ბევრ ადამიანს იცნობს მაგნიტებს, რადგან მათ ხშირად აქვთ სამზარეულოს მაცივარზე დეკორატიული მაგნიტები. ამასთან, მაგნიტებს დეკორაციის მიღმა მრავალი პრაქტიკული დანიშნულება აქვთ და ბევრი გავლენას ახდენს ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაზე, ისე, რომ ჩვენ ეს არც კი ვიცით.
ბევრი კითხვაა მაგნიტების მუშაობის შესახებ და ზოგადი მაგნეტიზმის სხვა საკითხები. ამასთან, ამ კითხვების უმეტესობაზე პასუხის გაცემა და იმის გაგება, თუ როგორ შეიძლება განსხვავებული მაგნიტები იყოს განსხვავებული მაგნიტური ველის სიძლიერე, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს რა არის მაგნიტური ველი და როგორ არის ის წარმოებული.
რა არის მაგნიტური ველი?
მაგნიტური ველი არის ძალა, რომელიც მოქმედებს დამუხტულ ნაწილაკზე და ამ ურთიერთქმედების მმართველი განტოლებაალორენცის კანონი.სრული განტოლება an– ის ძალისთვისელექტრული ველი ედამაგნიტური ველი Bნაწილაკზე მუხტითqდა სიჩქარევმოცემულია:
\ vec {F} = q \ vec {E} + q \ vec {v} \ ჯერ \ vec {B}.
დაიმახსოვრე იმიტომ, რომ ძალავ, მინდვრებიედაბ, და სიჩქარევყველა ვექტორია,×ოპერაცია არისვექტორული ჯვარედინი პროდუქტი, არა გამრავლება.
მაგნიტური ველები წარმოიქმნება დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობით, რომელსაც ხშირად უწოდებენ
ამასთან, მაგნიტებს თქვენს მაცივარზე არ ჩანს რაიმე დინების ან ენერგიის წყაროები. როგორ მუშაობს ეს?
მუდმივი მაგნიტები
მუდმივი მაგნიტი არის ნაჭერიფერომაგნიტური მასალარომელსაც აქვს შინაგანი თვისება, რომელიც წარმოქმნის მაგნიტურ ველს. შინაგანი ეფექტი, რომელიც წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, არის ელექტრონული ტრიალი და ამ ტრიალების გასწორება ქმნის მაგნიტურ დომენებს. ამ დომენების შედეგად ხდება მაგნიტური ველი.
ფერომაგნიტურ მასალებს აქვთ დომენის შეკვეთის მაღალი ხარისხი ბუნებრივად არსებული ფორმით, რაც ადვილად შეიძლება შეესაბამებოდეს გარე მაგნიტურ ველს. ამრიგად, ფერომაგნიტური მაგნიტები მაგნიტურია, როდესაც ბუნებაში გვხვდება და ადვილად ინარჩუნებენ მაგნიტურ თვისებებს.
დიამაგნიტური მასალებიფერომაგნიტური მასალების მსგავსია და შეიძლება წარმოქმნას მაგნიტური ველი, როდესაც ბუნებაში გვხვდება, მაგრამ განსხვავებულად რეაგირებს გარე ველებზე. დიამაგნიტური მასალა წარმოქმნის საწინააღმდეგოდ ორიენტირებულ მაგნიტურ ველს, გარე ველის არსებობის შემთხვევაში. ამ ეფექტს შეუძლია შეზღუდოს მაგნიტის სასურველი სიმტკიცე.
პარამაგნიტური მასალებიმხოლოდ მაგნიტურია გარე, გასწორებადი მაგნიტური ველის თანდასწრებით და საკმაოდ სუსტი აქვთ.
დიდ მაგნიტებს აქვთ ძლიერი მაგნიტური ძალა?
როგორც აღვნიშნეთ, მუდმივი მაგნიტები შედგება მაგნიტური დომენებისაგან, რომლებიც შემთხვევით უთანაბრდება. თითოეულ დომენში არის შეკვეთის გარკვეული ხარისხი, რომელიც ქმნის მაგნიტურ ველს. ფერომაგნიტური მასალის ერთ ნაწილში ყველა დომენის ურთიერთქმედება წარმოქმნის მაგნიტის მთლიან ან წმინდა მაგნიტურ ველს.
თუ დომენები შემთხვევით არის გასწორებული, სავარაუდოდ შეიძლება იყოს ძალიან მცირე, ან ეფექტურად ნულოვანი მაგნიტური ველი. ამასთან, თუ გარე მაგნიტური ველი მოუწესრიგებელ მაგნიტს მიუახლოვდება, დომენები დაიწყებენ გასწორებას. გასწორების ველის მანძილი დომენებზე გავლენას მოახდენს მთლიან სწორებაზე, შესაბამისად, მაგარ მაგნიტურ ველზე.
ფერომაგნიტური მასალის დიდი ხნის განმავლობაში გარე მაგნიტურ ველში დატოვება დაგეხმარებათ შეკვეთის დასრულებაში და წარმოებული მაგნიტური ველის გაზრდაში. ანალოგიურად, მუდმივი მაგნიტის წმინდა მაგნიტური ველი შეიძლება შემცირდეს რამდენიმე შემთხვევითი ან ჩარევის მაგნიტური ველის შემოტანით, რამაც შეიძლება დომენები შეცვალოს და შეამციროს წმინდა მაგნიტური ველი.
გავლენას ახდენს მაგნიტის ზომა მის ძალაზე? მოკლე პასუხი არის დიახ, მაგრამ მხოლოდ იმიტომ, რომ მაგნიტის ზომა ნიშნავს რომ მათ პროპორციულად აქვს უფრო მეტი დომენები, რომლებსაც შეუძლიათ უფრო მაგნიტური ველის გასწორება და წარმოება, ვიდრე იმავე მცირე ნაწილს მასალა ამასთან, თუ მაგნიტის სიგრძე ძალიან გრძელია, გაზრდილია შანსი, რომ მაწანწალა მაგნიტური ველები დომენებს არ გაასწორებს და შეამცირებს ქსელის მაგნიტურ ველს.
რა არის კიურის ტემპერატურა?
კიდევ ერთი ხელშემწყობი ფაქტორია მაგნიტის სიძლიერეტემპერატურა. 1895 წელს ფრანგმა ფიზიკოსმა პიერ კურიმ დაადგინა, რომ მაგნიტურ მასალებს აქვთ ტემპერატურის შეწყვეტა, ამ ეტაპზე მათი მაგნიტური თვისებების შეცვლა შეიძლება. კერძოდ, დომენები აღარ არის გასწორებული, ამიტომ კვირის დომენის გასწორება იწვევს სუსტ ქსელურ მაგნიტურ ველს.
რკინისთვის კიურის ტემპერატურა დაახლოებით 1418 გრადუსი ფარენგეიტია. მაგნეტიტისთვის ის დაახლოებით 1060 გრადუსი ფარენგეიტია. გაითვალისწინეთ, რომ ეს ტემპერატურა მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე მათი დნობის წერტილები. ამრიგად, მაგნიტის ტემპერატურამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს მის ძალაზე.
ელექტრომაგნიტები
მაგნიტების სხვადასხვა კატეგორიააელექტრომაგნიტები, რომლებიც არსებითად მაგნიტებია, რომელთა ჩართვა და გამორთვაც შეიძლება.
ყველაზე გავრცელებული ელექტრომაგნიტი, რომელიც გამოიყენება სხვადასხვა სამრეწველო პროგრამებში არის სოლენოიდი. სოლენოიდი არის მიმდინარე მარყუჟების სერია, რის შედეგადაც ხდება მარყუჟების ცენტრში ერთიანი ველი. ეს იმის გამო ხდება, რომ თითოეული ცალკეული მიმდინარე მარყუჟი ქმნის მრგვალ მაგნიტურ ველს მავთულის შესახებ. რამოდენიმე რიგში მოთავსებით, მაგნიტური ველის ზედმეტი ქმნის მარყუჟების ცენტრში სწორ, ერთგვაროვან ველს.
Solenoidal მაგნიტური ველის სიდიდის განტოლება უბრალოდ არის:B = μ0მესადμ0 არის თავისუფალი სივრცის გამტარიანობა,ნარის მიმდინარე მარყუჟების რაოდენობა ერთეულის სიგრძეზე დამეარის მიმდინარეობა, რომელიც მათში მიედინება. მაგნიტური ველის მიმართულება განისაზღვრება მარჯვენა წესით და მიმდინარე დინების მიმართულებით და, შესაბამისად, მისი შეცვლა შესაძლებელია დენის მიმართულების უკუქცევით.
ძალიან მარტივია იმის დანახვა, რომ სოლენოიდის სიძლიერე შეიძლება დარეგულირდეს ორი ძირითადი გზით. პირველ რიგში, ელექტროენერგიის სოლენოიდის საშუალებით შეიძლება გაიზარდოს. მიუხედავად იმისა, რომ როგორც ჩანს, დენი შეიძლება თვითნებურად გაიზარდოს, შეიძლება არსებობდეს შეზღუდვები ელექტროენერგიის მიწოდებაზე ან მიკროსქემის წინააღმდეგობაზე, რამაც შეიძლება ზიანი მიაყენოს დინების გადამეტების შემთხვევაში.
ამიტომ, სოლენოიდის მაგნიტური სიძლიერის გაზრდის უსაფრთხო გზაა მიმდინარე მარყუჟების რაოდენობის გაზრდა. მაგნიტური ველი აშკარად იზრდება პროპორციულად. ამ შემთხვევაში ერთადერთი შეზღუდვა შეიძლება იყოს მავთულის რაოდენობა, ან სივრცული შეზღუდვები, თუ ელექტროენერგია მიმდინარე მარყუჟების გამო ძალიან გრძელია.
სოლენოიდების გარდა, არსებობს მრავალი სახის ელექტრომაგნიტი, მაგრამ ყველას აქვს ერთი და იგივე ზოგადი თვისება: მათი სიმძლავრე პროპორციულია მიმდინარე დინებასთან.
ელექტრომაგნიტების გამოყენება
ელექტრო მაგნიტები ყველგან არის და მრავალი გამოყენება აქვს. ელექტრომაგნიტის, კერძოდ სოლენოიდის საერთო და ძალიან მარტივი მაგალითია დინამიკი. დინამიკის გავლით განსხვავებული დენი იწვევს სოლენოიდალური მაგნიტური ველის სიძლიერის ზრდას და შემცირებას.
როგორც ეს ხდება, სხვა მაგნიტი, კონკრეტულად მუდმივი მაგნიტი, მოთავსებულია სოლენოიდის ერთ ბოლოს და ვიბრაციული ზედაპირის წინაშე. ორი მაგნიტური ველის მოზიდვა და მოგერიება სოლენოიდალური ველის შეცვლის გამო, ვიბრაციული ზედაპირი იწევს და ხმის შექმნის შედეგად იძაბება.
უკეთესი ხარისხის დინამიკები იყენებენ მაღალხარისხოვან სოლენოიდებს, მუდმივ მაგნიტებს და ვიბრაციულ ზედაპირებს უფრო მაღალი ხარისხის ხმის გამოსავლის შესაქმნელად.
საინტერესო მაგნეტიზმის ფაქტები
მსოფლიოში ყველაზე დიდი ზომის მაგნიტია თვით დედამიწა! როგორც აღვნიშნეთ, დედამიწას აქვს მაგნიტური ველი, რაც განპირობებულია დედამიწის ბირთვთან შექმნილი დენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არ არის ძალიან ძლიერი მაგნიტური ველი მრავალი მცირე ზომის მაგნიტის ან ნაწილაკების ამაჩქარებლებში გამოყენებული, დედამიწა ერთ-ერთი უდიდესი მაგნიტია, რომელიც ჩვენ ვიცით!
კიდევ ერთი საინტერესო მაგნიტური მასალაა მაგნეტიტი. მაგნეტიტი არის რკინის საბადო, რომელიც არა მხოლოდ ძალიან გავრცელებულია, არამედ მინერალია რკინის ყველაზე მაღალი შემცველობით. მას ზოგჯერ ლოდესტონს უწოდებენ, რადგან უნიკალური თვისება აქვს მაგნიტური ველი, რომელიც ყოველთვის შეესაბამება დედამიწის მაგნიტურ ველს. როგორც ასეთი, იგი გამოიყენებოდა როგორც მაგნიტური კომპასი ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 300 წელს.