренный электрон и доминирующий парамагнетизм, классифицируются как парамагнетики. Для других элементов с неспаренными электронами, таких как медь, серебро и золото, преобладает диамагнетизм; следовательно, они отталкиваются магнитным полем.

Примеры парамагнитных материалов включают кислород, кальций, алюминий, хром, литий, магний, платину, вольфрам, ниобий, самарий (при комнатной температуре) и другие.

Свойства парамагнитных материалов

• Парамагнитные материалы слабо притягиваются магнитным полем.

• При помещении в магнитное поле парамагнитные вещества пытаются выровняться в направлении поля.

• Парамагнетизм уменьшается с повышением температуры.

• Парамагнетизм проявляют только элементы с неспаренными электронами и слабым диамагнетизмом.

Ферромагнитные материалы

Мы видели, что большинство элементов, даже с неспаренными электронами, не притягиваются и не отталкиваются магнитами. Однако в периодической таблице есть четыре элемента, которые демонстрируют сильное притяжение к магнитам. У этих элементов действительно есть атомы с неспаренными электронами, но есть разница в их кристаллической структуре, которая отличает их от парамагнитных материалов.

Ферромагнетики содержат группы атомов с магнитными моментами в одном направлении. Эти группы называются магнитными доменами. Когда ферромагнитные материалы помещаются рядом с магнитом, их магнитные домены претерпевают переориентацию. Они выстраиваются в направлении магнитного поля, образуя гигантский домен, в котором все магнитные моменты выровнены в одном направлении. В результате этого взаимодействия материал проявляет чрезвычайно сильную намагниченность.

Рис. 5: Поведение ферромагнитного материала в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) магнитного поля. В присутствии магнитного поля электронные пары развивают большой магнитный момент в том же направлении, что и магнитное поле.

Сила намагниченности увеличивается до тех пор, пока ферромагнитный материал не достигнет точки насыщения, после которой увеличение внешнего магнитного поля больше не увеличивает намагниченность материала.

Ферромагнитные материалы: Материалы, которые испытывают сильное притяжение при помещении в магнитное поле, называются ферромагнитными материалами. Когда к таким материалам прикладывается внешнее магнитное поле, они создают сильное магнитное поле в том же направлении, что и внешнее поле, и, следовательно, притягиваются.

Что происходит с ферромагнитными материалами после удаления внешнего намагничивающего поля, зависит от их сохраняющей способности.

Сохраняемость:  Определяется как способность материала сохранять намагниченность после удаления внешнего намагничивающего поля.

Мягкие ферромагнитные материалы теряют свои магнитные свойства, тогда как твердые ферромагнитные материалы сохраняют их. Твердые ферромагнитные материалы используются для изготовления постоянных и сильных магнитов. Мягкие ферромагнитные материалы используются в приложениях, где мы не хотели бы, чтобы намагниченность оставалась, например, для изготовления сердечников для электрических машин (двигателей, трансформаторов и т. д.).

Коэрцитивная сила: Это способность материала сопротивляться изменению намагниченности

Примеры ферромагнитных материалов включают железо, кобальт, никель и гадолиний.

Свойства ферромагнитных материалов

• Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитным полем.

• При помещении в магнитное поле ферромагнитные вещества сильно стараются выровняться в направлении поля.

• Ферромагнетизм ослабевает с повышением температуры. Ферромагнитные материалы теряют свои магнитные моменты выше температуры Кюри и ведут себя как парамагнетики.

• Парамагнетизм проявляют только элементы с неспаренными электронами, слабым диамагнетизмом и магнитными доменами.

Антиферромагнетизм и ферримагнетизм

Когда соседние магнитные моменты материала располагаются антипараллельно, он становится антиферромагнитным. Величина всех моментов эффективно уравновешивает друг друга, а чистый магнетизм равен нулю.

Ферриты/ферримагнитные материалы имеют антипараллельное выравнивание магнитных моментов, как и антиферромагнитные материалы. Однако величина этих моментов различна, что делает материал намагниченным.

Рис. 6. Организация магнитных моментов в антиферромагнитных (слева) и ферримагнитных (справа) материалах

Примеры антиферромагнитных материалов включают оксид марганца, сульфид марганца, оксид хрома, нихром и другие.

Примеры ферримагнитных веществ включают оксиды металлов, такие как магнетит.

Типы магнитов

В зависимости от продолжительности магнитного воздействия магниты подразделяются на следующие категории:

Постоянные магниты

Материалы, сохраняющие свои магнитные свойства в течение длительного периода времени, называются постоянными магнитами. Ферромагнитные материалы, в том числе железо, никель, кобальт и некоторые сплавы редкоземельных металлов, такие как те, в которых используется неодим, используются для изготовления постоянных магнитов.

Рис. 7: Железные наполнители, размещенные вокруг стержневого магнита, выравниваются в направлении магнитного поля. Обратите внимание, как велико количество заполнений вблизи полюсов из-за сильных магнитных полей. Источник: Дайна Мейсон — Flickr 9.0003

Магниты AlNiCo состоят из алюминия, никеля и кобальта и остаются одними из наиболее широко используемых постоянных магнитов. Они не так сильны, как магниты, сделанные из редкоземельных элементов, но более доступны.

Временные магниты

Материалы, которые просто действуют как магниты под воздействием магнитного поля и теряют свои магнитные свойства, как только внешнее поле удаляется, называются временными магнитами. Любой проводник с током может вести себя как временный магнит.

Электромагниты

Электричество и магнетизм — две стороны одной медали, очень похожие на Массу-Энергию и Время-Пространство.

Когда электрический ток течет по проводнику, вокруг него создается магнитное поле, направление которого можно определить по правилу правой руки. Этот эффект усиливается путем наматывания проволоки на мягкий ферромагнитный сердечник, и полученная установка становится электромагнитом.

Рис. 8: Электромагниты можно использовать для подъема тяжелых металлических предметов. Источник: Викисклад 9.0003

Электромагниты являются одними из самых популярных временных магнитов, используемых в ряде приложений, включая электродвигатели, радиоприемники и ряд других бытовых устройств и промышленных систем. Силу электромагнита можно точно регулировать, изменяя количество витков катушки электромагнита, размеры электромагнита или материал сердечника.

Ознакомьтесь с заявкой Wevolver Student Researcher Program 2021, в которой объясняется применение магнитов в гиперпетле:  Разработка масштабируемой гиперпетли

Магнитное поле Земли

Источник или причины магнитного поля Земли еще полностью не изучены. Однако считается, что магнетизм Земли обусловлен ее металлическим ядром. Внешнее ядро ​​содержит жидкий металл, а внутреннее ядро ​​находится под таким высоким давлением, что металл затвердевает.

Непрерывный поток электричества в ядре Земли создает магнитное поле вокруг планеты. Земля в целом ведет себя как гигантский стержневой магнит. Магнитное поле на полюсах указывает вертикально вверх/вниз на северный/южный полюса планеты. Магнитные полюса Земли находятся немного в стороне от географических полюсов и со временем постепенно меняют свое положение.

Магнитосфера Земли защищает планету от солнечного ветра. Солнечный ветер состоит из потоков заряженных частиц, таких как протоны и электроны, исходящих от Солнца. Некоторые из этих частиц имеют высокие энергии излучения, которые могут нанести ущерб жизни на Земле. Но присутствие магнитного поля Земли отклоняет большую часть частиц солнечного ветра, чтобы защитить планету.

Подборка красивых огней северного сияния, видимых в некоторых странах Северной Европы.

Когда солнечный ветер вступает в контакт с магнитосферой Земли, он создает магнитную бурю, которая растягивает магнитосферу, принося некоторые заряженные частицы к Земле. Когда эти частицы вступают в контакт с нейтральными атомами кислорода и азота в атмосфере, они излучают свет. Это явление порождает северное или южное сияние (северное/южное сияние).

Без земной магнитосферы земная атмосфера и жизнь, какой мы ее знаем, не существовали бы.

Рекомендуемое чтение:

• Магниты могут предложить лучший контроль над протезными конечностями
• Прорывной прорыв в атомно -тонких магнитах

Ключе. Примеры магнитных веществ включают железо, никель, кобальт, нержавеющую сталь и многие редкоземельные металлы.

Диамагнитные материалы, такие как медь и золото, слабо отталкиваются магнитным полем.

Парамагнитные материалы, такие как кальций и алюминий, слабо притягиваются магнитным полем.

Ферромагнитные материалы, такие как железо, кобальт и никель, сильно притягиваются магнитным полем.

Постоянные магниты не теряют магнитные свойства со временем, в отличие от временных магнитов.