Mi A Mágnesesség? | Mágneses Mezők És Mágneses Erő

{h1}

A mágnesesség olyan jelenség, amely az olyan tárgyak közötti erőből ered, amelyek olyan mezőket hoznak létre, amelyek más objektumokat vonzanak vagy taszítják.

A mágnesesség a kombinált elektromágneses erő egyik eleme. Olyan fizikai jelenségekre utal, amelyek a mágnesek által előidézett erőből származnak, tárgyak, amelyek olyan mezőket hoznak létre, amelyek más objektumokat vonzanak vagy taszítják.

A mágneses mező a Lorentz-erő miatt a területen lévő részecskékre hatást gyakorol a Georgia State University HyperPhysics weboldalának megfelelően. Az elektromosan töltött részecskék mozgása mágnesességet eredményez. Az elektromosan töltött részecskéken mágneses térben ható erő a töltés nagyságától, a részecskék sebességétől és a mágneses tér erősségétől függ.

Minden anyag a mágnesességet tapasztalja, valamivel erősebben, mint mások. Állandó mágnesek, amelyek vasból készültek, a legerősebb hatásokat ismerik, ferromagnetizmus néven. Ritka kivétel esetén ez az egyetlen olyan mágnesesség, amely elég erős ahhoz, hogy az emberek érezzék magukat.

Az ellentétek vonzzák egymást

A mágneses mezőt forgó elektromos töltések generálják, a HyperPhysics szerint. Az elektronok mindegyike szögsebességgel rendelkezik, vagy centrifugál. A legtöbb elektron általában olyan párokat alkot, amelyek egyikében "spin up", míg a másik "spin down", a Pauli Kizárási Elvétellel összhangban, amely kimondja, hogy két elektron nem képes egyszerre ugyanazt az energiaállapotot elfoglalni. Ebben az esetben a mágneses mezők ellentétes irányúak, ezért egymást törlik. Azonban egyes atomok tartalmaznak egy vagy több párosítatlan elektront, amelynek spinja képes irányított mágneses mezőt létrehozni. A centrifugálás iránya határozza meg a mágneses mező irányát, a Non-Destructive Testing (NDT) erőforrásközpont szerint. Ha a páratlan elektronok jelentős többsége ugyanabba az irányba pörgetik egymáshoz, akkor kombinálódnak ahhoz, hogy olyan mágneses mezőt hozzanak létre, amely elég erős ahhoz, hogy makroszkópos skálán mérhető legyen.

A mágneses mezőforrások dipolárisak, északi és déli mágneses pólusúak. Az ellentétes pólusok (N és S) vonzzák, és a pólusokat (N és N, vagy S és S) taszítják, Joseph Becker szerint a San Jose State University. Ez toroidális vagy fánkot alakító mezőt hoz létre, mivel a mező iránya az északi póluson át terjed és a déli póluson keresztül jut.

Maga a Föld óriási mágnes. A bolygó a HyperPhysics szerint a mágneses teret a megolvadt fémes magon belül keringő elektromos áramokká válik. Az iránytű északi irányba mutat, mert a kis mágneses tű tűzik fel, hogy szabadon mozoghat a ház belsejében, hogy igazodjon a bolygó mágneses mezőjéhez. Paradox módon, amit a Magnetic North Pole-nak nevezünk, valójában egy déli mágneses pólus, mert vonzza az iránytű tűinek északi mágneses oszlopait.

ferromágnesség

Ha a párosítatlan elektronok összehangolása külső mágneses mező vagy elektromos áram alkalmazása nélkül is megmarad, állandó mágnest termel. Az állandó mágnesek a ferromágnesesség eredménye. A "ferro" előtag a vasra utal, mivel az állandó mágnesességet először a természetes vasérc formájában nevezik magnetitnek, Fe3O4. A föld felszínén vagy annak közelében szétszórva a magnetit darabjai találhatók, és esetenként az egyiket mágnesezik. Ezeket a természetben előforduló mágneseket lábtörlőnek nevezik. "Még mindig nem vagyunk biztosak eredetükben, de a legtöbb tudós úgy gondolja, hogy a ködlámpa a villámcsapás által sújtott magnetit," mondta az Arizona Egyetem.

Az emberek hamarosan megtudták, hogy egy vas-tűt mágnesezhetnek egy jéghimlővel simogatva, ami a tű párosítatlan elektronainak többségét egy irányba rendezi. A NASA szerint, kb. 1000 körül, a kínaiak felfedezték, hogy egy tál vizében lebegő mágnes mindig észak-déli irányba néz. A mágneses iránytű óriási segítséget jelentett a hajózáshoz, különösen éjjel és nappal, amikor a csillagokat a felhők rejtették el.

A vason kívül egyéb fémek is ferromágneses tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek közé tartoznak a nikkel, a kobalt és néhány ritkaföldfém, mint például a szamárium vagy a neodímium, amelyeket szuper erős mágnesek készítésére használnak.

A mágnesesség egyéb formái

A mágnesesség sok más formát ölt, de a ferromágnesesség kivételével általában túl gyenge ahhoz, hogy megfigyelhető legyen, kivéve érzékeny laboratóriumi eszközökkel vagy nagyon alacsony hőmérsékleten. A diamagnetizmust először 1778-ban fedezte fel Anton Brugnams, aki állandó mágneseket használt a vasat tartalmazó anyagok kutatásában. Gerald Küstler, egy széles körben közreadott független német kutató és feltaláló, a "Diamagnetic Levitation - történelmi mérföldkövek" című kiadványában a Brugnams a romániai folyóiratban megjelent tanulmány szerint: "Csak a sötét és majdnem ibolyaszínű bizmut különös jelenség a tanulmányban, mert amikor egy darabot egy vízre lebegő kerek papírlapra fektettem, a mágnes mindkét pólusa megzavarta. "

A bizmut elhatározta, hogy minden elemének legerősebb diamagnetizmusa van, de ahogy Michael Faraday 1845-ben fedezte fel, minden anyag tulajdonsága egy mágneses mező által megzavart.

A diamagnetizmust az elektronok orbitális mozgása okozza, amelyek a HyperPhysics szerint gyenge mágneses mezőt termelnek. Ha egy külső mágneses mezőt alkalmaznak egy anyagon, akkor ezek az aktuális hurkok hajlamosak arra, hogy összehangolják az alkalmazott mezőt. Ezzel minden anyagot állandó mágnessel lehet megtagadni; azonban a kapott erő általában túl gyenge ahhoz, hogy észrevehető legyen.Van azonban néhány kivételes kivétel.

A pirolitikus szén - a grafithoz hasonló anyag - mégis csak egy tengely mentén még erősebb diamagnetizmust mutat, mint a bizmut, és valójában leválasztható egy szuper erős ritkaföldfém mágnes felett. Bizonyos szupravezető anyagok még erősebb diamagnetizmust mutatnak a kritikus hőmérsékletük alatt, és így a ritkaföldfém mágnesek levitálhatók fölöttük. (Elméletükben a kölcsönös visszautasításuk miatt levitálható a másik felett.)

A parágágnesesség akkor fordul elő, amikor az anyag mágneses mezőbe helyezve ideiglenesen válik mágnesessé, és a külső mező eltávolítása után visszatér a nem-mágneses állapotba. Amikor egy mágneses mezőt alkalmaznak, a páratlan elektronpólusok egy része a mezőhöz igazodik, és túlterhelik a diamágnetizmus által előidézett ellenkező erővel. A hatás azonban csak nagyon alacsony hőmérsékleten észlelhető, Daniel Marsh, a Missouri Southern State University fizika professzora szerint.

Más, összetettebb formák közé tartoznak az antiferromágnesesség, amelyben az atomok vagy molekulák mágneses térképei egymáshoz közelítenek; és a spin-üveg viselkedése, amelyek magukban foglalják mind a ferromágneses, mind az antiferromágneses kölcsönhatásokat. Ezenkívül a ferrimagnetizmust a ferromágnesesség és az antiferromagnetizmus kombinációjával lehet megkülönböztetni, mivel sok hasonlóság van köztük, de a kaliforniai egyetem, Davis szerint még mindig egyedülálló.

elektromágnesesség

Amikor egy vezetéket mágneses mezőben mozgatnak, a mező egy áramot indukál a vezetékben. Ezzel ellentétben egy mágneses mezőt állítanak elő mozgó elektromos töltéssel. Ez összhangban van a Faraday Indukciós Törvényével, amely az elektromágnesek, az elektromos motorok és a generátorok alapja. Egy egyenes vonalban mozgó töltés, mint egy egyenes huzalon keresztül, olyan mágneses mezőt hoz létre, amely a huzal körül spirális. Amikor a huzalt hurokká alakítják, a mező egy fánk alakú vagy torus lesz. A Marvin Cameras Mágneses Felvételi Kézikönyve (Springer, 1998) szerint ez a mágneses mező nagymértékben megnövelhető a ferromágneses fémmag beépítésével a tekercsben.

Bizonyos alkalmazásokban az egyenáramot egy állandó irányú mező létrehozására használják, amely az árammal be- és kikapcsolható. Ez a mező ezután egy mozgatható vaskart tolja el, amely hallható kattintást eredményez. Ez az alapja az 1830-as években Samuel F. B. Morse által feltárt telegráfnak, amely hosszú távú és rövid idejű impulzuson alapuló bináris kód használatával lehetővé tette a hosszú távú kommunikációt vezetékeken. A pulzusokat képzett szakemberek küldték, akik gyorsan áramoltatták az áramot egy rugós, pillanatnyi érintkező kapcsolóval vagy billentyűvel. Egy másik kezelő a fogadó végén aztán lefordítja a hallható kattintásokat betűkre és szavakra.

Egy mágnes körül egy tekercset is lehet mozgatni egy változó frekvencia és amplitúdó mintázatban, hogy egy tekercsben áramot indukáljon. Ez számos eszköz, különösen a mikrofon alapja. A hang a membrán mozgatását eredményezi a különböző nyomási hullámokkal. Ha a membrán egy mozgatható mágneses tekercshez van csatlakoztatva egy mágneses mag körül, akkor olyan változó áramot hoz létre, amely hasonló az incidens hanghullámokhoz. Ezt az elektromos jelet ezután erősíthetjük, rögzíthetjük vagy továbbíthatjuk. Apró, szuper erős, ritkaföldfém mágneseket használnak a miniatürizált mikrofonok mobiltelefonok készítésére.

Amikor ezt a modulált elektromos jelet egy tekercsre viszik fel, akkor oszcilláló mágneses mezőt hoz létre, amely a tekercset ugyanabban a mintában mágneses mag fölé mozdul és befelé. A tekercset ezután egy mozgatható hangszóró kúpjához csatlakoztatják, így hangos hanghullámokat reprodukálhat a levegőben. Az első praktikus alkalmazás a mikrofon és a hangszóró volt a telefon, szabadalmaztatott Alexander Graham Bell 1876-ban. Bár ez a technológia javult és finomított, ez még mindig a hangfelvétel és a reprodukálás alapja.

Az elektromágnesek alkalmazása szinte számtalan. Faraday Indukciós Törvénye alapja a modern társadalom számos aspektusának, beleértve nem csak az elektromos motorokat és a generátorokat, hanem minden méretű elektromágneseket. Ugyanaz az elv, amelyet egy óriás daru használ fel a szemétdarabok szemétkosárának felemelésére, arra is szolgál, hogy a mikroszkopikus mágneses részecskéket a számítógép merevlemezére állítsa bináris adatok tárolására, és naponta új alkalmazásokat fejlesztenek ki.

Tanya Lewis munkatársa hozzájárult ehhez a jelentéshez.

További források

  • A Magas Mágneses Mágneses Laboratórium a világ legnagyobb és legnagyobb teljesítményű mágneses laboratóriuma. A kutatók szabadon használják a létesítményeket az anyagok, az energia és az élet tanulmányozására.
  • Az Internet Plasma Physics Education Experience & interaktív modulja a villamos energia és a mágnesesség alapvető elképzeléseiről szól.
  • A NASA Goddard Space Flight Center a "Villamosenergia és Mágnesség Korai Története" és "A Föld Magnetoszféra Feltárása" című tanulságait tartalmazza.

Video-Kiegészítő: Elsődleges Mezők 1 magyar hanggal - Fizika, ahogyan még nem ismered..




HU.WordsSideKick.com
Minden Jog Fenntartva!
Megjelent Bármely Anyag Megengedett Csak Prostanovkoy Aktív Link A Honlapon HU.WordsSideKick.com

© 2005–2019 HU.WordsSideKick.com