Доопрацьована: 10.03.16
Про магніти
Магніт - Тіло, що має намагніченість.
Поле - Це простір, всередині якого один об'єкт (Джерело) впливає, не обов'язково прямим контактом, на інший об'єкт (Приймач). Якщо Джерелом впливу є магніт, поле вважається магнітним.
Магнітне поле - це простір навколо кожногоз полюсів магніту і з цієї причини воно не має обмежень у всіх напрямках ! Центром кожного магнітного поля є полюс магніту.
У деякому обмеженому просторі одночасно можуть бути більше одного Джерела. Інтенсивність цих Джерел зовсім не обов'язково буде однаковою. Відповідно до цього, центрів може бути теж більше одного.
Підсумкове поле у разі буде однорідним. У кожній точці-приймачі такого поля інтенсивність буде відповідати сумі інтенсивностей магнітних полів, що формуються всіма центрами.
При цьому північні магнітні поля та південні магнітні поля умовно слід вважати різнознаковими. Наприклад, якщо в деякій точці сумарного поля інтенсивність південного магнітного поля, що знаходиться в ній, збігається з інтенсивністю знаходить тут же північного магнітного поля, то сумарна інтенсивність в обговорюваній точці-приймачі від взаємодії обох полів дорівнюватиме нулю.
Постійний магніт - Виріб, здатний зберігати свою намагніченість після вимкнення зовнішнього магнітного поля.
Електромагніт - пристрій, магнітне поле якого створюється в котушці тільки при протіканні електричної струму.
Загальна властивість будь-якого магніту незалежно від типу магнітного поля (північна чи південна) – цетяжіння до матеріалів, що містять залізо (Fe ) . З вісмутом звичайний магніт працює на відштовхування. Фізика ні того, ні іншого ефекту пояснити не може, хоча гіпотез можна запропонувати необмежену кількість ! З цього правила («тяжіння») виключаються деякі марки нержавіючої сталі, до складу яких теж входить залізо – цю особливість фізика пояснити також не може, хоча гіпотез також можна запропонувати необмежену кількість !
Магнітний полюс - Одна зі сторін магніту. Якщо магніт підвісити за середню частину так, щоб полюси мали вертикальну орієнтацію і він (магніт) міг вільно повертатися в горизонтальній площині, то одна зі сторін магніту повернеться до північного полюса Землі. Відповідно, протилежний бік повернеться до південного полюса. Сторона магніту, спрямована на північний полюс Землі, називаєтьсяпівденним полюсом магніту, а протилежний бік -північним полюсом магніту.
Магніт притягує інші магніти та предмети з магнітних матеріалів, навіть не перебуваючи у дотику до них. Така дія на відстані пояснюється існуванняммагнітного поля у просторі навколо обох магнітних полюсів магніту.
Різноіменні полюси двох магнітів зазвичай притягуються один до одного , а однойменні - зазвичай взаємновідштовхуються .
Чому «зазвичай»? Та тому, що іноді зустрічаються аномальні явища, коли, наприклад, різномінні полюси не притягуються взаємно, не відштовхуються. ! У цього явища є назва «магнітна яма ». Фізика пояснити його не може !
У моїх експериментах зустрічалися також ситуації, коли однойменні полюси притягуються (замість очікуваного взаємного відштовхування), а різномінні полюси відштовхуються (замість очікуваного взаємного притягування) ! У цього явища навіть назви немає, і фізика теж поки що не може його пояснити !
Якщо одного з полюсів магніту наблизити шматок не намагніченого заліза, то останній тимчасово намагнітиться.
Такий матеріал уважається магнітним.
При цьому ближній до магніту край шматка стане магнітним полюсом, найменування якого протилежне найменуванню ближнього полюса магніту, а далекий кінець шматка – полюсом, однойменним з ближнім полюсом магніту.
У цьому випадку в зоні взаємної дії виявляються два різноіменні полюси двох магнітів: магніту-джерела та умовного магніту (із залізця).
Вище було згадано, що у просторі між цими магнітами відбувається алгебраїчне складання інтенсивностей взаємодіючих полів. А оскільки поля виявляються різнознакові, остільки між магнітами формується зона сумарного магнітного поля з нульовою (або майже нульовою) інтенсивністю. Надалі я називатиму таку зону «Зероузона ».
Оскільки «Природа терпить порожнечі», можна припустити, що вона (Природа) прагне заповнити порожнечу найближчим, наявним «під рукою» матеріалом. У нашому випадку таким матеріалом є магнітні поля, між якими утворилася нульова зона (Зероузона). Для цього потрібно зблизити обидва різнозначні джерела (зблизити центри магнітних полів) до повного зникнення зероузони між полями. ! Якщо, звичайно, рух центрів (зближення магнітів) ніщо не заважає !
Ось Вам і пояснення взаємного тяжіння різноїменних магнітних полюсів та взаємного тяжіння магніту із залізницею !
За аналогією з тяжінням можна розглянути явище відштовхування.
В цьому варіанті в зоні взаємної дії виявляються однознакові магнітні поля. Зрозуміло, вони теж між собою складаються алгебраїчно. Через це в точках-приймачах між магнітами виникає зона з інтенсивністю вище інтенсивностей на сусідніх ділянках. Надалі я називатиму таку зону «Максізона ».
Логічно припустити, що Природа намагається врівноважити цю неприємність і відсунути центри взаємодіючих полів один від одного, щоб згладити інтенсивність поля в Максізоні.
При такому поясненні виходить, що жодний із полюсів магніту не може відсунути від себе залізницю сам по собі ! Тому що залізниця, перебуваючи в магнітному полі, завжди буде перетворюватися на умовний тимчасовий магніт і тому на ній (на залізці) завжди будуть формуватися магнітні полюси. Причому, ближній полюс тимчасового магніту, що знову утворився, протилежний полюс магніту-джерела. Отже, залізка, що знаходиться в магнітному полі полюса-Джерела, буде притягатися до магніту-Джерела (АЛЕ не притягувати його ! )!
Умовний магніт, що утворився із заліза, поміщеної в магнітне поле, веде себе, як магніт, тільки по відношенню до магніту-джерела. Але, якщо поруч із цим умовним магнітом (залізкою) помістити іншу залізку, то ці дві залізки будуть поводитись по відношенню один до одного, як звичайні дві залізки ! Іншими словами, перший магніт-залізниця, як би, забуває про те, що вона - магніт ! Важливо тільки, щоб товщина першої залізки була досить відчутною (для моїх домашніх магнітів – не менше 2мм) та поперечний габарит – більший за габарит другої залізки. !
А ось однойменний полюс примусово введеного магніту (це вже не проста залізка) обов'язково відсуне від себе такий же полюс, якщо не буде перешкод !
У підручниках з фізики, а іноді й у солідних працях з фізики, написано, що деяке уявлення про інтенсивність магнітного поля та про зміну цієї інтенсивності в просторі можна отримати, насипавши залізну тирсу на лист підкладки (картон, пластик, фанера, скло або будь-який немагнітний) матеріал), покладений на магніт. Тирса вишикуються ланцюжками в напрямках інтенсивності поля, що змінюється, а густота ліній з тирси буде відповідати самій інтенсивності цього поля.
Так ось це – чистийобман !!! Схоже на те, що нікому не спадало на думку провести реальний експеримент і насипати таки тирсу !
Тирса зберуться в дві щільні купки. Одна купка сформується навколо північного полюса магніту, а інша навколо його південного полюса. !
Цікавим є той факт, що якраз посередині між двома купками (у Зероузоні) взагалі НЕ буде ніякої тирси ! Цей експеримент ставить під сумнів існування горезвісних магнітнихсилових ліній , повинні виходити з північного полюса магніту і входити в його південний полюс !
М. Фарадей, м'яко кажучи, був неправий !
Якщо тирси буде досить багато, то в міру віддалення від полюса магніту купка буде зменшуватися і рідшати, що є індикатором ослаблення інтенсивності магнітного поля в міру видалення точки-приймача в просторі від точки-джерела на полюсі магніту. Зменшення інтенсивності магнітного поля, що спостерігається, звичайно ж, не залежить від наявності або відсутності тирси на експериментальній підкладці ! Зменшення – об'єктивно !
А ось зменшення щільності тирси на підкладці можна пояснити наявністю тертя тирси про підкладку (по картонці, по склу і т. д.). Тертя не дозволяє затяжному тяжінню зрушити тирсу до полюса магніту. І що далі від полюса, то менша сила тяжіння і, тим самим, тим менше тирси зможуть наблизитися до полюса. Але, якщо підкладку струсити, то ВСЯ тирса збереться максимально близько до найближчого полюса ! Видима неоднорідна щільність тирси буде, таким чином, нівельована !
У серединній зоні поперечних перерізів магніту складаються алгебраїчно два магнітні поля: північне і південне. Сумарна щільність поля між полюсами є результатом складення алгебри інтенсивності від різноіменних полів. У самому серединному перерізі сума цих інтенсивностей дорівнюватиме нулю (формується Зероузона). З цієї причини в цьому перерізі тирси взагалі не повинно бути і їх реально ні!
У міру віддалення від середини магніту (від Зероузони) у бік магнітного полюса (будь-якого) інтенсивність магнітного поля зростатиме, досягаючи максимуму на самому полюсі. Градієнт зміни серединної інтенсивності у багато разів вищий за градієнт зміни зовнішньої інтенсивності.
Але, у будь-якому випадку, тирса НІКОЛИ не вишикується хоча б на зразок яких-небудь ліній, що з'єднують північний полюс магніту з його південним полюсом !
Фізика оперує терміном «Магнітний потік ».
Так ось, НЕ існує жодногомагнітного потоку !
Адже « потік » означає «односпрямований рух матеріальних частинок або частин» ! Якщо ці частинки магнітні, то потік вважається магнітним.
Існують, звичайно, ще й образні словосполучення типу «потік слів», «потік думок», «потік неприємностей» тощо словосполучення. Але до фізичних явищ вони не стосуються.
А у реальному магнітному полі ніщо нікуди не рухається ! Є тільки магнітне поле, інтенсивність якого зменшується в міру віддалення від найближчого полюса магніту-джерела.
Якби потік існував, то з маси магніту постійно витікала б маса частинок ! І з часом маса вихідного магніту помітно зменшувалася б ! Проте практика цього не підтверджує !
Оскільки існування горезвісних магнітних силових ліній не підтверджується практикою, остільки надумано-вигаданим стає і сам термін.магнітний потік ».
Фізика, до речі, дає таке трактування магнітного потоку, яке лише підтверджує неможливість.магнітного потоку" в природі:
« Магнітний потік»- фізична величина, рівна щільності потоку силових ліній, що проходять через нескінченно малий майданчик dS … (Продовження трактування можна переглянути в Інтернеті).
Вже з початку визначення слідує беліберда ! « Потік», виявляється, це - упорядковане переміщення не існуючих у Природі «силових ліній» ! Що саме по собі – вже маячня ! З ліній взагалі не можна ( ! ) сформувати «Потік», тому що лінія НЕ є матеріальним об'єктом (субстанцією) ! А вже сформувати потік з ліній, що не існують – тим більше НЕ можливо !
Далі слідує не менш цікаве повідомлення ! Виявляється, сукупність силових ліній, що не існують, формує якусь «щільність». За принципом: чим більше ліній, що не існують у Природі, зібрати в обмеженому перетині, тим щільнішим стає пучок, що не існує, з ліній, що не існують. !
Зрештою, « Потік» - це, за твердженням фізиків, - фізична величина!
Що називається - " ПРИЇХАЛИ» !!!
Пропоную Читачеві самому додуматися та зрозуміти, чому, скажімо, «сон» не може бути фізичною величиною?
Навіть, якби « Магнітний потік» існував, то в будь-якому випадку «Рух» (а «Потік» - це «Рух») не може бути величиною! «Величиною» може бути якийсь параметр руху, наприклад: «Швидкість» руху, «Прискорення» руху, але ніяк, не сам «Рух» !
Оскільки просто термін «Магнітний потік» Фізика переварити не змогла, фізикам довелося цей термін трохи доповнити. Тепер у фізиків це – «Потік магнітної індукції » (Хоча, по неграмотності, часто зустрічається і просто «Магнітний потік») !
Хрін редьки, звичайно ж, не солодший !
« Індукція » не є матеріальною субстанцією ! Отже, вона не може сформувати потік ! « Індукція» - це лише іноземний переклад з російського терміна «Наведення», « Перехід від приватного до загального» !
Можна використовувати термін «Магнітна індукція », як вплив магнітним полем, але абсолютно неписьменним для фізика є термін «Потік магнітної індукції» !
У фізиці існує термін «Щільність магнітного потоку » !
Але, дякувати Богу, фізикам слабо дати визначення цього поняття ! І тому вони (фізики) – не дають його !
І, якщо вже у фізиці прижилося щось позначення, як «щільність магнітного потоку», яке чомусь поєднується з поняттям «магнітна індукція», то:
Щільністю магнітного потоку (реально НЕ існуючого), логічніше вважати не кількість силових ліній, що не існують у Природі, в одиниці перерізу, перпендикулярного до якої-небудь не існуючої силової лінії, а відношеннякількості тирси, що опинилися в одиничному перерізі магнітного поля щодо кількості такої ж тирси, прийнятої за одиницю, в такому ж одиничному перерізі, але у самого полюса, якщо перетини, що розглядаються, перпендикулярні довектор магнітного поля .
Я пропоную замість безглуздого терміна «Щільність магнітного потоку» застосовувати більш логічний термін, що визначає силу, з якою Джерело магнітного поля може впливати на Приймач, - «Інтенсивність магнітного поля » !
Це – щось за аналогієюНапруженістю електромагнітного поля».
Зрозуміло, що ніхто і ніколи вимірювати ці кількості тирси не буде ! Так це нікому і ніколи не буде потрібно !
У фізиці застосовується також термін «Магнітна індукція » !
Вона є векторною величиною (тобто «Магнітна індукція» є вектором) і показує, з якою силою і в якому напрямку магнітне поле діє на заряд, що рухається !
Відразу ж даю істотну поправку до прийнятого у фізиці трактування !
Магнітне поле НЕ діє на заряд!Незалежно від того, рухається цей заряд чи ні !
Магнітне поле Джерела взаємодієз магнітним полем , що генеруються що рухаютьсязарядом !
Виявляється, що "магнітна індукція» - це ні що інше, як «сила», що штовхає провідник зі струмом ! А «сила», Що штовхає провідник зі струмом, - це ні що інше, як «Магнітна індукція» !
А ще у фізиці пропонується таке посилання: «За позитивний напрямок вектора магнітної індукції приймається напрямок від південного полюса S до північного полюса N магнітної стрілки, що вільно встановлюється в магнітному полі».
А якщо стрілки компаса поруч не було ! Тоді як?
Тоді пропоную наступне !
Якщо провідник зі струмом розташований у зоні північного магнітного поля, то вектор виходить із найближчою до провідникаточки-джерела на північному полюсі магніту і перетинає провідник.
Якщо ж провідник зі струмом виявляється в зоні південного магнітного поля, то вектор виходить з найближчої до магнітного полюса точки-приймача на провіднику до найближчої точки-джерела на південному полюсі магніту.
Інакше кажучи, у разі береться найкоротша відстань від провідника до найближчого полюса. Далі, залежно від цього, відстань береться величина сили безпосереднього впливу магнітного поля на провідник (найкраще - з експериментального графіка залежності магнітної сили від відстані).
Пропоную описану найкоротшу відстань сприймати як «Вектор магнітного поля ».
Таким чином, виходить, що магнітних полів навколо одного магніту (і, відповідно, кількість векторів магнітного поля) можна вичленувати не обмежене безліч ! Стільки скільки можна побудувати нормалей до поверхонь магнітних полюсів.
Властивості постійних магнітів. 1. Різноіменні магнітні полюси притягуються, однойменні відштовхуються. 2. Магнітні лінії – замкнені лінії. Поза магнітом магнітні лінії виходять з «N» і входять до «S», замикаючись усередині магніту. У 1600р. англійський лікар Г.Х.Гілберт вивів основні властивості постійних магнітів.
Слайд 9із презентації "Постійні магніти, магнітне поле Землі". Розмір архіву із презентацією 2149 КБ.Фізика 8 клас
короткий зміст інших презентацій«Три види теплообміну» - Аеростати. Теплообмін. Як пояснити конвекцію з погляду молекулярного будови газу. Сонячна енергія. Порівняльна таблиця теплопровідностей різних речовин. З малюнка зробіть висновок. Рідина. Теплоприймач. Використання подвійних віконних рам. Теплопровідність. Види теплообміну. Як можна пояснити хорошу теплопровідність металів? Променистий теплообмін. Чому конвекція неможлива у твердих тілах.
"Процес кипіння" - Тиск. Формули. Питома теплота пароутворення. Чи можна змусити кипіти воду, не нагріваючи. Q = Lm. Температура рідини. Приготування їжі. Гази та тверді тіла. Кипіння в побуті та промисловості. Визначення. Застосування. Подібність та відмінність. Речовина. Кипіння. Процес нагрівання. Розв'яжи задачі. Процес кипіння. Температура кипіння. Температура кипіння. Процеси нагрівання та кипіння. Пароутворення.
"Оптичні прилади" фізика" - Використання мікроскопа. Використання телескопів. Будова електронного мікроскопа. Рефрактори. Зміст. Різновиди телескопів. мікроскоп. Проекційний апарат. Створення мікроскопа. Будова телескопа. Оптичні пристрої: телескоп, мікроскоп, фотоапарат. Телескоп. Фотоапарат. Електронний мікроскоп. Історія фотографування. Рефлектори.
«Створення наукової картини світу» - Революція у медицині. Зміни. Луї Пастер. Володар блискавок. Рене Лаеннек. Російський та французький біолог. Німецький мікробіолог. Наука: створення наукової картини світу. Джеймс Карл Максвелл. Вільгельм Конрад Рентген. Сенсації продовжуються. Хендрік Антон Лоренц. Вчені, що вивчають явище радіоактивності. Генріх Рудольф Герц. Переворот. Едуард Дженнер. Революція у природознавстві. Промені пронизують різні предмети.
«Фізика у 8 класі «Теплові явища»» - Тематичне планування уроків розділу «Теплові явища». Розробка уроку. Моделювання системи уроків розділу "Теплові явища". Методи навчання. Психолого-педагогічне пояснення сприйняття та освоєння навчального матеріалу. Продовжити формування в учнів знання енергії. Загальні наочні результати. Особистісні результати. Аналіз виконання діагностичної роботи. Навчально-методичний комплекс.
«Постійні магніти» – вивчення властивостей постійних магнітів. Магнітні аномалії. Магнітне поле. Земну кулю. Походження магнітного поля. Магнітні властивості тел. Магнітна дія котушки зі струмом. Замкненість силових ліній. Земне магнітне поле. Північний полюс. Постійні магніти. Намагнічування заліза. Різноіменні магнітні полюси. Магнітне поле на місяць. Магнітні дії Магніт має один полюс. Магнітні силові лінії.
Святвечір. Вечір напередодні Різдва. Мітливий, але при цьому умиротворений. Вечір, який прийнято проводити у родинному колі. Вечір, коли чекають дива.
Сашко примружив очі, морщачись від колючих сніжинок. У світлі вуличних ліхтарів сніг здавався набагато чарівніше-сріблястим, ніж у променях сонця. Ще б він не ліз так у вічі... Мирон натягнув шарф вище, а шапку зсунув на брови. Досить прохолодно, добре, що немає вітру.
Цього вечора прийнято бути в колі сім'ї – це Сашко чудово знав. Але – на жаль – не сьогодні, безумовно. Тепер, коли гнів охолонув, а нерви заспокоїлися, прийшло нерозуміння - як можна було посваритися з усіма? Спочатку, посварившися вщент у Каймановим, Сашко хотів піти у свою кімнату, але з дверей зіткнувся з Теєю. Роздутий, він кинув якусь шпильку, розлютивши тим самим подругу. А тут ще й Ден потрапив під гарячу руку. І що ж тепер? Сашко гуляє один майже безлюдними вулицями, лаючи себе за те, що психанул і пішов. Та ще й у вечір перед Різдвом. Погано вийшло.
"Повернуся пізніше, коли всі спатимуть", - вирішив про себе Мирон і, розчистивши лавку від снігу, присів на її край.
А сніг усе йшов. Повільно, легко. Типовий зимовий безвітряний вечір. Здавалося б, чим Святвечір відрізняється від інших зимових вечорів? Котрий рік уже минає, а чудес не трапляється. Хіба різні несподіванки, як приємні, так і немає.
Мирон ніби отямився від сну. Він не встиг схаменутися, як чиїсь холодні маленькі долоні спочатку торкнулися його щік, а потім тонкі руки обвили шию.
Ракурі?
Сашко протер очі і ще раз придивився. Він просто не міг повірити своїм очам. Це та сама дівчинка, з якою йому довелося влітку погуляти свіжим зеленим парком... І не змінилася навіть! Миле кругле обличчя, червоно-карі очі, легке, майже невагоме тільце. Навіть одяг той самий - червоне плаття і чорні босоніжки.
Холодно! - обурився Сашко.
Мені не холодно. Я звикла, - знизала плечима Ракурі.
Не вірю...
Та й не вір. А що ти тут сидиш сам? Знову пішов у магазин?
Сашко засміявся:
Пізно вже за хлібом ходити! Гуляю я... А ти чого тут, та ще й роздягнена?!
Я обіцяла повернутись.
Мирон уважно глянув на неї. І справді, обіцяла. І повернулась. Але таке почуття, що вона точно знала, де шукати Сашка, і що він буде один.
Але я тебе вже не нагодую, грошей із собою зовсім немає, – сумно усміхнувся Сашко, розводячи руками.
І не треба. – Ракурі поклала руки на його широкі плечі. - Ти показав мені свій світ, тепер хочу показати свій.
Ракурі взяла Мирона за руку і, роблячи кроки назад, змусила встати та йти за нею. Сашко трохи забарився, не знаючи, чи варто це робити, але все ж таки наважився йти.
Як ти не мерзнеш? - дивуючись, запитав Саша, слідуючи за дівчинкою.
Коли ми прийдемо в мій світ, ти сам зрозумієш, - чому з легким сумом сказала Ракурі. - Я тебе ще дещо з ким познайомлю.
Далі вони йшли мовчки. Сашко просто не знав, про що говорити. Поява Ракурі виявилася не просто несподіваною - вона приголомшила. Він не очікував її зустріти взагалі, йому здавалося, що після літньої прогулянки вона вже ніколи не з'явиться. Але вона цілком справжня, матеріальна. Тільки руки дуже холодні. Хоча, варто дивуватися, на вулиці такий мороз. Зрештою, Сашко не втримався і замотав шию Ракурі своїм шарфом. Та здивовано озирнулася, зупинившись.
Мені холодно на тебе дивитись. Ще й захворієш на додачу, - пробурчав Сашко.
Серйозно тобі говорю - не захворію, - усміхнулася у відповідь Ракурі і пішла далі.
Мирон похитав головою, і раптом помітив, що кудись зникли всі будівлі, а замість них з'явилася незнайома крижана порожнеча, лише сніг так само повільно падав з неба. Навколо лише кучугури та голі дерева, а десь далеко – чорні скелі, спрямовані в небеса. Саша сильніше стиснув руку Ракурі, неспокійно оглядаючись на всі боки.
Що це за місце?!
Ми вже в моєму світі, - спокійно промовила Ракурі. - Пробач, тут немає кафе, як у твоєму світі, тож почастувати тебе не можу. Як треба робити, запрошуючи в гості.
Ракурі повільно побрела по скрипучому під ногами снігу, не відпускаючи руки Сашка. Той міцно стиснув її мініатюрну долоню, а другою рукою обережно обхопив плечі тому, що спускатися цими кучугурами і не впасти досить важко. І так вони йшли близько півгодини, доки не дісталися до підніжжя гір. Мирон примружив очі, намагаючись побачити, що там. Він побачив кілька печер, входи в які завішані щільною, але пошарпаною тканиною. Серце неспокійно забилося - там хтось живе, причому не одна і не дві людини. Хоча, чи люди тут живуть?
Не хвилюйся. Поки ти поряд зі мною, тебе ніхто не чіпатиме, - підбадьорливо сказала Ракурі і повела Мирона в одну з печер.
Хто це?! - одразу пролунав чийсь густий і грізний голос.
Сашко відсахнувся назад від цього несподіваного вигуку. Перше, що трапилося йому на очі, це одягнена в сукню жінка зі зібраним у хвіст світлим волоссям і червоного кольору очима, а на плечі - піхви з дворучним мечем. Причому вона виявилася досить високою і мускулистою, ніж здивувала Сашка, який звик до низьких людей через свій двометровий зріст. Вона широкими кроками підійшла до Мирона з Ракурі і, нахилившись, втупилася поглядом в обличчя незнайомої їй людини.
Валері, перестань, - спокійним, навіть холодним голосом вимовила Ракурі. - Його звуть Саша. То я його привела.
Цього разу його володарем виявився невисокий миловидний хлопець, хоч, з першого погляду Сашкові здалося, що це дівчина. Хлопець сидів на підлозі і смикав своє біле і напрочуд довге волосся, на якому закріплена шпильками-трояндами вуаль. Він підвівся з підлоги і підійшов ближче, щоб краще розгледіти Сашка.
Ізадель! - гаркнула на хлопця Валері.
Не кричи на мене, – спокійно відповів той.
Поки вони розбиралися між собою, Мирон оглянув печеру, що йому не вдалося зробити. Раптом тут виявилося затишно, щоправда, по-своєму. Скрізь розкладені книги, старі гаси, пошарпані іграшки та якийсь незрозумілий мотлох. І, схоже, печера облаштована вже давно.
Не звертай уваги. Я нечасто гостей керую, - сказав Ракурі.
І тут Сашко відчув якийсь рух ззаду, тому, обертаючись, він готувався захищатися, але замість очікуваної небезпеки перед ним виникла маленька ніжна, сіроока дівчина, вище за Ракурі, але така ж тендітна і тонка, з кучерявим лавандовим волоссям, одягнена в сукню не по розміру. Дівчина здивовано заплескала очима, не розуміючи, кого ж вона бачить перед собою.
Ну... Я Сашко, - спробував представитися Мирон, але трохи налякав дівчину своїм немовлям і хрипким голосом.
Ой, руденький! - грайливо хихикнула дівчина. - Я Лоралея!
Відійди від нього! Він не із нашого світу! - пролунав ще один голос.
Сашко побачив невисоку, але грізну, одягнену в сукню жінку з гострими рисами обличчя і довгим, нижче пояса, волоссям. Вже здалеку було видно, як вона виблискує своїми лютими жовтими очима. Підійшовши, жінка окинула Мирона зневажливим поглядом, а потім, роздратовано глянувши на Ракурі, зникла в сусідній печері. Сашко навіть не зрозумів, що хотіла сказати цим жінка.
Це Ремілія. Вона завжди така, – пояснила Ракурі. - Тут я живу. З ними. Але ти ще не бачив усіх.
І не треба! - пирхнула Валері і, різко розвернувшись, пішла подалі в печеру.
Сашко подивився на Ізадель та Лоралею. Хлопець смикав волосся і уважно остматривал Мирона з ніг до голови своїм розумним пронизливим поглядом, а дівчина безтурботно посміхалася. Все було так сумбурно, неприродно і дивно, що навіть голова закружляла, і Сашко сперся на плече Ракурі, ніби це могло врятувати його від падіння.
Пішли. Ти бачив досить, - сказав вона і вивела Сашка за руку з печери.
Мирон глибоко вдихнув свіже морозне повітря. Він не міг зібратися з думками і зрозуміти, де він опинився. Вони відійшли досить далеко від печер, а серце продовжувало швидко битися. Сашко все ніяк не міг заспокоїтись.
Знаєш, я думаю, мені слід тобі зізнатися, - повільно промовила Ракурі. - Ти сміятимешся, але цей світ створила я.
Ти богиня?
Я Дива. І всі, кого ти бачив, теж Диви. Так… я богиня.
Сашко дивився на легку невагому фігурку Ракурі і намагався зрозуміти, як вона може бути тим, хто творить світи. Ні, зовсім не вкладається у голові. Не може бути ця дівчинка творцем світів.
Ти мені не віриш? - Запитала Ракурі.
Як я можу в це так просто повірити? – розвів руками Сашко. - Гаразд, ти привела мене в цей світ, познайомила з дивними людьми... Але я не можу так просто повірити, що ти створила все це... Так тобі не холодно?
Зовсім ні... Відвернися.
Відвернися.
Мирон знизав плечима, але все ж таки відвернувся. І буквально за пару секунд на його плечі лягли чиїсь великі руки. Сашко майже підстрибнув від несподіванки і обернувся. Ракурі кудись поділася, зате замість неї стояла надзвичайно висока жінка, вище Мирона десь на три голови, з чорним, смоляним довгим волоссям. Тільки придивившись, Сашко зрозумів, що у цієї жінки обличчя тієї маленької дівчинки, з якою він прийшов у цей світ.
Ракурі? – вигукнув Мирон.
Так, це я, - вона схилила голову набік. - Повір, я не людина.
Ти така... висока...
Тобі, мабуть, ніяково.
Ракурі підійшла ближче. Вона дихала голосно і уривчасто, хвилюючись. Її стала широкою долоню лягла на плече Сашка, а інший Ракурі торкнулася його рудого волосся. Мирон дивився на неї знизу вгору і мовчав. Повільно і невпевнено він торкнувся її долоні на плечі.
"Така холодна..." - промайнуло в голові Сашка.
Тут завжди все крижане. Ми теж усі холодні. А зсередини – порожні, – сказала Ракурі. - Насправді, я зовсім не така, якою ти хочеш бачити мене. Ми з тобою як два полюси – абсолютно різні.
Смішні. Різноіменні полюси притягуються, – усміхнувся Сашко. - Не може бути так, що ти з середини порожня. Я так не вважаю.
Можеш думати як завгодно, але цим ти не зміниш мою сутність.
Мирон дивився в її похололі спокійні очі і тепло посміхався. Після зміни вигляду шарф не зник з шиї Ракурі. Тому вона не здавалася Сашкові холодною і порожньою. Шарф робив її живішою. Родніший.
Ти маленька дурна дівчинка. Як ти можеш так казати? Змінитись може кожен. Порожній келих можна наповнити чудовим вином, – ласкаво вимовив Сашко.
Ракурі різко відсторонилася і в одну мить набула свого звичайного вигляду. Її обличчя стало сумним і трохи зляканим. З алокарих очей покотилися маленькі краплини сліз. Сашко присів поруч і простяг руки, щоб обійняти, але Ракурі відсторонилася, однак Мирону це не завадило зробити ще одну спробу і все ж таки укласти Ракурі у своїх обіймах. Але вона не розплакалася, сльози швидко висохли на холодному обличчі. Ракурі маленькими долонями стиснула куртку Сашка на його спину і уткнулася обличчям у його плече. Але не плакала, навіть не схлипувала.
Ти гарний, Сашко. А я жодна. Ні погана, ні хороша. Я просто Діва, - сказав Ракурі, відсторонюючи від себе Мирона. - Тобі час додому.
Невже...
Сашко різко встав і озирнувся. Буквально за кілька метрів від нього з Ракурі стояли четверо людей. Дуже високих людей, чи комусь із них Сашко дістає до плеча. Один із них - біловолосий хлопець - дивиться грізно, в його червоних очах хлюпається нестримне полум'я. І як йому не холодно в одних штанях на підтяжках – не зрозуміло. Найвища з них – жінка. Її обличчя і руки понівечені шрамами, одне око закривається пов'язка, а інше - блакитно-кришталеве - дивиться насторожено. Трясучи копою немитого темного волосся, жінка час від часу заорює свій плащ. Поруч із нею світловолоса дівчина, теж у плащі та у штанах, вона виглядає більш доброзичливою, ніж інші двоє.
Хлопця звуть Дік, та жінка зі шрамами - Рейчел, а вона - Йоко, - відразу перерахувала всіх Ракурі, вставши зі снігу.
Хто ця людина? - Запитала Рейчел.
Сашко, – спокійно відповіли їй.
Він Дива?
Дік глянув на Сашка дуже уважно, оцінювально, але швидко відвів погляд. Мирон уміє робити не менш грізні очі. Йоко ж підійшла до нього і, уважно подивившись у вічі, усміхнулася, змусивши тим самим Сашка відповісти тим же.
Тобі час додому, - нагадала Ракурі. - Вони тебе проводять.
Та щоб ми...! - крикнув Дик, але його перебили.
Я сказала: проводять!
Діку довелося замовкнути, але, проте, він злісно засопів. Йоко простягла Сашка руку, а Рейчел лише хмикнула.
А ти? – занепокоївся Сашко.
А я залишаюся вдома. Тримай шарф...
Залиш собі.
Мирон стримався, щоб не заплакати. Стало страшно сумно. Чому вона не хоче його проводити, а довіряє це тим, кого Сашко бачить уперше?
Мої діти тобі нічого не зроблять. До зустрічі. - Це було останнє, що Сашко почув, перш ніж Ракурі раптово зникла.
Пішли. Ми проводимо тебе, - посміхнувшись, сказала Йоко.
Мирону нічого не залишалося, як піти за ними. Шлях, яким його вели, виявився зовсім не таким, яким вони з Ракурі йшли до скель. Сашко плентався позаду трійці, дивлячись на їхні широкі спини. Чому вона назвала їх дітьми? Саме це Мирон і спитав у них.
Вона створила нас. Вона створила все тут, – сказала Рейчел.
Тому що вона Діва? – запитав Сашко.
Бо вона богиня.
"Так таки ти богиня. Я не помилився", - подумав Сашко.
Він уже не здивувався, що Рейчел, Йоко та Дік зникли, а замість крижаної порожнечі з'явилися будівлі та дороги. Тут також йде сніг. Колючий блискучий сніг.
«Чому ти не пообіцяла повернутися, дурепа? Хоча, ні, вона ж сказала «до зустрічі», — засмучено подумав Мирон.
Постоявши з хвилину в роздумах, Сашко пішов додому. Там його, напевно, зачекалися. Все-таки, Різдво, треба бути із сім'єю.
Існують магніти двох різних видів. Одні – звані постійні магніти, виготовлені з «магнітно-твердих» матеріалів. Їхні магнітні властивості не пов'язані з використанням зовнішніх джерел або струмів. До іншого виду відносяться так звані електромагніти із сердечником із «магнітно-м'якого» заліза. Створювані ними магнітні поля обумовлені переважно тим, що з дроту обмотки, що охоплює сердечник, проходить електричний струм.
Магнітні полюси та магнітне поле.
Магнітні властивості стрижневого магніту найбільш помітні поблизу його кінців. Якщо такий магніт підвісити за середню частину так, щоб він міг вільно повертатися в горизонтальній площині, він займе положення, приблизно відповідне напрямку з півночі на південь. Кінець стрижня, що вказує північ, називають північним полюсом, а протилежний кінець – південним полюсом. Різноіменні полюси двох магнітів притягуються один до одного, а однойменні взаємно відштовхуються.
Якщо до одного з полюсів магніту наблизити брусок ненамагніченого заліза, останній тимчасово намагнітиться. При цьому ближній до полюса магніту полюс намагніченого бруска буде протилежним за назвою, а далекий – однойменним. Притягненням між полюсом магніту та індукованим ним у бруску протилежним полюсом і пояснюється дія магніту. Деякі матеріали (наприклад, сталь) самі стають слабкими магнітами після того, як побувають біля постійного магніту або електромагніту. Сталевий стрижень можна намагнітити, просто провівши його торцем кінцем стрижневого постійного магніту.
Отже, магніт притягує інші магніти та предмети з магнітних матеріалів, не перебуваючи у дотику до них. Така дія на відстані пояснюється існуванням у просторі навколо магніту магнітного поля. Деяке уявлення про інтенсивність і напрям цього магнітного поля можна отримати, насипавши на лист картону або скла, покладений на магніт, залізна тирса. Тирса вишикуються ланцюжками в напрямку поля, а густота ліній з тирси буде відповідати інтенсивності цього поля. (Найчастіше вони в кінці магніту, де інтенсивність магнітного поля найбільша.)
М.Фарадей (1791-1867) ввів для магнітів поняття замкнутих ліній індукції. Лінії індукції виходять в навколишній простір з магніту біля його північного полюса, входять у магніт біля південного полюса і проходять усередині матеріалу магніту від південного полюса назад до північного, утворюючи замкнуту петлю. Повна кількість ліній індукції, що виходять із магніту, називається магнітним потоком. Щільність магнітного потоку, або магнітна індукція ( В), дорівнює числу ліній індукції, які проходять нормалі через елементарну площадку одиничної величини.
Магнітною індукцією визначається сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, що знаходиться в ньому. Якщо провідник, яким проходить струм I, розташований перпендикулярно до ліній індукції, то за законом Ампера сила F, що діє на провідник, перпендикулярна і полю, і провіднику і пропорційна магнітній індукції, силі струму та довжині провідника. Таким чином, для магнітної індукції Bможна написати вираз
де F– сила у ньютонах, I- Струм в амперах, l- Довжина в метрах. Одиницею виміру магнітної індукції є тесла (Тл).
Гальванометр.
Гальванометр – чутливий прилад вимірювання слабких струмів. У гальванометрі використовується момент, що обертається, що виникає при взаємодії підковоподібного постійного магніту з невеликою токонесучою котушкою (слабким електромагнітом), підвішеною в зазорі між полюсами магніту. Обертовий момент, а отже, і відхилення котушки пропорційні струму і повної магнітної індукції в повітряному зазорі, так що шкала приладу при невеликих відхиленнях котушки майже лінійна.
Намагнічуюча сила та напруженість магнітного поля.
Далі слід запровадити ще одну величину, що характеризує магнітну дію електричного струму. Припустимо, що струм проходить по дроту довгої котушки, всередині якої розташований матеріал, що намагнічується. Намагнічуючою силою називається добуток електричного струму в котушці на число її витків (ця сила вимірюється в амперах, тому що число витків – величина безрозмірна). Напруженість магнітного поля Ндорівнює намагнічує силі, що припадає на одиницю довжини котушки. Таким чином, величина Нвимірюється у амперах на метр; нею визначається намагніченість, що купується матеріалом усередині котушки.
У вакуумі магнітна індукція Bпропорційна напруженості магнітного поля Н:
де m 0 – т.зв. магнітна постійна, що має універсальне значення 4 pЧ 10 -7 Гн/м. У багатьох матеріалах величина Bприблизно пропорційна Н. Однак у феромагнітних матеріалах співвідношення між Bі Ндещо складніше (що буде сказано нижче).
На рис. 1 зображено простий електромагніт, призначений для захоплення вантажів. Джерелом енергії є акумуляторна батарея постійного струму. На малюнку показані також силові лінії поля електромагніту, які можна виявити звичайним методом залізної тирси.
Великі електромагніти з залізними сердечниками і дуже великою кількістю ампер-витків, що працюють у безперервному режимі, мають велику намагнічуючу силу. Вони утворюють магнітну індукцію до 6 Тл у проміжку між полюсами; ця індукція обмежується лише механічними напругами, нагріванням котушок та магнітним насиченням сердечника. Ряд гігантських електромагнітів (без сердечника) з водяним охолодженням, а також установок для створення імпульсних магнітних полів був сконструйований П.Л.Капіцей (1894-1984) у Кембриджі та в Інституті фізичних проблем АН СРСР та Ф.Біттером Массачусетський технологічний інститут. На таких магнітах вдалося досягти індукції до 50 Тл. Порівняно невеликий електромагніт, що створює поля до 6,2 Тл, що споживає електричну потужність 15 кВт і охолоджується рідким воднем, був розроблений в національної лабораторії Лосаламоська. Подібні поля одержують при кріогенних температурах.
Магнітна проникність та її роль у магнетизмі.
Магнітна проникність m- Це величина, що характеризує магнітні властивості матеріалу. Феромагнітні метали Fe, Ni, Co та їх сплави мають дуже високі максимальні проникності – від 5000 (для Fe) до 800 000 (для супермалою). У таких матеріалах при порівняно малих напруженнях поля Hвиникають великі індукції B, але зв'язок між цими величинами, взагалі кажучи, нелінійний через явищ насичення та гістерези, про які йдеться нижче. Феромагнітні матеріали сильно притягуються магнітами. Вони втрачають свої магнітні властивості при температурах вище точки Кюрі (770 ° С для Fe, 358 ° С для Ni, 1120 ° С для Co) і ведуть себе як парамагнетики, для яких індукція Bаж до дуже високих значень напруженості Hпропорційна їй - точно так, як це має місце у вакуумі. Багато елементів і сполук є парамагнітними при всіх температурах. Парамагнітні речовини характеризуються тим, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі; якщо це поле вимкнути, парамагнетики повертаються в ненамагнічений стан. Намагніченість у феромагнетиках зберігається і після вимкнення зовнішнього поля.
На рис. 2 представлена типова петля гістерези для магнітно-твердого (з великими втратами) феромагнітного матеріалу. Вона характеризує неоднозначну залежність намагніченості магнітоупорядкованого матеріалу від напруженості поля, що намагнічує. Зі збільшенням напруженості магнітного поля від вихідної (нульової) точки ( 1 ) намагнічування йде по штриховій лінії 1 –2 , причому величина mсуттєво змінюється у міру того, як зростає намагніченість зразка. У точці 2 досягається насичення, тобто. при подальшому збільшенні напруженості намагніченість не збільшується. Якщо тепер поступово зменшувати величину Hдо нуля, то крива B(H) вже не слідує по колишньому шляху, а проходить через точку 3 , Виявляючи як би «пам'ять» матеріалу про «минулої історії», звідки і назва «гістерезис». Очевидно, що при цьому зберігається деяка залишкова намагніченість (відрізок 1 –3 ). Після зміни напрямку поля, що намагнічує, на зворотне крива В (Н) проходить точку 4 , причому відрізок ( 1 )–(4 ) відповідає коерцитивній силі, що перешкоджає розмагнічування. Подальше зростання значень (- H) наводить криву гістерези в третій квадрант - ділянку 4 –5 . Наступне за цим зменшення величини (- H) до нуля і потім зростання позитивних значень Hпризведе до замикання петлі гістерези через точки 6 , 7 і 2 .
Магнітно-тверді матеріали характеризуються широкою петлею гістерези, що охоплює значну площу на діаграмі і тому відповідає великим значенням залишкової намагніченості (магнітної індукції) та коерцитивної сили. Вузька петля гістерези (рис. 3) характерна для магнітно-м'яких матеріалів – таких, як м'яка сталь та спеціальні сплави з великою магнітною проникністю. Такі сплави були створені з метою зниження обумовлених гістерезисом енергетичних втрат. Більшість подібних спеціальних сплавів, як і ферити, мають високий електричний опір, завдяки чому зменшуються не тільки магнітні втрати, а й електричні, зумовлені вихровими струмами.
Магнітні матеріали з високою проникністю виготовляються шляхом відпалу, що здійснюється витримуванням при температурі близько 1000 ° С, з подальшою відпусткою (поступовим охолодженням) до кімнатної температури. При цьому дуже суттєві попередня механічна та термічна обробка, а також відсутність у зразку домішок. Для сердечників трансформаторів на початку ХХ ст. були розроблені кремністі сталі, величина mяких зростала зі збільшенням вмісту кремнію. Між 1915 і 1920 з'явилися пермаллої (сплави Ni з Fe) з характерною для них вузькою і майже прямокутною петлею гістерези. Особливо високими значеннями магнітної проникності mпри малих значеннях Hвідрізняються сплави гіпернік (50% Ni, 50% Fe) та му-метал (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), тоді як у пермінварі (45% Ni, 30% Fe, 25% Co ) величина mпрактично постійна у межах зміни напруженості поля. Серед сучасних магнітних матеріалів слід згадати супермалу – сплав з найвищою магнітною проникністю (до його складу входить 79% Ni, 15% Fe та 5% Mo).
Теорії магнетизму.
Вперше здогад про те, що магнітні явища зводяться до електричних, виникла у Ампера в 1825, коли він висловив ідею замкнутих внутрішніх мікрострумів, що циркулюють у кожному атомі магніту. Однак без будь-якого досвідченого підтвердження наявності в речовині таких струмів (електрон був відкритий Дж. Томсоном лише в 1897, а опис структури атома було дано Резерфордом і Бором в 1913) ця теорія «увяла». У 1852 В.Вебер висловив припущення, що кожен атом магнітної речовини являє собою крихітний магніт, або магнітний диполь, так що повна намагніченість речовини досягається, коли всі окремі атомні магніти виявляються в певному порядку (мал. 4, б). Вебер вважав, що зберігати своє впорядкування всупереч впливу теплових коливань, що обурює, цим елементарним магнітам допомагає молекулярний або атомний «тертя». Його теорія змогла пояснити намагнічування тіл при зіткненні з магнітом, а також їхнє розмагнічування при ударі або нагріванні; нарешті, пояснювалося і «розмноження» магнітів при розрізанні голки намагніченої або магнітного стрижня на частини. І все-таки ця теорія не пояснювала ні походження самих елементарних магнітів, ні явищ насичення та гістерези. Теорія Вебера була вдосконалена в 1890 Дж.Евінгом, який замінив його гіпотезу атомного тертя ідеєю міжатомних обмежуючих сил, що допомагають підтримувати впорядкування елементарних диполів, що становлять постійний магніт.
Підхід до проблеми, запропонований колись Ампером, отримав друге життя у 1905, коли П.Ланжевен пояснив поведінку парамагнітних матеріалів, приписавши кожному атому внутрішній некомпенсований електронний струм. Згідно з Ланжевеном, саме ці струми утворюють крихітні магніти, хаотично орієнтовані, коли зовнішнє поле відсутнє, але набувають упорядкованої орієнтації після його застосування. При цьому наближення до повної упорядкованості відповідає насичення намагніченості. Крім того, Ланжевен запровадив поняття магнітного моменту, рівного для окремого атомного магніту твору «магнітного заряду» полюса на відстань між полюсами. Таким чином, слабкий магнетизм парамагнітних матеріалів обумовлений сумарним магнітним моментом, що створюється некомпенсованими електронними струмами.
У 1907 П. Вейс ввів поняття «домена», яке стало важливим внеском у сучасну теорію магнетизму. Вейс представляв домени як невеликих «колоній» атомів, у яких магнітні моменти всіх атомів з якихось причин змушені зберігати однакову орієнтацію, отже кожен домен намагнічений до насичення. Окремий домен може мати лінійні розміри близько 0,01 мм і відповідно обсяг порядку 10 -6 мм3. Домени розділені так званими блохівськими стінками, товщина яких не перевищує 1000 атомних розмірів. «Стінка» і два протилежно орієнтовані домени схематично зображені на рис. 5. Такі стінки є «перехідними шарами», в яких відбувається зміна напрямку намагніченості доменів.
У випадку на кривою первісного намагнічування можна назвати три ділянки (рис. 6). На початковій ділянці стіна під дією зовнішнього поля рухається крізь товщу речовини, доки не зустріне дефект кристалічної решітки, що її зупиняє. Збільшивши напруженість поля, можна змусити стінку рухатися далі через середню ділянку між штриховими лініями. Якщо після цього напруженість поля знову зменшити до нуля, стінки вже не повернуться у вихідне положення, так що зразок залишиться частково намагніченим. Цим пояснюється гістерезис магніту. На кінцевій ділянці кривий процес завершується насиченням намагніченості зразка за рахунок упорядкування намагніченості всередині останніх невпорядкованих доменів. Такий процес майже повністю оборотний. Магнітну твердість виявляють ті матеріали, у яких атомні грати містять багато дефектів, що перешкоджають руху міждоменних стінок. Цього можна досягти механічною та термічною обробкою, наприклад, шляхом стиснення та подальшого спікання порошкоподібного матеріалу. У сплавах алніко та їх аналогах той самий результат досягається шляхом сплавлення металів у складну структуру.
Крім парамагнітних та феромагнітних матеріалів, існують матеріали з так званими антиферомагнітними та феримагнітними властивостями. Відмінність між цими видами магнетизму пояснюється рис. 7. Виходячи з уявлення про домени, парамагнетизм можна розглядати як явище, обумовлене наявністю в матеріалі невеликих груп магнітних диполів, в яких окремі диполі дуже слабо взаємодіють один з одним (або взагалі не взаємодіють) і тому у відсутності зовнішнього поля приймають лише випадкові орієнтації ( 7, а). У феромагнітних матеріалах в межах кожного домену існує сильна взаємодія між окремими диполями, що призводить до їх упорядкованого паралельного вибудовування (мал. 7, б). В антиферомагнітних матеріалах, навпаки, взаємодія між окремими диполями призводить до їхнього антипаралельного упорядкованого вибудовування, так що повний магнітний момент кожного домену дорівнює нулю (мал. 7, в). Нарешті, у феримагнітних матеріалах (наприклад, феритах) є як паралельне, так і антипаралельне впорядкування (рис. 7, г), результатом чого виявляється слабкий магнетизм.
Є два переконливі експериментальні підтвердження існування доменів. Перше – так званий ефект Баркгаузена, друге – метод порошкових фігур. У 1919 р. Баркгаузен встановив, що при накладенні зовнішнього поля на зразок з феромагнітного матеріалу його намагніченість змінюється невеликими дискретними порціями. З точки зору доменної теорії це не що інше, як стрибкоподібне просування міждоменної стінки, що зустрічає на своєму шляху окремі дефекти, що її затримують. Цей ефект зазвичай виявляється за допомогою котушки, в яку поміщається феромагнітний стрижень або дріт. Якщо по черзі підносити до зразка та видаляти від нього сильний магніт, зразок намагнічуватиметься та перемагнічуватиметься. Стрибкоподібні зміни намагніченості зразка змінюють магнітний потік через котушку, і в ній збуджується індукційний струм. Напруга, що виникає при цьому в котушці, посилюється та подається на вхід пари акустичних навушників. Клацання, що сприймаються через навушники, свідчить про стрибкоподібну зміну намагніченості.
Для виявлення доменної структури магніту методом порошкових фігур добре відполіровану поверхню намагніченого матеріалу наносять краплю колоїдної суспензії феромагнітного порошку (звичайно Fe 3 O 4). Частинки порошку осідають переважно у місцях максимальної неоднорідності магнітного поля – на межах доменів. Таку структуру можна вивчати під мікроскопом. Було запропоновано також метод, заснований на проходженні поляризованого світла через прозорий феромагнітний матеріал.
Початкова теорія магнетизму Вейса у своїх основних рисах зберегла своє значення до теперішнього часу, отримавши, однак, оновлену інтерпретацію на основі уявлення про некомпенсовані електронні спини як фактор, що визначає атомний магнетизм. Гіпотеза про існування свого моменту у електрона була висунута в 1926 С.Гаудсмітом і Дж.Уленбеком, і нині як «елементарні магніти» розглядаються саме електрони як носії спина.
Для пояснення цієї концепції розглянемо (рис. 8) вільний атом заліза – типовий феромагнітний матеріал. Дві його оболонки ( Kі L), найближчі до ядра, заповнені електронами, причому першої їх розміщено два, але в другий – вісім електронів. В K-оболонці спин одного з електронів позитивний, а іншого – негативний. В L-оболонці (точніше, у двох її підболочках) у чотирьох із восьми електронів позитивні, а в інших чотирьох – негативні спини. В обох випадках спини електронів у межах однієї оболонки повністю компенсуються, тому повний магнітний момент дорівнює нулю. В M-Оболонка ситуація інша, оскільки з шести електронів, що знаходяться в третій підболочці, п'ять електронів мають спини, спрямовані в один бік, і лише шостий - в інший. В результаті залишаються чотири некомпенсовані спини, чим і зумовлені магнітні властивості атома заліза. (У зовнішній N-оболонці всього два валентні електрони, які не дають вкладу в магнетизм атома заліза.) Подібним чином пояснюється магнетизм та інших феромагнетиків, наприклад нікелю та кобальту. Оскільки сусідні атоми у зразку заліза сильно взаємодіють один з одним, причому їх електрони частково колективізуються, таке пояснення слід розглядати лише як наочну, але спрощену схему реальної ситуації.
Теорію атомного магнетизму, засновану на обліку спина електрона, підкріплюють два цікаві гіромагнітні експерименти, один з яких був проведений А. Ейнштейном і В. де Гаазом, а інший – С. Барнеттом. У першому з цих експериментів циліндрик із феромагнітного матеріалу підвішувався так, як показано на рис. 9. Якщо по дроту обмотки пропустити струм, то циліндр повертається навколо своєї осі. При зміні напряму струму (отже, і магнітного поля) він повертається у напрямі. В обох випадках обертання циліндра обумовлено впорядкуванням електронних спинів. В експерименті Барнетта, навпаки, так само підвішений циліндрик, різко приведений у стан обертання, відсутність магнітного поля намагнічується. Цей ефект пояснюється тим, що при обертанні магнетика створюється гіроскопічний момент, що прагне повернути спінові моменти за напрямком власної осі обертання.
За більш повним поясненням природи і походження короткодіючих сил, які впорядковують сусідні атомні магнітики і протидіють впливу теплового руху, слід звернутися до квантової механіки. Квантово-механічне пояснення природи цих сил було запропоновано у 1928 р. В.Гейзенбергом, який постулював існування обмінних взаємодій між сусідніми атомами. Пізніше Г.Бете і Дж.Слетер показали, що обмінні сили суттєво зростають із зменшенням відстані між атомами, але після досягнення деякої мінімальної міжатомної відстані падають до нуля.
МАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ РЕЧОВИНИ
Одне з перших великих і систематичних досліджень магнітних властивостей речовини було здійснено П.Кюрі. Він встановив, що за своїми магнітними властивостями всі речовини можна поділити на три класи. До першого відносяться речовини з різко вираженими магнітними властивостями, подібними до властивостей заліза. Такі речовини називаються феромагнітними; їх магнітне поле помітно на значних відстанях ( см. вище). У другий клас потрапляють речовини, які називаються парамагнітними; магнітні властивості їх загалом аналогічні властивостям феромагнітних матеріалів, але набагато слабші. Наприклад, сила тяжіння до полюсів потужного електромагніту може вирвати з ваших рук залізний молоток, а щоб виявити тяжіння парамагнітної речовини до того ж магніту, потрібні, як правило, дуже чутливі аналітичні ваги. До останнього, третього класу відносяться так звані діамагнітні речовини. Вони відштовхуються електромагнітом, тобто. сила, що діє на діамагнетики, спрямована протилежно до тієї, що діє на феро- і парамагнетики.
Вимірювання магнітних властивостей.
При вивченні магнітних властивостей найважливіше значення мають виміри двох типів. Перший – вимірювання сили, що діє на зразок поблизу магніту; так визначається намагніченість зразка. До другого відносяться виміри "резонансних" частот, пов'язаних з намагнічення речовини. Атоми є крихітні «гіроскопи» і в магнітному полі прецесують (як звичайний дзига під впливом крутного моменту, створюваного силою тяжкості) з частотою, яка може бути виміряна. Крім того, на вільні заряджені частинки, що рухаються під прямим кутом до ліній магнітної індукції діє сила, як і на електронний струм у провіднику. Вона змушує частинку рухатися круговою орбітою, радіус якої дається виразом.
R = mv/eB,
де m- Маса частки, v- Її швидкість, e– її заряд, а B- Магнітна індукція поля. Частота такого кругового руху дорівнює
де fвимірюється в герцях, e– у кулонах, m– у кілограмах, B– у теслах. Ця частота характеризує рух заряджених частинок у речовині, що у магнітному полі. Обидва типи рухів (прецесію і рух за круговими орбітами) можна порушити змінними полями з резонансними частотами, рівними «природним» частотам, притаманним даного матеріалу. У першому випадку резонанс називається магнітним, тоді як у другому – циклотронним (через подібності з циклічним рухом субатомної частки в циклотроні).
Говорячи про магнітні властивості атомів, необхідно особливо зупинитися на момент імпульсу. Магнітне поле діє на атомний диполь, що обертається, прагнучи повернути його і встановити паралельно полю. Натомість атом починає прецесувати навколо напряму поля (рис. 10) з частотою, що залежить від дипольного моменту та напруженості прикладеного поля.
Прецесія атомів не піддається безпосередньому спостереженню, оскільки всі атоми зразка прецесують у різній фазі. Якщо ж прикласти невелике змінне поле, спрямоване перпендикулярно постійному порядку, що впорядковує, то між прецесуючими атомами встановлюється певне фазове співвідношення і їх сумарний магнітний момент починає прецесувати з частотою, що дорівнює частоті прецесії окремих магнітних моментів. Важливе значення має кутова швидкість прецесії. Як правило, це величина порядку 1010 Гц/Тл для намагніченості, пов'язаної з електронами, і близько 107 Гц/Тл для намагніченості, пов'язаної з позитивними зарядами в ядрах атомів.
p align="justify"> Принципова схема установки для спостереження ядерного магнітного резонансу (ЯМР) представлена на рис. 11. В однорідне постійне поле між полюсами вводиться речовина, що вивчається. Якщо потім за допомогою невеликої котушки, що охоплює пробірку, збудити радіочастотне поле, то можна досягти резонансу на певній частоті, що дорівнює частоті прецесії всіх ядерних «гіроскопів» зразка. Вимірювання подібні до налаштування радіоприймача на частоту певної станції.
Методи магнітного резонансу дозволяють досліджувати як магнітні властивості конкретних атомів і ядер, а й властивості їх оточення. Справа в тому, що магнітні поля в твердих тілах і молекулах неоднорідні, оскільки спотворені атомними зарядами, і деталі ходу експериментальної кривої резонансної визначаються локальним полем в області розташування прецессирующего ядра. Це дає можливість вивчати особливості структури конкретного зразка резонансними методами.
Розрахунок магнітних властивостей.
Магнітна індукція поля Землі становить 0,5Ч 10 -4 Тл, тоді як поле між полюсами сильного електромагніту - близько 2 Тл і більше.
Магнітне поле, створюване будь-якої конфігурацією струмів, можна визначити, користуючись формулою Біо – Савара – Лапласа для магнітної індукції поля, створюваного елементом струму. Розрахунок поля, створюваного контурами різної форми та циліндричними котушками, у багатьох випадках дуже складний. Нижче наводяться формули для низки простих випадків. Магнітна індукція (у теслах) поля, створюваного довгим прямим дротом із струмом I
Поле намагніченого залізного стрижня подібно до зовнішнього поля довгого соленоїда з числом ампер-витків на одиницю довжини, що відповідає струму в атомах на поверхні намагніченого стрижня, оскільки струми всередині стрижня взаємно компенсуються (рис. 12). На ім'я Ампера такий поверхневий струм називається амперівським. Напруженість магнітного поля H a, що створюється амперівським струмом, дорівнює магнітному моменту одиниці об'єму стрижня M.
Якщо соленоїд вставлений залізний стрижень, то крім того, що струм соленоїда створює магнітне поле H, упорядкування атомних диполів у намагніченому матеріалі стрижня створює намагніченість M. У цьому випадку повний магнітний потік визначається сумою реального та амперівського струмів, так що B = m 0(H + H a), або B = m 0(H+M). Ставлення M/Hназивається магнітною сприйнятливістю і позначається грецькою літерою c; c- безрозмірна величина, що характеризує здатність матеріалу намагнічуватись у магнітному полі.
Величина B/H, Що характеризує магнітні властивості матеріалу, називається магнітною проникністю і позначається через m a, причому m a = m 0m, де m a- Абсолютна, а m- Відносна проникності,
У феромагнітних речовинах величина cможе мати дуже великі значення - до 10 4 10 6 . Величина cу парамагнітних матеріалів трохи більше за нуль, а у діамагнітних – трохи менше. Лише у вакуумі та у дуже слабких полях величини cі mпостійні та не залежать від зовнішнього поля. Залежність індукції Bвід Hзазвичай нелінійна, та її графіки, т.зв. криві намагнічування, для різних матеріалів і навіть за різних температур можуть істотно відрізнятися (приклади таких кривих наведено на рис. 2 і 3).
Магнітні властивості речовини дуже складні, і для їх глибокого розуміння необхідний ретельний аналіз будови атомів, їх взаємодій у молекулах, їх зіткнень у газах та їхнього взаємного впливу у твердих тілах та рідинах; магнітні властивості рідин поки що найменш вивчені.
Вдома, на роботі, у власному авто чи громадському транспорті нас оточують різноманітні типи магнітів. Вони забезпечують роботу моторів, датчиків, мікрофонів та багатьох інших звичних речей. При цьому в кожній сфері використовуються різні за своїми характеристиками та особливостями устрою. Загалом виділяють такі типи магнітів:
Які бувають магніти
ЕлектромагнітиКонструкція таких виробів складається із залізного сердечника, на який намотані витки дроту. Подаючи електричний струм з різними параметрами величини та спрямованості, вдається отримувати магнітні поля потрібної сили та полярності.
Назва цієї групи магнітів є абревіатуру назв своїх складових: алюміній, нікель і кобальт. Головна перевага металу альнико полягає в неперевершеній температурній стійкості матеріалу. Інші види магнітів не можуть похвалитися наявністю можливості застосування при температурах до +550⁰С. У той же час цей легкий матеріал характеризується слабкою коерцитивною силою. Це означає, що він може повністю розмагнічуватися за впливу сильного зовнішнього магнітного поля. У той же час завдяки своїй доступній ціні альник є незамінним рішенням у багатьох наукових і промислових галузях.
Сучасна магнітна продукція
Отже, з металами розібралися. Тепер перейдемо до того, які бувають магніти та яке застосування їм знайти у побуті. Насправді існує величезна різноманітність варіантів подібної продукції:
3) Офісні магнітиДля презентацій та планерок використовуються магнітні дошки, які дозволяють наочно та детально подати будь-яку інформацію. Також вони виявляються вкрай корисними у шкільних кабінетах та аудиторіях університетів.
