Всеки отдавна е свикнал с такъв обект като магнит. Не виждаме нищо особено в него. Обикновено го свързваме с уроци по физика или демонстрация под формата на трикове на свойствата на магнит за деца в предучилищна възраст. И рядко някой се замисля колко магнити ни заобикалят в ежедневието. Във всеки апартамент има десетки. В устройството на всеки говорител, магнетофон, електрическа самобръсначка, часовник присъства магнит. Дори буркан с нокти е един.
И какво още?
Ние - хората - не сме изключение. Благодарение на биотоковете, протичащи в тялото, около нас има невидим модел на силовите му линии. Земята е огромен магнит. И още по-грандиозно - плазмената топка на слънцето. Размерите на галактиките и мъглявините, неразбираеми за човешкия ум, рядко позволяват идеята, че всички те също са магнити.
Съвременната наука изисква създаването на нови големи и свръхмощни магнити, чиито области на приложение са свързани с термоядрен синтез, генериране на електрическа енергия, ускоряване на заредени частици в синхротрони, повдигане на потънали кораби. Създайте супер силно поле, използвайки магнитни свойствамагнитът е един от проблемите на съвременната физика.
Изяснете понятията
Магнитното поле е сила, действаща върху тела със заряд, които са в движение. Той "не работи" с неподвижни обекти (или без заряд) и служи като форма на електромагнитно поле, което съществува като по-общо понятие.
Ако телата могат да създават магнитно поле около себе си и сами да изпитат силата на неговото влияние, те се наричат магнити. Тоест тези обекти са намагнетизирани (имат съответния момент).
Различните материали реагират различно на външно поле. Тези, които отслабват действието му вътре в себе си, се наричат парамагнети, а тези, които го засилват, се наричат диамагнети. Отделните материали имат свойството да усилват хилядократно външно магнитно поле. Това са феромагнети (кобалт, никел с желязо, гадолиний, както и съединения и сплави на споменатите метали). Тези от тях, които, попадайки под въздействието на силно външно поле, сами придобиват магнитни свойства, се наричат твърди магнитни. Други, способни да се държат като магнити само под прякото въздействие на полето и да престанат да бъдат такива с изчезването му, са меки магнити.
Малко история
Хората изучават свойствата на постоянните магнити от много, много стари времена. Те се споменават в писанията на учени от древна Гърция още 600 години пр.н.е. Естествени (с естествен произход) магнити могат да бъдат намерени в находища на магнитна руда. Най-известният от големите естествени магнити се съхранява в Тартууниверситет. Тежи 13 килограма, а товарът, който може да се вдигне с негова помощ, е 40 кг.
Човечеството се е научило да създава изкуствени магнити, използвайки различни феромагнети. Стойността на праха (от кобалт, желязо и т.н.) се крие в способността да държи товар, тежащ 5000 пъти собственото му тегло. Изкуствените образци могат да бъдат постоянни (получени от твърди магнитни материали) или електромагнити със сърцевина, чийто материал е меко магнитно желязо. Напреженото поле в тях възниква поради преминаването на електрически ток през проводниците на намотката, която е заобиколена от сърцевината.
Първата сериозна книга, съдържаща опити за научно изследване на свойствата на магнита, е работата на лондонския лекар Гилбърт, публикувана през 1600 г. Тази работа съдържа цялата налична по това време информация относно магнетизма и електричеството, както и експериментите на автора.
Човек се опитва да приспособи някое от съществуващите явления към практическия живот. Разбира се, магнитът не беше изключение.
Как се използват магнитите
Какви свойства на магнита е възприело човечеството? Обхватът му е толкова широк, че можем само за кратко да се докоснем до основните, най-известните устройства и приложения на този прекрасен артикул.
Компасът е добре познат уред за определяне на посоки на земята. Благодарение на него те проправят пътя за самолети и кораби, сухопътен транспорт и пешеходно движение. Тезиустройствата могат да бъдат магнитни (тип показалец), използвани от туристи и топографи, или немагнитни (радио и хидрокомпаси).
Първите компаси от естествени магнити са направени през 11-ти век и са използвани в навигацията. Тяхното действие се основава на свободното въртене в хоризонталната равнина на дълга игла, изработена от магнитен материал, балансирана по оста. Единият му край винаги е обърнат на юг, а другият - на север. Така винаги можете точно да разберете основните насоки по отношение на кардиналните точки.
Основни сфери
Полета, в които свойствата на магнита са намерили своето основно приложение - радио и електротехника, приборостроене, автоматизация и телемеханика. От феромагнитни материали се получават релета, магнитни вериги и пр. През 1820 г. е открито свойството на проводника с ток да действа върху магнитната игла, принуждавайки я да се върти. По същото време е направено и друго откритие - двойка успоредни проводници, през които преминава ток с една и съща посока, имат свойството на взаимно привличане.
Поради това беше направено предположение за причината за свойствата на магнита. Всички подобни явления възникват във връзка с токове, включително тези, които циркулират вътре в магнитни материали. Съвременните идеи в науката са напълно съвместими с това предположение.
За двигателите и генераторите
Въз основа на него са създадени много разновидности на електрически двигатели и електрически генератори, тоест машини от ротационен тип, чийто принцип на действие се основава на преобразуването на механичната енергия в електрическа енергия (речговорим за генератори) или електрически към механични (за двигателите). Всеки генератор работи на принципа на електромагнитната индукция, тоест EMF (електродвижеща сила) възниква в проводник, който се движи в магнитно поле. Електрическият двигател работи на базата на феномена на възникване на сила в проводник с ток, поставен в напречно поле.
Използвайки силата на взаимодействието на полето с тока, който преминава през завоите на намотката на техните движещи се части, устройства, наречени магнитоелектрическа работа. Индукционният електромер действа като нов мощен AC двигател с две намотки. Провеждащият диск, разположен между намотките, се подлага на въртене с въртящ момент, пропорционален на вложената мощност.
А в ежедневието?
Захранвани от миниатюрна батерия, електрическите ръчни часовници са познати на всеки. Тяхното устройство, благодарение на използването на двойка магнити, двойка индуктори и транзистор, е много по-просто по отношение на броя на наличните части от механичните часовници.
Все по-често се използват електромагнитни брави или цилиндрови брави, оборудвани с магнитни елементи. При тях и ключът, и ключалката са оборудвани с комбиниран комплект. Когато правилният ключ влезе добре в ключалката, вътрешните елементи на магнитната брава се привличат в желаната позиция, което позволява отварянето й.
Уредът от динамометри и галванометър (силно чувствителен уред, с който се измерват слаби токове) се основава на действието на магнити. Свойствата на магнита са намерили приложение в производството на абразиви. Таканаричани остри малки и много твърди частици, които са необходими за механична обработка (шлайфане, полиране, грубо обработване) на различни предмети и материали. По време на тяхното производство феросилицият, който е необходим в състава на сместа, частично се утаява на дъното на пещите и частично се въвежда в състава на абразива. Необходими са магнити, за да го премахнете от там.
Наука и комуникации
Поради магнитните свойства на веществата науката има способността да изучава структурата на различни тела. Можем да споменем само магнитохимия или магнитно откриване на дефекти (метод за откриване на дефекти чрез изследване на изкривяването на магнитното поле в определени области на продуктите).
Използват се и в производството на микровълново оборудване, радиокомуникационни системи (военни и търговски линии), термична обработка, както у дома, така и в хранително-вкусовата промишленост (микровълновите фурни са добре познати на всички). Почти невъзможно е да се изброят всички най-сложни технически устройства и приложения, в които днес се използват магнитните свойства на веществата в рамките на една статия.
Медицинска област
Сферата на диагностиката и медицинската терапия не беше изключение. Благодарение на електронните линейни ускорители, генериращи рентгенови лъчи, се провежда туморна терапия, генерират се протонни лъчи в циклотрони или синхротрони, които имат предимства пред рентгеновите лъчи по отношение на локалната насоченост и повишена ефективност при лечението на очни и мозъчни тумори.
Що се отнася до биологичнотонауката, дори преди средата на миналия век, жизнените функции на тялото по никакъв начин не са били свързани със съществуването на магнитни полета. Научната литература от време на време се попълваше с единични съобщения за един или друг техен медицински ефект. Но от шейсетте години публикациите за биологичните свойства на магнита са лавина.
Тогава и сега
Опитите за лечение на хората с него обаче са правени от алхимици още през 16-ти век. Има много успешни опити за лечение на зъбобол, нервни разстройства, безсъние и много проблеми с вътрешните органи. Изглежда магнитът е намерил своето приложение в медицината не по-късно от навигацията.
През последния половин век магнитните гривни са били широко използвани, популярни сред пациентите с нарушено кръвно налягане. Учените сериозно вярваха в способността на магнита да повишава устойчивостта на човешкото тяло. С помощта на електромагнитни устройства те се научиха да измерват скоростта на кръвния поток, да вземат проби или да инжектират необходимите лекарства от капсули.
Магнитът премахва малки метални частици, попаднали в окото. Работата на електрическите сензори се основава на неговото действие (всеки от нас е запознат с процедурата за вземане на електрокардиограма). В наше време сътрудничеството на физици с биолози за изследване на основните механизми на влиянието на магнитното поле върху човешкото тяло става все по-тясно и по-необходимо.
Неодимов магнит: свойства и приложения
Неодимовите магнити се считат за максимално въздействие върху човешкото здраве. Те се състоят отнеодим, желязо и бор. Тяхната химична формула е NdFeB. Основното предимство на такъв магнит е силният ефект на полето му със сравнително малък размер. И така, теглото на магнит със сила от 200 гауса е около 1 g. За сравнение, железен магнит с еднаква сила има тегло около 10 пъти по-голямо.
Друго несъмнено предимство на споменатите магнити е добрата стабилност и способността да запазват желаните качества в продължение на стотици години. В течение на един век магнит губи свойствата си само с 1%.
Как точно се третират неодимовите магнити?
Подобрява кръвообращението, стабилизира кръвното налягане, бори се с мигрена.
Свойствата на неодимовите магнити започват да се използват за лечение преди около 2000 години. Споменавания за този вид терапия се срещат в ръкописите на древен Китай. Тогава лечението беше чрез прилагане на магнетизирани камъни върху човешкото тяло.
Терапията също съществуваше под формата на прикрепването им към тялото. Легендата твърди, че Клеопатра дължи отличното си здраве и неземна красота на постоянното носене на магнитна превръзка на главата си. През 10 век персийските учени описват подробно благотворното въздействие на свойствата на неодимовите магнити върху човешкото тяло в случай на елиминиране на възпаление и мускулни спазми. Според оцелелите доказателства от онова време може да се съди за тяхното използване за увеличаване на мускулната сила, здравината на костите и намаляване на болката в ставите.
От всички злини…
Доказателство за ефективността на такова въздействие е публикувано през 1530 ггодина от известния швейцарски лекар Парацелз. В своите писания лекарят описва магическите свойства на магнит, който може да стимулира силите на тялото и да предизвика самолечение. Огромен брой болести в онези дни започнаха да се преодоляват с помощта на магнит.
Самолечението с помощта на това лекарство стана широко разпространено в САЩ в следвоенните години (1861-1865), когато лекарствата категорично липсваха. Използвал го е и като лекарство, и като болкоуспокояващо.
От 20-ти век лечебните свойства на магнита са получили научна обосновка. През 1976 г. японският лекар Никагава въвежда концепцията за синдром на дефицит на магнитно поле. Изследванията установиха точните симптоми на това. Те се състоят в слабост, умора, намалена работоспособност и нарушения на съня. Има и мигрена, болки в ставите и гръбначния стълб, проблеми с храносмилателната и сърдечно-съдовата система под формата на хипотония или хипертония. Това засяга синдрома и областта на гинекологията и кожните промени. С използването на магнитотерапия тези състояния могат доста успешно да се нормализират.
Науката не стои на едно място
Учените продължават да експериментират с магнитни полета. Експериментите се провеждат както върху животни и птици, така и върху бактерии. Условията на отслабено магнитно поле намаляват успеха на метаболитните процеси при опитни птици и мишки, бактериите рязко спират да се размножават. При продължителен дефицит на полето живите тъкани претърпяват необратими промени.
Това е за борба с всички подобни явления и причинени отмагнитотерапията като такава се използва от тях с множество негативни последици. Изглежда, че в момента всички полезни свойства на магнитите все още не са достатъчно проучени. Пред лекарите предстоят много интересни открития и нови разработки.
