Magnetism at Electromagnetism

Natural at artipisyal na magnet

Kabilang sa mga iron ores na mina para sa industriya ng metalurhiko ay isang ore na tinatawag na magnetic iron ore. Ang mineral na ito ay may pag-aari ng pag-akit ng mga bagay na bakal sa sarili nito.

Ang isang piraso ng naturang iron ore ay tinatawag na natural na magnet, at ang pag-aari ng pagkahumaling na ipinapakita nito ay magnetism.

Sa kasalukuyan, ang kababalaghan ng magnetism ay ginagamit nang malawakan sa iba't ibang mga pag-install ng kuryente. Gayunpaman, ngayon ay gumagamit sila ng hindi natural, ngunit tinatawag na mga artipisyal na magnet.

Ang mga artipisyal na magnet ay gawa sa mga espesyal na bakal. Ang isang piraso ng naturang bakal ay magnetized sa isang espesyal na paraan, pagkatapos nito ay nakakakuha ng mga magnetic na katangian, iyon ay, ito ay nagiging permanenteng magnet.

Ang hugis ng mga permanenteng magnet ay maaaring magkakaiba, depende sa kanilang layunin.

Sa isang permanenteng magnet, tanging ang mga pole nito ang may mga puwersang gravitational. Ang dulong nakaharap sa hilaga ng magnet ay napagkasunduan na tawaging north pole magnet, at ang dulong nakaharap sa timog ay ang south pole magnet. Ang bawat permanenteng magnet ay may dalawang poste: hilaga at timog. Ang north pole ng magnet ay ipinahiwatig ng letrang C o N, ang south pole ng letrang Yu o S.

Ang magnet ay umaakit ng bakal, bakal, cast iron, nickel, cobalt sa sarili nito. Ang lahat ng mga katawan na ito ay tinatawag na magnetic body. Ang lahat ng iba pang mga katawan na hindi naaakit ng isang magnet ay tinatawag na mga non-magnetic na katawan.

Ang istraktura ng magnet. Magnetization

Ang bawat katawan, kabilang ang magnetic, ay binubuo ng pinakamaliit na particle - mga molekula. Hindi tulad ng mga molekula ng di-magnetic na katawan, ang mga molekula ng isang magnetic body ay may mga magnetic na katangian, na kumakatawan sa mga molecular magnet. Sa loob ng isang magnetic body, ang mga molecular magnet na ito ay nakaayos sa kanilang mga axes sa iba't ibang direksyon, na ang resulta na ang katawan mismo ay hindi nagpapakita ng anumang magnetic properties. Ngunit kung ang mga magnet na ito ay pinipilit na paikutin ang kanilang mga palakol upang ang kanilang mga pole sa hilaga ay lumiko sa isang direksyon at ang kanilang mga pole sa timog sa isa pa, kung gayon ang katawan ay magkakaroon ng mga magnetic na katangian, iyon ay, ito ay magiging isang magnet.

Ang proseso kung saan ang isang magnetic body ay nakakakuha ng mga katangian ng isang magnet ay tinatawag na magnetization... Sa paggawa ng mga permanenteng magnet, ang magnetization ay isinasagawa sa tulong ng isang electric current. Ngunit maaari mong i-magnetize ang katawan sa ibang paraan, gamit ang isang ordinaryong permanenteng magnet.

Kung ang isang rectilinear magnet ay pinutol sa isang neutral na linya, kung gayon ang dalawang independiyenteng magnet ay makukuha, at ang polarity ng mga dulo ng magnet ay mapangalagaan, at ang mga kabaligtaran na pole ay lilitaw sa mga dulo na nakuha bilang isang resulta ng pagputol.

Ang bawat isa sa mga resultang magnet ay maaari ding hatiin sa dalawang magnet, at gaano man natin ipagpatuloy ang dibisyong ito, palagi tayong makakakuha ng mga independiyenteng magnet na may dalawang pole. Imposibleng makakuha ng isang bar na may isang magnetic pole. Kinukumpirma ng halimbawang ito ang posisyon na ang magnetic body ay binubuo ng maraming molecular magnet.

Ang mga magnetikong katawan ay naiiba sa bawat isa sa antas ng kadaliang mapakilos ng mga molecular magnet. May mga katawan na mabilis na na-magnet at kasing bilis ng pagka-demagnetize. Sa kabaligtaran, may mga katawan na dahan-dahang nag-magneto ngunit pinapanatili ang kanilang mga magnetic properties sa mahabang panahon.

Kaya ang bakal ay mabilis na na-magnetize sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na magnet, ngunit tulad ng mabilis na pag-demagnetize, iyon ay, nawawala ang mga magnetic properties nito kapag ang magnet ay tinanggal. , ito ay nagiging permanenteng magnet.

Ang pag-aari ng bakal na mabilis na mag-magnetize at mag-demagnetize ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga molekular na magnet ng bakal ay napaka-mobile, madali silang umiikot sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na magnetic force, ngunit tulad ng mabilis na bumalik sa kanilang dating hindi maayos na posisyon kapag ang magnetizing body ay inalis .

Sa bakal, gayunpaman, ang isang maliit na proporsyon ng mga magnet, at pagkatapos ng pag-alis ng permanenteng magnet, ay nananatili pa rin sa ilang oras sa posisyon na kanilang inookupahan sa oras ng magnetization. Samakatuwid, pagkatapos ng magnetization, ang bakal ay nagpapanatili ng napakahina na magnetic properties. Ito ay kinumpirma ng katotohanan na kapag ang bakal na plato ay tinanggal mula sa poste ng magnet, hindi lahat ng sup ay nahulog mula sa dulo nito - isang maliit na bahagi nito ay nanatiling naaakit sa plato.

Ang pag-aari ng bakal upang manatiling magnetized sa loob ng mahabang panahon ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga molekular na magnet ng bakal ay halos hindi umiikot sa nais na direksyon sa panahon ng magnetization, ngunit pinapanatili nila ang kanilang matatag na posisyon sa loob ng mahabang panahon kahit na matapos ang pag-alis ng magnetizing body.

Ang kakayahan ng isang magnetic body na magpakita ng magnetic properties pagkatapos ng magnetization ay tinatawag na residual magnetism.

Ang kababalaghan ng natitirang magnetism ay sanhi ng katotohanan na sa isang magnetic body mayroong isang tinatawag na retarding force na nagpapanatili sa mga molecular magnet sa posisyon na kanilang sinasakop sa panahon ng magnetization.

Sa bakal, ang pagkilos ng retarding force ay napakahina, na ang resulta ay mabilis itong na-demagnetize at may napakakaunting natitirang magnetism.

Ang pag-aari ng bakal upang mabilis na mag-magnetize at mag-demagnetize ay lubhang malawak na ginagamit sa electrical engineering. Sapat na sabihin na ang mga core ng bawat isa mga electromagnetang mga ginagamit sa mga de-koryenteng kagamitan ay gawa sa espesyal na bakal na may napakababang natitirang magnetismo.

Ang bakal ay may mahusay na hawak na kapangyarihan, dahil sa kung saan ang ari-arian ng magnetism ay napanatili sa loob nito. kaya lang permanenteng magneto ay gawa sa mga espesyal na haluang metal.

Ang mga katangian ng permanenteng magnet ay naapektuhan ng pagkabigla, epekto at biglaang pagbabagu-bago ng temperatura. Kung, halimbawa, ang isang permanenteng magnet ay pinainit sa pula at pagkatapos ay pinahihintulutang lumamig, pagkatapos ay ganap itong mawawala ang mga magnetic na katangian nito. Gayundin, kung isasailalim mo ang isang permanenteng magnet sa mga pagkabigla, ang puwersa ng pagkahumaling nito ay makabuluhang bababa.

Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa malakas na pag-init o pagkabigla, ang pagkilos ng isang retarding na puwersa ay napagtagumpayan at sa gayon ang maayos na pag-aayos ng mga molecular magnet ay nabalisa. Samakatuwid, ang mga permanenteng magnet at permanenteng magnet na aparato ay dapat hawakan nang may pag-iingat.

Magnetic na linya ng puwersa. Pakikipag-ugnayan ng mga pole ng magnet

Sa paligid ng bawat magnet ay may tinatawag na magnetic field.

Ang magnetic field ay tinatawag na espasyo kung saan ang magnetic forces... Ang magnetic field ng isang permanenteng magnet ay ang bahagi ng espasyo kung saan kumikilos ang mga field ng isang rectilinear magnet at ang magnetic forces ng magnet na ito.

Ang magnetic forces ng magnetic field ay kumikilos sa ilang direksyon... Ang mga direksyon ng pagkilos ng magnetic forces ay sumang-ayon na tawaging magnetic lines of force... Ang terminong ito ay malawakang ginagamit sa pag-aaral ng electrical engineering, ngunit dapat itong tandaan na ang magnetic lines of force ay hindi materyal: ito ay isang conventional term na ipinakilala lamang upang mapadali ang pag-unawa sa mga katangian ng magnetic field.

Ang hugis ng magnetic field, iyon ay, ang lokasyon ng mga linya ng magnetic field sa espasyo ay nakasalalay sa hugis ng magnet mismo.

Ang mga linya ng magnetic field ay may ilang mga katangian: ang mga ito ay palaging sarado, hindi kailanman tumatawid, may posibilidad na dumaan sa pinakamaikling landas, at nagtataboy sa isa't isa kung sila ay nakaturo sa parehong direksyon. Karaniwang tinatanggap na ang mga linya ng puwersa ay lalabas mula sa north pole ng magnet at pumasok sa timog na poste nito; sa loob ng magnet, mayroon silang direksyon mula sa south pole hanggang sa hilaga.

Tulad ng magnetic pole repel, hindi tulad ng magnetic pole attract.

Madaling kumbinsihin ang iyong sarili sa kawastuhan ng parehong mga konklusyon sa pagsasanay. Kumuha ng compass at dalhin dito ang isa sa mga poste ng isang rectilinear magnet, halimbawa, ang north pole. Makikita mo na ang arrow ay agad na iikot sa timog na dulo nito sa north pole ng magnet. Kung mabilis mong i-on ang magnet 180 °, ang magnetic needle ay agad na magiging 180 °, iyon ay, ang hilagang dulo nito ay haharap sa south pole ng magnet.

Magnetic induction. Magnetic flux

Ang puwersa ng pagkilos (attraction) ng isang permanenteng magnet sa isang magnetic body ay bumababa habang ang distansya sa pagitan ng poste ng magnet at ang katawan na ito ay tumataas. Ang isang magnet ay nagpapakita ng pinakamalaking puwersa ng pagkahumaling nang direkta sa mga pole nito, iyon ay, kung saan mismo ang mga magnetic force lines ay pinaka-makapal na matatagpuan. Ang paglipat mula sa poste, ang density ng mga linya ng puwersa ay bumababa, sila ay natagpuan nang higit pa at mas bihira, kasama nito, ang puwersa ng pang-akit ng magnet ay humina din.

Kaya, ang puwersa ng pagkahumaling ng isang magnet sa iba't ibang mga punto ng magnetic field ay hindi pareho at nailalarawan sa pamamagitan ng density ng mga linya ng puwersa. Upang makilala ang magnetic field sa iba't ibang mga punto nito, ipinakilala ang isang dami na tinatawag na magnetic field induction.

Ang magnetic induction ng field ay numerong katumbas ng bilang ng mga linya ng puwersa na dumadaan sa isang lugar na 1 cm2, na matatagpuan patayo sa kanilang direksyon.

Nangangahulugan ito na mas malaki ang density ng mga linya ng field sa isang naibigay na punto sa field, mas malaki ang magnetic induction sa puntong iyon.

Ang kabuuang bilang ng mga magnetic na linya ng puwersa na dumadaan sa anumang rehiyon ay tinatawag na magnetic flux.

Ang magnetic flux ay tinutukoy ng letrang F at nauugnay sa magnetic induction sa pamamagitan ng sumusunod na relasyon:

Ф = BS,

kung saan ang F ay ang magnetic flux, ang V ay ang magnetic induction ng field; S ay ang lugar na natagos ng isang ibinigay na magnetic flux.

Ang formula na ito ay wasto lamang kung ang lugar S ay patayo sa direksyon ng magnetic flux. Kung hindi, ang magnitude ng magnetic flux ay depende rin sa anggulo kung saan matatagpuan ang lugar S, at pagkatapos ay ang formula ay kukuha sa isang mas kumplikadong anyo.

Ang magnetic flux ng isang permanenteng magnet ay tinutukoy ng kabuuang bilang ng mga linya ng puwersa na dumadaan sa cross section ng magnet.Kung mas malaki ang magnetic flux ng isang permanenteng magnet, mas kaakit-akit ang magnet na iyon.

Ang magnetic flux ng isang permanenteng magnet ay nakasalalay sa kalidad ng bakal kung saan ginawa ang magnet, ang laki ng magnet mismo at ang antas ng magnetization nito.

Magnetic permeability

Ang katangian ng isang katawan na payagan ang magnetic flux sa pamamagitan ng sarili nito ay tinatawag na magnetic permeability... Mas madali para sa magnetic flux na dumaan sa hangin kaysa sa pamamagitan ng isang non-magnetic na katawan.

Upang makapaghambing ng iba't ibang sangkap ayon sa kanilang magnetic permeability, kaugalian na isaalang-alang ang magnetic permeability ng hangin na katumbas ng pagkakaisa.

Ang mga ito ay tinatawag na mga sangkap na may magnetic permeability na mas mababa kaysa sa unity diamagnetic... Kabilang dito ang tanso, tingga, pilak, atbp.

Aluminyo, platinum, lata, atbp. Mayroon silang magnetic permeability na bahagyang mas malaki kaysa sa pagkakaisa at tinatawag na paramagnetic substance.

Ang mga sangkap na may magnetic permeability na higit sa isa (sinusukat sa libu-libo) ay tinatawag na ferromagnetic. Kabilang dito ang nickel, cobalt, steel, iron, atbp. Ang lahat ng mga uri ng magnetic at electromagnetic na aparato at mga bahagi ng iba't ibang mga de-koryenteng makina ay ginawa mula sa mga sangkap na ito at ang kanilang mga haluang metal.

Ang praktikal na interes para sa mga teknolohiya ng komunikasyon ay ang mga espesyal na iron-nickel alloy na tinatawag na permaloid.