The magnetismus nebo magnetická energie je síla přírody spojená s pohybem elektrických nábojů a schopná vyvolat přitažlivost nebo odpor v určitých látkách. Magnety jsou dobře známé zdroje magnetismu.
Uvnitř nich jsou interakce, které vedou k přítomnosti magnetických polí, která mají vliv například na malé kousky železa nebo niklu.
Magnetické pole magnetu se stane viditelným, když je umístěno pod papír, na kterém se šíří železné piliny. Piliny jsou okamžitě orientovány podél linií pole a vytvářejí tak dvourozměrný obraz pole..
Dalším dobře známým zdrojem jsou dráty, které přenášejí elektrický proud; ale na rozdíl od permanentních magnetů magnetismus zmizí, když proud ustane.
Kdykoli se někde objeví magnetické pole, musel nějaký agent dělat práci. Energie investovaná do tohoto procesu je uložena v vytvořeném magnetickém poli a poté ji lze považovat za magnetickou energii.
Výpočet toho, kolik magnetické energie je uloženo v poli, závisí na tom a na geometrii zařízení nebo oblasti, kde byla vytvořena..
Induktory nebo cívky jsou pro to dobrým místem a vytvářejí magnetickou energii podobným způsobem, jako je elektrická energie skladována mezi deskami kondenzátoru..
Rejstřík článků
Legendy, které Plinius vyprávěl o starověkém Řecku, hovoří o pastýři Magnesovi, který před více než 2000 lety našel tajemný minerál schopný přilákat kousky železa, ale ne jiné materiály. Byl to magnetit, oxid železa se silnými magnetickými vlastnostmi.
Důvod magnetické přitažlivosti zůstal skrytý po stovky let. V nejlepším případě to bylo připisováno nadpřirozeným událostem. Přestože pro ni nepřestal hledat zajímavé aplikace, například kompas.
Kompas, který vynalezli Číňané, využívá k navigaci uživatele vlastního magnetismu Země..
Studium magnetických jevů mělo velký pokrok díky Williamovi Gilbertovi (1544 - 1603). Tento anglický vědec alžbětinské éry studoval magnetické pole sférického magnetu a dospěl k závěru, že Země musí mít své vlastní magnetické pole.
Při studiu magnetů si také uvědomil, že nemůže získat samostatné magnetické póly. Když je magnet rozdělen na dvě části, mají nové magnety také oba póly.
Bylo to však na počátku 19. století, kdy si vědci uvědomili existenci vztahu mezi elektrickým proudem a magnetismem.
Hans Christian Oersted (1777 - 1851), narozený v Dánsku, dostal v roce 1820 myšlenku na průchod elektrického proudu vodičem a sledování účinku, který to mělo na kompas. Kompas by se odchýlil, a když proud přestal proudit, kompas by opět směřoval na sever jako obvykle.
Tento jev lze ověřit přiblížením kompasu k jednomu z kabelů vycházejících z autobaterie během provozu spouštěče..
V okamžiku uzavření obvodu by jehla měla zaznamenat pozorovatelné vychýlení, protože baterie automobilů mohou dodávat dostatečně vysoké proudy, takže se kompas odchýlí.
Tímto způsobem bylo jasné, že náboje v pohybu jsou ty, které vedou k magnetismu..
Několik let po Oerstedových experimentech znamenal britský výzkumník Michael Faraday (1791 - 1867) další milník, když objevil, že měnící se magnetické pole zase vede k elektrickým proudům..
Oba jevy, elektrické i magnetické, spolu úzce souvisí, přičemž každý z nich vede k druhému. Sjednotil je Faradayův žák James Clerk Maxwell (1831 - 1879) v rovnicích, které nesou jeho jméno.
Tyto rovnice obsahují a shrnují elektromagnetickou teorii a mají platnost i v relativistické fyzice..
Proč některé materiály vykazují magnetické vlastnosti nebo snadno získávají magnetismus? Víme, že magnetické pole je způsobeno pohybujícími se náboji, proto uvnitř magnetu musí být neviditelné elektrické proudy, které vyvolávají magnetismus.
Celá hmota obsahuje elektrony obíhající kolem atomového jádra. Elektron lze přirovnat k Zemi, která má translační pohyb kolem Slunce a také rotační pohyb na své vlastní ose..
Klasická fyzika připisuje podobné pohyby elektronu, i když analogie není zcela přesná. Jde však o to, že obě vlastnosti elektronu způsobují, že se chová jako malá smyčka, která vytváří magnetické pole..
Je to rotace elektronu, která nejvíce přispívá k magnetickému poli atomu. V atomech s mnoha elektrony jsou seskupeny do párů a s opačnými rotacemi. Jejich magnetická pole se tedy navzájem ruší. To se děje u většiny materiálů.
Existují však některé minerály a sloučeniny, ve kterých je nepárový elektron. Tímto způsobem síťové magnetické pole není nula. Tím se vytvoří magnetický moment, vektor, jehož velikost je součinem proudu a plochy obvodu.
Sousední magnetické momenty na sebe vzájemně působí a tvoří oblasti zvané magnetické domény, ve kterém je mnoho otočení vyrovnáno stejným směrem. Výsledné magnetické pole je velmi silné.
Materiály, které mají tuto kvalitu, se nazývají feromagnetický. Je jich několik: železo, nikl, kobalt, gadolinium a některé jejich slitiny.
Zbytek prvků v periodické tabulce postrádá tyto výrazné magnetické efekty. Spadají do kategorie paramagnetické nebo diamagnetický.
Diamagnetismus je ve skutečnosti vlastnost všech materiálů, které za přítomnosti vnějšího magnetického pole zažívají mírný odpor. Vizmut je prvek s nejvíce zdůrazněným diamagnetismem.
Na druhou stranu, paramagnetismus sestává z méně intenzivní magnetické odezvy než feromagnetismu, ale stejně atraktivní. Paramagnetickými látkami jsou například hliník, vzduch a některé oxidy železa, jako je goethit.
Magnetismus je součástí základních přírodních sil. Jelikož jsou součástí i lidské bytosti, jsou přizpůsobeny existenci magnetických jevů i zbytku života na planetě. Některá zvířata například používají magnetické pole Země k geografické orientaci..
Ve skutečnosti se věří, že ptáci provádějí své dlouhé migrace díky tomu, že mají v mozku jakýsi organický kompas, který jim umožňuje vnímat a používat geomagnetické pole.
I když lidem chybí takový kompas, místo toho mají schopnost upravovat prostředí mnoha dalšími způsoby než zbytkem zvířecí říše. Členové našeho druhu tedy používali magnetismus ve svůj prospěch od okamžiku, kdy první řecký ovčák objevil lávový kámen..
Od té doby existuje mnoho aplikací magnetismu. Zde je několik:
- Výše uvedený kompas, který využívá zemské geomagnetické pole k geografické orientaci.
- Staré obrazovky televizorů, počítačů a osciloskopů založené na katodové trubici, které používají cívky generující magnetické pole. Tito jsou zodpovědní za vychýlení elektronového paprsku tak, aby zasáhl určitá místa na obrazovce, a tak vytvořil obraz.
- Hmotnostní spektrometry, používané ke studiu různých typů molekul a s mnoha aplikacemi v biochemii, kriminologii, antropologii, historii a dalších oborech. Využívají elektrické a magnetické pole k vychýlení nabitých částic v trajektoriích, které závisí na jejich rychlosti..
- Magnetohydrodynamický pohon, při kterém magnetická síla pohání paprsek mořské vody (dobrý vodič) dozadu, takže podle třetího Newtonova zákona dostane vozidlo nebo člun dopředný impuls.
- Zobrazování magnetickou rezonancí, neinvazivní metoda získávání snímků vnitřku lidského těla. V zásadě využívá velmi intenzivní magnetické pole a analyzuje odezvu vodíkových jader (protonů) přítomných v tkáních, které mají výše uvedenou vlastnost spinu..
Tyto aplikace jsou již zavedeny, ale v budoucnu se předpokládá, že magnetismus může pomocí technik také bojovat proti chorobám, jako je rakovina prsu hypertermické, které produkují magneticky indukované teplo.
Myšlenkou je vstříknout tekutý magnetit přímo do nádoru. Díky teplu produkovanému magneticky indukovanými proudy by se železné částice dostatečně zahřály, aby zničily zhoubné buňky..
Když přemýšlíte o použití určitého typu energie, vyžaduje to její přeměnu na nějaký druh pohybu, jako je například turbína, výtah nebo vozidlo; Nebo že se přemění na elektrickou energii, která zapne nějaké zařízení: telefony, televizory, bankomat a podobné věci.
Energie je velikost s několika projevy, které lze upravit mnoha způsoby. Může být energie malého magnetu zesílena tak, že se neustále pohybuje více než několik mincí??
Aby byla energie použitelná, musí mít velký rozsah a pocházet z velmi bohatého zdroje.
Takové energie se nacházejí v přírodě, ze které se vyrábějí ostatní typy. Jsou známy jako primární energie:
- Solární energie.
- Atomová energie.
- Geotermální energie.
- Síla větru.
- Energie biomasy.
- Energie z fosilních paliv a minerálů.
Z nich se vyrábí sekundární energie, jako je elektřina a teplo. Kde je magnetická energie?
Elektřina a magnetismus nejsou dva samostatné jevy. Ve skutečnosti jsou oba dva společně známí jako elektromagnetické jevy. Dokud jeden z nich existuje, druhý bude existovat.
Tam, kde je elektrická energie, bude v nějaké formě magnetická energie. Ale toto je sekundární energie, která vyžaduje předchozí transformaci některých primárních energií.
Výhody nebo nevýhody používání určitého druhu energie jsou stanoveny podle mnoha kritérií. Mezi ně patří, jak snadná a levná je jeho výroba, a také to, nakolik je tento proces schopen negativně ovlivnit životní prostředí a lidi..
Je důležité vzít v úvahu, že energie se mnohokrát transformují, než je lze použít..
Kolik transformací muselo dojít, aby se vytvořil magnet, kterým bude nákupní seznam připevněn ke dveřím chladničky? Kolik postavit elektromobil? Jistě.
A jak čistá je magnetická nebo elektromagnetická energie? Existují lidé, kteří věří, že neustálé vystavení elektromagnetickým polím lidského původu způsobuje zdravotní a ekologické problémy.
V současné době existuje řada výzkumných linií věnovaných studiu vlivu těchto oborů na zdraví a životní prostředí, ale podle prestižních mezinárodních organizací zatím neexistují přesvědčivé důkazy o jejich škodlivosti..
Zařízení, které slouží k zadržování magnetické energie, je známé jako induktor. Jedná se o cívku, která je tvořena navinutím měděného drátu s dostatečným počtem závitů a je užitečná v mnoha obvodech k omezení proudu a zabránění jeho náhlé změně.
Cirkulací proudu otáčkami cívky se uvnitř vytváří magnetické pole..
Pokud se proud změní, změní se také linie magnetického pole. Podle Faraday-Lenzova indukčního zákona tyto změny indukují v zatáčkách proud, který je proti nim.
Když se proud náhle zvýší nebo sníží, cívka se postaví proti, takže může mít ochranné účinky na obvod.
Magnetická energie se ukládá v magnetickém poli vytvářeném v objemu vymezeném otáčkami cívky, který bude označen jako NEBOB a to záleží na:
- Intenzita magnetického pole B.
- Průřez cívky NA.
- Délka cívky l.
- Propustnost vakua μnebo.
Vypočítává se takto:
Tato rovnice platí v jakékoli oblasti vesmíru, kde je magnetické pole. Pokud je svazek známý PROTI z této oblasti, její propustnosti a intenzity pole je možné vypočítat, kolik magnetické energie má.
Magnetické pole uvnitř vzduchem naplněné cívky o průměru 2,0 cm a délce 26 cm je 0,70 T. Kolik energie je v tomto poli uloženo?
Skutečnost: propustnost vakua je μnebo = 4π. 10-7 T.m / A
Číselné hodnoty jsou nahrazeny v předchozí rovnici, přičemž je třeba dbát na převod hodnot na jednotky mezinárodního systému.
.0.7%5E%7B2%7D.%5Cpi&space;.%5Cleft&space;(%5Cfrac%7B2.10%5E%7B-2%7D%7D%7B4%7D&space;%5Cright&space;).26.10%5E%7B%5E%7B-2%7D%7D%5C,&space;J=15.93%5C,&space;J)
Zatím žádné komentáře