«Постоянные магниты. Магнитное поле Земли»

Цель урока: Ввести понятие постоянного магнита и магнитного поля Земли.

Задачи урока:

• Образовательная:

Познакомить со свойствами постоянных магнитов и их применением в технике; дать представление о магнитном поле Земли.

Развивающая:

Развивать аналитическое мышление и творческую самостоятельность учащихся, при работе в малых группах, умение проводить исследования и анализировать полученные результаты.

Воспитывающая:

Воспитывать культуру общения, коммуникативные качества (умения общаться при работе в малых группах).

Оборудование к уроку: Полосовой магнит (2 шт.), подковообразный магнит, магнитная стрелка на подставке (или компас), стальные скрепки, медный провод, карандаш (2 шт.), ластик, стальной, алюминиевый, медный, стеклянный стержни, глобус, железные опилки, кусок картона или белой бумаги размером в 2-3 длины полосовых магнитов. Компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация в POWER POINT.

План урока

№	Этапы урока	Время (мин)	Методы и приемы
1.	Организационный момент	1	Сообщение темы и целей урока
2.	Актуализация знаний	10	Получение обратной информации, самостоятельное выполнение тестовых заданий с выбором ответа. Анализ ошибочных решений.
3.	Изучение нового материала	20	Объяснение, Показ взаимодействия постоянных магнитов посредством демонстрационных экспериментов, использования наглядности (презентация в POWER POINT), работа с печатным текстом, запись краткого конспекта в тетрадях.
4.	Закрепление материала. Кратковременная лабораторная работа “Изучение свойств постоянных магнитов”.	10	Самостоятельное выполнение учебно-лабораторной работы.
5.	Подведение итогов.	3
6.	Домашнее задание.	1	Запись на доске и в тетрадях.

Ход урока

№	Деятельность учителя	Деятельность ученика
1.	Подготовка учащихся к работе на уроке.	Быстро включаются в деловой ритм.
2.	Интеллектуальная разминка: проверить правильность и осознанность выполнения домашнего задания всеми учащимися, выявление пробелов и их коррекция. Раздает карточки с тестами.	Самостоятельно отвечает на вопросы теста.
3.	Обеспечивает восприятие, осмысление и первичное запоминание нового материала по плану: Постоянные магниты и их свойства; Происхождение магнитного поля постоянных магнитов; Магнитное поле Земли.	Слушает, смотрит презентацию и демонстрацию опытов, делает краткий конспект в тетрадях. Усваивает знания о свойствах постоянных магнитов и представление о магнитном поле Земли
4.	Помогает выполнять кратковременную лабораторную работу. Выявляет качество и уровень овладения знаниями.	Работает в малых группах, ищет ответ, делает вывод, оформляет результат.
5.	Подводит итог урока.	Отвечает на поставленные вопросы.
6.	Объясняет и записывает на доске домашнее задание: § 59-60,вопросы к параграфам	Записывает в дневник домашнее задание.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

Контрольный тест

1. Катушка с током представляет собой…

А)…витки провода, включаемые в электрическую цепь.

Б)…прибор, состоящий из витков провода, включаемых в электрическую цепь.

В)…каркас в виде катушки, на который намотан провод, соединенный с клеммами, подключаемыми к источнику тока.

2. Какие полюсы имеет катушка с током? Где они находятся?

А) Северный и южный; на концах катушки.

Б) Северный и южный; на середине катушки.

В) Западный и восточный; на концах катушки.

3.Какова форма магнитных линий магнитного поля катушки с током? Каково их направление?

А) Кривые, охватывающие катушку снаружи; от северного полюса к южному.

Б) Замкнутые кривые, охватывающие все витки катушки и проходящие сквозь ее отверстия; от северного полюса к южному.

В) Замкнутые кривые, проходящие внутри и снаружи катушки; от южного полюса к северному.

4. От чего зависит магнитное действие катушки с током?

А) От числа витков, силы тока и напряжения на ее концах.

Б) От силы тока, сопротивления провода и наличия или отсутствия железного сердечника внутри катушки.

В) От числа витков, силы тока и наличия или отсутствия железного сердечника.

5. Электромагнит – это …

А)… катушка с железным сердечником.

Б)… любая катушка с током.

В)… катушка, в которой можно изменять силу тока.

III. Изучение нового материала

План изложения нового материала

1. Постоянные магниты и их свойства
2. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов
3. Магнитное поле Земли.

1. Экспериментальная презентация свойств магнитного поля электрического тока:

Для опыта нужно взять стальной стержень (ножовочное полотно, напильник) и намотать на него 20–30 витков изолированного провода. Пропустив по обмотке постоянный электрический ток и, вынув стержень, обнаруживаем его магнитные свойства. Аналогичные опыты проделываем с алюминиевым, медным, стеклянным стержнями. Исследуя их, выясняем, что они не стали магнитами. Намагничиваем стальные опилки, насыпанные в пробирку. Пробирка ведет себя как магнит. После встряхивания опилок ее магнитные свойства почти исчезают.

Намагничивание можно провести и в магнитном поле Земли.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называют постоянными магнитами или просто магнитами.

2. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов. Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа, и стали существованием электрических токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. “Элементарные токи” в веществе циркулируют потому, что в каждом атоме обращаются вокруг ядра электроны (с огромной частотой). Они-то и образуют так называемые орбитальные токи и связанные с ними магнитные поля.

Далее учащимся демонстрируется опыт, доказывающий, что магнитное поле постоянного магнита, как поле проводника с током, пронизывает различные тела. Помещаем магнит в аквариум с водой, а также в безвоздушное пространство под колокол воздушного насоса и демонстрируем распространение магнитного поля в пустоте и в воде. Полезно сообщить учащимся, что космические корабли обнаружили магнитное поле Земли на больших расстояниях от нее, в безвоздушном пространстве.

Затем демонстрируем взаимодействие магнитов, используя подвешенный на нити магнит или демонстрационную магнитную стрелку на острие, к которой приближают полосовой магнит.

Изучение свойств магнитного поля завершается наблюдением магнитных спектров. Сначала магнитный спектр демонстрируем с помощью магнитных стрелок, затем – используя железные опилки.

При изучении магнитных спектров постоянных магнитов различной формы (прямого, дугового) сопоставляем их со спектрами магнитного поля соленоида с током электромагнита с дугообразным сердечником.

Из сопоставления магнитных спектров устанавливаем, что магнитные поля постоянных магнитов похожи на поля электромагнитов. Такое сходство не случайно. Магнитное поле обусловлено движением электрических зарядов или токами (гипотеза Ампера).

Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнитов. У каждого магнита обязательно есть два полюса:

северный (N) и южный (S).

Магнитом хорошо притягиваются чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, значительно слабее никель и кобальт.

В природе встречаются естественные магниты – железная руда (магнитный железняк). Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, в Карелии, Курской области и во многих других местах.

Магнитный железняк позволил людям впервые ознакомиться с магнитными свойствами тел.

Магнитными свойствами тел:

– разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются.

– вокруг любого магнита имеется магнитное поле.

– магнит имеет два полюса: северный (N) и южный (S), которые различны по своим свойствам.

– магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый.

– магнитные линии магнитного поля тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита – замкнутые линии.

– магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

– при сильном нагревании магнитные свойства исчезают как у природных, так и у искусственных магнитов.

– магниты оказывают свое действие через стекло, кожу или воду.

3. Магнитное поле Земли.

С глубокой древности известно, что магнитная стрелка, свободно вращается вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении. Этот факт объясняется тем, что вокруг Земли существует магнитное и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий.

На основании опытов по намагничиванию тел в магнитном поле Земли, а также из наблюдений за ориентацией магнитной стрелки в направлении север-юг, делаем вывод о наличии магнитного поля Земли, показываем на глобусе ее магнитные полюсы. Замечаем, что магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Поэтому магнитная стрелка компаса лишь приблизительно показывает направление на север.

Иногда возникают магнитные бури – кратковременные изменения магнитного поля Земли, которые сильно влияют на стрелку компаса. Наблюдения показывают, что появление магнитных бурь связано с солнечной активностью. В период усиления солнечной активности с поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц, электронов и протонов. Магнитное поле, образуемое этими движущимися частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю. Магнитные бури – явление кратковременное.

На земном шаре встречаются области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитной линии Земли. Такие области называют областями магнитной аномалии.

Полеты межпланетных космических станций и космических кораблей на Луну и вокруг Луны позволили установить отсутствие у нее магнитного поля. Проведенные исследования не обнаружили магнитное поле у планеты Венера; у Марса имеется слабое магнитное поле.

IY. Закрепление материала.

Кратковременная лабораторная работа “Изучение свойств постоянных магнитов”

Указания к работе

1. Уберите все магниты на один угол стола и убедитесь, что магнитная стрелка на игле или стрелка компаса все время ориентируется одинаково при выведении из равновесия. Вспомнив, где расположен север, а где юг, посмотрите, каким концом стрелка указывает на север. Проверьте, притягивается ли к стрелке карандаш, канцелярские скрепки, ластик, пластмассовый корпус ручки, медный провод.
2. Найдя северный полюс стрелки, определите полюса полосовых и подковообразных магнитов. Обозначьте мелом северный и южный полюсы магнитов.
3. Положите лист картона на полосовой магнит, и равномерно посыпьте его железными опилками. Не сдвигая магнит и лист картона, относительно друг друга, осторожно постучите по листу, чтобы опилки могли свободно перераспределиться. Следите, как выстраиваются опилки на картоне. После появления четкой картины, перерисуйте ее в тетрадь. Проанализируйте, как эта картина согласуется с полученной при помощи магнитной стрелки.

Объясните письменно, почему опилки выстраиваются, образуя скопления вдоль силовых магнитных линий.

V. Подведение итогов урока

– Какие тела называют постоянными магнитами?

– Что называют полюсами магнита?

– Какие из известных вам веществ притягиваются магнитом?

– Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов?

– Как с помощью магнитной стрелки можно определить полюсы у намагниченного стального стержня?

– Можно ли изготовить магнит, имеющий один полюс?

– Почему суда, предназначенные для изучения магнитного поля Земли, строят из материалов, которые не намагничиваются?

YI. Домашнее задание

§§ 59-60, вопросы к параграфам.

Литература:

1. А.В. Перышкин, Физика 8 класс, Дрофа, 2007 г.
2. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова, Сборник задач по физике 7–9-й класс, Просвещение, 2007 г.
3. А.Е. Марон, Е.А. Марон, Сборник качественных задач по физике 7-9 класс, Просвещение, 2006 г.

Сила магнитного поля постоянного магнита

Для пользователей магнитов, как подтвердить класс и магнитные свойства, все еще остается проблемой. Большинство пользователей не могут самостоятельно получить значение основных магнитных параметров. В этом случае наилучшим решением является относительное измерение магнитных свойств. Относительное измерение магнитных свойств включает в себя напряженность магнитного поля, магнитный поток и магнитный момент. Для испытаний магнитного потока и магнитного момента в разных спецификациях требуется различная испытательная катушка, и именно по этой причине сила магнитного поля является самым популярным методом тестирования среди относительных измерений.

Как получить магнитное поле магнита?

Сила магнитного поля магнита может быть измерена измерителем Гаусса или измерителем Тесла. Теперь у многих пользователей магнитов есть свой собственный измеритель Гаусса, а также устанавливаются критерии приемки напряженности магнитного поля. Для многополярного магнита напряженность магнитного поля будет измеряться с помощью Magnet Analyzer.

Как рассчитать напряженность магнитного поля магнита?

Для простого магнита формы мы можем рассчитать его приблизительную напряженность магнитного поля по закону Био-Савара.

Для формы цилиндра:

Где Br — остаточная индукция магнита; X — воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Для формы блока:

Где Br — остаточная индукция магнита; X — воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Для формы кольца:

Где Br — остаточная индукция магнита; X — воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.

Согласно вышеприведенному уравнению, значение напряженности магнитного поля зависит от степени, размера и места измерения магнита. Следует отметить, что измеренное значение напряженности магнитного поля магнита, покрытого никелем, будет ниже, чем значение моделирования Биота-Савара из-за эффекта экранирования от ферромагнетизма. Покрытие никелем.

Для многополюсной намагниченности и сложных условий дизайнер будет изучать его прочность и распределение магнитного поля с помощью программного обеспечения для анализа конечных элементов (FEA или FEM), а затем точно оценить состояние намагниченности и распределение потока всей системы магнитных цепей. Анализ конечных элементов является мощным инструментом на этапе разработки продукта с магнитом.

Технология анализа конечных элементов широко используется при проектировании сенсорного магнита, магнитной сборки и комплексной магнитной системы. SDM Magnetics обладают большим опытом в анализе конечных элементов приложения магнитов. SDM Magnetics стремится предоставить техническое решение для заказчика на стадии разработки и снижения издержек.

Вычисленные значения и результаты моделирования приведены только для справки и отклонения между измеренным значением и расчетным значением по разным причинам. Оператору необходимо избегать отклонения от инструмента и процесса работы.

Чтобы обеспечить отсутствие элемента холла без трещин, изготовитель инструмента обычно изготавливает покрытие из эпоксидной смолы на элемент зала. Это покрытие также создает воздушный зазор, и этот воздушный зазор часто пропускается во время расчета и моделирования.

Постоянные магниты. Магнитное поле Земли

На прошлом уроке мы с вами изучали магнитное поле катушки с током:

Катушку с сердечником называют электромагнитом. Многочисленные опыты по усовершенствованию электромагнитов показали, что если вставить в катушку с током сердечник из закалённой стали, то в отличии от железного стержня, он не размагничивается даже после выключения тока и способен долгое время сохранять намагниченность.

Тела, способные длительное время сохранять намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

История магнетизма уходит корнями в глубокую древность, к античным цивилизациям Малой Азии. Ещё за 600 лет до н. э. в древнем городе Магнесия на территории Малой Азии была обнаружена горная порода, образцы которой притягивали друг друга. По названию города их стали называть магнитами.

А впервые свойства магнитных материалов использовали в Китае: именно там более 4 000 лет назад был сконструирован первый компас.

И лишь в начале XII в. магнитные компасы стали использовать в Европе.

Магниты могут иметь разнообразные форму и размеры. Но наиболее распространены полосовой и подковообразный магниты, которые есть в любом кабинете физики.

Также принято различать естественные и искусственные магниты. Естественные магниты представляют собой некоторые железные руды, которые обладают способностью притягивать к себе находящиеся поблизости небольшие железные предметы и оказывают влияние на компас.

Кусок железа или его сплава можно намагнитить, то есть сделать его искусственным магнитом. Например, если к металлу достаточно близко поднести магнит, то он приобретёт магнитные свойства и будет притягивать к себе другие железные предметы. Однако после удаления магнита он может потерять свою намагниченность.

А одинаковы ли свойства магнита в разных его точках? Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем такой опыт. Возьмём полосовой магнит и будем дотрагиваться до него железным шариком, закреплённым на динамометре. По показаниям динамометра в момент отрыва шарика от магнита можно судить о силе притяжения шарика к какой-либо его точке.

Опыт показывает, что притяжение шарика к концам магнита самое сильное, а к середине магнита он практически не притягивается.

Те места магнита, в которых магнитное действие проявляется наиболее сильно, называют магнитными полюсами. У всякого магнита есть два полюса: северный и южный. Для обозначения полюсов магнита, принято южный полюс окрашивать красным цветом, а северный — синим.

Середину магнита, то есть там, где нет притяжения, называют нейтральной зоной.

Заметим, что очень сильным нагреванием или другими воздействиями любой магнит можно размагнитить.

Теперь изучим взаимодействие двух магнитов. Для этого проделаем такой опыт. Закрепим один магнит жёстко к штативу, а другой прикрепим к пружине динамометра.

Поднеся магниты разными полюсами друг к другу, нетрудно заметить, что они начинают притягиваться.

Если же поднести магниты друг к другу одноимёнными полюсами, то они начнут отталкиваться.

При этом сила взаимодействия будет зависеть от расстояния между полюсами и может быть даже больше или равной силе тяжести магнита.

Таким образом, взаимодействие магнитов имеет значительное сходство с взаимодействием электрически заряженных тел. В обоих случаях одноименные полюсы (или заряды) отталкиваются, а разноимённые полюсы (или заряды) притягиваются.

Взаимосвязь магнитных полей и движущихся электрических зарядов впервые попытался объяснить А. Ампер. Он предположил, что внутри каждой молекулы вещества, подобного железу или его сплавам, циркулируют электрические токи.

Вокруг этих токов существуют магнитные поля, которые и приводят к возникновению магнитных свойств вещества. Гипотеза Ампера была очень прогрессивна для начала XIX в., поскольку ещё не было известно ни о строении атома, ни о движении заряженных частиц — электронов вокруг ядра.

Но у электрических и магнитных взаимодействий есть одно очень большое различие. Электрические заряды можно отделить друг от друга. Вспомните электризацию трением или электризацию через влияние. А полюсы магнита неразделимы. Разрезая магнит на части (неважно, равные или неравные), вы не отделите его полюса друг от друга, а будете получать новые магниты. Каждый из них будет иметь нейтральную зону и два полюса: северный и южный.

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита существует магнитное поле. Убедимся в его существовании, для чего воспользуемся маленькими магнитными стрелками. Расположим их вокруг полосового магнита. Стрелки мгновенно придут в движение и расположатся в строго определённом порядке.

Это означает, что магнитное поле, существующее вокруг магнита, подействовало с определённой силой на магнитные стрелки и совершило работу. Действие магнитного поля и является подтверждением его существования.

С помощью железных опилок можно получить представление о виде магнитного поля постоянного магнита.

Не трудно заметить, что опилки располагаются в виде цепочек, причём с разной плотностью вокруг полосового магнита. Это говорит о том, что действия, которые оказывает магнит на опилки, в разных точках поля различны. Наиболее сильно это действие проявляется возле полюсов магнита. Чем дальше от полюсов, тем слабее подобное действие, следовательно, тем слабее магнитное поле.

Взаимодействием магнитов объясняется принцип работы компаса.

Стрелка компаса — это лёгкий сильный магнит, который может поворачиваться вокруг вертикальной оси.

А с каким вторым магнитом взаимодействует стрелка компаса? Таким гигантским магнитом является наша Земля. Впервые это доказал английский исследователь У. Гильберт. Он изготовил из магнитного железняка шар большого диаметра — «магнитный глобус». Обходя шар с компасом, он показал, что ориентация стрелки во всех изучаемых точках полностью копирует её ориентацию в различных точках Земли.

Очень упрощённо магнитное поле Земли можно представить в виде магнитного поля полосового магнита, расположенного между Северным и Южным географическими полюсами.

Магнитные полюсы Земли расположены не слишком далеко от географических полюсов нашей планеты. Именно поэтому полюсы всех магнитов получили свои названия — северный и южный, и обозначения — N и S, от голландского «норд» и «сюд».

Многочисленные наблюдения показали, что географические и магнитные полюсы не совпадают. Строго говоря, стрелка компаса указывает направление магнитного меридиана. Её северный конец ориентирован не на Северный географический полюс планеты, а на Южный магнитный полюс Земли.

Кроме того, положение магнитных полюсов нашей планеты непрерывно меняется. Так, например, со второй половины ХХ в. южный магнитный полюс довольно быстро движется в сторону Таймырского полуострова со скоростью около 60 км/год.

А зачем Земле нужно магнитное поле? Оно нужно для того, чтобы защищать нас от нежелательного космического излучения, в частности, излучение Солнца. Оно постоянно испускает потоки различного рода заряженных частиц. Их попадание на Землю в таком количестве вредит живым организмам. Магнитное поле Земли отклоняет эти частицы, и те, подчиняясь магнитным линиям, направляются к полюсам. Именно тогда мы и видим северные и южные сияния.

Но, вторжение такого количества частиц не может пройти бесследно: это вызывает нагревание атмосферы и изменение силы некоторых электромагнитных полей. Такие явления называют магнитными бурями.

Магнитная буря — это быстрые и сильные изменения в магнитном поле Земли, возникающие под действием сильного солнечного излучения. Они часто вызывают неполадки в работе электроприборов (например, помехи в радиоэфире).

И ещё один интересный факт: на нашей планете существуют области, в которых стрелка компаса очень сильно отклоняется от направления линии магнитного поля Земли — это области магнитных аномалий.

Курская магнитная аномалия

Причиной их, в большинстве случаев, являются залежи железной руды в недрах Земли. Одной из крупнейших магнитных аномалий в нашей стране и в мире является Курская магнитная аномалия.

 

Постоянные магниты: магнитное поле Земли

 

Если через железо пропустить электрический ток, то железо на время прохождения тока приобретет магнитные свойства. Некоторые же вещества, например, закаленная сталь и ряд сплавов не теряют магнитных свойств и после отключения тока, в отличие от электромагнитов.

Вот такие тела, которые долго сохраняют намагниченность, называются постоянными магнитами. Постоянные магниты люди сначала научились добывать из природных магнитов – магнитного железняка, а потом уже научились изготавливать и сами из других веществ, искусственно намагничивая их.

Магнитное поле постоянного магнита

Постоянные магниты имеют два полюса, названные северным и южным магнитными полями. Между этими полюсами магнитное поле располагается в виде замкнутых линий, направленных от северного полюса к южному. Магнитное поле постоянного магнита действует на металлические предметы и другие магниты.

Если поднести два магнита друг к другу одноименными полюсами, то они будут отталкиваться друг от друга. А если разноименными, то притягиваться. Магнитные линии разноименных зарядов при этом как бы замкнутся друг на друге.

Если же в поле магнита попадает металлический предмет, то магнит намагничивает его, и металлический предмет сам становится магнитом. Он притягивается своим противоположным полюсом к магниту, поэтому металлические тела как бы «прилипают» к магнитам.

Магнитное поле Земли и магнитные бури

Магнитным полем обладают не только магниты, но и наша родная планета. Магнитное поле Земли обусловливает действие компасов, которые с древности использовали люди для ориентирования на местности. Земля, как и любой другой магнит, имеет два полюса – северный и южный. Магнитные полюса Земли находятся недалеко от географических полюсов.

Силовые линии магнитного поля Земли «выходят» из северного полюса Земли и «входят» в  месте расположения южного полюса. Существование магнитного поля Земли физика подтверждает экспериментально, но объяснить полноценно пока не может. Считается, что причиной существования земного магнетизма являются токи, текущие внутри Земли и в атмосфере.

Время от времени возникают так называемые «магнитные бури». Вследствие солнечной активности и выбросов Солнцем потоков заряженных частиц, магнитное поле Земли кратковременно меняется. В связи с этим может странным образом вести себя компас, нарушается передача различных электромагнитных сигналов в атмосфере.

Подобные бури могут вызывать неприятные ощущения у некоторых чувствительных людей, так как нарушение нормального земного магнетизма вызывает незначительные изменения в довольно тонком инструменте – нашем организме. Считается, что с помощью земного магнетизма находят дорогу домой перелетные птицы и мигрирующие животные.

В некоторых местах Земли существуют области, где компас устойчиво не показывает на север. Такие места называются аномалиями. Объясняются подобные аномалии чаще всего огромными залежами железной руды на небольшой глубине, которые искажают естественное магнитное поле Земли.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Магнитное поле катушки: электромагниты
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspДействие магнитного поля на проводник с током: схема простого электродвигателя

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов

Нам встречались полосовые и дуговые магниты. Каждый магнит обладает магнитным полем, линии которого замкнуты.

Именно с помощью магнитных полей, магниты взаимодействуют друг с другом и действуют на некоторые тела. Также мы узнали, что магнитное поле сильнее всего на полюсах магнита. Кроме этого, в природе встречаются естественные магниты (так называемый, магнитный железняк).

Он способен притягивать к себе железо, сталь и некоторые другие металлы. Эти металлы имеют свойство намагничиваться, и потом некоторое время действовать как магнит. Так вот, все эти магниты называются постоянными. Они так называются, потому что сохраняют свои свойства длительное время. То есть один и тот же постоянный магнит будет одинаково себя вести в одинаковых ситуациях.

Напомним ещё раз, что поле, проходящее сквозь полосовой магнит, практически однородное. Магнитные линии там расположены с одинаковой густотой и параллельны друг другу, так как направлены от южного полюса к северному.

Это свойство полосовой магнит имеет в течение длительного времени, поэтому он и называется постоянным.

В результате исследований, люди выясняли, что только три вещества могут быть постоянными магнитами. Это железо, никель и кобальт. Конечно, их сплавы тоже будут постоянными магнитами, но это уже не в счет, потому что сплав не является новым веществом.

Мы уже узнали, что магнит может притягивать к себе некоторые металлы. Причём, у разных магнитов, разной силы магнитное поле. Но мы так и не разобрались, как всё-таки возникает явление магнетизма? Как могут намагничиваться тела?

Давайте вспомним опыт Эрстеда. Он выяснил, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле.

А электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Значит, вокруг движущегося заряда возникает магнитное поле. Позднее Андрэ Ампер высказал очень интересную догадку о том, что внутри некоторых тел существует некие круговые токи.

Ампер был близок к истине, насколько это было возможно. Во времена Ампера ещё не знали о строении атома, но его догадка в общем и целом оказалась верна.

А теперь, вспомним строение атома: вокруг ядра вращаются электроны. Но, ведь, электрон — это заряженная частица. Значит, вокруг любого электрона существует магнитное поле. Как мы знаем, в любом теле количество электронов просто огромно, поэтому при упорядоченном движении электронов, может возникнуть достаточно сильное магнитное поле.

Именно этим объясняется намагниченность тех или иных предметов.

Откуда у постоянного магнита магнитное поле?

. В состав ферромагнетика входят парамагнитные атомы. Это такие атомы, которые имеют свой собственный магнитный момент. То есть эти атомы являются маленькими магнитиками. В намагниченном ферромагнетике, то есть в постоянном магните, все магнитные моменты этих парамагнитных атомов направлены в одну сторону и поэтому их магнитные поля складываются друг с другом. Атом является парамагнитным, если у него есть неспаренные электроны. Когда электроны спариваются друг с другом, то магнитные моменты электронов направляются противоположно друг другу, то есть компенсируют друг друга. Поэтому магнитные моменты спаренных электронов не дают вклад в магнитное поле парамагнитного атома. Магнитный момент электрона обусловлен тем, что электрон имеет отрицательный магнитный заряд и имеет вращательный механический момент. Вращающийся заряд создает ток, а ток создает магнитное поле. .

Нет никаких элементарных (молекулярных) токов. Это была гипотеза Ампера, которая не подтвердилась. Магнитное поле магнита от магнитных моментов электронов, собственных и орбитальных. А вообще ферромагнетизм — явление сложнейшее, пока сильно непонятное. Насквозь квантовое, в чем-то родственное сверхпроводимости.

Ну вообще это из области квантовой механики, там досконально разобран этот вопрос. Я хоть и не специалист, но попытаюсь объяснить как сам понимаю этот процесс. В некоторых веществах молекулы образуют своеобразные группы, и каждая такая группа проявляет магнитные свойства, обычно эти скопления имеют хаотичное направление и гасят магнитные свойства друг друга. В результате вещество не выглядит как магнит. Но если поляризовать (намагнитить) это вещество, то те скопления выстроятся в одном направлении, и появятся магнитные свойства у самого вещества.

От электронов и протонов, которые излучают из себя виртуальные фотоны.

«Никель, железо и кобальт»…это ферромагнетики. Все дело в том, что атомы ферромагнетиков находятся в запутанном состоянии (квантовая физика). Поэтому даже в слабых магнитных полях спины нескомпенсированных электронов способны легко синхронизироваться в пределах доменов. А с ростом магнитного поля и в пределах всего кристалла.