Реферати українською » Физика » Магнетизм і магніти


Реферат Магнетизм і магніти

Страница 1 из 2 | Следующая страница

МАГНЕТИЗМ


Когось він збагатить,

когось зажене у домовину.
Що знаємо звідси?

Навчившись виготовляти і навіть використовувати надпотужні технічні магніти на свої потреб, люди поки що неспроможні справитися з значно більше слабкими природними магнітними полями, які нас вбивають. Ученые-геофизики буквально день у день очікують початку нового сплеску сонячної активності, але це отже -- магнітні бурі, інфаркти, аварії, самогубства, масові божевілля. Добре, якби, щоб їхати до доти медики вже випробували ліки магнітних бур.

«ЧУ-ШИ»

Перше історичне нагадування про магніті залишив нам Пліній. Він розповів, як пастух з острова Кріт, сандалії якого було підковані залізом, звернув увагу, що до її взуття чіпляються якісь дрібні чорні камінчики, багато валявшиеся на схилах гори Идо. Пастуха звали Магнис, звідси природні магніти отримали свою назву. Чи, можливо, усе було і ні. Римський поет Лукреций Кар вважав, що магніт зобов'язаний своїм назвою місцевості, де його знайшли. Ця місцевість у Малій Азії називалася Магнезия.

Китайці, щось знали про Магнезии, про грецьких пастухів в залізних сандаліях, називали ці чорні камінчики «чу-ши», що можна перекласти як «люблячий камінь». Хід думок була проста: раз тягнеться -- отже, любить. (До речі, людське мислення буває забавно паралельним: французькою магніт називається «еман» -- «люблячий».)

Китайці -- народ допитливий. Вони першими придумали, як і практично використовувати магніти. Не винайшли компас, як думає, вони винайшли іграшку -- югоуказатель. Невеликі фігурки з витягнутої рукою, постійно що б на південь, ставилися ними як на кораблі, а й у кінні візки. Це було четверо тисячі років тому. Громадяни величезної Піднебесної імперії жили досить замкнуто, тихо і мирно. Плавания робили переважно каботажні -- вздовж берега, річками, і компас був китайцям була дуже потрібен. (Заторможенные китайці навіть винайдений порох примудрилися не використовуватиме військових потреб -- робили феєрверки і.)

Інша річ -- агресивна і невгамовна європейська цивілізація, вічно тягне якісь пригоди. Їй компас був дощенту необхідний. І він було винайдено Італії якимось Джойя приблизно 700 років тому вони. Тоді вже навчилися натирати природними магнітами сталеві голки, котрі почали першими штучними магнітами і який використовували як стрілок. Джойя спорядив магнітну стрілку колом з поділами. Прилад отримав назву «компассаре», що означає «вимірювати кроками».

Те, що стрілка компаса ніде не показує на Полярную зірку, було ще Колумбу. Про це свідчать лист, написане їм короля й королеві Испании:«...Когда я відплив з Іспанії Західні Індії, знайшов, що, коли я проплив сто ліг захід від Азорських островів..., стрілка компаса, доти показывавшая на північний схід, раптом повернулася на цілу чверть, на захід, і більш не змінювала свого напрями...».
Настільки дивна поведінка компасному стрілки викликало паніку серед матросів Колумба: вони вважали, що компас повинен завжди вказувати на Полярную зірку. Колумб і саме думав точно як і; однак їй вдалося переконати своїх моряків, що неправильно поводився не компас, а Полярна зірка. Завдяки цьому обману Колумб зміг запобігти заколот матросів, вимагали повернення тому, довів остаточно свій чудовий подвиг. У противному ж разі відкриття Америки міг би був посунутися кілька десятків років.

Так магніти увійшли до широке застосування.

Магнитный компас

Якщо стрижневою магніт, намагниченную голку чи шматок магнітного залізняку зміцнити те щоб їм було запропоновано вільно повертатися горизонтальної площині навколо вертикальної осі, те, як ж добре відомо, їх кінці показуватимуть північ і з півдня.

Такий інструмент називається компасом. Той кінець голки, який говорить про північ, було названо північним полюсом (його позначення N або з), протилежний кінець — південним полюсом (позначається P.S чи Ю).

Чому компас показує напрям із півночі на південь?

Факт, що різнойменні магнітні полюси притягуються друг до друга, може пояснити, чому стрілка компаса показує певний напрям. Оскільки північний кінець стрілки свідчить про північ, то, певне, разів у цьому напрямі повинен бути протилежний магнітний полюс. Це ж можна сказати й щодо південного полюси. Але коли ці полюси і справді є, то де вони знаходяться?

Протягом тривалого часу вважалося, що джерелом магнітного тяжіння для компаса є Полярна зірка. Але якби це були так, то напрям стрілки компаса мала б змінюватися по крайнього заходу на один градус через кожні 12 годин, внаслідок видимого кругового руху Полярної зірки на небосхилі. Спостереження ж ми показують повороту стрілки компаса протягом доби, але це пояснення помилково.

Перебуває чи джерело магнітного тяжіння Землі?

Англійський учений Вільям Джилберт (1540 - 1603) був однією з перших, хто припустив, що магнітом є саме Земля. Для перевірки свого припущення Джилберт побудував великий глобус з магнітного заліза, назвавши його «маленькій Землею», і помістив його магнітні полюси до місць географічних полюсів. Потім він підніс до цього глобусу компас і гроші знайшло, що у всіх точках глобуса, крім його полюсів, стрілка компаса показує напрям із півночі на південь. Джилберт жив у Англії; він думав, що таке становище стрілка компаса зберігає і всіх інших точках земної поверхні.

Для подальшого порівняння магнетизму свого глобуса і Землі Джилберт використовував голку нахилення, яка укріплювалася отже могла вільно повертатися в вертикальної площині навколо горизонтальній осі. Біля магнітних полюсів глобуса ця стрілка встановлювалася вертикально. Половині ж відстані між магнітними полюсами - на магнітному екваторі - стрілка встановлювалася горизонтально, паралельно Землі. Кут, який така голка утворює із горизонтальним площиною, називається кутом нахилення, чи навіть нахиленням. На магнітному екваторі глобуса Джилберта нахил було одно нулю, на полюсах становила 90 градусів, а між екватором і кожним із полюсів воно поступово змінювалося від нуля до 90 градусів.

Де знаходяться магнітні полюси Землі?

Після відкриття Америки, вже у ХІХ столітті, дослідники земного магнетизму встановили, що у півночі Гудзонової затоки, у точці, яка перебуває приблизно на 73° північної широти і між 96° західної довготи, північний полюс голки для грубих визначень нахилення виявився спрямований точно вниз, вказуючи, що північний магнітний полюс Землі знаходиться безпосередньо у цій точці. Південний магнітний полюс Землі перебуває у Антарктиді на 72° південної широти і між 155° східної довготи. Через точки, розташовані на половині відстані між магнітними полюсами, проходить магнітний екватор.

Обидва магнітних полюси пов'язує лінія, опоясывающая глобус і звана лінією нульового схиляння, в точках якої кінці стрілки компаса показують північ і з півдня. Частина лінії відбувається на загальному напрямку півночі на південь через Канаду, США, перетинає західний кордон штату Мічиган і відбуває о Атлантичний океан, березі штату Джорджиа. На схід від лінії компас показує на північний захід; на захід від нього стрілка компаса встановлюється в північно-східному напрямі. Кут, який стрілка компаса збочує з напрями на географічний чи істинний північ і з півдня, називається магнітним схилянням компаса, чи варіацією. Якщо схиляння відбувається на захід від півночі, воно називається західним схилянням, Якщо ж зі сходу півночі - то східним схилянням.

Завдяки спільним зусиллям учених багатьох країн були старанно визначено й постійно перевіряються магнітні схиляння і нахилення, і навіть інтенсивність земного магнетизму. Сучасні карти показують схиляння в усіх галузях земної кулі. Лінії, проведені через точки з значеннями магнітного схиляння, називаються изогоническими (равноугольными) лініями. Карти, у яких завдані такі лінії, необхідні морської авіації та повітряної навігацій за компасом.

РЕКОРДИ

Перстень Ньютона перетворюється на літаючий поїзд

Зер Ісаак Ньютон носив «магічний» перстень, у якому замість дорогоцінного каменю був уставлений золотом природний магніт надзвичайної сили. Не дивно навіть вченого: з магнітом пов'язано безліч легенд і переказів. Вважалося, що магніт може відмикати замки, видобувати золото з-під землі. Говорили, що у море-океане є магнітні скелі, які витягують цвяхи з котрі прямують повз кораблів. З допомогою магнітів намагалися побудувати вічний двигун.

Англійська королева Єлизавета попросила свого придворного медика Вільяма Гільберта поїхати до Росії і вилікувати царя Івана Грозного від якійсь невідомій хвороби. Прибувши Московію, лікар почав годувати примхливого государя пилюльками і корінцями, але тому не все легчало. Над лікарем замаячіла тінь Малюти Скуратова, і південь від розпачу ескулап кинувся вивчати лікувальні властивості магнітів. І почав великим фахівцем у цій галузі, хоча царя не вилікував.

До речі, після Ньютона, нарисовавшего чітку механистическую картину світобудови, залишалися лише дві дріб'язкові штучки, які у цю картину не вкладалися, -- притягивающиеся до залізці магніти і електричні явища (наприклад, притягання папірців до натертої ебонітової паличці).

Вперше на зв'язок між магнетизмом і електрикою зазначив Эрстед. На лекції на Копенгагенском університеті випадково біля діючої електричної установки виявився компас. При включенні струму стрілка компаса оберталася провідника. Це зауважив один студент і: але в якому, власне, підставі? Сталося це 15 лютого 1820 року. По наводкою студента Эрстед через тиждень опублікував роботу звідси, ставши відомих актрис і багатим. Прізвище ж студента історія до нас потребу не донесла. Невідомо також, чи робив потім спостережній студентові Эрстед послаблення іспитах. Через п'ять років тому після тієї знаменитої лекції англійський любитель науки на прізвище Стёрджен засунув сталевої стрижень в котушку з протекающим за нею струмом. Так було винайдено перший електромагніт.

І пішла гонка -- хто зробить магніт міцніше! Электромагнит Стёрджена піднімав вантаж у 18-ти разів більше власної ваги. Учень Стёрджена Джоуль (той самий) зробив магніт, який підіймає в 200 разів більше власної ваги. Американець Едісон розробив проект власному перетворенню на електромагніт цілої скелі з магнітної руди. Едісон планував обмотати скелю дротом і пустити по дроту струм від місцевої електростанції. Проект не було здійснено, певне, через її безглуздості.

Однак у 1937 року інший американець, Биттер, таки электромагнит-монстр. Щоб включити його, довелося знеструмити весь Бостон -- дуже багато жер енергії. Коли її включили, все залізні предмети в окрузі -- цвяхи, болти, залізна стружка, інструменти -- зі страшної швидкістю полетіли до магніту. Цей магніт розвинув напруженість поля була в 100 000 эрстед, що у 200 000 разів більше напруженості магнітного поля Землі. Інший американець -- Кольм побудував магніт ще більше потужний (250 000 эрстед) й такі ж некорисний. У цьому Америка заспокоїлася.

Не заспокоїлися російські більшовики. Їм потрібна була рекорди, фрейдистський комплекс «в мене найбільший» б не давав їм спокою. Було задіяно кращі уми. Капица-старший, розряджаючи на електромагніт «ударний» генератор, що живиться від величезного маховика, отримав 500 000 эрстед напруженості магнітного поля. Але вже зовсім за всякі рамки вийшов академік Сахаров: запропонував оригінальне рішення -- стискати електромагніт разом з його магнітним полем з допомогою вибухівки. У сдавленном просторі напруженість поля досягла 25 000 000 эрстед!

Звісно, полі такий сили існувало частки секунд, але існувало ж! Взагалі створення сверхсильных магнітних полів необхідно або витрачати енергію цілого міста, або такі поля житимуть частки секунд. Якщо ж треба й надовго, і не відключати? Тут може допомогти надпровідність. Це було відкрито в 1911 року. Суть у тому, що з охолодженні металу до космічного холоду його електричне опір падає нанівець, тому струм у замкненому витку може циркулювати вічно. І магнітне полі, створюване цим струмом, також вічним.

Навіщо всі ці гігантоманія? Як це часто буває науці, доцільність проявилася не відразу. І ось десяток років тому швейцарські фізики відкрили «теплі» надпровідники. Досягнення ними стану надпровідності не потрібен абсолютний нуль, досить температури, коли він азот перетворюється на рідина. Хотів би, щоб провідники ставали сверхпроводящими при кімнатної температурі, але ми маємо. І коли будуть...

Фантастичні перспективи! А навіть про принципово нової енергетиці та електроніці, можна буде магнітне підвішування важких тіл -- мостів, будинків, поїздів, можна підвішувати турбіни електростанцій, маховики -- нагромаджувачі енергії. Уявляєте -- палац, ширяючий повітря! Принаймні, у Японії вже продаються іграшки, засновані на сверхпроводящем підвішуванні.

ЖИДКИЕ МАГНИТЫ

Ідея: розмолоти залізо у такому дрібний порошок, який би не осаджувався в рідини -- воді, гасі, олії... Тоді вийшла б магнітна рідина. Здійснити це зробити лише у 60-ті роки. Після цілої тижня розмелювання в кульової млині домоглися такого тонкого помелу порошку феррита, що, будучи засипаним в суміш гасу і олеїнової кислоти, вона вже не осаджувався.

То був перший рідкий магніт -- важка чорно-бура рідина. Якщо до посудині з такою рідиною піднести магніт, вона у буквальному значенні лізе на стінку чи здувається кордоном. Разлитую на підлозі, яку можна зібрати магнітом. Щоправда, краще при цьому брати електромагніт. Його вимкнув -- і рідина скла в підставлену ємність. І це постійним магнітом жидкомагнитную субстанцію кращим збирати: тоді з магніту її нестрашний не отскребешь.

Навіщо? Наприклад, з підводного човна стирчить вал з гвинтом. Постає з ущільненням, щоб забортная вода не проникала в машинне відділення. Замість сальників можна використовувати жидкомагнитное ущільнення, трохи намагнитив вал на місці його з корпусу човни.

Магнитную рідина з урахуванням олії використовують як вічної мастила для намагниченных підшипників. Вона звідти не вилізе. Навпаки,

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Магнетронные распылительные системи
    2 Принцип дії і створить робочі параметри МРС Магнетронные распылительные системи отримали свою
  • Реферат на тему: Магнітне полі
    Робота з фізиці Учня 10 класу А Школи №1202 Круглова Єгора Магнітне полі У ХІХ столітті було
  • Реферат на тему: Магнітне полі Землі
    Ковчегин Ігор 8 Межпланетное магнітне полі Якби міжпланетне простір було вакуумом, то єдиними
  • Реферат на тему: Магнітні виміру
    року міністерство освіти України Запорізький державний технічний університет Кафедра ЕПА Выполнил
  • Реферат на тему: Магнітні матеріали для мікроелектроніки
    МІНІСТЕРСТВО НАУКИ І ОСВІТИ УКРАЇНИ СУМСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра фізичної електроніки

Навігація