Sostanze in un campo magnetico. Interazione del campo magnetico con la materia

Quanti fenomeni non spiegati e misteri irrisolti sono nascosti dal nostro pianeta! Ma gli abitanti osservanti della Terra da secoli a secolo studiano i modelli, mettono esperimenti, inventano, trionfano le conclusioni e utilizzano le loro invenzioni. I misteri dello spazio e della natura costantemente invitano la gente a spingerli a tutti i nuovi esperimenti alla ricerca della verità e degli indizi. Uno di questi misteri è il comportamento della materia in un campo magnetico.

Le prime osservazioni magnetiche

Secondo la leggenda esistente, un antico pastore di nome Magnus ha scoperto una volta che il suo staff si è attaccato alla pietra con un lato metallico. A lui (la pietra) questa scoperta è dedicata. Secondo un'altra teoria, la parola "magnete" dalla lingua greca viene tradotta come "una pietra dalla magnesia", dopo il nome della città di Magnesia, dove sono stati scoperti depositi magnetici. Anche alcuni secoli prima della nostra epoca, i cinesi notarono che alcune pietre, fissate in modo tale da poter ruotare liberamente, invariabilmente si trasformano in una certa direzione.

Come è apparsa la bussola

Le prime bussole erano cucchiai di magnetite con uno stelo corto, che poteva essere ruotato in cerchio. Qualche tempo dopo che il cucchiaio era stato girato, si fermò e la sua asta sempre puntò verso il nord. Ma queste forze sono così piccole che possono ruotare solo le frecce frecce fisse della bussola.

Più tardi i marinai inserirono gli aghi magnetici in cannucce e li mettevano in una ciotola d'acqua. La paglia ha sempre puntato verso nord-sud. La ragione di questo fenomeno inesplorato è un certo campo intorno alla Terra, che ha la capacità di influenzare le sostanze che sono in essa e determinare la loro direzione.

Sfera magnetica intorno alla Terra

La nostra Terra è cinta da una sfera in cui le forze magnetiche funzionano, il suo nome è un campo magnetico. Anche se la versione sul suo verificarsi non è confermata, ma i geofisici fondamentalmente sono d'accordo con l'affermazione che il campo magnetico esiste a causa della composizione del ferro del nucleo del nostro pianeta. La rotazione della Terra facilita la formazione di flussi continui di cariche elettriche nel nucleo metallico fuso, che portano all'apparenza di un campo magnetico attorno a loro. La terra appare quindi come un enorme magnete, a cui rispondono le frecce delle bussole.

Proprietà e natura dei magneti

Magneti come quelli che amano decorare frigoriferi o tenere note in cucina hanno proprietà piuttosto interessanti. Il comportamento delle sostanze in campi magnetici dipende dai materiali di cui sono composte queste sostanze. Tutti sanno che i magneti si attaccano a oggetti in ferro o acciaio. E perché questo accade? In ogni magnete sono presenti due poli. Se si conduce un esperimento e tiene un paio di magneti vicini l'uno all'altro, si scopre che il polo nord di uno attrae l'opposto – il polo sud dell'altro. Tuttavia, se si distribuiscono i magneti con gli stessi pali, si respingono sempre l'un l'altro. Gli elettroni che fanno rivoluzioni intorno al nucleo di un atomo hanno una carica elettrica negativa. Il flusso di particelle cariche genera un campo magnetico, che è piegato da un grande anello intorno a loro.

Ad esempio, quando una luce è accesa, una corrente elettrica si sposta attraverso il suo cablaggio, e gli elettroni si spostano da un atomo ad un altro e un campo magnetico debole sorge intorno al cablaggio. Allo stesso modo, un forte campo magnetico sorge da fili ad alta tensione. L'elettricità e il magnetismo agiscono come due componenti dell'elettromagnetismo. Ogni elettrone che ruota intorno al suo asse, come un pianeta che si gira intorno, costruisce un piccolo ciclo di corrente elettrica nella sua orbita e crea un proprio campo magnetico nella sostanza. Le sostanze in un campo magnetico si comportano in modo diverso.

Come funziona l'interazione del campo magnetico con la materia?

Ad esempio, quando un campo magnetico agisce su una plastica, si verifica quanto segue: i campi magnetici in miniatura di ciascuno degli atomi si neutralizzano a vicenda, perché i loro poli sono diretti in direzioni diverse. Ma negli atomi di ferro vengono posizionati in modo tale che il materiale possa essere magnetizzato. Gli atomi in esse sono riuniti in gruppi e sono chiamati domini magnetici. Ogni piccolo dominio di questo tipo è costituito da miliardi di particelle con tutti i loro campi magnetici che sono diretti in una direzione e lui stesso diventa un piccolo magnete. Nel pezzo di ferro, i domini stessi sono diretti in direzioni diverse, quindi si neutralizzano reciprocamente e indipendentemente il ferro non presenta proprietà magnetiche. Per creare un magnete, tutti i domini dovrebbero trovarsi in una direzione, quindi un pezzo di ferro magnetizzerebbe e attirerebbe tutti gli oggetti metallici nelle vicinanze. Come posso ottenere il ferro per organizzare i domini nello stesso ordine? È abbastanza semplice: per fare questo, mettere il pezzo di ferro in un campo magnetico. Fissando l'un l'altro, i domini si dispiegano nella direzione del campo. Allo stesso tempo, cominceranno ad attirare atomi da altri domini, aumentando le dimensioni.

Presto, molti di questi elementi creeranno una linea, e il pezzo di ferro stesso diventerà un magnete e attirerà ogni pin, chiodo o altri oggetti metallici nelle vicinanze. Quindi c'è una magnetizzazione: il campo magnetico nella materia è notevolmente aumentato. Ma, come dicono, è meglio vedere una volta che sentire cento volte. Non l'eccezione e il fenomeno che stiamo considerando. Come essere sicuri di questo?

Il campo magnetico e la magnetizzazione delle sostanze possono essere considerati in casa. Basta condurre un semplice esperimento. Prendi un piccolo chiodo di ferro e lo metta sul magnete dal frigorifero. I suoi domini si allineeranno rapidamente, e per un po 'il chiodo diventerà un magnete, con il quale sarà facile sollevare un perno.

Determinazione del campo magnetico

Per studiare il campo magnetico nella materia, vengono studiati due tipi di correnti: correnti macro e microcircuiti. Le macro sono quelle create dal moto dei corpi macroscopici carichi. Le microcurrenze sono chiamate correnti create dagli elettroni in atomi, molecole e ioni. Un campo magnetico nella materia è creato da due campi: il campo esterno creato dai macrocurrenti e il campo interno formato da microcorrenti.

La sostanza più magnetica

Un fatto interessante è che in natura c'è un vero magnete – un minerale magnetico di ferro. Ma la maggior parte dei corpi che hanno il proprio campo magnetico, ma artificialmente artificiali. I più forti sono quelli che sono una lega di neodimio, ferro e boro. E qual è la sostanza più magnetica per oggi? Gli scienziati hanno potuto rispondere a questa domanda. Un gruppo di fisici dello stato del Minnesota ha creato un nuovo materiale composto da 16 atomi di ferro e 2 atomi di azoto caratterizzato da una permeabilità magnetica del 18% superiore al più forte – il magnete del neodimio.

Quali sono i magneti?

In breve, il campo magnetico in materia dipende dai magneti. Il posizionamento di uno di essi in un campo magnetico forma il suo campo magnetico nella materia. I tipi di magneti distinguono le seguenti: diamagnetica, paramagneti e ferromagneti. I campi più potenti sono creati da ferromagneti, perché hanno elevate proprietà magnetiche. Tali sostanze comprendono ferro, nichel, cobalto, metalli di terre rare e loro leghe, nonché leghe di cromo e manganese. I magneti permanenti li fanno fuori , perché il campo della ferromagnetica non scompare dopo la cessazione del campo magnetico.

Le paramagnetiche hanno una permeabilità magnetica che è appena sopra l'unità a temperatura ambiente. Tali sostanze in un campo magnetico sono scarsamente magnetizzate, ma quando la temperatura diminuisce, le loro proprietà magnetiche aumentano. I paramagneti includono, ad esempio, ossigeno, platino, alluminio e metalli di terre rare.

Le diamagnetiche sono un altro tipo di sostanza la cui permeabilità magnetica è leggermente inferiore all'unità, le loro proprietà magnetiche sono ancora più deboli. A molti di questi metalli, come il bismuto, l'argento, l'oro, il rame, così come l'acqua e composti organici. Un fatto interessante è che quando vengono riscaldati ad una certa temperatura (il punto Curie), le proprietà ferromagnetiche scompaiono, ei metalli demagnetizzano e diventano paramagnetici.

Uso di un campo magnetico

Le persone hanno imparato a utilizzare per sé le proprietà di cui sopra di materia in un campo magnetico: i ferromagneti sono indispensabili nella produzione di apparecchiature elettriche e informatiche. Possono essere trovati in trasformatori, motori elettrici e vari strumenti di misura, permettono diverse volte di aumentare il campo magnetico, senza cambiare la corrente nella bobina.

L'utilizzo di tali materiali può ridurre sensibilmente il consumo di elettricità. Sono utilizzati per la registrazione del suono magnetico e il rilevamento dei difetti, la formazione di minerali. Oggi, la medicina utilizza i magneti per diagnosticare e curare varie malattie. In generale, l'attività delle apparecchiature diagnostiche è basata sull'azione dei magneti permanenti. Ad esempio, è necessario un indicatore del tonometro dell'occhio per la rilevazione del glaucoma nella fase iniziale. Usato in chirurgia e microchirurgia, dispositivi magnetici per rimuovere frammenti metallici dal corpo umano. Il principio del loro funzionamento è anche basato sulle proprietà dei magneti senza collegare la rete. Un ampio effetto terapeutico è fornito da varie bende magnetiche e applicatori. Essi alleviare il dolore e fermare il processo di infiammazione, nonché trattare molte malattie con il metodo di influenza del campo magnetico sulle zone attive del corpo umano. È noto che la regina Cleopatra ha anche utilizzato ornamenti magnetici per migliorare il flusso sanguigno e ritardare l'invecchiamento.

Il valore del campo magnetico per il pianeta

Il campo magnetico svolge un ruolo importante nella vita del pianeta. Innanzitutto, serve come protezione degli abitanti della Terra e dei satelliti dall'influenza non sicura dei corpi cosmici. Sotto l'influenza del campo magnetico, la loro traiettoria cambia. I ricercatori ammettono che alcuni pianeti non dispongono di un nucleo di metallo, e quindi un campo magnetico, che riduce significativamente il numero di pianeti eventualmente abitato. I residenti sono anche a rischio di restare senza protezione del campo. Ma per informare, quando questo accade, i geofisici non si impegnano. Gli studi hanno rivelato che oltre 160 milioni di anni, i poli magnetici – a nord ea sud – sono variati tra di loro circa cento volte. L'ultimo fenomeno si è verificato 720 mila anni fa e la Terra è stata attaccata da particelle cosmiche. Una delle teorie che spiega l'estinzione dei dinosauri, dice che questi giganti sono scomparsi proprio per questo motivo.

Il campo magnetico diventa più sottile

La geofisica, analizzando le proprietà del campo magnetico, ha scoperto che ci sono turni non sicuri che non sono stati fissati in precedenza. Nel sud dell'Oceano Atlantico, lo strato del campo magnetico diventa gradualmente più sottile. Negli ultimi 150 anni, il campo è diventato più debole del dieci per cento. Gli scienziati sostengono che la modifica dei poli avverrà abbastanza rapidamente, entro 100 anni dall'inizio della inversione. Quale genere di generazione osserverà questo fenomeno e come esso influirà sugli abitanti della Terra non è ancora noto, ma c'è un'affermazione che un tale cambiamento di poli influirà negativamente sull'ingegneria elettrica.

Tempeste magnetiche e il loro impatto sulle persone

A volte nel campo magnetico della Terra vi sono perturbazioni – sono tempeste magnetiche che dipendono direttamente dal Sole. Durante il periodo dell'incremento dell'attività solare , si osserva un enorme rilascio di energia, che contribuisce alla formazione di brillamenti solari. Allo stesso tempo, un gigantesco flusso di particelle cariche si precipita sulla Terra ad un'alta velocità – 500-1000 chilometri al secondo, creando un forte campo magnetico. Questo flusso raggiunge il pianeta in pochi giorni. Due potenti campi magnetici si scontrano e, di conseguenza, viene violato il campo magnetico della Terra. L'uomo è abituato ad un normale campo magnetico e con le tempeste magnetiche cambia il suo stato di salute.

La gente ha diverse magnetosensitività, l'effetto su una persona di una tempesta magnetica dipende direttamente dal suo stato di salute. Lo stato di salute peggiora, la vitalità diminuisce, la capacità di lavoro diminuisce, la debolezza appare, la testa fa male, il sonno è disturbato, il sistema nervoso si deteriora (aumenta il numero di errori, aumenta il numero di incidenti e disastri). In relazione al verificarsi di elettricità superficiale sui dispositivi in tali giorni, il loro lavoro può essere interrotto.

La reazione degli animali in un campo magnetico

È dimostrato che gli uccelli sentono molto bene il campo magnetico della Terra e lo vedono anche. Gli scienziati ritengono che gli uccelli siano creature uniche di questo tipo: la forza magnetica li aiuta a trovare la propria casa durante i voli alle distanze colossali.

Un campo magnetico come navigatore utilizza le tartarughe marine. Gli animali con alta magnetosensitività, ad esempio i gatti, reagiscono in anticipo ai cambiamenti nella tensione del campo magnetico. Comportamento insolito degli animali è osservato prima degli uragani e dei terremoti. Per determinare l'approccio di uno tsunami o un terremoto in Giappone nei grandi acquari contengono acne, che prima che i cataclismi si alzino in superficie e si preoccupano, provano forti perturbazioni del campo magnetico.

Invece di una parola d'ordine

L'influenza del campo magnetico sugli abitanti del nostro pianeta non è ancora stata completamente studiata, gli scienziati di tutto il mondo hanno appena aperto la tenda del mistero del pianeta Terra e stanno cercando di trovare risposte a domande particolarmente importanti. Ma il progresso non si ferma e la scienza sta rapidamente sviluppando al giorno d'oggi, quindi chissà, forse la prossima generazione conoscerà la risposta alla maggior parte delle domande su cui combattono le migliori menti dell'uomo.