Все о магнитах — интересные факты, самые популярные вопросы и ответы
Из этой статьи вы узнаете: Что происходит с неодимовым магнитом, если его расплавить или разрезать пополам? Магнит крепче держится на другом магните или на стали? Ослабевает ли магнитная сила магнитов со временем? Влияет ли температура на магнитную силу магнитов? Может ли стекло быть магнитным? Могут ли магниты быть мягкими и гибкими? Есть ли резина, которая реагирует на магнит? Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день? Чувствительны ли живые существа к магнетизму? И многое другое.
Также в статье есть описание пяти экспериментов, которые позволят узнать, насколько сильно неодимовый магнит притягивает яблоко. Вы также узнаете, что произойдет с магнитом, когда вы приблизите к нему горящую свечу и как неодимовый магнит искажает изображение на ЭЛТ-мониторе.
Дальше смотрите ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы, а также несколько идей интересных экспериментов.
1) Что вызывает магнитное поле у магнита?
Магнитное поле — это пространство вокруг магнита, в котором действуют магнитные силы. Это вызвано движением электрических зарядов. Магнитное поле создается постоянным магнитом или электромагнитом.
Магнитное поле постоянных магнитов создается движением электронов вокруг ядра атома. Постоянные магниты не нуждаются во внешних воздействиях для создания магнитного поля. В случае электромагнитов движение электронов создается электрическим током. Таким образом, электромагнитам необходим электрический ток для создания магнитного поля — с увеличением тока увеличивается и магнитное поле (смотрите — Как сделать электромагнит своими руками?).
Распределение магнитного поля представлено линиями магнитной индукции. Линии индукции проходят от северного к южному магнитному полюсу магнита.
2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта?
Магнит притягивает не только предметы из железа, никеля и кобальта. Объекты, сделанные из ферромагнитных материалов — железа, никеля, кобальта и их сплавов, больше всего притягиваются к магниту — на них действует сила притяжения магнита. Однако есть также материалы, которые не содержат железа, никеля, кобальта, но все же реагируют на магнитное поле. И это не всегда просто сила притяжения. Это парамагнитные и диамагнитные вещества.
3) В яблоке есть железо. Так почему его не притягивает магнит?
Большинство живых организмов и продуктов питания также содержат определенное количество железа, но они не притягиваются магнитом. Почему? Это потому, что в них очень мало железа.
В 100-граммовом яблоке содержится железо на молекулярном уровне — всего 0,3 мг железа. И обычного магнита этого недостаточно, чтобы привлечь его. Но если вы используете сверхсильный магнит и, например, повесите яблоко на веревке, возможно, на него повлияет сильный магнит.
4) Что такое магнитомягкий и твердый материал?
Ферромагнитные вещества можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые, в зависимости от того, как они теряют или сохраняют свои магнитные свойства.
Магнитомягкое вещество — это вещество из ферромагнитного материала, которое отличается тем, что оно теряет свои магнитные свойства после намагничивания (намагничивания) и удаления из внешнего магнитного поля. Магнитномягкий материал требует чистого железа и низкоуглеродистой стали.
Магнитотвердое вещество — это вещество, изготовленное из ферромагнитного материала, которое отличается тем, что после намагничивания оно сохраняет свои магнитные свойства в течение длительного времени после удаления из внешнего магнитного поля магнита. Магнитотвердые материалы — это, например, постоянные магниты (Sm — самарий, Nd — неодим).
5) Почему в некоторые магнитные вещества добавляют кремний?
Кремний — это полуметаллический элемент земной коры. Это основное сырье для производства стекла, керамики и строительных материалов. Он также используется производителями полупроводниковых компонентов. Кремний используется для регулирования магнитных свойств магнитных веществ? Благодаря добавке кремния ферромагнетики увеличивают удельное сопротивление, уменьшают магнитные потери, анизотропию и коэрцитивную силу. Также увеличится твердость и хрупкость материала.
6) Что такое Гаусс и Тесла?
Гаусс и Тесла — единицы магнитной индукции, различающиеся по использованию в определенной системе единиц.
Гаусс — это физическая единица гауссовой магнитной индукции B в системе CGS. Он сокращенно G или Gs и назван в честь немецкого ученого К.Ф. Гаусса. Если магнитное поле в данном месте имеет гауссову магнитную индукцию, равную 1 Гс, его магнитная индукция равна 10 -4 Тл (Тесла).
Тесла — единица магнитной индукции в системе СИ, сокращенно — T. Единица названа в честь выдающегося инженера-электрика и изобретателя Николы Тесла. 1 Тесла соответствует 10000 Гаусс (Г).
7 ) Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день?
Группа ученых из Токийского университета во главе с физиком Содзиро Такеяма создала чрезвычайно сильный электромагнит, который генерировал магнитное поле в 1200 тесла.
Для сравнения: магнитное поле Земли содержит от 25 до 65 микро т е сла , а медицинские устройства магнитно-резонансной томографии генерируют магнитное поле силой 3 Тесла. Однако эксперимент длился всего 100 микросекунд, что составляет 0,0001 секунду, после чего электромагнит взорвался.
8 ) Магнит крепче держится на другом магните или на стали?
Многие спрашивают об этом. Однако однозначного ответа нет. Удерживающая сила зависит от нескольких факторов:
- Если сталь достаточно большая, удерживающая сила между сильным магнитом и куском стального листа такая же, как для магнита с магнитом. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
- Если кусок стального листа слишком маленький или тонкий, сила между магнитом и сталью меньше. Насколько большим должен быть кусок стали, чем размер магнита? Если вы используете неодимовый магнит размером 12 × 12 мм, то стальной лист должен быть 25 × 25 мм. Сила прижима неодимовых магнитов к стали. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
- Если между сталью и магнитом есть зазор, то удерживающая сила между одним магнитом и другим больше, чем между магнитом и сталью.
9 ) Теряют ли магниты прочность, если они длительное время прикреплены к ферромагнитному материалу?
Неодимовые магниты обычно почти постоянно сохраняют магнетизм. Сила, необходимая для размагничивания магнита, называется коэрцитивной силой. Это способность постоянного магнита противостоять размагничиванию во внешнем магнитном поле.
Чем больше коэрцитивная сила магнита, тем лучше он выдерживает размагничивание как внешними, так и собственными магнитными полями и, следовательно, имеет меньшую тенденцию к ослаблению.
Магнитотвердые материалы, используемые для изготовления постоянных магнитов, представляют собой ферромагнитные вещества с высокой коэрцитивной силой. Если вы не подвергаете магниты воздействию высоких температур и других сильных магнитных полей, они будут намагничиваться годами.
10 ) Влияет ли температура на магнитную силу и что такое температура Кюри?
Да, температура влияет на магнитную силу. Температуру Кюри впервые описал французский физик Пьер Кюри, муж Марии Кюри-Склодовской. Какова температура Кюри некоторых материалов? Смотрите на таблицу ниже.
Что происходит с магнитом, если его нагреть выше критической температуры Кюри? Ферромагнитное вещество состоит из диполей, которые образуют небольшие магнитные домены (области). Если магнит намагничен, домены располагаются равномерно.
Например, если вы бросите магнит в огонь, ориентация магнитных доменов резко изменится. При хаотическом расположении доменов магнит теряет свои магнитные свойства.
Посмотрите в видео, как пламя свечи воздействует на кусок никелевой монеты:
1 1 ) Если я разрежу магнит, теоретически должны образоваться два отдельных магнита, которые будут притягиваться на режущей стороне. Это так?
Если вы разрежете стержневой магнит вдоль, вы получите два новых отдельных магнита. Когда вы разрезаете магнит перпендикулярно магнитной оси, магниты будут притягиваться, но если вы разрежете вдоль магнитной оси, обе части будут отталкиваться друг от друга.
1 2 ) Магниты работают в космосе?
Да. Космический вакуум содержит огромное количество пыли, газа, элементарных частиц и переплетен с электромагнитным излучением и магнитными полями. Электрические и магнитные силы в вакууме даже немного сильнее, чем в воздухе на Земле.
1 3 ) Что происходит с магнитом, если его расплавить?
Если расплавить неодимовый магнит, он, вероятно, превратится в кусок металла, из которого он сделан — неодима, железа и бора. Сильные неодимовые магниты теряют магнетизм при нагревании выше 80 ° C.
Ферритовые магниты более термостойкие. Их экстремальная температура составляет 250 ° C. А тем более термостойкие самариево-кобальтовые магниты, выдерживающие температуру до 350 ° C.
1 4 ) Как можно заблокировать магнитную силу?
Магниты должны потерять свою магнитную силу, если вы подвергнете их воздействию чрезвычайно высоких температур в течение продолжительных периодов времени, например, когда вы бросите их в огонь. Однако есть так называемые диамагнитные вещества, которые ослабляют магнитное поле и в то же время слабо из него выдавливаются.
- висмут — элемент тяжелого металла белого цвета со слабым розовым отливом.
- пиролитический углерод — легкая форма графита. Он используется для демонстрации диамагнитной левитации.
- Мю-металл — мягкий ферромагнитный сплав никеля, железа и других элементов.
Посмотрите видео о диамагнитной левитации:
1 5 ) Что такое антимагнит?
До недавнего времени экранировать магнитное поле было невозможно. Только в 2011 году испанские ученые создали первый антимагнит.
По своей конструкции антимагнит состоит из нескольких слоев. Внутренний слой изготовлен из сверхпроводящего материала, который блокирует выход внутреннего магнитного поля, а также предотвращает проникновение внешнего магнитного поля. Остальные примерно десять слоев сделаны из специальных метаматериалов, предотвращающих взаимные помехи или изменения магнитных полей.
Чем может быть полезен антимагнит? Его можно использовать, например, у пациентов с кардиостимуляторами или слуховыми имплантатами, чтобы они могли проходить обследование с помощью медицинских устройств, генерирующих сильное магнитное поле. Это также поможет защитить корабли от мин, активируемых магнитом.
1 6 ) Что такое биполярный магнит?
Есть несколько видов намагничивания. Один из них — радиальное намагничивание, которое в дальнейшем делится на биполярное и мультиполярное.
Биполярный кольцевой магнит имеет один магнитный полюс на внутренней стенке кольца, а другой — на внешней стороне. Радиальные кольца используются, например, в машиностроении, робототехнике, хирургии или при управлении технологическими процессами.
1 7 ) Могут ли магниты быть мягкими и гибкими?
Магниты по своей природе твердые, потому что они изготавливаются из твердых материалов. Однако специалисты по производству резиновых уплотнений могут добавлять в силиконовый каучук магнитные частицы, которые в результате могут быть магнитными. Силиконовый каучук остается эластичным и гибким даже при очень низких температурах.
Это используется, например, производителями холодильников и морозильников, которые устанавливают его на двери. Резиновый уплотнитель, заполненный магнитными частицами, хорошо прилегает к плоской и округлой конструкции холодильника, благодаря чему в нее не проникает тепло.
Гибкие магниты также входят в состав магнитных игрушек. Вы можете знать магнитный слайм как игрушку для детей. Изучите дом, может быть, вы найдете резиновые магниты где-нибудь еще.
Прорезиненные магниты — это классические неодимовые магниты, покрытые тонким слоем резины. Слой резины предотвращает скольжение и защищает магнит от царапин.
18 ) Как работает магнитная доска для рисования?
Частью магнитной доски для рисования является магнитный карандаш, которым вы рисуете на доске.
Как работает магнитный стол? Магнитный стол для детей состоит из ячеек, заполненных белой вязкой эмульсией (несжимаемая жидкость с высоким внутренним трением) и железных опилок.
В месте соприкосновения карандаша с магнитом железные опилки притягиваются к передней поверхности стола — опилки переносятся с задней части стола на лицевую сторону и создают черный рисунок. Вязкая жидкость будет удерживать опилки спереди, даже если вы постучите по столу.
Как удалить нарисованное изображение? Движущаяся магнитная полоса используется для удаления изображения. Вы можете свободно перемещать полосу и удалять только часть рисунка или все изображение. Если не удалить рисунок, он останется на столе несколько лет, пока жидкость не высохнет.
Посмотрите, как работает магнитный стол, на видео:
1 9 ) Является ли свинец магнитным и что такое диамагнетизм?
Свинец (Pb) — тяжелый металл, известный человечеству с древних времен. Свинец не магнитный, он диамагнитный. Это означает, что он отталкивается внешним магнитным полем.
Диамагнетизм противоположен парамагнетизму. Если вы поднесете к свинцу очень сильный неодимовый магнит, он будет слегка отталкиваться. Еще одно диамагнитное вещество — это также висмут, углерод, золото или медь.
Посмотрите видео, чтобы увидеть, как пиролитический графит и висмут реагируют на сильный неодимовый магнит :
20 ) Обладает ли золото магнитными свойствами ?
Золото не ферромагнитно, и магниты его не притягивают. Золото — одно из диамагнитных веществ, которое ослабляет внешнее магнитное поле, и в результате золотые предметы слегка отталкиваются от магнита.
21 ) Может ли стекло быть магнитным?
Есть урановое стекло, в котором содержится от 2 до 25% урана. Стекло оливкового цвета и в ультрафиолете светится темно-зеленым цветом — оно флуоресцирует.
Стеклодувы в Богемии производили урановое стекло в основном во второй половине 19 века, а также в 20 веке. Бум пришел с началом холодной войны, когда уран был легко доступен. Но с его окончанием производство уранового стекла резко упало.
Достаточно чувствительный счетчик Гейгера может обнаруживать небольшую степень излучения в урановом стекле с более высокой долей урана. Но большинство кусков уранового стекла эксперты считают безвредными и лишь незначительно радиоактивными.
Реагирует ли урановое стекло на магнит? Уран — парамагнитный элемент, поэтому да, он реагирует. На видео автор демонстрирует, как различные элементы, в том числе урановое стекло, реагируют на сверхсильный круглый магнит диаметром 50 мм. Каждый элемент кладется на кусок пенопласта в таз с водой :
22) Можно ли зарядить или «перезарядить» постоянный магнит?
Старый магнит можно перезарядить новым сильным неодимовым магнитом, если он не разряжен полностью. Сначала определите полюса слабого магнита. Затем протрите северный полюс нового магнита северным полюсом нового магнита — в одном направлении от центра к краю. Сделайте то же самое для Южного полюса.
23) Что такое поле Хальбаха?
Поле Хальбаха — это особое расположение постоянных магнитов. Для магнита магнитное поле имеет одинаковую силу с обеих сторон магнита. Расположение магнитов по Гальбаху усиливает магнитное поле на одной стороне магнита, в то время как поле на другой стороне является слабым.
В коротком видео ниже вы увидите, как одна сторона набора постоянных магнитов, расположенных в соответствии с полем Хальбаха, магнитно намного сильнее, чем другая.
24) Что такое магнитный мендосинский мотор ?
Мендосинский мотор — это левитирующий электродвигатель, работающий от солнечной энергии.
Для работы электродвигателя необходим прямой солнечный свет. Двигатель обычно питает четыре монокристаллических солнечных элемента. Каждая из этих ячеек вырабатывает электричество, когда она находится в верхнем положении — когда она освещена солнечным светом.
Затем солнечные панели проводят электричество к катушке. Эта катушка с электромагнитными свойствами становится магнитной и притягивается к постоянному магниту в основании.
Благодаря этому ротор многократно вращается, и таким образом отдельные панели чередуются. Скорость вращения ротора зависит от интенсивности падающего света. Чем ярче свет, тем быстрее он будет вращаться.
Чтобы лучше понять, посмотрите видео:
25) Что такое супердиамагнетизм?
Супердиамагнетизм связан со сверхпроводимостью. Сверхпроводник — это материал, который при охлаждении ниже критической температуры практически не показывает сопротивления проводимости электричества. Он супердиамагнитен, то есть отталкивает силовые линии магнитного поля, такие как сильные магниты, внутри своего объема. Диамагнитные вещества отталкивают друг друга от магнита.
Сверхпроводящие магниты используются, например, в парящих поездах на магнитной подвеске, где они встраиваются в нижнюю часть шасси поезда.
Кубический магнит, парящий над сверхпроводящим материалом
Поезд на магнитной подвеске
26) Чувствительны ли живые существа к магнетизму?
Да, некоторые животные чувствительны к магнетизму. Они воспринимают силовые линии, проходящие между магнитными полюсами Земли, и в результате ориентируются в своих долгих путешествиях.
Исследователи полагают, что голуби и перелетные птицы используют микроскопические частицы магнетита в своей голове, чтобы ориентироваться, а также криптохромы в глазах птиц.
Криптохромы в сетчатке глаза также помогают осьминогам ориентироваться. Исследователи также обнаружили частицы магнетита у бактерий, лосося, морских черепах, дельфинов, полевок и некоторых млекопитающих.
27) Что такое Курская магнитная аномалия?
Магнитная аномалия возникает в земной коре — на глубине до 70 км от поверхности земли. Он характеризуется существенно отличающейся от окружающей геологической среды намагниченностью.
Магнитная аномалия вызвана аномальной концентрацией железосодержащих минералов. Одной из таких аномалий является Курская магнитная аномалия в России. Это территория с огромными залежами железной руды и крупнейшая магнитная аномалия на Земле.
Курская магнитная аномалия
Михаил Блинников утверждает в книге «География России и ее соседей», что под землей находится около 31 миллиарда метрических тонн железной руды. Из-за огромного количества железа здесь не работают магнитные компасы — вместо севера стрелка компаса указывает почти в противоположную сторону.
Другими известными аномалиями являются, например, магнитная аномалия Банги в Центральной Африке или магнитная аномалия Тигами в Канаде.
28) Есть ли магнитные океаны?
Океаны составляют 70% поверхности Земли. Благодаря подводным течениям и приливам океаны, вероятно, могут влиять и изменять курс магнетизма нашей планеты — они могут создавать свой собственный магнетизм. Как это возможно?
Согласно теории ученых, соленая вода, которая постоянно течет с приливами, создает электрический ток по всей планете. И этот электрический ток притягивает магнитное поле глубоко под земной корой.
5 интересных экспериментов с магнитами
Эксперимент 1. Притягивает ли неодимовый магнит яблоко?
Поставьте банки из-под лимонада или пива друг на друга и положите на них деревянную палочку. Вы можете использовать, например, китайские палочки для еды, которые вы склеиваете.
Соедините два яблока китайской палочкой и повесьте их веревкой на палочке на подставке. Как вы можете видеть на видео ниже. Затем медленно поднесите сверхсильный неодимовый магнит ближе к яблокам, и яблоки начнут медленно двигаться.
Как может яблоко реагировать на магнит? Яблоко содержит небольшое количество железа и поэтому притягивается сильной магнитной силой. Что произойдет, если вы поместите яблоко между двумя сильными магнитами и уроните магниты друг на друга?
Эксперимент 2 — Сколько левитирующих монет будет удерживать сильный магнит из неодима?
Используйте решетку для банок с первой попытки и добавьте другую банку посередине. Поместите сверху плоскую палочку и неодимовый магнитный диск.
Подготовьте 4 монеты, содержащие железо и поместите их друг на друга в вертикальном положении. Что случится? Из-за сильного магнитного поля между сильным магнитом монеты начинают левитировать и вращаться.
Эксперимент 3 — Сколько висящих монет удержат сильный магнит?
Сильный магнит удержит много монет, но сколько? Используйте подставку с магнитом из предыдущего эксперимента и приготовьте несколько монет. Прикрепите первую монету к магниту и постепенно подхватите под себя остальные. Подсчитайте, насколько неодимовый магнит удержит монеты под собой.
Эксперимент 4 — Как магнит работает при высокой температуре?
Наденьте неодимовый диск на гвоздь и прикрепите его к тискам. Зажгите свечу и нагрейте магнит пламенем. Что теперь происходит с магнитом? Температура пламени свечи составляет около 1000 ° C, этого достаточно, чтобы магнит потерял свои магнитные свойства после нагрева.
Если вы подвергнете неодимовый магнит воздействию температур выше 80 градусов Цельсия в течение длительного времени, его магнитная сила ослабнет.
При таких температурах кристаллическая решетка разрушается, и магнит ослабевает. Если, например, бросить неодимовый магнит в огонь, он потеряет свою магнитную силу.
Эксперимент 5 — искажает ли сильный неодимовый магнит изображение ЭЛТ-монитора?
Если у вас есть старый ЭЛТ-монитор, которым вы больше не будете пользоваться, сделайте пятую попытку. Включите монитор и поднесите круглый неодимовый магнит ближе к экрану . Когда вы поднесете сильный магнит ближе к экрану, изображение начнет искажаться, и на мониторе появятся магнитные линии.
Предупреждение: эксперименты и игры с сильными неодимовыми магнитами могут быть опасными, остерегайтесь риска травм.
- Беспроводная связь Натана Стаблфилда: как фермер из Кентукки изобрел беспроводной телефон
- Демонстрация эффекта Мейснера: сверхпроводники и левитация
- Тесла, Эдисон и война токов (переменный или постоянный ток)
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Магнит за три тысячелетия
В этой главе приводятся древние названия магнита, упоминается о летающей статуе Арсинои и подвергаются сомнению претензии одного итальянского ювелира.
В тенистом уголке одного из самаркандских базаров, пропахших корицей и пловом, еще не так давно можно было встретить древнего старика в белоснежной чалме и тонкой выделки халате, подпоясанном цветастым платком. Все знали его – это был хранитель мечети Шах-и-Занда почтенный Емон Кузи. На базаре он сидел безучастно, разложив перед собой на лотке фигурки фантастических животных, сделанные из рисового теста и раскрашенные лаковыми красками. Иногда на этом же лотке он раскладывал старинные монеты – от медяшек кушанских властителей до царских серебряных рублей – и другие музейные древности. Как-то он показал мне небольшой продолговатый брусок, изрезанный затейливыми узорами. «Это – священная нарса, – сказал он, – Минг йиллар – тысяча лет. Купишь – всегда здоровый, сильный будешь». Я повертел брусок в руках. Он был тяжел и холоден на ощупь. Узоры местами стерлись. Возможно, этому брусочку в самом деле уже тысяча лет. Я поднес к нему лезвие перочинного ножа. Несильный стук – лезвие прилипло к торцу. Так я и думал: узоры – это стершиеся буквы. Буквы составляют заклинание, сам брусок – магнит. Заклинание призвано усилить действие этого «камня любви» – приворотного камня средневековья. Лезвие ножа отрывалось от бруска довольно легко. Это был обыкновенный слабый магнит. Поле на его поверхности – не больше 5. 10 мТл*. Уже на расстоянии 1 м стрелка компаса перестает замечать его существование. Сейчас есть магниты гораздо сильнее, но их создание потребовало веков цивилизации. То, что показывал старик, было обработанным и украшенным куском магнетита – материала, встречающегося в некоторых железорудных месторождениях. Такие магниты известны уже много сотен лет. А может быть – тысяч. И я решил по книгам проследить историю магнита.
* Величина магнитного поля в международной системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл). В 1 Тл содержится 1000 мТл. Магнитное поле Земли на ее поверхности составляет в среднем 0,05. 0,10 мТл; магниты ускорителей создают в зазоре поле порядка 2 Тл. Физики часто пользуются нестандартной системой единиц СГС, в ней интенсивность магнитного поля, или индукция, измеряется много более мелкими единицами – гауссами (10 Гс = 1 мТл).
Итак, литература о магните. Ее оказалось неожиданно много.
Природные магниты, попросту говоря, кусочки магнитного железняка – магнетита (химический состав 31% FeO и 69% Fe2O3), не везде назывались магнитами в разных странах их называли по-разному: китайцы называли его чу-ши; греки – адамас и каламита, геркулесов камень; французы – айман; индусы – тхумбака; египтяне – кость Ора, испанцы – пьедрамант; немцы – магнесс и зигельштейн; англичане – лоудстоун.
Добрая половина этих названий переводится как любящий, любовник. Так поэтическим языком древних описано свойство магнетита притягивать, «любить» железо.
. Самые старые «документальные» свидетельства о знакомстве людей с магнитами пришли к нам из Центральной Америки. На городской площади гватемальского городка Демокрасия стоит дюжина древних фигур, найденных при раскопках городища ольмеков. «Толстые мальчики», как их называли за округлость и массивность, – символы сытости, благополучия, плодовитости. Эти скульптуры более трех тысяч лет назад высечены из глыб магнитной породы. Интересно, что магнитные силовые линии как бы выходят из живота «толстяков»! Кстати, кроме «толстых мальчиков», древние ольмеки умели высекать фигуры морских черепах с намагниченной головой, связывая, возможно, способность черепах находить курс в открытом море со свойствами магнита ориентироваться в магнитном поле Земли.
Есть намеки, правда, весьма туманные, на то, что в седой древности знали о магнитах и в Азии, в Китае. Много лет назад китайский фольклорист Су Матзен собрал библиотеку старинных летописей. Вот сведения из этих летописей, посвященные магнитам:
. Идут караваны по бескрайним гобийским пескам. Направо, налево – унылые желтые барханы. Солнце скрыто желтой пеленой пыли. Далек путь из императорских пагод на берегах Янцзы до минаретов кушанских царств. Трудно пришлось бы караванщикам, если бы не было в караване белого верблюда. Белого верблюда с его бесценным грузом. Бесценным, хотя это не золото, не жемчуг и не слоновая кость. Защищенный деревянной резной клеткой, между горбами белого верблюда совершал свой путь через пустыню глиняный сосуд, в котором на пробке плавал в воде небольшой продолговатый кусок намагниченного железа. Края сосуда были выкрашены в четыре цвета (В.И. Ожогин считает, что, скорее всего, цвета были нанесены на саму пробку). Красный обозначал юг, черный – север, зеленый – восток и белый – запад. Глиняный сосуд с кусочком железа в нем был примитивным древним компасом, указывавшим караванщикам путь в бескрайних песках.
. Император Чеу Кун решил отблагодарить послов далекого Юе-Чана (Вьетнама) за белых фазанов – доставленные ими символы дружбы – и подарил им пять колесниц с фигурками, всегда указывавшими на юг. Послы отправились домой, достигли берега моря, миновали много неведомых городов и год спустя прибыли на родину.
Возможно, в этих легендах, относящихся к 1100 г. до н. э., содержится первое упоминание о компасе, т.е. полезно использованном магните. Но не исключено, однако, что в процессе многократного перевода и неизбежной реконструкции текстов их технический смысл был искажен. Известный историк физики Я.Б. Дорфман считал, например, что «югоуказатели» на повозках на самом деле были примитивными устройствами для выдерживания колесами любого наперед заданного, в том числе и южного, направления. Ясно, что в этом случае «юго-указатели» не имеют никакого отношения ни к магнетизму, ни к магнитам.
В китайских летописях встречаются описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием, а также магнитных мостовых и прочих применений волшебного камня чу-ши, попросту магнитного железняка.
В другой легенде рассказывается о военной победе императора Хуанг-Ти, одержанной более трех тысяч лет назад. Этой победой он был обязан своим мастерам, изготовившим повозки, на которых были установлены фигурки человека с рукой, вытянутой вперед. Фигурки могли вращаться, но вытянутая рука всегда указывала на юг.
С помощью таких повозок Хуанг-Ти смог в густом тумане напасть на врага с тыла и разгромить его.
Опираясь на сведения, приведенные в древнейших китайских энциклопедиях, можно высказать догадку о том, что между 300 и 400 гг. до н. э. магнитная стрелка использовалась на кораблях.
Если же перейти от легенд к твердо установленным фактам, то компас значительно «помолодеет». Так, в музее хранится китайский компас «лишь» тысячелетней давности, напоминающий по форме нашу хохломскую ложку.
Из других древнейших упоминаний о магнитах следует выделить рассказ о часовне Магомета с магнитным сводом, под которым парит железный сундук с прахом пророка. Однако европейским путешественникам ни разу не удалось увидеть этой диковины, даже тем, кто, прикинувшись правоверным и обманув бдительность мулл, проник в храм Каабы.
Гораздо более определенно можно ссылаться на европейские источники. О магните в той или иной связи писали до нашей эры Пифагор, Гиппократ, Платон, Эпикур, Аристотель и Лукреций, потом Плиний, Плутарх, Гален и Птолемей.
Название «магнит», как утверждает Платон, дано магнетиту Еврипидом, называвшим его в своих драмах «камнем из Магнезии». По другой, значительно более красивой и известной, но менее правдоподобной притче Плиния (заимствованной им у Никандра) название дано в честь сказочного волопаса Магниса, гвозди от сандалий и железная палка которого прилипали к неведомым камням.
По-видимому, слово «магнит» действительно происходит от названия провинции Магнезия (в Греции), жителей которой звали магнетами. Так утверждал Тит Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей». Русский путешественник В.А. Теплов, посетивший Магнезию в 80-х годах прошлого века, утверждал, что гора известна частыми ударами в нее молний (этим же славилась и гора Магнитная на Урале, почти целиком состоящая из магнетита). Наиболее распространенная из сказок о чудодейственной силе магнита, вошедшая в сказки «Тысяча и одной ночи», заимствована у Плиния, который утверждал, что в Эфиопии существует гора Зимир, вытягивающая из кораблей все гвозди и железные части.
И в Азии, и в Европе, по-видимому, давно использовали магнетизм Земли, применяя для ориентирования магнитный камень, подвешенный на нити или установленный на дощечке, плавающей на спокойной поверхности воды. В старом французском романе «О розе» магнит описывался под названием «маринетта», из чего можно сделать вывод об использовании его на морских судах.
Эти обстоятельства не смогли помешать итальянцам построить в Неаполе памятник Флавио Джойя, жителю города Амальфи, который якобы изобрел магнитный компас в 1302 г., и отпраздновать в 1902 г. шестисотлетие открытия. Не за легенду говорят хотя бы упоминания о компасе монаха из монастыря св. Альбана Александра Некэма в 1187 г. и стихи поэта Гюйо Прованского, написанные в 1206 г.
Но красивая легенда о Флавио Джойя, «изобретателе компаса», до сих пор живет у итальянцев.
. Давным-давно, когда город Амальфи стоял, как и Венеция, на море, жил в нем Флавио Джойя, ювелир и инкрустатор. Он был беден и весел, а кроме того, любил Анджелу, дочь богатого рыбака Доменико.
Рыбак Доменико не хотел, чтобы его дочь вышла замуж за «сухопутного» Джойя, и поставил перед Флавио тяжелое условие – научиться плавать по прямой линии в тумане и в ночи. Ясно, что это условие невыполнимо: попробуйте погрести пять минут, закрыв глаза – наверняка приплывете туда, откуда отплыли.
Но Флавио был не из тех, кто унывает. В работе для инкрустирования маленькими кусочками железа он использовал магнитный камень. Как-то Флавио заметил, что, если положить этот камень на кусочек пробки, плавающей в воде, он поворачивается всегда в одну сторону. Так, по легенде, Флавио изобрел компас.
Через месяц он женился на красавице Анджеле. Флавио получил Анджелу, рыбаки получили компас.
Этот поэтический рассказ, к сожалению, совершенно «рассыпается», если подойти к нему с позиций исторического анализа. Анатолий Коваленко, советский специалист по компасам, убедительно показал, что благодаря путанице и «испорченному телефону» имя секретаря папы Флавио Бьендо, рассказывавшего в 1450 г. о том, что жители Амальфи знают о компасе, превратилось в имя ювелира Флавио Джойя – «изобретателя компаса».
Магнитная сила привлекала не только мореходов. Ею всерьез интересовались и древние строители.
Плиний писал, что александрийский архитектор Хинократ (или Тимохарес) начал делать свод храма Арсинои из магнитного камня, для того чтобы железная фигура Арсинои висела в воздухе; этот замысел не был, повидимому, осуществлен из-за смерти Хинократа и брата Арсинои, Птолемея, который, как выразились бы сейчас, «финансировал» это предприятие.
Многие историки церкви единодушно и независимо утверждают, что в александрийском храме Сераписа статуя бога Солнца могла, к изумлению молящихся, взлететь к потолку, увлекаемая силой большого магнита. А через тысячи лет идея «храма Арсинои» вновь обрела своих приверженцев: молодые авторы – наши современники – предложили проекты памятников с использованием магнитных сводов, напоминающих свод Хинократа.
Даже из этого краткого обзора видно, что магнит был хорошо известен древним. Мало того, магнитные свойства уже тогда использовались.
И все-таки. почему? Почему магнит – магнит?
Аристотель, толкуя мысли Фалеса в своем трактате о душе, писал: он (Фалес) почитал причиной всякого движения душу, и, следовательно, лишь благодаря ей магнит может сообщать движение железу.
Итак, душа. Еще Орфей пел, что «железо тянется к магниту, как невеста к жениху». Может быть, в магните живет душа злая? Может быть, магниты созданы злыми демонами на погибель людям и на пользу ворам? Ведь то, что обладает свойством отодвигать запоры и отпирать замки, наверняка создано ради воровства. Платон утверждал, что свойства магнита имеют божественное происхождение, и тем самым избежал многих раздумий и сомнений.
Он писал: например: «. Божественная сила магнита передается от железа к железу подобно тому, как вдохновение музы передается через поэта его рассказчику и слушателю». Объяснение эпикурейца Лукреция явно было убедительней, хотя с современных позиций наивно. Мы приводим ниже эту несколько затянутую цитату из Лукреция ввиду ее исключительной ценности. Ведь этим гекзаметрам уже более двух тысяч лет!
«Мне остается сказать, по какому закону природы
То происходит, что камень притягивать может железо,
Камень же этот по имени месторождения магнитом
Назван был греками, так как он найден в пределах магнетов.
Люди весьма удивляются камню такому. Он часто
Цепь представляет из звеньев, держащихся сами собою.
Можешь увидеть ты пять таких звеньев, порой даже больше.
Распределенные рядом, качаясь от легкого ветра,
Звенья такие свисают, одно под другим прилепившись.
Звенья одно от другого всю силу и цепкость приемлют.
Вот как здесь действует этого камня текучая сила.
Прежде всего из магнита должны семена выделяться
Множеством или же ток истекать, разбивая толчками
Воздух, который везде между камнем лежит и железом,
Только что станет пустым пространство меж ними, и много
Места очистится там, как тотчас же, общею кучей
Первоначала туда стремглав понесутся железа;
Следом за тем кольцо устремляется всем своим телом.
Вовсе не надо тебе удивляться, что ток из магнита
Не в состоянии совсем на другие действовать вещи:
Частью их тяжесть стоять заставляет, – как золото, – частью
Пористы телом они, и поэтому ток устремляться
Может свободно сквозь них, никуда не толкая при этом;
К этому роду вещей мы дерево можем причислить.
Среднее место меж тем и другим занимает железо.
Вещи, в которых их ткань совпадает взаимно с другою.
Так, что где выпуклость есть, у другой оказалась бы там же
Впадина, – эта их связь и окажется самою тесной.
Есть и такие еще, что крючками и петлями будто
Держатся крепко, и этим друг с другом скрепляются вместе.
Это скорее всего происходит в железе с магнитом. »
Про крючки и петли сказано, может быть, слишком конкретно. Однако каждому ясно, что древние отлично понимали главное. Кроме магнита есть нечто, его окружающее. Можно говорить о душе, об атмосфере, об истечениях или исторгаемых наружу семенах. Сейчас это называют магнитным полем. Именно оно тянет железо к магниту!
Великолепная картина, данная Лукрецием, поэтически перелагает тезис Эпикура: «Фигуры атомов и неделимых тел, истекающих из камня и из железа, так подходят друг к другу, что легко сцепляются между собой; итак, ударившись о твердые части камня и железа, а затем отскочив в середину, они одновременно и связываются друг с другом, и влекут железо».
Великий Платон, философ-идеалист, так комментировал механизм магнитных действий: «. ввиду того, что не бывает никакой пустоты, эти тела со всех сторон толкают друг друга, и когда они разделяются и соединяются, все, обменявшись местами, переходят на свое обычное место. Вероятно, те, кто произведет правильное исследование, придут в изумление от этих запутанных взаимоотношений».
Что и говорить, повествуя о «запутанных взаимоотношениях», Платон был удивительно дальновиден. Последующие открытия убедили ученых в том, что природа магнетизма гораздо сложнее, чем зацепления с помощью крючков и зацепок. Механистических представлений древних оказалось недостаточно, чтобы справиться с описанием магнитных явлений. Даже сейчас, когда мы очень многое знаем о природе магнетизма и благодаря этим знаниям сумели создать ряд исключительно важных магнитных материалов, еще остаются, к сожалению, справедливыми слова великого Гильберта: «Скорбите и плачьте, ученые, по поводу того, что ни прежние перипатетики, ни сами вульгарные философы, ни Иоанн Костей, высмеивающий все это, не могли постичь этой столь благородной и замечательной природы».
Действительно, почему все же железо притягивает? В чем сущность магнитного притяжения? Вопрос этот волнует людей уже давно.
Тысячи лет назад кабиры (так называли бродячих фокусников Древней Греции) странствовали по своей земле и давали в тени олив удивительные представления. Одно из них всегда приковывало внимание обитателей окрестных селений. То, что делали кабиры, внушало благоговейное почтение к их тайному могуществу.
Несколько тяжелых железных колец висели, ничем не связанные между собой, одно под другим, не падая. Казалось, могущественный Зевс, сильный и невидимый, поддерживает ладонями на весу эти кольца.
Секрет кабиров заключался в том, что кольца эти были сделаны из «геркулесова камня», добывавшегося где-то в Маниссе.
Уникальная способность магнита притягивать железные предметы ассоциировалась в воображении древних с плотской любовью, и поэтому первые объяснения притягивающего действия этих камней были связаны с приписыванием магниту женского, а железу мужского начала. Иногда считали и наоборот. Это, конечно, нисколько не меняло дела. Суть сводилась к тому, что любые «притяжения», в том числе и притяжение магнита, были механически приравнены одно другому. Стремление пылинок к потертому о шерсть янтарю, металлических колец – к магниту, одного человека – к другому считали явлениями одного порядка. В обширную за счет этого коллекцию «магнитов» попали многие, весьма странные с современной точки зрения экспонаты. Так, в свое время писали о «креагическом», или «мясном», магните, поскольку некоторые ученые видели, как куски мяса пристают к губе.
Гильберт когда-то писал: «Пламя серы притягивает, так как оно похищает некоторые металлы благодаря своей способности проникать внутрь их. Так белая нефть привлекает пламя, так как она испускает и испаряет воспламеняющийся газ, почему она на некотором расстоянии и воспламеняется; таким же образом дым только что потушенной свечи воспринимает пламя от другого пламени: ведь огонь ползет к огню сквозь воспламеняющуюся среду. »
В семейство «магнитов» попали также: рыба-прилипала; морские моллюски, присосавшиеся к днищу корабля; камень сагдон, к которому якобы притягиваются деревья, причем с такой силой, что оторвать их можно только, обрубая сучья и ветви; камень катохит, притягивающий к себе мясо (как впоследствии выяснилось, этот камень «от его липкости и присущего ему клея» пристает к теплым рукам).
Воображением и наблюдательностью наших предков было образовано и семейство «антимагнитов», т.е. семейство существ и веществ, взаимно отталкивающихся. В это семейство попали и антипатичные друг другу люди; и пламя свечи, отталкивающееся от магнита; и масло, отталкивающее воду.
«. Плиний, выдающийся человек и лучший из тех, кто делал выписки (ведь он передал потомству не всегда и не преимущественно то, что он видел и открыл сам, а чужое), списал у других сказку, ставшую в новое время, благодаря частым пересказам, общеизвестной: в Индии, у реки Инда, есть две горы; природа одной, состоящей из магнита, такова, что она задерживает всякое железо; другая, состоящая из феамеда, отталкивает железо. Так, если в обуви имеются железные гвозди, то нет возможности оторвать подошвы от одной из этих гор, а на другую нет возможности ступить». Альберт Великий пишет, что в его время был найден магнит, который одной своей стороной притягивал к себе железо, а другой, противоположной, отталкивал его, – указывал Гильберт, человек, на долю которого выпало разделить все эти явления «притяжения и отталкивания» на соответствующие категории и выделить из них лишь то, что непосредственно касается магнита. Гильберт отверг всякие рассуждения о феамеде – веществе, отталкивающемся от железа. Может быть, это была ошибка Гильберта.
Сегодня хорошо известно, что есть материалы, которые магнитом отталкиваются. К их числу, например, принадлежит медь. Правда, это отталкивание очень слабое, но кто знает – не могли ли древние каким-то образом заметить его и создать свое учение о феамеде – антимагните.
Сейчас такие вещества называют диамагнетиками.
Вещества, притягивающиеся к магниту, называют парамагнетиками и ферромагнетиками. Свойство притяжения в наибольшей степени присуще ферромагнетикам, и в первую очередь железу, никелю и кобальту.
Причиной магнитных свойств единодушно считают вращение заряженных электронов вокруг ядра атома и собственное вращение электрона вокруг оси (спин). Всякое движение заряда – это электрический ток, а каждый ток создает магнитное поле.
Магнитные свойства атомов, так же как и все их свойства, находят отражение в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Изменению номера элемента в таблице Менделева соответствует изменение структуры электронных оболочек атома. Структуры оболочек ферромагнитных атомов таковы, что все электроны, грубо говоря, вращаются в одну сторону, создавая сильный суммирующий магнитный момент. В неферромагнитных же атомах магнитные моменты электронов направлены в разные стороны, что приводит к их взаимной компенсации.
В ненамагниченном ферромагнетике магнитный момент тела в целом равен нулю. Это объясняется тем, что в ферромагнетиках все атомы делятся на группы – так называемые домены. Каждый из доменов, видимый невооруженным глазом, содержит миллиарды атомов, ориентированных в одном направлении, и, таким образом, имеет солидный суммарный магнитный момент. Однако тело в целом магнитным моментом не обладает, поскольку домены в теле расположены хаотично.
Помещая тело в магнитное поле, мы способствуем тому, что все домены постепенно ориентируются в направлении внешнего магнитного поля и их магнитные свойства суммируются. Сняв внешнее магнитное поле, получим новый магнит – ферромагнитное тело, в котором все домены намагничены в одном направлении. Если мы хотим в течение длительного времени сохранить магнитные свойства «рукотворного магнита», нужно приложить усилия к тому, чтобы домены не вернулись к прежнему хаотическому расположению. Для этого магнит не нужно трясти и нагревать.
Почему же намагниченные тела притягиваются? Теория утверждает, что всякая система пытается принять такое положение, в котором ее энергия минимальна.
Почему камень падает на землю? Он падает на землю потому, что стремится занять такое положение, в котором его потенциальная энергия будет минимальной. Другими словами, камень стремится занять энергетически наиболее низкое положение и поэтому падает.
Существуют громоздкие математические формулы, говорящие о том, что суммарная энергия двух магнитов, касающихся один другого, меньше, чем энергия магнитов, разнесенных на некоторое расстояние. Поскольку система должна занять энергетически наиболее «низкое» положение, магниты притягиваются. То же самое можно сказать о магните и куске железа.
Такое объяснение универсально и просто. Если оно вас удовлетворяет, можете считать загадку магнита решенной.
Нужно отметить, однако, что поскольку современное объяснение магнетизма следует из категорий квантовой физики, полная разгадка тайны магнита наступит тогда, когда мы полностью поймем суть пока еще таинственных процессов, происходящих в микромире.
Какие металлы не магнитятся к магниту и почему
То, что металлические предметы притягиваются к магниту, дети знают с раннего детства. Потом не раз проводили эксперименты в школе, изучая, что такое магнит. А также вешали на холодильник магниты. Однако, дети могли также обнаружить, что не все металлы притягиваются к магниту. Например, ложка, вроде металлическая, а не притягивается. В этой статье разберем, какие металлы не магнитятся к магниту .
Что такое магнит
Магнит — изделие, у которого есть свое магнитное поле, притягивающее к себе металлические предметы. Его изготавливают из железа и некоторых сплавов, а также кобальта и никеля. Различные металлы имеют разную магнитную восприимчивость, поэтому по-разному реагируют при поднесении их к магниту, бывают:
- Ферромагнетики
- Парамагнетики
- Диамагнетики
Атомы любого вещества состоят из ядра и движущихся вокруг него электронов, которые являются примером простейшего магнита. Магнитные поля электронов могут усиливать друг друга или компенсировать:
- Орбитальные магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг оси
- Спиновые магнитные моменты связаны с движением электрона вокруг своей оси
Ферромагнетики
Феромгнетики — вещества, которые могут намагничиваться при поднесении их к магниту. Почему так происходит?
Вокруг каждого ядра атома такого вещества вращается непарное количество электронов. Магнитные поля этих электронов не скомпенсированы. Это такие вещества как, железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий, тербий .
Ферромагнетики притягиваются к магниту и сами легко намагничиваются.
Парамагнетики
У паромагнетиков все магнитные моменты каждого атома скомпенсированы. Если такое вещество поднести к магниту, то все магнитные поля будут выстроены в одном направлении. У него появится собственное магнитное поле с отрицательным и положительным полюсом. Такое вещество притянется к магниту и может и само намагнититься и притягивать металлические предметы
Диамагнетики
У диамагнетиков скомпенсированы только спиновые моменты. Если поднести такое вещество к магниту, то к орбитальному магнитному моменту добавится движение электронов под воздействием внешнего магнитного поля. Это создаст дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего магнитного поля, поэтому диамагнетики будут отталкиваться от магнита.
Поэтому, если говорить научным языком, о том, какие металлы не магнитятся к магниту , то это диамагнетики, в их список входят литий и бериллий.
Подведем итог: металлы, которые не магнитятся
Итак, хорошо магнитятся ферромагнетики, это кобальт, железо, никель, а также шесть лантаноидов . Различные сплавы железа также хорошо притягиваются. Если говорить в общем, то сплавы черных металлов хорошо притягиваются, а сплавы цветных металлов — не притягиваются.
Список, какие металлы не магнитятся:
Это все диамагнетики. Некоторые драгоценные монеты могут магнититься, если они выполнены из сплава, в состав которого входит ферромагнетик.
Магнит — как притягиватель металла, «антимагнит» — как отталкиватель. Существует ли АНТИМАГНИТ, или возможно ли такое?
Магнит отталкивает только магнит, и только когда в одного и другого одинаковиеи полюса, то есть плюс и плюс отталкиваются, и минусы тоже. но так происходит исключительно с магнитами. Возможна ли концепция «антимагнита» как отталкивателя именно металла .
Лучший ответ
А причём здесь МЕТАЛЛ? Метал и ферромагнетик — вообще-то РАЗНЫЕ вещи.
Магнита, который отталкивал бы магнитомягкий ферромагнетик — не существует и существовать не может — просто по физике ферромагнетизма.
НО
любой магнит отталкивает сверхпроводник, и любой магнит отталкивает диамагнетики, хотя и слабо
К диамагнетикам относятся такие металлы, как висмут, цинк, медь, золото, серебро.
ИХ магниты ВСЕГДА отталкивают.
Александр Ученик (155) 8 лет назад
А причём здесь МЕТАЛЛ? Метал и ферромагнетик — вообще-то РАЗНЫЕ вещи.
При том, что вопрос не был задан про ферромагнетик
White Rabbit Искусственный Интеллект (313510) Именно при том. Потому что формулировка, в которой вопросбыл задан, про металл — НЕЛЕПА. Потому что не все металлы к магниту притягиваются, половина — отталкивается. Поэтому на ГЛУПЫЙ вопрос точно ответить нельзя. Приходится оценивать уровень знаний и понимания автора вопроса, и ДОДУМЫВАТЬ ВОПРОС ЗА НЕГО.
Игорь СизовУченик (105) 5 лет назад
Нормальный вопрос при совершенно глупом ответе не в тему. Хотя концовка ответа сойдёт. А первую половину надо выбросить.