Наша сеть партнеров Banwar
Природні і штучні магніти
Серед залізних руд, що добуваються для металургійної промисловості, зустрічається руда, звана магнітним залізняком. Ця руда має властивість притягувати до себе залізні предмети.
Шматок такої залізної руди називається природним магнітом, а проявляється їм властивість тяжіння - магнетизмом.
В наш час явище магнетизму використовується надзвичайно широко в різних електричних установках. Однак тепер застосовують не природні, а так звані штучні магніти.
Штучні магніти виготовляються зі спеціальних сортів сталі. Шматок такої стали особливим чином намагничивают, після чого він набуває, магнітні властивості, т. Е. Стає постійним магнітом .
Форма постійних магнітів може бути найрізноманітніша в залежності від їх призначення.
У постійного магніту силами тяжіння володіють тільки його полюси. Кінець магніту, звернений на північ, умовилися називати північним полюсом магніту, а кінець, звернений на південь, - південним полюсом магніту. Кожен постійний магніт має два полюси: північний і південний. Північний полюс магніту позначається літерою С або N, південний полюс - буквою Ю або S.
Магніт притягує до себе залізо, сталь, чавун, нікель, кобальт. Всі ці тіла називаються магнітними тілами. А всі решта тіла, що не притягуються до магніту, називаються немагнітними тілами.
Будова магніту. намагнічення
Будь-яке тіло, в тому числі і магнітне, складається з найдрібніших частинок - молекул. На відміну від молекул немагнітних тіл, молекули магнітного тіла намагнічені, представляючи собою молекулярні магнітики. Усередині магнітного тіла ці молекулярні магнітики розташовані своїми осями в різних напрямках, в результаті чого саме тіло ніяких магнітних властивостей не проявляє. Але якщо ці магнітики змусити повернутися навколо своїх осей так, щоб вони своїми північними полюсами були звернені в одну сторону, а південними в іншу, то тіло придбає магнітні властивості, т. Е. Стане магнітом.
Процес, в результаті якого магнітне тіло набуває властивостей магніту, називається намагнічуванням. При виготовленні постійних магнітів намагнічування проводиться за допомогою електричного струму. Але можна намагнітити тіло і іншим способом, користуючись звичайним постійним магнітом.
Якщо прямолінійний магніт розпиляти по нейтральній лінії, то вийдуть два самостійних магніту, причому полярність решт магніту збережеться, а на кінцях, отриманих в результаті розпилу, виникнуть протилежні полюси.
Кожен з отриманих магнітів можна також розділити на два магніти, і скільки б ми не продовжували такий розподіл, ми завжди будемо отримувати самостійні магніти з двома полюсами. Отримати ж брусок з одним магнітним полюсом неможливо. Цей приклад підтверджує те положення, що магнітне тіло складається з безлічі молекулярних магнітиків.
Магнітні тіла відрізняються одна від одної ступенем рухливості молекулярних магнітиків. Є тіла, які швидко намагнічуються і так само швидко розмагнічуються. І, навпаки, є тіла, які намагнічуються повільно, але зате довго зберігають в собі магнітні властивості.
Так залізо швидко намагничивается під дією стороннього магніту, але так само швидко і розмагнічується, т. Е. Втрачає магнітні властивості при видаленні магніту. Сталь же, Намагнітити раз, тривалий час зберігає в собі магнітні властивості, т. Е. Стає постійним магнітом.
Властивість заліза швидко намагнічуватися і размагничиваться пояснюється тим, що молекулярні магнітики заліза надзвичайно рухливі, вони легко повертаються під дією зовнішніх магнітних сил, але зате так само швидко приходять в колишнє безладне положення при видаленні намагнічує тіла.
Однак в залозі невелика частина магнітиків і після видалення постійного магніту все ж продовжує залишатися деякий час в положенні, яке вони прийняли при намагнічуванні. Отже, залізо після намагнічування зберігає в собі дуже слабкі магнітні властивості. Це підтверджується тим, що при видаленні залізної пластинки від полюса магніту не всі тирсу впали з її кінця - невелика частина їх залишилася ще притягнутою до платівці.
Властивість стали залишатися тривалий час намагніченою пояснюється тим, що молекулярні магнітики стали насилу повертаються в потрібному напрямку при намагнічуванні, але зате зберігають на тривалий час усталене положення і після видалення намагнічує тіла.
Здатність магнітного тіла проявляти магнітні властивості після намагнічування називається залишковим магнетизмом.
Явище залишкового магнетизму викликано тим, що в магнітному тілі діє так звана затримує сила, яка утримує молекулярні магнітики в положенні, яке зайняте ними при намагнічуванні.
У залозі дію затримує сили дуже слабке, в результаті чого воно швидко розмагнічується і має дуже маленький залишковий магнетизм.
Властивість заліза швидко намагнічуватися і размагничиваться надзвичайно широко використовується в електротехніці. Досить сказати, що сердечники всіх електромагнітів , Що застосовуються в електричних апаратах, виготовляються зі спеціального заліза, що володіє вкрай малим залишковим магнетизмом.
Сталь має велику затримує силою, завдяки чому в ній зберігається властивість магнетизму. Тому постійні магніти виготовляються із спеціальних сталевих сплавів.
На властивості постійного магніту негативно позначаються удари, струси і різкі коливання температури. Якщо, наприклад, постійний магніт нагріти до червоного і потім дати охолонути, то він абсолютно втратить свої магнітні властивості. Точно так же, якщо піддавати постійний магніт ударам, то сила його тяжіння помітно зменшиться.
Пояснюється це тим, що при сильному нагріванні або ударах долається дію затримує сили і тим самим порушується впорядковане розташування молекулярних магнітиків. Ось чому з постійними магнітами і приладами, що мають постійні магніти, треба звертатися з обережністю.
Магнітні силові лінії. Взаємодія полюсів магнітів
Навколо будь-якого магніту існує так зване магнітне поле .
Магнітним полем називається простір, в якому діють магнітні сили. Магнітним полем постійного магніту є та частина простору, в якому діють поля прямолінійного магніту магнітні сили цього магніту.
Магнітні сили магнітного поля діють в певних напрямках. Напрямки дії магнітних сил домовилися називати магнітними силовими лініями. Цим терміном широко користуються при вивченні електротехніки, однак треба пам'ятати, що магнітні силові лінії не матеріальні: це - умовне поняття, введене тільки для полегшення розуміння властивостей магнітного поля.
Форма магнітного поля, т. Е, розташування в просторі магнітних силових ліній, залежить від форми самого магніту.
Магнітні силові лінії мають ряд властивостей: вони завжди замкнені, ніколи не перетинаються, мають прагнення піти по найкоротшому шляху і відштовхнутися одне від одного, якщо спрямовані в одну сторону. Прийнято вважати, що силові лінії виходять з північного полюса магніту і входять в його південний полюс; всередині магніту вони мають направлення від південного полюса до північного.
Однойменні магнітні полюси відштовхуються, різнойменні магнітні полюси притягуються.
У правильності обох висновків неважко переконатися практично. Візьміть компас і піднесіть до неї один з полюсів прямолінійного магніту, наприклад північний. Ви побачите, що стрілка моментально повернеться своїм південним кінцем до північного полюса магніту. Якщо швидко повернути магніт на 180 °, то відразу ж повернеться на 180 ° і магнітна стрілка, т. Е. Її північний кінець буде звернений до південного полюса магніту.
Магнітна індукція. магнітний потік
Сила впливу (тяжіння) постійного магніту на магнітне тіло убуває зі збільшенням відстані між полюсом магніту і цим тілом. Найбільшу силу тяжіння магніт проявляє безпосередньо у його полюсів, т. Е. Як раз там, де найгустіше розташовані магнітні силові лінії. У міру віддалення від полюса густота силових ліній зменшується, вони розташовуються все рідше і рідше, разом з цим слабшає і сила тяжіння магніту.
Таким чином, сила тяжіння магніту в різних точках магнітного поля неоднакова і характеризується густотою силових ліній. Для характеристики магнітного поля в різних його точках вводиться величина, яка називається магнітною індукцією поля.
Магнітна індукція поля чисельно дорівнює кількості силових ліній, що проходять через площадку 1 см2, розташовану перпендикулярно їх напрямку.
Виходить, чим більше густота силових ліній в даній точці поля, тим більше в цій точці магнітна індукція.
Загальна кількість магнітних силових ліній, що проходять через будь-яку площу, називається магнітним потоком.
Магнітний потік позначається буквою Ф і пов'язаний з магнітною індукцією наступним співвідношенням:
Ф = BS,
де Ф - магнітний потік, В - магнітна індукція поля; S - площа, пронизує даними магнітним потоком.
Ця формула справедлива тільки за умови, якщо площа S розташована перпендикулярно до напрямку магнітного потоку. В іншому випадку величина магнітного потоку буде залежати ще і від того, під яким кутом розташована площа S, і тоді формула прийме більш складний вид.
Магнітний потік постійного магніту визначається повним числом силових ліній, що проходять через поперечний переріз магніту. Чим більше магнітний потік постійного магніту, тим більшою силою тяжіння цей магніт володіє.
Магнітний потік постійного магніту залежить від якості стали, з якої магніт виготовлений, від розмірів самого магніту і від ступеня його намагнічування.
магнітна проникність
Властивість тіла пропускати через себе магнітний потік називається магнітною проникністю. Магнітного потоку легше пройти через повітря, ніж через немагнітне тіло.
Щоб мати можливість порівнювати різні речовини по їх магнітної проникності , Прийнято вважати магнітну проникність повітря дорівнює одиниці.
Речовини, у яких магнітна проникність менше одиниці, називаються діамагнітними. До них відносяться мідь, свинець, срібло і ін.
Алюміній, платина, олово і ін. Володіють магнітною проникністю трохи більше одиниці і звуться парамагнітних речовин.
Речовини, магнітна проникність яких значно більше одиниці (вимірюється тисячами), називаються феромагнітними. До них відносяться нікель, кобальт, сталь, залізо та ін. З цих речовин і їх сплавів роблять всілякі магнітні і електромагнітні прилади й деталі різних електричних машин.
Практичний інтерес для техніки зв'язку представляють спеціальні сплави заліза з нікелем, що отримали назву пермаллоев.