Magnetisme Sifat Magnet Bahan, Kegunaan

Dia Magnetisme o Tenaga magnet adalah daya alam yang berkaitan dengan pergerakan caj elektrik dan mampu menghasilkan tarikan atau penolakan dalam bahan tertentu. Magnet adalah sumber daya magnet yang terkenal.

Di dalam interaksi ini dihasilkan yang diterjemahkan ke dalam kehadiran medan magnet, yang memberikan pengaruh mereka pada kepingan kecil besi atau nikel, sebagai contoh.

Warna -warna indah lampu utara disebabkan oleh fakta bahawa zarah kosmik memancarkan tenaga apabila dialihkan oleh medan magnet bumi. Sumber: Pixabay.

Medan magnet magnet menjadi kelihatan apabila ia diletakkan di bawah kertas di mana fail besi tersebar. Batasan segera berorientasikan di sepanjang garis medan, mencipta imej ini dalam dua dimensi.

Satu lagi sumber yang terkenal ialah wayar yang mengangkut arus elektrik; Tetapi tidak seperti magnet kekal, magnet hilang apabila semasa berhenti.

Setiap kali medan magnet berlaku di suatu tempat, sesetengah ejen terpaksa melakukan kerja. Tenaga yang dilaburkan dalam proses ini disimpan dalam medan magnet yang dibuat dan kemudiannya dianggap sebagai tenaga magnet.

Pengiraan berapa banyak tenaga magnet yang disimpan di lapangan bergantung pada ini dan geometri peranti atau rantau di mana ia telah dibuat.

Induktor.

[TOC]

Sejarah dan penemuan

Aplikasi lama

Legenda yang diberitahu oleh Pliny mengenai Yunani kuno bercakap tentang pastor magnes, yang lebih dari 2000 tahun yang lalu menemui mineral misteri yang mampu menarik kepingan besi, tetapi bukan bahan lain. Ia adalah magnetit, oksida besi dengan sifat magnet yang kuat.

Sebab tarikan magnet tetap tersembunyi selama beratus -ratus tahun. Dalam kes terbaik ia dikaitkan dengan fakta ghaib. Walaupun bukan atas sebab itu mereka berhenti mencari aplikasi yang menarik untuknya, seperti kompas.

Kompas yang dicipta oleh orang Cina memanfaatkan magnet tanah itu sendiri sehingga pengguna berorientasikan semasa navigasi.

Kajian saintifik pertama

Kajian fenomena magnet mempunyai kemajuan besar terima kasih kepada William Gilbert (1544 - 1603). Saintis Inggeris ini dari era Elizabeth mengkaji medan magnet magnet sfera dan menyimpulkan bahawa bumi harus mempunyai medan magnetnya sendiri.

Dari kajiannya tentang magnet, dia juga menyedari bahawa dia tidak dapat memperoleh tiang magnet yang berasingan. Apabila magnet dipotong dalam dua, magnet baru juga mempunyai kedua -dua tiang.

Walau bagaimanapun, ia adalah pada awal abad ke -19 ketika saintis melihat kewujudan hubungan antara arus elektrik dan magnet.

Hans Christian Oersted (1777 - 1851), dilahirkan di Denmark, telah pada tahun 1820 berlakunya lulus arus elektrik melalui pemandu dan memerhatikan kesan yang ada pada kompas. Kompas itu dialihkan, dan apabila arus tidak lagi mengalir, kompasnya menunjuk semula seperti biasa di utara.

Fenomena ini dapat diperiksa dengan membawa kompas ke salah satu kabel yang meninggalkan bateri kereta, sementara permulaan diaktifkan.

Pada masa menutup litar, jarum mesti mengalami pesongan yang dapat dilihat, kerana bateri kereta dapat membekalkan arus yang cukup tinggi untuk kompas untuk menyimpang.

Boleh melayani anda: Pleiades: Sejarah, Asal dan Komposisi

Dengan cara ini jelas bahawa caj bergerak adalah yang menimbulkan kemagnetan.

Penyelidikan moden

Beberapa tahun selepas eksperimen Oersted, penyelidik British, Michael Faraday (1791 - 1867) menandakan satu lagi peristiwa penting apabila mendapati bahawa medan magnet yang berubah -ubah seterusnya menimbulkan arus elektrik.

Kedua -dua fenomena, elektrik dan magnet, berkait rapat antara satu sama lain, kerana masing -masing boleh membawa kepada yang lain. Menyatukan mereka ditugaskan oleh murid Faraday, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), dalam persamaan yang menanggung namanya.

Persamaan ini mengandungi dan meringkaskan teori elektromagnet dan masih sah dalam fizik relativistik.

Sifat magnet bahan

Mengapa beberapa bahan mempamerkan sifat magnet atau memperoleh magnet dengan mudah? Kami tahu bahawa medan magnet adalah disebabkan oleh beban bergerak, oleh itu di dalam magnet mesti ada arus elektrik yang tidak dapat dilihat yang menimbulkan kemagnetan.

Semua perkara mengandungi elektron yang mengorbit nukleus atom. Elektron boleh dibandingkan dengan bumi, yang mempunyai pergerakan terjemahan di sekitar matahari dan juga satu putaran pada paksi sendiri.

Fizik Klasik menyifatkan pergerakan yang serupa dengan elektron, walaupun analogi tidak sepenuhnya tepat. Walau bagaimanapun, maksudnya adalah bahawa kedua -dua sifat elektron menjadikannya berkelakuan seperti sira kecil yang mencipta medan magnet.

Harta yang menyumbang paling banyak menyumbang kepada medan magnet atom adalah elektron. Dalam atom dengan banyak elektron, ini dikumpulkan secara berpasangan dan dengan duri yang bertentangan. Oleh itu, medan magnetnya dibatalkan antara satu sama lain. Inilah yang berlaku dalam banyak bahan.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa mineral dan sebatian di mana terdapat elektron hilang. Dengan cara ini, medan magnet bersih tidak sah. Ini mencipta a Momen magnet, Vektor yang magnitudnya adalah hasil arus oleh kawasan litar.

Momen magnet bersebelahan berinteraksi antara satu sama lain dan membentuk kawasan yang dipanggil Domain magnet, di mana banyak putaran diselaraskan ke arah yang sama. Medan magnet yang dihasilkan sangat sengit.

Ferromagnetisme, Paramagnetisme dan Diamagnetisme

Bahan yang mempunyai kualiti ini dipanggil Ferromagnet. Terdapat beberapa: besi, nikel, kobalt, gadolinio dan beberapa aloi.

Selebihnya unsur -unsur dalam jadual berkala tidak mempunyai kesan magnet yang jelas. Jatuh ke dalam kategori Paramagnetic Sama ada Diamagnetic.

Malah, Diamagnetism adalah harta semua bahan, yang mengalami sedikit penolakan dengan kehadiran medan magnet luaran. Bismut adalah elemen dengan diamagnetisme yang paling menonjol.

Bagi pihaknya, paramagnetisme terdiri daripada tindak balas magnet yang kurang sengit daripada ferromagnetisme tetapi sama tarikan. Bahan paramagnetik misalnya aluminium, udara dan beberapa oksida besi seperti goetita.

Penggunaan tenaga magnet

Magnetisme adalah sebahagian daripada kekuatan asas alam. Sebagai manusia juga sebahagian daripadanya, mereka disesuaikan dengan kewujudan fenomena magnet, serta sepanjang hayat di planet ini. Sebagai contoh, sesetengah haiwan menggunakan medan magnet bumi untuk membimbing geografi.

Boleh melayani anda: analisis dimensi

Sebenarnya, dipercayai bahawa burung melakukan migrasi yang panjang kerana fakta bahawa di otak mereka mereka mempunyai sejenis kompas organik yang membolehkan mereka melihat dan menggunakan medan geomagnet.

Walaupun manusia tidak mempunyai kompas seperti ini, sebaliknya mereka mempunyai keupayaan untuk mengubah suai persekitaran lebih banyak cara daripada yang lain dari kerajaan haiwan. Oleh itu, ahli -ahli spesies kita telah menggunakan magnet untuk manfaat mereka dari saat yang sama ketika pastor Yunani pertama menemui batu itu.

Beberapa aplikasi tenaga magnet

Sejak itu terdapat banyak aplikasi magnet. Berikut adalah beberapa:

- Kompas yang telah disebutkan, yang menggunakan medan geomagnetik bumi untuk membimbing geografi.

- Televisyen lama, komputer dan osiloskop, berdasarkan tiub sinar katod, yang menggunakan gegelung yang menghasilkan medan magnet. Ini bertanggungjawab untuk mengalihkan rasuk elektron untuk memberi kesan kepada tempat -tempat tertentu di skrin, dengan itu membentuk imej.

- Spektrometer massa, digunakan untuk mengkaji pelbagai jenis molekul dan dengan banyak aplikasi dalam biokimia, kriminologi, antropologi, sejarah dan disiplin lain. Mereka menggunakan medan elektrik dan magnet untuk mengalihkan zarah yang dikenakan dalam trajektori yang bergantung pada kelajuan mereka.

- Magnetohydrodynamic Propulsion, di mana daya magnet menggalakkan jet air laut (pemandu yang baik) kembali, sehingga oleh undang -undang ketiga Newton, kenderaan atau bot menerima dorongan ke hadapan.

- Resonans magnetik, kaedah yang tidak berleluasa untuk mendapatkan imej dari pedalaman tubuh manusia. Pada dasarnya ia menggunakan medan magnet yang sangat sengit dan tindak balas nukleus hidrogen (proton) yang terdapat dalam tisu dianalisis, yang mempunyai sifat putaran yang disebutkan di atas.

Aplikasi ini sudah ditubuhkan, tetapi pada masa akan datang ia dipercayai bahawa magnet juga boleh mengatasi penyakit seperti kanser payudara, melalui teknik Hypertermic, yang menghasilkan haba yang disebabkan oleh magnetik.

Ideanya ialah menyuntik magnet cecair terus ke tumor. Terima kasih kepada haba yang dihasilkan oleh arus yang disebabkan oleh magnetik, zarah besi akan memanaskan cukup untuk memusnahkan sel -sel malignan.

Kelebihan dan kekurangan

Apabila memikirkan penggunaan jenis tenaga tertentu, penukarannya diperlukan dalam beberapa jenis pergerakan seperti turbin, lif atau kenderaan, sebagai contoh; atau ia berubah menjadi tenaga elektrik yang menghidupkan beberapa peranti: televisyen, televisyen, ATM dan perkara seperti itu.

Tenaga adalah magnitud dengan pelbagai manifestasi yang boleh diubah suai dalam banyak cara. Bolehkah tenaga magnet kecil menguatkan untuk bergerak lebih daripada beberapa syiling secara berterusan?

Untuk digunakan, tenaga mesti mempunyai julat yang hebat dan meneruskan dengan sumber yang sangat banyak.

Tenaga primer dan sekunder

Dalam alam adalah tenaga sedemikian, dari mana jenis lain dihasilkan. Mereka dikenali sebagai tenaga utama:

- Tenaga solar.

- Tenaga atom.

- Tenaga geoterma.

- Kuasa angin.

- Tenaga biomas.

- Tenaga bahan api fosil dan mineral.

Tenaga sekunder, seperti elektrik dan haba, berlaku dari ini. Di mana tenaga magnet di sini?

Elektrik dan magnet bukan dua fenomena berasingan. Malah, kedua -dua bersatu dikenali sebagai fenomena elektromagnetik. Dengan syarat ada salah satu daripada mereka akan wujud yang lain.

Boleh melayani anda: induktansi bersama: formula/pekali, aplikasi, latihan

Di mana terdapat elektrik, akan ada tenaga magnet dalam beberapa cara. Tetapi ini adalah tenaga sekunder, yang memerlukan transformasi sebelumnya dari beberapa tenaga utama.

Ciri -ciri tenaga primer dan sekunder

Kelebihan atau kekurangan penggunaan beberapa jenis tenaga ditubuhkan mengikut banyak kriteria. Antaranya adalah betapa mudah dan murah adalah pengeluaran mereka, dan juga berapa banyak yang dapat mempengaruhi proses secara negatif dalam alam sekitar dan orang.

Sesuatu yang penting untuk diambil kira ialah tenaga berubah berkali -kali sebelum mereka dapat digunakan.

Berapa banyak transformasi yang harus berlaku untuk mengeluarkan magnet yang mana senarai membeli -belah akan meninggalkan pintu peti sejuk? Berapa banyak yang membina kereta elektrik? Pasti cukup.

Dan bagaimana bersih tenaga magnet atau elektromagnetik? Terdapat mereka yang percaya bahawa pendedahan yang berterusan terhadap medan elektromagnet dari asal manusia menyebabkan masalah kesihatan dan alam sekitar.

Pada masa ini terdapat banyak penyelidikan yang didedikasikan untuk mengkaji pengaruh bidang -bidang ini mengenai kesihatan dan persekitaran, tetapi menurut organisasi antarabangsa yang berprestij, tidak ada bukti yang muktamad bahawa mereka berbahaya.

Contoh tenaga magnet

Peranti yang berfungsi mengandungi tenaga magnet dikenali sebagai induktor. Ia adalah gegelung yang dibentuk dengan melancarkan dawai tembaga dengan jumlah giliran yang mencukupi, dan berguna dalam banyak litar untuk menyekat arus dan menghalangnya daripada berubah dengan tajam.

Gegelung tembaga. Sumber: Pixabay.

Dengan mengedarkan arus melalui giliran gegelung, medan magnet dibuat di dalam.

Sekiranya perubahan semasa, begitu juga garis medan magnet. Perubahan ini mendorong arus yang menentang mereka, menurut undang-undang induksi Faraday-Lenz.

Apabila semasa meningkat atau berkurangan secara tiba -tiba, gegelung menentangnya, oleh itu ia boleh memberi kesan perlindungan pada litar.

Tenaga magnet gegelung

Dalam medan magnet yang dibuat dalam jumlah yang dibatasi oleh giliran gegelung, tenaga magnet disimpan, yang akan dilambangkan sebagai Atau_B Dan itu bergantung pada:

- Keamatan medan magnet B.

- Kawasan bahagian silang gegelung Ke.

- Panjang gegelung L.

- Kebolehtelapan vakum μ_{Sama ada.}

Ia dikira seperti berikut:

Produk Ke.L Ia bersamaan dengan kelantangan yang dikunci oleh gegelung.

Persamaan ini sah di mana -mana kawasan ruang di mana terdapat medan magnet. Sekiranya jumlahnya diketahui V dari rantau tersebut, kebolehtelapannya dan intensiti lapangan, adalah mungkin untuk mengira berapa banyak tenaga magnet yang ada.

Latihan diselesaikan

Medan magnet di dalam gegelung penuh udara 2.Diameter 0 cm dan panjang 26 cm adalah 0.70 t. Berapa banyak tenaga yang disimpan dalam bidang ini?

Data: Kebolehtelapan vakum adalah μ_{Sama ada} = 4π . 10^-7 T.m/a

Penyelesaian

Nilai berangka digantikan dalam persamaan sebelumnya, menjaga untuk menukar nilai ke unit sistem antarabangsa.

Rujukan

1. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. Edisi keenam. Prentice Hall. 606-607.
2. Wilson, J.D. 2011. Fizik 12. Pearson. 135-146.