Природа магнетизму: магнітний потік, визначення, властивості, загальна характеристика

Магнітними матеріалами є ті, які схильні до впливу особливих силових полів, в свою чергу, немагнітні матеріали не піддаються або слабо схильні силу магнітного поля, яке прийнято представляти за допомогою силових ліній (магнітний потік), що володіють певними властивостями. Крім того, що вони завжди утворюють замкнуті петлі, вони поводяться так, ніби є еластичним, тобто під час спотворення намагаються повернутися в колишнє відстань і у свою природну форму.

Невидима сила

Магніти мають властивість притягувати до себе деякі метали, особливо залізо і сталь, а також нікель, сплави нікелю, хрому і кобальту. Матеріали, що створюють сили тяжіння, є магнітами. Існують різні їх типи. Матеріали, які можуть легко намагнічуватися, називаються феромагнітними. Вони можуть бути жорсткими або м'якими. М'які феромагнітні матеріали, такі як залізо, швидко втрачають свої властивості. Магніти, виготовлені з цих матеріалів, називаються тимчасовими. Жорсткі матеріали, такі як сталь, тримають свої властивості набагато довше і використовуються в якості постійних.

Магнітний потік: визначення та характеристика

Навколо магніту існує певне силове поле, і це створює можливість виникнення енергії. Магнітний потік дорівнює добутку середніх силових полів перпендикулярній поверхні, в яку він потрапляє. Його зображують за допомогою символу «?», він вимірюється в одиницях, званих Webers (СБ). Величина потоку, що проходить через задану площу, буде змінюватися від однієї точки до іншої навколо предмета. Таким чином, магнітний потік – це так звана міра сили магнітного поля або електричного струму, заснована на загальній кількості заряджених силових ліній, які проходять через певну область.

Розкриваючи таємницю магнітних потоків

У всіх магнітів, незалежно від їх форми, є дві області, які називаються полюсами, здатними виробляти певну ланцюжок організованою і збалансованою системи невидимих силових ліній. Ці лінії потоку створюють особливе поле, форма якого проявляється більш інтенсивно в деяких частинах порівняно з іншими. Області з найбільшим тяжінням називають полюсами. Лінії векторного поля не можуть бути виявлені неозброєним оком. Візуально вони завжди відображаються у вигляді силових ліній з однозначними полюсами на кожному кінці матеріалу, де лінії більш щільні і концентровані. Магнітний потік – це лінії, які створюють вібрації тяжіння або відштовхування, показуючи їх напрямок і інтенсивність.

Лінії магнітного потоку

Магнітні силові лінії визначаються як криві, що переміщаються по певній траєкторії в магнітному полі. Дотична до цих кривих у будь-якій точці показує напрям магнітного поля в ній же. Характеристики:

Кожна лінія потоку утворює замкнутий контур.

Ці індукційні лінії ніколи не перетинаються, але мають тенденцію скорочуватися чи розтягуватися, змінюючи в ту або іншу сторону свої розміри.

Як правило, силові лінії мають початок і кінець на поверхні.

Є також певний напрямок з півночі на південь.

Силові лінії, які розташовані близько один до одного, утворюючи сильне магнітне поле.

Силові лінії, які знаходяться далі один від одного, вказують на слабке магнітне поле.

Коли сусідні полюса однакові (північ-північ або південь-південь), вони відштовхуються один від одного. Коли сусідні полюси не збігаються (північ-південь чи південь-північ), вони притягуються один до одного. Цей ефект нагадує знаменитий вислів про те, що протилежності притягуються.

Магнітні молекули і теорія Вебера

Теорія Вебера спирається на той факт, що всі атоми мають магнітні властивості завдяки зв'язку між електронами в атомах. Групи атомів з'єднуються разом таким чином, що навколишні поля обертається в тому ж напрямку. Такого роду матеріали складаються з груп крихітних магнітиків (якщо розглядати їх на молекулярному рівні) навколо атомів, це означає, що феромагнітний матеріал складається з молекул, яким властиві сили тяжіння. Вони відомі як диполі та групуються у домени. Коли матеріал намагнічений, всі домени стають єдиним цілим. Матеріал втрачає свою здатність притягувати і відштовхувати у тому випадку, якщо його домени роз'єднуються. Диполі в сукупності утворюють магніт, але окремо кожен з них намагається відштовхнутися від однополярного, таким чином протилежні полюси притягуються.

Поля і полюса

Силу і напрям магнітного поля визначають лінії магнітного потоку. Область тяжіння сильніше там, де лінії близько розташовані один до одного. Лінії знаходяться ближче всього біля полюса стрижневого підстави, там тяжіння найбільш сильне. Сама планета Земля знаходиться в цьому потужному силовому полі. Воно діє так, як ніби гігантська смугова намагнічена пластина проходить через середину планети. Північним полюсом стрілка компаса спрямована в бік точки, званої Північний магнітний полюс, південним полюсом вона вказує на магнітний південь. Проте ці напрями відрізняються від географічних Північного і Південного полюсів.

Природа магнетизму

Магнетизм відіграє важливу роль в електротехніці і електроніці, тому що без його компонентів, таких як реле, соленоїди, котушки індуктивності, дроселі, котушки, не будуть працювати гучномовці, електродвигуни, генератори, трансформатори, лічильники електроенергії і т. д. Магніти можна знайти в природному стані у вигляді магнітних руд. Існують два основних типи, це магнетит (його також називають оксид заліза) і магнітний залізняк. Молекулярна структура цього матеріалу в немагнітному стані представлена у вигляді вільної магнітної ланцюга або окремих крихітних частинок, які вільно розташовуються в довільному порядку. Коли матеріал намагнічений, це випадкове розташування молекул змінюється, а крихітні випадкові молекулярні частки вибудовуються таким чином, що вони виробляють цілий ряд домовленостей. Ця ідея молекулярного вирівнювання феромагнітних матеріалів називається теорією Вебера.

Вимірювання та практичне застосування

Найпоширеніші генератори використовують магнітний потік для виробництва електроенергії. Його сила широко використовується в електричних генераторах. Прилад, який служить для вимірювання цього цікавого явища, називається флюксметром, він складається з котушки і електронного обладнання, яке оцінює зміна напруги на котушці. У фізиці потоком називається показник числа силових ліній, які проходять через певну область. Магнітний потік - це міра кількості магнітних силових ліній. Іноді навіть немагнітний матеріал може також мати діамагнітні та парамагнітні властивості. Цікавим фактом є те, що сили тяжіння можуть бути зруйновані при нагріванні або ударі молоточком з такого ж матеріалу, але вони не можуть бути знищені або ізольовані, якщо просто розбити великий екземпляр на дві частини. Кожній зламаний шматок буде мати свій власний північний і південний полюс, і неважливо, наскільки маленькими за розміром будуть ці шматочки.