magnetism magnetism

De ce se numește magnet un magnet?

Într-adevăr, de ce îi spunem așa? Dar de îndată ce nu au încercat să numească un magnet înainte! Grecii antici - „piatra specială”, „acea piatră”, și, de asemenea, „piatra herculeană”, fie datorită rezistenței sale, fie pentru că această piatră a fost extrasă în apropierea orașului Heraclea din Lidia. Grecii aveau un alt nume – „siderit”, în traducere – „diamant”. Dar să nu credeți că este din cauza durității sau frumuseții magnetului. Doar că diamantul în sine a fost numit siderit datorită strălucirii pur „de fier” în forma sa brută, grecii au numit și fier moale. Denumirea greacă siderit s-a datorat „tendinței” magnetului de a călca și poate și datorită faptului că magnetul a fost extras inițial în minele de minereuri de fier.

Mai târziu, britanicii, francezii, spaniolii și apoi grecii înșiși au fost înșelați de această dualitate a numelui și și-au bazat poreclele moderne pe diamantul magnet. Așa au ieșit francezul „aimant”, spaniolul „piedramant”, englezul „adamant” și grecescul modern „adamas”. Adevărat, ei spun că francezii nu însemnau diamant - adamas, ci numele antic chinezesc pentru magnetul „chu-shi” sau „nitshi-chi”, care înseamnă „piatră iubitoare”. Și în franceză, „aimant” - (pronunțat „eman”) este „iubitor”.

Trebuie să spun că întregul Orient Antic a înzestrat magnetul cu capacitatea de a iubi fierul. Dacă atrage, atunci iubește. Și, prin urmare, aproape toate numele estice ale magnetului provin din această proprietate - de exemplu, „thumbaka” sanscrită.

Italienii au numit magnetul „calamita”, iar acest cuvant a inceput sa fie folosit in Romania, Bosnia si in aceeasi Grecia.

Orez. 328. Magneți naturali: a - în „căști”; b - într-un cadru cu simbol magic

Vechea denumire germană pentru magnet este de asemenea cunoscută: „sigelstein” – „piatră imprimată”. Se întâmplă probabil din cauza obiceiului, răspândit în antichitate, de a sculpta pe magneți naturali diverse figuri și simboluri magice (Fig. 328), iar astfel de pietre puteau fi deja folosite ca peceți. Marele om de știință Isaac Newton a purtat chiar și un inel, unde un magnet natural de o putere extraordinară era prezent ca o piatră prețioasă. Este posibil ca omul de știință să fi sigilat și sigilii de ceară pe scrisori și documente cu ele... Și, în cele din urmă, egiptenii au numit magnetul osul Ora. Prin numele Sau au înțeles proprietatea Soarelui de a răsări și de a apune. Cu alte cuvinte, Or este una dintre zeități Egiptul antic, al cărui os se credea a fi un magnet.

Cam atâtea nume a avut această piatră minunată, dar încă o numim magnet.

Filosoful grec antic Platon relatează că poetul Euripide a dat acest nume pietrei. Dar fără niciun motiv, nu poți inventa un cuvânt. Potrivit unei legende descrise de istoricul antic Pliniu, împrumutată din surse și mai vechi, un păstor din insula Creta pe nume Magnis sau Magness a observat că sandalele sale cu încălțăminte de fier, precum și un băț cu vârf de fier, se lipesc de negru. pietre, care zăceau din belșug sub picioarele voastre. Păstorul a răsturnat băţul cu capătul „neîncălţat” şi s-a asigurat ca lemnul să nu fie atras de pietre ciudate care nu recunosc alte materiale decât fierul. Se pare că ciobanul a luat câteva dintre aceste pietre de pe Muntele Ido, unde păștea oi, acasă și a lovit imaginația vecinilor. De la numele ciobanului a venit numele de „magnet”.

Există o altă explicație pentru cuvântul „magnet” - după numele provinciei Magnesia din Ionia, lângă râul Meander. Locuitorii acestei provincii erau numiți magneți. Omul de știință și poetul roman Titus Lucretius Carus, în poemul său „Despre natura lucrurilor”, acordând multă atenție magneților, indică direct:

„Această piatră a fost numită de greci cu numele depozitului de magnet, deoarece a fost găsită în interiorul magneților.” Numele german pentru un magnet, „magnet”, pare să aibă ceva de-a face cu el.

Acum această provincie se numește Manissa și încă se mai găsesc pietre magnetice acolo. Muntele local Sipil, bogat în magneți naturali, este adesea lovit de fulgere, la fel ca Muntele Magnitnaya din Urali. De mult s-a observat că un magnet atrage fulgerul.

De peste 2.000 de ani oamenii folosesc proprietățile unui magnet. Și, probabil, piatra Hercule a fost folosită în busolă în primul rând.

Ce este un indicator de sud?

Înainte rapid China antică. Istoricul chinez Su Matzen, după ce a studiat cronicile antice, ne-a lăsat o poveste interesantă despre evenimentele care au avut loc în timpurile străvechi.

Cu mai bine de 4 mii de ani în urmă, împăratul Huang Ti a atacat inamicul din spate cu o armată în ceață deasă și a câștigat. A fost ajutat în aceasta, conform cronicii, de figuri montate pe vagoane cu mâna întinsă, îndreptate mereu spre sud (Fig. 329).

Sau o altă legendă. În rulotele care în antichitate treceau prin deșertul Gobi spre vest, se afla o cămilă specială, albă. Această cămilă a purtat o încărcătură neobișnuită - un vas de pământ cu apă plasat într-o cușcă de protecție din lemn. Pe apă plutea o plută din scoarță de plută, pe care era fixată o bucată alungită de piatră Chu-shi sau un ac de oțel frecat cu această piatră. Marginile vasului au fost pictate în culori care denota simbolic părți ale lumii: roșu - sud, negru - nord, verde - est, alb - vest. (Și acum ei pictează adesea polul sudic al unui magnet în roșu, iar polul nord în negru sau albastru. Este pentru că roșul este cald și albastrul este rece?) Magnetul de pe plută, pornind ușor pe apă, indica întotdeauna direcția „sud – nord. Un vas cu apă și un magnet a fost probabil primul compas folosit de caravana în deșert.

Compasele chinezești au supraviețuit până în vremea noastră, totuși, într-o formă destul de deteriorată; sunt păstrate în muzee. Una dintre aceste busole, datând din secolul al X-lea. n. e., în exterior surprinzător de asemănător cu o lingură modernă de lemn așezată pe o tavă (Fig. 330). Mânerul acestei „linguri” este un magnet alungit, iar partea inferioară a lingurii este un rulment cu bile bun, care se rotește ușor pe o „tavă”, pe care sunt aplicate diviziuni, permițându-vă să determinați țările lumii, chiar și sud-vest, sud-est, nord-vest și nord-vest.

Orez. 330. Busolă chinezească - „linguriță”

În secolele XI-XII. Indicatorul de sud a devenit deja cunoscut sub numele de „chi nan ting”, sau „săgeată îndreptată spre sud”, care este mai aproape de conceptul modern de „ac de busolă magnetică”. De asemenea, se știe că au fost capabili să pregătească magneți artificiali dintr-un ac de oțel frecat cu o piatră magnetică. Acest ac magnetizat a fost folosit ca „indicator de sud” sau busolă antică.

Se crede uneori că busola a venit din China prin India la arabi și de la arabi la europeni, iar acest lucru s-a întâmplat în secolul al XII-lea. Dar, probabil, ideea unei busole nu a pătruns din China în Europa, iar acest dispozitiv a fost inventat acolo independent. Inventatorul busolei în Europa este italianul Flavio Gioia, originar din orașul Amalfi. La Napoli i-au ridicat chiar un monument, iar în 1902 au sărbătorit solemn 600 de ani de la această invenție. Adevărat, au existat mențiuni despre o busolă „europeană” de către călugărul Alban Nequem în 1187 și poetul Guyot din Provence în 1206.

Cu toate acestea, înainte de inventarea lui Joya, busola europeană, deși avea o săgeată, nu avea un cadran rotativ cu diviziuni, ceea ce îngreuna foarte mult utilizarea sa. Da, iar acest dispozitiv nu se numea busolă, ci tremur, plată turnantă magnetică și chiar broască. Apoi a apărut nume modern dispozitiv - din italianul „compassare”, care înseamnă „a măsura în pași”. Iar meritul lui Joy a fost cel puțin faptul că a furnizat dispozitivului cadranul rotativ lipsă cu diviziuni, dându-i aspect modern. Cu ajutorul busolei inventate de Joya s-au făcut toate marile descoperiri geografice.

Sunt puternice tentațiile magnetice?

Pe biroul autorului se află o carte groasă cu profilul unui înțelept în relief pe copertă. A fost publicată în 1600 la Londra. Persoana care a scris-o a studiat mai mult magneții decât oricine altcineva. Numele lui este William (William) Gilbert (1544-1603). Poetul englez Dryden a spus despre el:

Gilbert va trăi cât
până când magnetul nu mai atrage...

Galileo, după ce a citit cartea lui Gilbert, l-a declarat „mare în așa măsură încât provoacă invidie”.

În celebra Universitate Oxford, multă vreme a atârnat un portret al lui Gilbert, înfățișat în plină creștere, într-un halat de doctorat, ținând în mână un model magnetic al globului - un terrelu. Deasupra umărului stâng al omului de știință sunt scrise cuvintele: „Primul prospector al forțelor magnetice Gilbert”. Contemporanii și descendenții l-au numit pe Gilbert părintele magnetismului.

Și toate aceste cuvinte sunt recunoștință față de om de știință pentru celebra sa carte „Despre magnet, corpuri magnetice și marele magnet - Pământul”, pe care a scris-o timp de 18 ani.

Gilbert a adunat numeroase pilde și superstiții despre magnet, create de oamenii de știință antici, „înșelători și povestitori”, așa cum îi spunea el.

Iată ce scrie Hilbert însuși:

„De exemplu, suspiciunea exprimată cu privire la magnet, dacă a fost creat în mod insidios de demoni răi... Sau că magnetul deblochează orice încuietori și obloane și aduce beneficii hoților cu fumul și fumurile sale, de parcă această piatră ar fi apărut pentru furt. Sau ca și cum fierul, atras de un magnet și așezat pe o cântar, nu adaugă nimic la greutatea magnetului, de parcă greutatea fierului ar fi absorbită de puterea pietrei. Sau de parcă în India sunt niște stânci marine care abundă cu magnet, care extrag toate cuiele din navele care s-au lipit de ele... iar în construcția lor trebuie să folosești cuie de lemn pentru a nu vărsă. Sau ei spun că în Etiopia există un alt munte, care este generat de piatra cu pânză, care nu poate suporta fierul, îl aruncă afară și îl împinge departe de sine.

„Cu asemenea prostii și basme”, remarcă emoționat Hilbert, „filozofii vulgari înșiși se distrează și hrănesc acei cititori însetați să-i cunoască pe misterioșii și pe ignoranții care se amuză cu absurdități”.

Este interesant că nu numai în antichitate, ci și astăzi, diferite fenomene extraordinare au fost asociate și continuă să fie asociate cu un magnet. Ce pur și simplu nu a încercat să realizeze cu ajutorul magneților! Și zboară pe Lună și construiește o „mașină cu mișcare perpetuă” și creează un nou tip de armă. Există ceva în comun în toate aceste încercări, pe care ar fi potrivit să le numim ispite magnetice.

Totul a început din nou cu China. Potrivit unei legende care a apărut cu multe secole în urmă, împăratul Shi Huangdi a ordonat să închidă poarta cu o piatră magnetică, deschizând drumul către palatul său. Și dacă un războinic în armură de fier ar încerca să treacă prin aceste porți, ar îngheța pe loc, atras de un magnet. Mai mult, dacă un intrus cu o armă ascunsă a încercat să treacă prin această poartă, atunci aceasta a scăpat de el și s-a lipit de bolta magnetică, la fel ca cuiele smulse din navă de un „munte magnetic”. Cel mai probabil, aceasta este ficțiune, deoarece magneții naturali nu ar putea avea o astfel de putere.

Este caracteristic că ideea de a smulge armele din mâinile inamicului cu magneți a supraviețuit mileniilor și a ajuns chiar cu un secol înainte de ultimul. În romanul „Pe două planete” scriitorul secolului al XIX-lea. Kurt Lasswitz descrie bătălia pământenilor cu marțienii. Cavalerii Pământului au mărșăluit cu îndrăzneală împotriva mașinilor aeriene marțiane și păreau să-i forțeze în aer să zboare. Dar viclenii marțieni au desfășurat între aparatele lor aeriene ceva sub forma unei pături uriașe care acoperea câmpul de luptă de sus. Acest văl s-a dovedit a fi... un magnet uriaș de o putere extraordinară. Restul s-a întâmplat în același mod ca și în porțile magnetice chinezești. Cât ai clipi, aerul s-a umplut de un nor gros de sulițe, sabii și carabine, zburând în sus cu tunet și trosnind spre pătura magnetică, de care s-au lipit.

Sau a apărut un proiect fantastic pentru a salva navele de ghiulele inamice. Ideea a fost de a instala magneți puternici pe navă către inamic, acoperiți cu armuri groase. Miezurile inamice trebuiau să fie atrase de un magnet din apropiere, să se întoarcă în direcția lui și să se spargă împotriva armurii puternice. Restul navei ar fi putut fi lăsat neprotejat.

În principiu, totul era adevărat, cu excepția faptului că nici cel mai puternic dintre magneți nu poate acționa la distanță mare. Imaginați-vă că avem un magnet care poate atrage 10 tone de fier la o distanță de 1 cm. Acesta este un magnet foarte puternic. Deci, dacă mai mișcăm obiectul util cu încă 1 cm, atunci forța de atracție va scădea de 8 ori! La o distanță de 1 m, forța de atracție va scădea cu un factor de 1.000.000 și nu se poate vorbi de vreo atracție a nucleelor.

Dar în ultimul secol, ei încă nu știau cum să calculeze puterea magneților și o astfel de armură cu magnet a fost totuși construită în 1887. Acest magnet a atras o placă de oțel, astfel încât a fost nevoie de o forță de 10 tone pentru a-l rupe. Patru miezuri de 120 de kilograme atârnau unul după altul pe stâlpul unui magnet. Dar la 2 m de magnet, oamenii care aveau obiecte de oțel în buzunare abia au simțit efectul magnetului. Nu era nimic de gândit despre atracția nucleelor ​​inamice. Adevărat, un astfel de magnet a acționat pe acul busolei timp de 10 km.

Și aceasta a servit ca invenție a așa-numitelor mine magnetice. Se știe că corpurile de oțel sunt magnetizate spontan sub influența magnetismului terestru. Acest lucru este valabil mai ales pentru obiectele lungi - poduri, nave. Deci, o astfel de navă magnetizată, care navighează peste o mină instalată în partea de jos, afectează un dispozitiv precum un ac magnetic situat într-o mină. Mina plutește în sus și explodează lângă navă.

Astfel de mine magnetice pot fi ușor neutralizate. Un avion cu un magnet puternic la bord este lansat de-a lungul rutei navei. Acest magnet face ca mina să plutească și să explodeze atunci când avionul în sine este deja departe. Și în plus, nava poate fi „demagnetizată” - pentru a crea un astfel de câmp magnetic cu magneți suplimentari, care este egal, dar opus câmpului magnetic al navei. Acest lucru s-a făcut adesea în timpul Marelui Războiul Patriotic, în special, viitorul mare fizician I. V. Kurchatov a fost angajat în acest lucru în Crimeea.

Este posibilă o „mașină cu mișcare perpetuă” magnetică?

Numeroase modele „perpetuum mobile” au fost asociate cu magneți, care s-au dovedit greu de dezmințit.

În ordine cronologică, arată așa. Chiar și în secolul al XIII-lea. Pierre Peregrine de Maricourt, un cercetător medieval al magneților, a susținut că, dacă o piatră magnetică este transformată într-o minge obișnuită și polii ei sunt direcționați exact de-a lungul axei lumii, atunci o astfel de minge se va învârti și se va învârti pentru totdeauna.

De Maricourt însuși nu a făcut un astfel de experiment, deși avea bile magnetice și a făcut și alte experimente cu ele. Aparent, el credea că el însuși nu a făcut mingea suficient de precis sau că și-a îndreptat polii nu de-a lungul axei lumii. Dar el a sfătuit cu insistență cititorii să creeze și să testeze o mașină magnetică cu mișcare perpetuă, adăugând: „Dacă iese, te vei bucura de ea, dacă nu, dă vina pe mica ta artă!”

Același autor are o descriere a unei alte „mașini cu mișcare perpetuă” - o roată dințată cu dinți din oțel și argint printr-una. Dacă aduci un magnet la această roată, a argumentat de Maricourt, roata va începe să se rotească. Aici de Maricourt a fost foarte aproape de a construi, deși nu veșnic, dar măcar un motor termic, care la vremea aceea va fi considerat fără îndoială „etern”. Dar mai multe despre asta mai târziu, dar pentru moment, despre „adevăratele” „mașini cu mișcare perpetuă”.

Au fost foarte mulți iubitori de a face „mașini cu mișcare perpetuă” magnetice. Episcopul englez John Wilkens în secolul al XVII-lea. chiar a primit confirmarea oficială a invenției sale a unei „mașini cu mișcare perpetuă”, dar aceasta din urmă nu a funcționat din aceasta. Pe fig. 331 arată principiul funcționării acestuia. Potrivit autorului, o minge de oțel, atrasă de un magnet, se ridică de-a lungul vârfului plan înclinat, dar înainte de a ajunge la magnet, acesta cade în gaură și se rostogolește de-a lungul tăvii inferioare. După ce s-a rostogolit, el cade din nou pe calea anterioară și astfel își continuă mișcarea pentru totdeauna.

De fapt, totul s-a dovedit diferit. Dacă magnetul era puternic, atunci mingea nu a căzut în gaură, ci a sărit peste el și s-a lipit de magnet. Dacă magnetul era slab, atunci mingea s-a oprit la jumătate pe tava inferioară sau nu a părăsit deloc punctul de jos. Și iată „mașina cu mișcare perpetuă”, pe care autorul însuși a construit-o în copilărie și a fost foarte surprins când nu a lucrat.

O bilă de oțel a fost plasată într-o cutie rotundă de plastic, plantată pe o spiță, ca o roată pe o osie. Un magnet trebuia adus în față, iar roata-cutie trebuia să se învârtă pe o spiță (Fig. 332). Totuși: mingea era atrasă de un magnet, s-a ridicat de-a lungul peretelui cutiei, ca o veveriță în roată, pe măsură ce aceeași veveriță a început, căzând, să rotească roata. Cu toate acestea, roata nu a vrut să se întoarcă. După cum sa dovedit, mingea s-a ridicat sub influența unui magnet, apăsând pe peretele cutiei și nu avea de gând să cadă.

Orez. 331. „Perpetuum mobile” magnetic D. WilkensOrez. 332. „Mașină cu mișcare perpetuă” cu magnet și bilă: 1 - cutie de plastic; 2 – magnet; 3 - bila de otel

Exista insa si motoare magnetice adevarate, care la prima vedere par eterne.

Chiar și Hilbert însuși a observat că, dacă fierul este încălzit puternic, atunci acesta încetează complet să fie atras de un magnet. Acum temperatura la care fierul, oțelul sau aliajele își pierd proprietățile magnetice se numește punctul Curie, după fizicianul Pierre Curie, care a explicat acest fenomen. Dacă aceste proprietăți magnetice nu s-ar pierde, atunci semifabricatele încinse din forje ar putea fi transportate de magneți, ceea ce este foarte tentant.

Dar această proprietate a făcut posibilă crearea așa-numitei morii magnetice sau carusel. Atârnăm un disc de lemn pe un fir sau îl punem pe un ac de oțel ca un ac de busolă. Apoi vom înfige mai multe ace de tricotat în el și vom pune pe lateral stâlpul unui magnet puternic (Fig. 333). De ce nu roata dințată a lui de Maricourt? Desigur, la fel ca acea roată, moara noastră nu se va roti până când nu încălzim spița adiacentă magnetului în flacăra arzătorului și transmitem rotație cu o ușoară apăsare. Acul încălzit nu mai este atras de magnet, iar următorul tinde spre acesta până când lovește flacăra arzătorului. Între timp, spița încălzită va face un cerc complet, se va răci și va fi atrasă din nou de magnet.

Orez. 333. Carusel magnetic: 1 - spițe de oțel; 2 – magnet; 3 - flacără

De ce nu o mașină cu mișcare perpetuă? Și faptul că este nevoie de energia arzătorului pentru a-l roti. Prin urmare, acest motor nu este etern, ci termic, în principiu la fel ca în mașini și locomotive diesel.

Funcționând pe același principiu, un leagăn magnetic este ușor de construit singur. Atârnăm un mic obiect de fier pe o sârmă în partea de sus a suportului leagăn. Cel mai simplu mod este să iei o bucată lungă de sârmă de fier și să-i rostogolești capătul într-o minge mică. Apoi punem un magnet pe un suport mic, cu un stâlp îndreptat lateral. Vom muta suportul cu magnetul la bulgărul de fier suspendat până când acesta este atras de magnet.

Orez. 334. Leagăn magnetic: 1 - magnet; 2 - un bulgăre de sârmă de fier; 3 - flacără

Acum să înlocuim o lampă cu spirt, o lumânare sau un alt arzător sub leagăn, astfel încât bulgărea să fie deasupra flăcării în sine (Fig. 334). După ceva timp, după ce s-a încălzit până la punctul Curie, acesta va cădea de pe magnet. Legănându-se în aer, se va răci din nou și va fi din nou atras de polul magnetului. Va iesi un leagan interesant care se va balansa pana scoatem arzatorul.

O bilă rulată din sârmă este bună pentru experiment, deoarece se încălzește și se răcește mai repede decât, de exemplu, o bilă solidă de oțel. Prin urmare, un astfel de leagăn se va balansa mai des decât cu o minge pe un fir.

În practică, acest principiu este uneori folosit pentru călirea automată a obiectelor mici din oțel, cum ar fi acele. Ace reci atârnă, atrase de un magnet și se încălzesc. De îndată ce sunt încălzite până la punctul Curie, încetează să fie atrași și cad în baia de stingere.

Fierul obișnuit are un punct Curie destul de ridicat: 753 °C, dar acum s-au obținut aliaje pentru care punctul Curie nu este cu mult mai mare decât temperatura camerei. Încălzit de căldura solară, un astfel de material, mai ales de culoare închisă, nu mai este magnetic. Și la umbră, proprietățile magnetice sunt restaurate, iar materialul poate fi din nou atras. De exemplu, gadoliniul metalic are un punct Curie de numai 20 °C.

Inventatorul și jurnalistul A. Presnyakov a creat un motor bazat pe acest principiu care pompează continuu apă într-un deșert fierbinte. Soarele îi asigură pe deplin energia sa. S-a construit chiar și un cărucior, care se deplasează automat spre soare și chiar o lampă electrică (Fig. 335). Astfel de motoare, care funcționează cu energie curată și liberă de la Soare, sunt foarte promițătoare, mai ales în explorarea Lunii și a altor planete. De ce nu „mașinile cu mișcare perpetuă” la care visa de Maricourt?

Orez. 335. Căruciorul lui A. Presnyakov: 1 - magnet; 2 - jantă din material cu punct Curie scăzut

Zboară sicriul lui Mohammed?

Povestea sicriului profetului Mahomed, care zboară sau, mai precis, levitează, într-o peșteră magnetică, bântuie mintea oamenilor de știință de mai bine de un secol.

Se pare că însuși marele Gilbert, părintele magnetismului, a fost primul care a povestit lumii despre ciudatul sicriu plutitor al lui Mahomed. În cartea sa „Despre magneți…”, publicată în 1600, se referă la un anume Mattiol, care „... dă o poveste despre capela lui Mahomed cu o boltă de magneți și scrie că acest fenomen extraordinar (un cufăr de fier atârnat în aerul) lovește mulțimea ca un fel de miracol divin.

În 1574, italianul Giolamo Fracostro a scris în cartea sa Despre simpatie: puterea de a trage fierul în sus cât fierul se repezi în jos. Fierul pare să fie întărit în aer.

Hilbert respinge această afirmație a lui Fracostro. „Acest lucru este absurd”, scrie Hilbert, „din moment ce forța magnetică mai apropiată este întotdeauna cu atât mai puternică. Datorită faptului că forța magnetului nu ridică foarte mult fierul de pe pământ, acesta trebuie să fie în mod constant excitat de magnet (dacă nu există obstacole) și să se lipească de el.

Adică, nu poate fi vorba de vreo poziție stabilă a unei bucăți de fier suspendată într-un câmp magnetic.

Interesant, chiar înainte de Gilbert, italianul Porta era convins de imposibilitatea acestui lucru. În cartea sa cu titlul exotic „ magie naturală”, publicată în 1589, Porta, disperată să facă să plutească magnetul sub o bucată de fier, scrie: „Dar eu zic că se poate, pentru că am făcut-o acum ca să țină magnetul pe un fir aproape invizibil, astfel încât atârnă în aer: numai pentru ca dedesubt să se lege un fir mic, ca să nu se poată ridica mai sus.

Orez. 336. Experiență cu un electromagnet

Acest experiment interesant este adesea făcut de școlari, forțând un ac să atârne de un fir „cu susul în jos” sub un magnet. Această experiență spectaculoasă a fost repetată de o companie germană producătoare de electromagneți. Înlănțuită de podea era o minge grea de fier, izbucnind în cer. Un lucrător se ridică chiar de-a lungul lanțului până la minge - și mingea continuă să atârne (Fig. 336). Dar trucul este că deasupra mingii este montat un electromagnet de ridicare, care o atrage atât de puternic încât mingea nu cade, în ciuda spațiului mare de aer dintre acesta și magnet. Între timp, decalajul se reduce foarte mult forta de ridicare magnet – chiar și o bucată de hârtie plasată între polii unui magnet de potcoavă de școală și o bucată de fier atrasă reduce forța de atracție la jumătate.

Desigur, Gilbert a negat zvonurile despre plutirea liberă a cufărului din capela lui Mohammed. Dar în 1647, în cartea savantului iezuit german Athanasius Kircher „Pe magnet”, apare deja un sicriu care plutește în aer - „Sicriul lui Mahomed este ținut în aer prin forță magnetică”.

Dar cel mai uimitor lucru este că marele om de știință, matematician și fizician Leonhard Euler a crezut și în posibilitatea suspensiei magnetice libere a obiectelor de fier! În cartea sa „Scrisori despre diverse chestiuni fizice și filozofice, scrise către o anumită prințesă germană a Academiei de Științe de către un membru, astronom și profesor”, care a trecut prin peste patruzeci de ediții, tradusă în zece limbi straine, spune: „Se spune că mormântul lui Mahomed este ținut de puterea unui magnet; nu pare imposibil, pentru că există magneți făcuți cu artă care ridică până la o sută de lire sterline. Se pare că Euler nu se îndoia nici măcar de posibilitatea de a crea magneți cu un mare forta de ridicare. Întrebarea dacă corpul ridicat va zăbovi în punctul de echilibru sau va cădea într-o parte sau alta, ca un creion așezat pe un punct, a fost lăsată nesupravegheată de om de știință.

Cartea lui Euler a fost scrisă în 1774, iar abia în 1842 profesorul S. Earnshaw a publicat articolul „The Nature of Molecular Forces” în „Notes of the Cambridge University”, unde a dovedit că un corp feromagnetic situat într-un câmp magneți permanenți, nu poate fi într-o stare de echilibru stabil. Adică, Earnshaw a făcut cu ajutorul matematicii ceea ce Hilbert a exprimat în cuvinte - a impus interzicerea plutirii libere a magneților și a metalelor atrase de aceștia. Și prin nicio combinație de magneți și bucăți de fier nu este posibil să suspendați unul sau altul, astfel încât să nu atingă niciun alt corp.

În ceea ce privește renumitul mormânt al lui Mahomed, a fost cu adevărat imposibil să mergi acolo, în orașul Medina din Peninsula Arabă, și să vizitezi mormântul legendar - Hijra, așa cum îl numesc musulmanii, care este situat în moscheea Haram și să vezi pentru tine dacă acest sicriu plutește în aer?

Nu, se pare că nu a fost deloc ușor. Mulți călători și-au plătit cu viața curiozitatea. Pelerinii fanatici au ucis imediat orice „necredincios” care a intrat în Medina. La începutul secolului al XIX-lea. un anume Burkgardt a mers în acest scop la Medina, care a avut norocul să vadă moscheea Haram. Pentru o mulțime de bani, a reușit să se uite într-o fereastră mică și să se uite la mormânt. Dar în fereastră a văzut doar... o perdea. Ghicitoarea nu a fost rezolvată.

În cele din urmă, în 1853, un ofițer englez curajos, Richard Burton, a mers la Medina la instrucțiunile Societății Geografice din Londra. Era îmbrăcat într-o haină de pelerin și știa bine cum să se comporte în situații adecvate, astfel încât să nu fie recunoscut ca european. De mai multe ori Barton a fost pe punctul de a fi expus, dar, ca urmare, totul a mers bine și a fost primul dintre europeni care a reușit să pătrundă în sfântul sfintelor musulmanilor - Moscheea Haram, să inspecteze renumitul mormânt și să se întoarcă în viață acasă.

Și curând, în 1854, a fost publicată cartea lui Barton „Descrierea călătoriei către Mecca și Medina”, unde a fost descris în detaliu mormântul lui Mohammed. Era o criptă obișnuită, în care nu erau unul, ci trei sicrie - Mohammed și cele două rude ale sale. Aceste sicrie nu erau deloc făcute din fier (sau din cristal, conform altor legende), ci obișnuite, din lemn, deși bogat decorate. Și, desigur, nu se punea problema ca un magnet uriaș să le susțină.

După cum a scris jurnalul rus Biblioteka dlya chteniya despre acest lucru, „astfel poveștile asemănătoare cu fabulele din cele O mie și una de nopți dispar de îndată ce există posibilitatea de a le verifica prin observație”. Cuvinte de aur!

Care magnetism este longitudinal și care este transversal?

În 1939, omul de știință german Dr. W. Braunbeck a făcut un adevărat miracol prin suspendarea unor corpuri minuscule într-un câmp magnetic constant. Mai mult, aceste trupuri pluteau în aer, neatingând nimic, la fel ca sicriul mitic al lui Mahomed (Fig. 337). Dar este necesar să vorbim mai ales despre aceste corpuri, deoarece au fost făcute din substanțele lor, care până în secolul al XX-lea. considerate a fi nemagnetice.

Orez. 337. Schema experimentului lui V. Brownbeck: 1 - o bucată de bismut; 2 - poli electromagnet

Știm că un magnet atrage obiecte de fier. Pe lângă fier, sunt atrase și metalele din apropiere - nichel și cobalt. Astfel de metale se numesc feromagneți. Dacă aceste metale sunt încălzite până la punctul Curie, atunci ele încetează să fie atrase de magnet - acest lucru era deja cunoscut de Hilbert. Dar pentru a fi mai precis, ele continuă să atragă, doar de sute de mii de ori mai slabe. Aceste metale devin paramagnetice. De exemplu, metalul gadoliniu devine un feromagnet numai la temperaturi sub 16 ° C, iar deasupra este paramagnetic. Punctul Curie pentru el vine la temperatura camerei. Există o mulțime de paramagneți. Aceste metale sunt magneziu, calciu, aluminiu, crom, mangan, oxigen gazos și multe altele.

Dar se dovedește că există multe alte substanțe - diamagneți, care sunt respinse de un magnet. Adevărat, această repulsie a diamagneților este foarte slabă și greu de observat.

În 1778, puțin cunoscutul om de știință Anton Brugmans a pus o bucată de metal bismut într-o mică barcă de hârtie, a pus-o pe apă și a adus un magnet la ea. Și contrar bunului simț al vremii, barca a început să navigheze departe de magnet. Acest rezultat a fost atât de neobișnuit încât oamenii de știință nici măcar nu l-au verificat, dar pur și simplu nu i-au crezut pe Brugman. Prea mare era autoritatea lui Hilbert, care susținea că nu pot exista corpuri respinse de un magnet.

Este uimitor cât de multe necazuri poate presupune autoritatea unui om de știință! Chiar și în lucrurile simple, unde bunul simț îți spune pur și simplu să verifici opinia unei autorități, oamenii preferă să creadă această părere și să nu o verifice.

Deci, Aristotel a susținut că musca are patru picioare, iar femeile au mai mulți dinți în gură decât bărbații. Și la aproape 1.500 de ani după Aristotel, nimeni nu s-a obosit să prindă o muscă și să numere numărul picioarelor ei sau să numere numărul dinților din gura soției sale. Și care este sfatul oamenilor de știință antici despre cum să reduceți puterea magneților cu ajutorul usturoiului sau al diamantelor! Autoritatea enormă a lui Hilbert era necesară pentru a respinge această opinie bine stabilită, dar fundamental greșită. Dar același Gilbert scrie: „Pliniu, o persoană remarcabilă... a copiat de la alții un basm care a devenit binecunoscut în vremurile moderne, grație repovestirilor dese: în India, lângă râul Indus, sunt doi munți; natura unuia, constând dintr-un magnet, este de așa natură încât reține tot fierul; celălalt, format din pene, respinge fierul. Deci, dacă există cuie de fier în pantofi, atunci nu există nicio modalitate de a rupe tălpile unuia dintre acești munți și nu există nicio modalitate de a călca pe celălalt. Albertus Magnus scrie că în vremea lui a fost găsit un magnet care a atras fierul pe o parte și îl respingea pe cealaltă parte.

Legenda unei anumite pietre, împrumutată de la Pliniu, se găsește adesea în cărțile medievale. Același Pliniu poate fi citit: „Se spune că mai este un munte în Etiopia, și nu departe de Zimiri (muntele magnetic) numit mai sus, care este generat de piatra cu penuri, care nu poate suporta fierul, aruncându-l afară și împingându-l. departe de sine.”

Poate că anticii au observat că unele substanțe, inclusiv grafitul, cel mai puternic material diamagnetic și răspândit din natură, sunt respinse de un magnet. Cine ar putea împiedica pe oricine altcineva în vremurile străvechi să efectueze experimentul simplu al lui Brugman, punând o bucată de grafit pe o plută sau o scândură plutitoare? Acesta ar fi începutul doctrinei diamagneților, care a stat la baza legendelor despre feamedes.

Rezultatul declarației cu autoritate a lui Hilbert a fost că nimeni nu i-a crezut pe Brugman. Adevărat, mai târziu experimentele sale au fost repetate de omul de știință francez Henri Becquerel (bunicul faimosului Henri Becquerel, care a descoperit radioactivitatea uraniului) și au ajuns în mod natural la același rezultat. Încetul cu încetul, oamenii de știință s-au înclinat spre ideea că bismutul este încă respins de un magnet, dar aceasta este o excepție de la regulă. Opinia că doar trei metale - fier, nichel și cobalt sunt atrase de un magnet și toate celelalte substanțe îi sunt indiferente, a dominat știința până în 1845. Pentru că în acest an marele om de știință englez Michael Faraday (1791-1867) stabilit, că nu există substanțe în natură care să fie complet indiferente la un magnet. Faraday credea că forțele naturale sunt una și proprietățile magnetice sunt inerente tuturor substanțelor existente în natură.

Pentru a dezvălui chiar și capacitatea neglijabilă a corpurilor de a fi atrase sau respinse de un magnet, Faraday a suspendat aceste corpuri pe un fir subțire lung între polii unui electromagnet puternic. Cu cât firul era mai lung, cu atât era necesară mai puțină forță pentru a devia - a atrage sau a respinge - corpul. Într-adevăr, atunci când un corp suspendat deviază, acesta se mișcă într-un arc și se ridică ușor. Gravitația Pământului tinde să readucă corpul în poziția inițială, cea mai joasă, și împiedică deviația. Dar cu cât firul este mai lung, cu atât curbura arcului este mai mică și este nevoie de mai puțin efort pentru a-l devia. Indiferent de cât de grea ar fi sarcina, chiar și de sute de tone, dacă este suspendată pe o frânghie lungă, muncitorii de asamblare o devia cu mâinile cu ușurință, țintând cu precizie locul de aterizare.

Prin această metodă, Faraday a testat mii de substanțe și s-a asigurat că absolut toate corpurile studiate reacţionează într-un mod diferit, într-o măsură diferită, dar reacționează la un câmp magnetic. Mai multe metale și aliaje - feromagneți - sunt puternic atrase de un magnet. Un număr mai mare de substanțe, pe care Faraday le-a numit paramagneți, sunt atrase, iar un număr mare de substanțe - toate celelalte substanțe, cu excepția feromagneților și paramagneților - sunt respinse de un magnet. Faraday le-a numit diamagneți.

Cuvintele „paramagneți” și „diamagneți” se disting prin prefixele „para” și „dia”. Aceste prefixe în greacă înseamnă „de-a lungul” și „de-a lungul”. Dacă luați tije de la un paramagnetic și unul diamagnetic, le agățați de un fir sau le puneți pe un ac și le aduceți în câmpul dintre cei doi poli ai unui magnet, atunci se vor comporta diferit. O tijă paramagnetică, ca o tijă feromagnetică, ale cărei capete sunt atrase de polii magnetului, va fi amplasată de-a lungul linii de forță câmpuri - de la pol la pol (Fig. 338, a). O tijă diamagnetică, ale cărei capete, atunci când se apropie de polul magnetului, capătă aceeași polaritate, va tinde să ia o astfel de poziție încât capetele să fie departe de orice poli ai magnetului, adică perpendicular pe liniile câmpului magnetic (Fig. 338, b). De aici și numele acestor magneți. Numărul de diamagneți este enorm, este cu siguranță mai mare decât lista pe care Faraday a întocmit-o pe baza experimentelor sale: „Iod, ceară, gumă arabică, fildeș, miel uscat, carne de vită uscată, carne de vită proaspătă, sânge proaspăt, sânge uscat, pâine , cerneală chinezească, porțelan de Berlin, viermi de mătase, cărbune... această listă poate fi listată pentru o perioadă foarte lungă de timp. Chiar și omul însuși este, de asemenea, un diamagnet.”

Orez. 338. Poziția tijelor paramagnetice (a) și diamagnetice (b) între polii magneților

„Dacă ar fi posibil să atârnați o persoană pe o suspensie suficient de sensibilă”, a scris Faraday, „și să o plasați într-un câmp magnetic, atunci ar fi situat peste liniile de forță, deoarece toate substanțele din care este compus, inclusiv sânge, au această proprietate.”

Pentru a sublinia cât de cuprinzător este diamagnetismul, se spune că toate substanțele din natură sunt diamagneți; ca o excepție de la regulă, există paramagneți și foarte rar - feromagneți. Dar tot timpul s-a crezut că doar acești feromagneți „rari” au proprietăți magnetice!

Orez. 339. Flacăra unei lumânări este „împinsă” dintr-un câmp magnetic

Dar, până la urmă, Hilbert nu a putut să nu știe că flacăra unei lumânări este respinsă de la polul unui magnet, este împinsă în afara câmpului magnetic, deoarece produsele de ardere sunt diamagnetice (Fig. 339). În plus, Hilbert a pus adesea bucăți de fier și magneți pe un dop plutitor și a observat atracția acestora, respingerea polilor cu același nume și orientarea magnetului față de polii Pământului. Ce l-a costat, bănuind respingerea unor substanțe din compoziția flăcării de la magnet, să așeze funingine, funingine sau chiar o bucată de lumânare pe o plută și să-i aducă un magnet puternic? Acest lucru ar fi trebuit făcut cel puțin pentru a vă asigura că feamed-urile sunt imposibile. Mii și mii de diverse experimente au fost efectuate de Hilbert, dar el nu a început să efectueze acest experiment, pentru că nu a văzut rostul în el, fiind convins dinainte că nu pot exista substanțe respinse de un magnet. Dar în zadar!

Revenind la „sicriul lui Mahomet” făcut de om de Dr. V. Brownback, trebuie remarcat că erau diamagneții – bismut și grafit – care erau suspendați într-un câmp magnetic. Primul cântărea 8 miligrame, iar al doilea cântărea 75. Puterea câmpului magnetic dintre polii magnetului a fost de 23.000 de oersteds, ceea ce este mult.

Ce fel de suspensie este magnetică?

În 1939, omul de știință german W. Braunbeck a dovedit că, în principiu, este posibil să atârnați sicriul lui Mahomed. Pentru aceasta, cel mai bine ar fi să-l faci din grafit, deși lemnul este potrivit, este deja diamagnetic. Dar pentru a realiza această întreprindere este dificil: pentru a suspenda astfel de obiecte masive, este nevoie de un câmp magnetic de intensitate monstruoasă de un volum uriaș.

Dr. Brownback a folosit un electromagnet pentru experimentele sale, altfel nu ar fi reușit să obțină o putere atât de mare a câmpului magnetic cu ajutorul magneților permanenți din acea vreme. Dar electromagnetul necesita o alimentare constantă cu curent. Din punct de vedere energetic, s-a dovedit chiar jignitor - un electromagnet vorac capabil să ridice tone ridică miligrame.

În 1956, omul de știință olandez A. Boerdik a implementat o suspensie fără contact și fără consum de energie. Experiența lui Bourdick este următoarea: un magnet permanent cilindric este instalat vertical deasupra unei emisfere de diamagnet puternic - grafit. Și în spațiul dintre ele este plasat un magnet mic, cântărind aproximativ 2 miligrame, sub forma unei șaibe microscopice de mărimea unui cap de ac. Magnetul este magnetizat astfel încât un capăt al acestuia este Polul Nord, celălalt este Polul Sud.

Iar magnetul atârnă în acest gol (Fig. 340).

Orez. 340. Experiența lui A. Boerdik - suspensie în câmpul unui magnet permanent:

1 - emisfera de grafit; 2 - magnet mare; 3 - magnet mic

De ce se întâmplă asta? Pe de o parte, grafitul diamagnetic încearcă să împingă șaiba magnetică. Dar pucul, chiar dacă forțele diamagnetului ar fi suficiente pentru asta, tot s-ar desprinde sau s-ar întoarce pe o parte. Diamagnetul nu a contat pe acest lucru - pur și simplu oferă toată asistența posibilă magnetului pentru a rupe doar discul magnetic de pe suprafața sa. În plus, magnetul centrează această șaibă, împiedicând-o să se rotească pe o parte sau pe margine.

Forțele de atracție magnetică nu sunt suficiente pentru a rupe un obiect de pe orice suprafață și a-l trage spre tine cu viteza fulgerului. Sunt suficiente doar pentru a ridica ușor șaiba cu ajutorul unui diamagnet, după care forța de respingere diamagnetică a grafitului va scădea brusc. Deci discul magnetic atârnă, neputând nici să cadă pe grafit, nici să fie atras de polul magnetului. Inutil să spun că un magnet plutitor și un magnet mare se confruntă cu poli opuși.

A cui suspendare a fost mai bună - Brownback sau Boerdik? Greu de spus. Aici îmi vine în minte o comparație foarte precisă a acestor suspensii cu un elicopter și un balon. Care este mai bine să folosiți pentru ridicarea unei sarcini? Elicopterul, care ține sarcina, cheltuiește constant energie pentru a roti elicea - este ca o suspensie Brownback. Balonul nu consumă energie pentru asta, dar este mult mai mare decât un elicopter și, dacă are aceeași dimensiune, atunci ridică mult mai puțină marfă - aceasta este suspensia Boerdik.

Dar dacă folosim o combinație de elicopter și balon, adică construim o navă magnetică? O astfel de încercare a fost făcută de omul de știință german E. Shteingrover, iar suspensia sa magnetică a fost literalmente Hercule în comparație cu suspensiile Braunbeck și Boerdik. Suspensia Steingrover, folosind proprietățile atât ale feromagneților, cât și ale diamagneților, a făcut posibilă agățarea unui disc într-un aparat electric de precizie care cântărește până la 50 g! Este de 1.000 de ori mai mult decât înainte.

Greutatea principală a suspensiei lui Steingrover este „menținută” de un magnet permanent în formă de inel, care centrează micii magneți cilindrici și îi trage în sus. Dar, deoarece o astfel de poziție este instabilă (amintiți-vă de interdicția lui Earnshaw!), atunci axa discului, pe care sunt montate aceste tije, trebuie să sară imediat în sus sau în jos. Inventatorul a proiectat-o ​​în așa fel încât să aibă tendința să scadă puțin. Dar aici axa este susținută de un rulment diamagnetic sub forma unui inel de grafit, respins de un magnet permanent puternic. Și repulsia este mică - doar 0,04 N, dar acest lucru este suficient pentru a face suspensia magnetică stabilă (Fig. 341).

Orez. 341. Pandantiv E. Steingrover:

1 - magnet permanent în formă de inel; 2 – magneți cilindrici; 3 - disc suspendat; 4 - inel de grafit; 5 - magnet inferior

Acestea sunt trucurile la care trebuia să se recurgă pentru a atârna o piesă de doar 50 g fără niciun contact cu alte obiecte!

Mai mult, se părea, putea fi doar visat. Cu toate acestea, în urmă cu câțiva ani, conform rapoartelor din ziare, oamenii de știință de la Universitatea din Nottingham din Anglia au plasat o broască vie într-un câmp magnetic atât de puternic încât, ca un diamagnet obișnuit, a început să plutească în aer!

Experimentele au început cu diamagneți solizi - bismut, antimoniu, au continuat pe cei lichidi - acetonă, propanol și au ajuns la plante și animale vii - broaște și pești. Și în toamna anului 1997, din nou, potrivit rapoartelor ziarelor, în orașul japonez Osaka s-a deschis prima atracție de levitație pentru animale din lume. Animalele de companie reușesc să se înalțe

înălțime până la 17 m. Se spune că le place foarte mult să zboare. Aparent, un câmp magnetic puternic nu le dăunează, cel puțin pentru moment.

Ei nu îndrăznesc să plaseze oamenii într-un câmp magnetic atât de puternic - studiile asupra efectelor unor astfel de câmpuri asupra organismelor vii nu au fost încă finalizate. Câmpurile magnetice folosite pentru a levita ființele vii sunt neobișnuit de puternice - de mii de ori mai puternice decât cele create de magneții permanenți obișnuiți și cu multe ordine de mărime mai puternice decât câmpul de magnetism terestru în care trăiau aceste creaturi.

Ei bine, aceste sicrie ale lui Mohammed campuri magnetice nu va dăuna și, prin urmare, levitația sa nu este exclusă deloc!

Suspensia este „fierbinte”?

Acum să vorbim despre suspensia fierbinte. Desigur, nu este vorba despre căldură. Dacă pur și simplu încălzim sarcina sau înfășurarea care o ține în suspensie, vom obține puțin. Efectul încălzirii aici se obține, parcă, de la sine; este un efect secundar.

Istoria suspensiei fierbinți datează din anii 90 ai secolului al XIX-lea, când inventatorul american Elihu Thompson și-a demonstrat experiența faimoasă. Esența experienței a fost aceasta. Inventatorul a pus un inel de aluminiu pe un electromagnet cilindric cu un miez de fire de fier și apoi a conectat la înfășurare un curent alternativ de o frecvență suficient de mare. În același timp, inelul s-a înălțat deasupra miezului și a zburat în lateral (Fig. 342). Ce forță a aruncat inelul în sus?

Orez. 342. Experiența lui E. Thompson:

1 - dop; 2 - inel de aluminiu; 3 - electromagnet

Atunci când direcția curentului în înfășurarea electromagnetului se schimbă, polaritatea acestuia se schimbă și, prin urmare, inducția magnetică din miez se schimbă brusc atât ca mărime, cât și ca semn. Dacă un astfel de electromagnet este plasat lângă o înfășurare a conductorului închis, în el va apărea un curent de inducție (indus). El, la rândul său, își creează propriul câmp magnetic, opunându-se câmpului magnetic al electromagnetului.

Și inelul de aluminiu este aceeași înfășurare, doar dintr-o tură.

Și electromagnetul caută să împingă rapid câmpul magnetic al inelului din propriul său și, odată cu el, inelul însuși. Ce s-a întâmplat în experimentul lui E. Thompson.

În acest caz, curentul alternativ nu este deloc atât de necesar. Un curent inductiv poate fi indus prin deplasarea unui conductor lângă polul unui magnet. De exemplu, în contoarele electrice, un disc de aluminiu, care se rotește între polii unui magnet puternic, este decelerat din cauza curenților de inducție (turbionari) care apar în disc.

Experiența discului poate fi prezentată ca amintind de experimentul lui E. Thompson. Desfășurăm un blat de cupru sau aluminiu și aducem un magnet suficient de puternic aproape de el din lateral (Fig. 343, a). Blatul se va îndepărta imediat de magnet și se va încăpățâna să-l ocolească, indiferent de unde aducem magnetul. Mai mult, respingerea câmpurilor magnetice ale magnetului și a curentului indus poate depăși semnificativ forța de atracție de către magnet a unui corp feromagnetic, cel puțin același vârf. Dacă învârtim destul de puternic nu un aluminiu, ci un blat de fier, atunci la o viteză mare de rotație va respinge magnetul, iar la o viteză mică va fi atras de acesta. S-a observat că un volant metalic care se rotește peste un magnet, parcă, pierde în greutate (Fig. 343, b).

Și acum despre efectul secundar al încălzirii corpurilor suspendate într-o astfel de suspensie.

La Târgul Mondial de la New York din 1939, această uimitoare suspensie de tigaie fierbinte, pe atunci doar o jucărie, a fost prezentată în pavilionul „Minunile tehnologiei”. Frecvența curentului a fost de numai 60 Hz - frecvența industrială obișnuită a curentului în SUA (la noi - 50 Hz), diametrul tigaii a fost de 300 mm. Deși autorul nu a fost la această expoziție, întrucât s-a născut tocmai în anul vernisajului ei, a văzut o astfel de instalație și chiar s-a asigurat ca tigaia cântărită să se încălzească prin curent de inducție. Autorul a văzut o astfel de instalație în anii 50. Secolului 20 la noi în... un circ. Da, da, a fost demonstrată cu succes la circ de un artist pe nume Sokol, iar tigaia de aluminiu era cea mai obișnuită, doar fără mâner, iar electromagnetul a fost încorporat în partea de sus a... frigiderului.

Efectul a fost uimitor: într-o tigaie agățată în aer deasupra frigiderului (Fig. 344), ouăle prăjite au fost prăjite și chiar tratate publicului! Și atunci această jucărie a început să funcționeze în tehnologie și s-a dovedit a fi foarte promițătoare. Acum, viitorul metalurgiei aliajelor speciale este asociat cu acesta. Faptul este că la topirea unor metale și aliaje, contactul lor cu creuzetul în care sunt de obicei topite este inacceptabil, prin urmare, topirea în stare suspendată s-a dovedit a fi o adevărată descoperire în producerea unor astfel de aliaje, de exemplu, ultra -aliaje pure sau agresive care reactioneaza cu creuzetul.

O instalație pentru topirea metalelor în suspensie a apărut pentru prima dată în 1952 și arăta puțin diferit față de jucăria descrisă. Înfășurările sunt realizate sub forma unui plat superior și o bobină inferioară în formă de pâlnie, alimentate de un curent de frecvență audio de aproximativ 10.000 Hz. Pe bobina inferioară a fost pusă o bucată de metal, care trebuia topită, iar curentul a fost pornit. Metalul a plutit între bobine și a început să se încălzească (Fig. 345). După ce s-a topit, a luat forma unui vârf și a coborât. Metalul topit ar putea fi răcit prin reducerea curentului, iar apoi, prin reducerea în continuare a curentului, ar putea fi plasat în stare solidă pe bobina inferioară.

Așa s-au topit aluminiu, titan, argint, aur, indiu, staniu și alte metale, și într-o atmosferă de gaze inerte, hidrogen și în vid. O astfel de topire este utilă în special pentru titan, care reacționează ușor cu materialul creuzetului în stare topită.

Orez. 345. Aburirea metalului topit într-un câmp electromagnetic

Ce fel de trenuri zboară?

Trenurile zburătoare sunt considerate transportul secolului 21; lucrările la acestea se desfășoară în toate țările dezvoltate din punct de vedere tehnic. Și totul a început în 1910, când belgianul E. Bachelet, un simplu muncitor-montator care nu a primit niciun educatie speciala, a construit primul model de tren zburător din lume și l-a testat. E. Bachelet a muncit din greu pentru a-și implementa ideea timp de aproape 20 de ani. Desigur, pentru transportul de pasageri, modelul său era mic, dar totuși a făcut o impresie uluitoare contemporanilor săi. Totuși - o mașină de 50 de kilograme în formă de trabuc a unui tren zburător accelerat la o viteză nemaivăzută la acea vreme - peste 500 km/h!

Drumul magnetic Bachelet era un lanț de stâlpi metalici cu bobine montate pe vârfuri. Deși nu era curent în aceste bobine, mașina stătea nemișcată pe ele. Dar după ce a pornit curentul, remorca s-a ridicat deasupra bobinelor și a atârnat în aer. Acum chiar și un copil l-ar putea mișca. Dar nu a fost nevoie să împingeți această remorcă - s-a accelerat singură, prin același câmp magnetic pe care era suspendată.

Mașina zburătoare a lui E. Bachelet a făcut furori în toată lumea, a fost numită un miracol al secolului XX. În Franța, au decis să folosească remorci E. Bachelet în locul popularei poștă pneumatică de oraș de atunci, în Anglia urmau să construiască un model la scară reală a drumului E. Bachelet cu vagoane mari. Dar apoi munca s-a oprit, iar odată proiectele senzaționale au fost uitate.

Aproape concomitent cu Bachelet - în 1911 - Profesorul Institutului Tehnologic Tomsk B. Weinberg dezvoltă o suspensie mult mai economică pentru un tren zburător. Spre deosebire de E. Bachelet, Weinberg și-a propus să nu împingă drumul și mașinile una de cealaltă, ceea ce este plin de costuri enorme de energie, ci să le atragă unul către celălalt cu electromagneți obișnuiți. Desigur, drumul trebuie amplasat deasupra vagonului pentru a compensa gravitația trenului cu atracția sa.

Cu toate acestea, orice magnet, inclusiv unul electric, dacă, prin atragere, a mutat corpul de la locul său, atunci cu siguranță îl va atrage spre sine până când se va atinge. Din fericire, electromagnetul poate fi oprit la timp, iar corpul se va opri la orice distanță predeterminată de el.

Dar trenul zburător al lui Weinberg era mai viclean. Vagonul de fier a fost situat inițial nu tocmai sub electromagnet, ci oarecum în spatele acestuia. În același timp, electromagneții au fost suspendați pe „tavanul” drumului pe toată lungimea acestuia, cu un anumit interval între ei.

Lăsând curentul în primul electromagnet, am provocat atât ascensiunea remorcii de fier, cât și înaintarea acesteia către magnet. Dar cu o clipă înainte ca remorca să atingă electromagnetul și să se lipească de el, curentul a fost întrerupt, iar remorca, continuând să zboare înainte datorită vitezei câștigate, a început să-și coboare înălțimea. Apoi următorul electromagnet a fost pornit, iar remorca, căzând în câmpul său magnetic, s-a ridicat din nou, mărind viteza înainte. Deci, de-a lungul unei traiectorii asemănătoare unui val, remorca „a alergat” de la magnet la magnet fără a le atinge (Fig. 346).

Orez. 346. Suspendarea mașinii zburătoare B. Weinberg: 1 - electromagneți; 2 - vagon

Profesorul Weinberg s-a dovedit a fi mai lungitor decât Bachelet în alt fel. Cunoscând rezistența ridicată a aerului la deplasarea oricărui corp, inclusiv a unei mașini, la viteze mari, inventatorul și-a plasat mașina într-o țeavă de cupru nemagnetică, din care a pompat aer. Și dacă Bachelet, pentru a reduce rezistența aerului, a dat remorcii sale o formă aerodinamică în formă de trabuc, atunci pentru B. Weinberg raționalizarea remorcii a fost inutilă. Deoarece practic nu exista aer în interiorul țevii, nu exista nici rezistență - remorca avea forma unui cilindru obișnuit. Pe partea superioară a țevii au fost atașați electromagneți, ceea ce a accelerat remorca lui B. Weinberg la o viteză de 800 km/h! Cu o asemenea viteză zburau doar obuze de tunuri scurte de calibru mare - mortare și mortare. Desigur, ar fi și mai economic să folosiți magneți permanenți puternici în loc de electromagneți, dar problema este că aceștia nu pot fi opriți! Trenul ar fi inevitabil atras de tavan și s-ar lipi de el.

Aici este corect să ne amintim că știința și tehnologia de multe ori s-au îndreptat din nou și din nou către soluțiile vechi, s-ar părea, deja învechite. Nu e de mirare că ei spun că noul este vechiul bine uitat. Toate acestea sunt pe deplin aplicabile suspendării trenurilor zburătoare. Dacă nu doriți ca magnetul să se lipească de magnet, inversați polaritatea unuia dintre ei și se vor respinge (Fig. 347)!

Orez. 347. Respingerea polilor similari ai magneților este principiul suspensiei magnetice

Așa că experții în suspendarea trenurilor zburătoare au venit din nou la ideea lui Bachelet, dar în loc de electromagneți curent alternativ au folosit magneți permanenți convenționali. Drumul peste care urma să fie suspendat trenul a fost pavat cu magneți, astfel încât aceștia să fie orientați în sus cu aceiași stâlpi. Fundul vagonului era și el acoperit cu magneți, îndreptați tot în jos cu aceiași stâlpi, dar în așa fel încât vagonul să fie respins de pe drum (Fig. 348).

Orez. 348. Mașină suspendată pe magneți permanenți:

1 - papuc; 2 - vagon; 3 – magnet auto; 4 - magnet rutier

Aici trebuie îndeplinite cel puțin două condiții: magneții trebuie să fie suficient de puternici pentru a ridica mașina de pe drum și, în plus, mașina nu trebuie să cadă pe o parte - deoarece suspensia cu magnet permanent, așa cum știm din interdicția lui Earnshaw, este instabilă. .

Se crede că la viteze de peste 500 km/h este deja periculos să folosești roți convenționale. Roțile speciale realizate din materiale ultra-rezistente și ușoare permit dublarea pe termen scurt a vitezei, cum ar fi mașinile cu rachete de curse record. Dar acestea sunt roți foarte nesigure și, din cauza defecțiunilor lor, apar cel mai adesea accidente.

Între timp, pentru testarea rachetelor pe sol, se folosesc adesea sănii, alunecând de-a lungul șinelor de ghidare. Ele rezistă la viteze de câteva ori mai mari decât viteza sunetului, cu toate acestea, cu pierderi mari de energie - la urma urmei, trebuie să suportați greul dispozitivelor testate. Papucii, care protejează mașina pe calea magnetică de căderile laterale, practic nu poartă nicio sarcină, astfel încât consumul de energie și uzura acestora sunt neglijabile.

Să revenim la întrebarea - vor avea magneții permanenți suficientă putere pentru a menține mașina deasupra drumului? Pe vremea lui Hilbert cu greu ar fi fost posibil să se construiască un asemenea drum. Dar de atunci, posibilitățile magneților permanenți au crescut semnificativ.

La începutul secolului XX. otelurile cu crom, wolfram si cobalt au inceput sa fie folosite pentru magnetii permanenti, iar in anii '30. – aliaje magnetice speciale, care fac posibilă obținerea de magneți foarte puternici. Mai mult, nu este deloc necesar ca componentele acestor aliaje să fie feromagneți. Pare paradoxal, dar, de exemplu, aliajul Heusler, format din doi paramagneți (mangan și aluminiu) și un diamagnet (cupru), este un feromagnet puternic. Sau un aliaj uimitor - silmanal. De asemenea, nu conține feromagnet: mangan, argint și aluminiu. Silmanal oferă magneți permanenți foarte puternici și, spre deosebire de majoritatea dintre ei, nu este fragil. Magneții Silmanal pot fi prelucrați pe mașini-unelte, rulați într-o bandă și transformați în sârmă.

Dar cel mai practic aliaj magnetic este alnico, care constă din aluminiu, nichel și cobalt, iar din el sunt încă fabricați mulți magneți permanenți. În anii 50. Secolului 20 S-au obținut magneți ieftini și ușori pe bază de ferită de bariu, un material ieftin și foarte comun în Rusia.

Adevărat, există magneți - campioni în proprietățile lor, dar sunt foarte scumpi. De exemplu, un aliaj de platină cu cobalt va face posibilă obținerea unui magnet capabil să ridice o sarcină de fier de 2.000 de ori greutatea proprie.

Cu toate acestea, magneții permanenți apărați recent din materiale pământuri rare samariu, neodim și praseodim în aliajul lor cu cobalt și fier sunt mai promițători. Magneții fabricați din elemente de pământuri rare, cum ar fi samariu-cobalt, având o putere nu mai mică decât magneții de platină-cobalt, sunt mult mai ieftini decât aceștia. Prețurile moderne pentru acești magneți sunt doar de câteva ori mai mari decât pentru cei obișnuiți, dar de câte ori sunt mai puternici!

Dar să nu ne concentrăm pe acești magneți promițători deocamdată. Chiar și ferite ieftine, cu care se asfaltează unul dintre drumurile magnetice existente, cu un spațiu între magneți de 10 mm, fac posibilă obținerea unei forțe de ridicare de 12,3 kN pe metru pătrat de suprafață de cale asfaltată. Masa magneților înșiși, de exemplu, pentru o mașină cu 100 de locuri, proiectată pentru o viteză de 450 km/h, s-a ridicat la 18% din greutatea totală a mașinii. Avantajul unui astfel de drum magnetic este simplitatea lui și absența costurilor energetice pentru suspendarea trenului.

Dacă vorbim de perspective, o viteză mai mare de 500 km/h, doar rezistența aerului ne împiedică să ne dezvoltăm. Există o singură cale de ieșire din această situație - cea pe care a folosit-o profesorul Weinberg. Prin plasarea unui tren zburător într-o țeavă sau tunel, din care este pompat aerul, puteți obține nu numai supersonic, ci și viteza cosmică. Iar vidul din tub nu trebuie să se teamă: aeronavele presurizate de astăzi zboară într-o atmosferă care diferă puțin în rarefacție de cea dintr-un tub pentru un tren maglev. Proiectul promițător al drumului Planetran, care ar trebui să facă legătura între coastele de est și de vest ale Statelor Unite, prevede un tren maglev într-un tunel cu tub vidat. Viteza trenului este de 22.500 km/h, ceea ce este aproape egală cu prima viteză cosmică!

Este convenabil să te miști atât de repede, mai ales în astfel de situații tara mare ca Rusia. Rețineți că pe nicio altă aeronavă decât rachetă spațială, o astfel de viteză nu poate fi dezvoltată. Și într-un tub vid - vă rog. Și nu este nevoie de consum de combustibil cu un oxidant - trenul din conductă va fi accelerat de un câmp magnetic deplasare, ca în motoarele electrice, despre care se va discuta mai târziu. Și un imens energie kinetică, pe care acest tren îl va acumula, poate fi luat din el în același mod, doar în modul de frânare. La fel ca în ascensoare: atunci când ridicați o sarcină energie potențială se acumulează, iar în timpul coborârii este redat rețelei prin motorul electric.

Scuzați-mă, dar un astfel de tren ar putea servi ca un excelent dispozitiv de stocare a energiei la scară globală! La urma urmei, fiecare kilogram de masă care se mișcă cu o viteză de 8 km/s acumulează energie de 32 MJ, sau aproape 10 kWh. Aceasta este o capacitate ridicată de stocare a energiei specifice, nemaiauzită. Și cu o masă a trenului, de exemplu, 10 6 kg, care este un indicator mediu, va acumula aproape 10 milioane kWh de energie. Energia acumulată din acest ordin ar putea îmbunătăți semnificativ sistemul energetic, nu numai tara majora dar și întreaga lume. Într-o parte a pământului este zi, în alta este noapte. Energia acumulată ar putea fi furnizată în acea parte a lumii unde este cel mai necesar. Dacă ne concentrăm pe energia solară, atunci excesul ei în acea parte a lumii în care este lumină ar trebui să se acumuleze și pe baza vremii înnorate sau pe timp de noapte. În lumea dezvoltată, costul energiei electrice pe timp de noapte este mult mai mic decât în ​​timpul zilei, iar un dispozitiv de stocare ar putea echilibra acest cost.

O problemă - trenul a ajuns la destinația finală și vă place sau nu - alocă toată energia acumulată pentru a opri! Dar acest lucru poate fi evitat dacă un astfel de drum de mare viteză este închis într-un inel. Calculele arată că pentru aceasta nu este deloc necesară întinderea drumului pe întreg globul, deși acesta ar fi cel mai bun. Autorul a calculat că un drum de centură de dimensiunea șoselei de centură a Moscovei (100 km lungime) ar fi suficient, cel puțin pentru nevoile întregii țări. În același timp, trenul în sine trebuie să fie închis într-un inel, iar dimensiunile „mașinilor” de-a lungul secțiunii transversale pot fi de numai 1 × 1 m. Desigur, conducta în care astfel de trenuri acumulatoare de energie vor „zbura”, ca și în sistemul Planetran, este vid, iar suspensia este magnetică. Autorul a proiectat proiectul unui astfel de „super-acumulator” ca o invenție rusească, poate că într-o zi în viitor va veni la îndemână. Din nou, rușii vor fi primii aici.

Și dacă nu vorbim despre proiecte globale, atunci suspensia magnetică poate ajuta deja astăzi ca rulmenți pentru volante mari (din nou, antrenări!), Turbine și piese rotative grele similare. Ce este în neregulă cu rulmenții convenționali? Da, pentru că, în primul rând, necesită lubrifiere și îngrijire, ceea ce, de exemplu, este dificil în vid. În al doilea rând, durabilitatea lor lasă mult de dorit. Și în al treilea rând, - pierderi de energie pentru rotație, care, apropo, duc la distrugerea acelorași rulmenți.

Suspensie magnetică, bazată pe magneți permanenți obișnuiți, centrată pe rulmenți miniaturali, aproape descărcați (pentru a nu pierde stabilitatea Earnshaw!), este capabilă să ofere următoarele performanțe „record”:

- durabilitate - zeci de ani aproape fără întreținere;

– pierderi reduse de energie pentru rotație;

– viteze mari, inaccesibile la rulmenți convenționali.

O diagramă a unei astfel de suspensii magnetice este prezentată în Fig. 349. Pentru a minimiza pierderile și masa magneților, aceștia sunt grupați în jurul centrului într-o coloană sau baterie. Au fost folosite și o serie de trucuri care alcătuiesc invenția, și anume ca elemente active au fost folosite părți ale corpului suspensiei, care anterior erau doar balast. În plus, s-a realizat o dependență optimă - blândă - a forței de ridicare de deplasările verticale. Adică, dacă forța de ridicare a suspensiei este de 15 kN, atunci nu se va schimba atunci când se schimbă decalajul dintre magneți - dintr-o eroare de asamblare sau dilatare termică.

O astfel de suspensie, care are un raport record scăzut între masa magnetului și masa sarcinii suspendate (mai puțin de 0,5%), a fost dezvoltată de autor pentru una dintre companiile germane de energie și fabricată la o întreprindere specializată din Moscova. Capacitate de sarcină 15 kN (greutate volantă - 1,5 t); magneții bazați pe compoziția "fier - neodim - bor" sunt destul de ieftini.

În prezent, au fost creați magneți permanenți atât de puternici și astfel de sisteme de suspensie „inteligente”, încât în ​​viitorul apropiat ar trebui să ne așteptăm la utilizarea pe scară largă a rulmenților magnetici în tehnologie în locul celor convenționali.

Orez. 349. Suspensie magnetică a volantului sub formă de „baterie” de magneți:

1 - volanta; 2 - magnet fix; 3 - magnet în mișcare

Turnați-mi o jumătate de litru de... un magnet!

Multă vreme, oamenii au încercat să producă fluide magnetice agitând pulberi fine de material feromagnetic în apă, ulei și alte lichide. Dar nu a rezultat nimic bun, suspensia de pulbere în lichid - suspensia - s-a dezintegrat, iar pulberea s-a depus: particulele de material s-au dovedit a fi prea mari și grele.

Dar în anii 60. Secolului 20 pulberea de ferită a fost măcinată atât de bine într-o moară cu bile încât, fiind turnată într-un amestec de kerosen și acid oleic, a încetat să precipite. Omenirea a primit un magnet lichid.

Ce se întâmplă aici? Se dovedește că particulele de pulbere erau deja atât de mici încât mișcarea termică (bruniană) a moleculelor nu le-a permis să se depună și s-a obținut o soluție coloidală, care este cunoscută la noi ca albuș de ou, lipici de papetărie și multe substanțe similare. . Tradusă din latină, o astfel de soluție se numește lipici, asemănător lipiciului. Majoritatea adezivilor - tamplarie, silicat etc. - sunt si solutii coloidale.

S-a dovedit că fluidul magnetic are proprietăți noi, foarte interesante. În primul rând, un fluid magnetic nu este un feromagnet, ci cel mai puternic paramagnet - un superparamagnet. Dacă turnați un fluid magnetic într-un pahar și aduceți un magnet de jos, atunci acesta formează un antinod care este complet improbabil pentru lichide la prima vedere - o umflătură aproape greu la atingere (Fig. 350). Dacă aduceți magnetul în lateral, atunci lichidul se va urca pe perete și se poate ridica cât de sus doriți în spatele magnetului. Dacă este turnat peste suprafața apei, atunci un magnet coborât în ​​apă îl poate colecta rapid pe stâlpul magnetului. Este rău dacă este un magnet permanent, nu va fi atât de ușor să „smulgeți” lichidul tenace din magnet. Dacă fluidul magnetic este turnat într-un picurent dintr-un pahar în altul, atunci este foarte ușor să-l furați aducând un magnet pe partea laterală a firicelului.

Cine vede pentru prima dată acest lichid vâscos, greu, maro închis, nu crede că lichidele se pot comporta astfel în prezența magneților. Pare a fi un truc inteligent.

Acum au fost inventate multe aplicații utile pentru fluidele magnetice: pentru etanșarea arborilor și pistoanelor, pentru lubrifierea „eternă”, pentru colectarea uleiului vărsat pe apă, pentru prelucrarea mineralelor, pentru tratarea și diagnosticarea multor boli și chiar pentru conversia directă a energiei termice în energie mecanică.

Să vorbim despre cele mai interesante și promițătoare aplicații ale fluidului magnetic pentru tehnologie. Aici trebuie să introduci agenți tensioactivi și să aplici alte trucuri pentru ca lichidul să fie stabil și să nu se deterioreze, adică să nu se coaguleze (coagulează ca laptele), să nu se usuce, să nu se exfolieze etc.

Orez. 350. Magnet sub un pahar cu ferofluid

În cele din urmă, fluidul magnetic este gata. Unde poate fi folosit?

Este utilizat pe scară largă pentru etanșarea - etanșarea golurilor dintre părțile mobile ale mașinilor. Cel mai adesea este necesară etanșarea arborilor rotativi. Când arborele este feromagnetic (de exemplu, oțel), atunci un magnet inel cu două șaibe este pus pe arbore cu un spațiu, ale cărui goluri cu arborele - unul sau ambele - sunt umplute cu fluid magnetic. Ea se repezi imediat în gol, unde intensitatea câmpului magnetic este maximă, și îngheață acolo într-o masă gelatinoasă groasă (Fig. 351).

Orez. 351. Etanșare magnetică arbore din oțel:

1 - sfaturi; 2 - arbore; 3 – fluid magnetic; 4 - magnet

Arborele poate fi, de asemenea, nemagnetic, cum ar fi alamă, titan și chiar sticlă. Apoi șaibele sunt apropiate unele de altele, iar spațiul dintre ele este umplut cu fluid magnetic. Îndoit într-un garou inelar dens, lichidul este apăsat chiar și împotriva unui arbore nemagnetic și îl etanșează (Fig. 352).

Orez. 352. Etanșare magnetică a unui arbore nemagnetic:

1 - ax; 2 – fluid magnetic; 3 – magnet; 4 - sfaturi

Fluidul magnetic, în special uleiul, poate fi folosit cu succes ca lubrifiant „perpetuu”, umplându-l atât cu rulmenți de alunecare, cât și cu rulmenți, chiar și cutii de viteze și cutii de viteze, ținându-l la locul potrivit cu magneți (Fig. 353). În plus, astfel de mecanisme nu sunt doar autoetanșe cu fluid magnetic, ci și lubrifiate.

Orez. 353. Ungerea „eternă” a unui lagăr alunecat:

1 - magnet; 2 - bucșă; 3 - arbore; 4 - fluid magnetic

Se pune întrebarea: poate fluidul magnetic în care se află suspensia particule magnetice, fi un lubrifiant? Va juca rolul de praf de smirghel?

S-a dovedit că nu, iar acest lucru a fost dovedit de numeroase experimente. Dimensiunile particulelor sunt atât de mici încât nu afectează în niciun fel finisarea suprafeței pieselor de frecare, ca și cum nu ar exista.

Fluidul magnetic poate juca nu numai rolul de lubrifiere, ci și de rulment în sine. Dacă, în timpul rotației arborelui, acesta este adus în rotație rapidă cu ajutorul unor crestături speciale de pe suprafața arborelui, atunci chiar și arborii puternic încărcați vor pluti în el (Fig. 354). Astfel de rulmenți se numesc magnetohidrodinamici.

Orez. 354. Rulmenti magnetohidrodinamici:

a - rulment radial; b - rulment axial; F - forte

Fluidul magnetic are o altă proprietate uimitoare, cu adevărat unică. În ea, ca în orice lichid, plutesc corpuri mai puțin dense și se scufundă corpurile mai dense decât el însuși. Dar dacă îi aplicați un câmp magnetic, atunci corpurile înecate încep să plutească. Mai mult, cu cât câmpul este mai puternic, cu atât corpurile mai grele se ridică la suprafață. Prin aplicarea unui câmp magnetic de intensitate diferită, este posibil ca corpurile să plutească cu o anumită densitate dată. Această proprietate a fluidului magnetic este acum folosită pentru a îmbogăți minereul. Este înecat într-un fluid magnetic, iar apoi, cu un câmp magnetic în creștere, roca goală este forțată să plutească, iar apoi bucăți grele de minereu.

Există chiar și dispozitive de imprimare și desenare care funcționează cu fluid magnetic. Se adaugă puțin fluid magnetic la vopsea, iar această vopsea este pulverizată într-un flux subțire pe hârtia întinsă în fața ei. Dacă jetul nu este deviat de nimic, se va trasa o linie. Dar electromagneții sunt plasați în calea fluxului, ca electromagneții de deviere ai unui kinescop TV. Rolul fluxului de electroni aici este jucat de un firicel subțire de vopsea cu un fluid magnetic - electromagneții îl resping, iar literele, graficele și desenele rămân pe hârtie.

Fluidul magnetic este folosit și pentru colectarea diferitelor produse petroliere de pe suprafața mărilor, oceanelor, lacurilor. Se întâmplă adesea ca o persoană să nu fie capabilă să prevină poluarea cu petrol a suprafeței apei, de exemplu, în cazul unui accident de petrol, când un loc imens acoperă mulți kilometri pătrați de mare, poluând totul în jur. Purificarea apei de astfel de contaminanți este o sarcină foarte dificilă, lungă și nu întotdeauna fezabilă. Dar fluidul magnetic ajută și aici.

O cantitate mică de fluid magnetic este pulverizată pe pata vărsată dintr-un elicopter, care se dizolvă rapid în pata de petrol, apoi magneți puternici sunt scufundați în apă, iar pata începe să se micșoreze până la un punct, aici este pompată de pompe. . Apa devine din nou limpede.

Și ce posibilitate pentru fluidele magnetice în medicină! Să ne imaginăm că o anumită parte a corpului urmează să fie tratată cu un fel de medicament, fără a afecta restul corpului. De exemplu, este necesar ca acesta să fie concentrat într-un anumit organ al unei persoane, iar sângele îl poartă în tot corpul. După ce a amestecat medicamentul cu fluidul magnetic, acesta este injectat în sânge și apoi este instalat un magnet lângă locul dureros. Desigur, fluidul magnetic, și odată cu el medicamentul, se vor aduna în curând lângă magnet și vor acționa numai asupra părții bolnave a corpului.

De ce să nu cumpărați o falcă magnetică?

Discuțiile despre proprietățile de vindecare ale magneților, precum și despre metodele de tratament cu aceștia, au loc încă din cele mai vechi timpuri.

Cu toate acestea, aceste rapoarte erau contradictorii. Iată ce a scris „părintele magnetismului” Hilbert despre asta. „Dioscorides învață că un magnet cu apă amestecată cu miere... este dat pentru a vindeca umezeala grasă. Galen scrie că un magnet are o putere similară cu cea a hematitei. Alții spun că magnetul provoacă cădere mentală, îi face pe oameni melancolici și de cele mai multe ori îi ucide. Se spune de către indienii de Est că un magnet, luat în cantități mici, păstrează tinerețea, așa că se spune că bătrânul rege Zeylam a ordonat ca din magnetul să se facă boluri în care i se prepara mâncarea.

Gilbert însuși, de exemplu, credea că „în forma sa pură, un magnet poate fi nu numai inofensiv, dar are și capacitatea de a pune ordine în interiorul prea umed și putrezitor și de a le îmbunătăți compoziția”. Nu este spus prea științific pentru medicul de viață al Reginei Elisabeta și unul dintre cei mai mari oameni de știință ai timpului ei, dar există ceva adevăr în asta.

Nu degeaba medici celebri ai antichității, cum ar fi fondatorul medicinei Hipocrate, vechiul medic roman Galen și medicul medieval Paracelsus, au scris despre magnet ca medicament. Magneții cu scopul de a vindeca în vremurile străvechi erau purtați pe piept, pe centură, legați de brațe și picioare. Vechii egipteni au zdrobit magnetul în pulbere și l-au dus înăuntru, crezând că păstrează tinerețea. Contemporan și prieten al compozitorilor Mozart, Haydn și Gluck, celebrul medic de la Viena, Franz Mesmer, a tratat cu un magnet o mare varietate de boli.

Totul a început cu faptul că în 1774 Mesmer a început să aplice magneți pe locul dureros al pacienților săi și, în mod neașteptat, pentru el, multe boli care nu fuseseră vindecate înainte au început să dispară. În 1775, Academia Bavareză l-a ales pe Mesmer ca membru pentru aceasta.

Mesmer credea că întregul univers și ființele vii sunt saturate cu un fluid magnetic sau gaz - fluid. O atmosferă magnetică se răspândește în jurul unei persoane, iar polii magnetici se găsesc pe corpul său. Dacă fluidul curge în corpul uman în direcția corectă, atunci totul este bine, dar dacă nu, atunci persoana se îmbolnăvește. În acest caz, pe corp trebuie plasat într-un anumit loc un magnet, care corectează situația cu fluidul său, iar pacientul își revine.

Treaba a ajuns la curiozități. De exemplu, în 1780, la Londra a fost deschis un cabinet medical sub numele „Castelul Sănătății”. Punctul culminant al programului de vindecare din acest castel a fost „patul de stele” situat pe patruzeci de magneți mari. Pentru bani uriași - 100 de lire sterline - pacientul ar putea petrece noaptea pe „patul de stea” și să sufere efectul terapeutic al magneților.

În 1777, Societatea Regală Franceză de Medicină a organizat o comisie care a testat succesul tratamentului cu magneți și a ajuns la concluzia că „este imposibil să nu recunoaștem efectul terapeutic al magnetului”. Magnetul a fost recomandat in special pentru tratamentul bolilor nervoase, convulsiilor, convulsiilor si durerilor de cap.

Orez. 355. „Atmosfera magnetică” de Dr. Durville (a) și magnetismul uman în viziunea sa (b) („+” – polul sud; „-” – nordul)

Medicul francez D'Urville a magnetizat apa cu un magnet puternic de potcoavă, iar apoi și-a tratat pacienții cu această apă. Apa „magnetică” a ajutat la vindecarea rănilor, la vindecarea ulcerelor.

Dr. Durville credea că există un fel de „atmosferă magnetică” în jurul unei persoane (Fig. 355, a), iar persoana însuși are magnetism cu polii nord și sud (Fig. 355, b).

În secolul al XIX-lea, farmaciile homeopate din Sankt Petersburg și Moscova vindeau „magneți de vindecare” la maximum, de exemplu, bavete magnetice (Fig. 356). Medicii, făcând publicitate acestor magneți, au scris:

Orez. 356. Bavete magnetice, care în secolul al XIX-lea. produse în serie, diferite dimensiuni

„Cu ajutorul magneților, viața, care se stinge într-un corp epuizat de o serie lungă de suferințe, este reînviată exact din afluxul de noi forțe.”

Recent, când au început să acorde o atenție sporită efectelor secundare ale medicamentelor chimice, medicii au atras din nou vechile metode de tratament, inclusiv magneții - magnetoterapia.

Orez. 357. Bratara magnetica medicala antica

Acum sunt destul de comune brățările magnetice (Fig. 357), care servesc la egalizarea tensiunii arteriale și au un efect calmant asupra unei persoane. Crede-mă, și acesta este unul vechi bine uitat!

Autorul a cusut odată un magnet puternic de pământuri rare în spatele unei cravate și a purtat această cravată la gât mult timp. Dar tensiunea arterială și starea de bine nu s-au schimbat deloc. Dar unui prieten pe care autorul l-a împrumutat să poarte o cravată, l-a ajutat. Din nou dovezi contradictorii!

De remarcat sunt experimentele de identificare a efectelor câmpurilor magnetice puternice asupra oamenilor și animalelor.

În 1892, un câine a fost plasat între polii unui magnet puternic în laboratorul lui Edison, iar când cercetătorii s-au convins că nu s-a întâmplat nimic dăunător, au plasat acolo un băiat. (O experiență care astăzi ar fi considerată o crimă!) Dar nici băiatului nu i s-a întâmplat nimic rău. S-a ajuns la concluzia că câmpurile magnetice puternice sunt inofensive pentru organism.

Unul dintre aceste experimente „nechibzuite” a fost descris de fizicianul V.P. Kartsev în cartea sa despre magnetism.

„Îmi amintesc cum un tânăr inginer, hotărând să demonstreze inofensiunea unui câmp magnetic, și-a băgat capul în golul unui electromagnet al unei mașini atomice puternice.

- Deci cum e? l-au întrebat.

- Nimic special. Doar când ieși, ca un fel de blitz în fața ochilor tăi, ca dintr-un „blitz” fotografic.

Oamenii de știință numesc acest flash fosfenă. Cel mai probabil, se datorează faptului că atunci când câmpul magnetic se schimbă (când o persoană părăsește sfera de acțiune a câmpului magnetic sau intră în ea), în țesuturile creierului sunt induși biocurenți „străini”, distorsionând imaginea obișnuită.

Cu toate acestea, studiile atente ale organismelor vii în câmpuri magnetice puternice au relevat modificări ale sângelui și o serie de alte fenomene nedorite. Prin urmare, medicii au recunoscut ca fiind dăunătoare expunerea prelungită la câmpuri magnetice puternice.

Vorbind despre influența magneților asupra sănătății oamenilor, nu se poate să nu menționăm instrumentele magnetice și protezele. Toată lumea cunoaște un exemplu de manual în care un moț de oțel sau așchii sunt îndepărtați din ochi cu un electromagnet. Au venit cu această metodă acum mai bine de 100 de ani în Anglia. De același număr de ani, este cunoscută metoda de detectare și extragere a fragmentelor de metal din răni cu ajutorul unui electromagnet. În 1887, această metodă a fost testată pe președintele american J. Garfield, care a fost împușcat în timpul tentativei de asasinat.

Cu sondele magnetice, este ușor să îndepărtați din stomac obiectele de oțel înghițite accidental. La capătul acestei sonde se află un electromagnet puternic alimentat extern prin fire izolate flexibile.

În timpul Primului Război Mondial, fragmente de oțel au fost izbucnite din răni cu ajutorul unui electromagnet, iar acesta nu mai era alimentat cu curent continuu, ci cu curent alternativ, ceea ce a facilitat procedura.

Totodată, în 1915, în America a fost inventat un „braț magnetic”, adică un braț protetic cu un electromagnet la capăt. Alimentat de o baterie, acest electromagnet permitea unei persoane cu dizabilități să țină diverse unelte cu mânere de fier.

Interesantă este proteza magnetică a maxilarului, în care dinții sunt realizați din magneți puternici direcționați de aceiași poli unul către celălalt. O astfel de falcă se ține bine în gură datorită respingerii dinților magnetici. Un lucru este rău - merită să fii căscată, deoarece gura ta se deschide automat!

Unde s-a dus Polul Nord?

Uneori, când vor să sublinieze inviolabilitatea a ceva, îl compară cu un ac de busolă îndreptat spre nord. Cei mai mulți oameni cred naiv că această săgeată indică cu adevărat spre nord și întotdeauna a fost și va fi întotdeauna. Probabil că așa cred și mulți dintre cititorii acestei cărți.

Se pare că acul busolei nu indică deloc spre nord, ci spre un loc care, din întâmplare astăzi, s-a dovedit a fi aproape de Polul Nord geografic - polul magnetic Sud. Polii geografici sunt punctele de ieșire ale axei de rotație a Pământului. Ultima dată când Polul Sud Magnetic a coincis cu Polul Nord Geografic destul de precis a fost în 1663. Cum au stabilit oamenii de știință acest lucru, se vor spune mai multe. Și în ceea ce privește polii magnetici ai Pământului, în special cei de Sud, el face astăzi cele mai complicate și imprevizibile călătorii în jurul globului.

Cu 700 de milioane de ani în urmă, acest pol era situat în largul coastei Californiei moderne (punctul A, Fig. 358). Apoi a început să se deplaseze spre sud, a trecut aproape de-a lungul ecuatorului spre vest, acum 200-300 de milioane de ani a ajuns în largul coastei Japoniei (din nou, modern!), abia apoi a cotit spre nord și în 1663 a coincis cu Polul Nord geografic al Pământul (punctul AT).

Orez. 358. „Călătoria” Polului Sud Magnetic (linia AB – conform oamenilor de știință europeni; linia A? B? – conform oamenilor de știință americani)

Acest lucru este potrivit oamenilor de știință europeni. Paleontologii americani s-au ocupat și de problema „călătoriei” polilor magnetici ai Pământului, dar rezultatele acestora sunt foarte diferite de cele europene. Așadar, americanii cred că acest pol cu ​​700 de milioane de ani în urmă și-a început călătoria din mijlocul Oceanului Pacific (punctul A?), Apoi s-a deplasat nu atât spre sud, cât spre vest, a trecut prin China, Mongolia și țara noastră. , a descris o buclă în apropierea polului Northern Geographic și s-a apropiat suficient de ea (punctul B?). Poziția actuală a Polului Sud Magnetic nu provoacă niciun dezacord între paleontologii americani și europeni.

Dacă oamenii de știință australieni sau africani ar aborda problema călătoriei polilor magnetici ai Pământului, atunci nici datele lor nu ar coincide unele cu altele.

Ce s-a întâmplat? Este clar că Pământul are doar doi poli magnetici, iar polul magnetic sud s-ar putea deplasa pe o singură traiectorie. Ce a cauzat discrepanțele în mărturiile oamenilor de știință din diferite țări?

Înainte de a răspunde la această întrebare, să ne uităm la modul în care oamenii de știință găsesc poziția polilor magnetici ai Pământului în trecutul îndepărtat.

Studiul câmpului magnetic al Pământului în epocile geologice trecute, uneori separate de noi de sute de milioane de ani, sau paleomagnetismul Pământului, este studiat de o știință tânără - paleomagnetologia, care înseamnă „știința magnetismului antic”. Cercetările paleomagnetologilor se bazează pe studiul magnetizării reziduale a rocilor, care a apărut în timpul formării lor.

Acest lucru s-a întâmplat în timpul erupției rocilor topite cu milioane de ani în urmă. Lava fierbinte care conținea particule de fier, răcindu-se în câmpul magnetismului terestru, a primit o magnetizare în funcție de poziția polilor magnetici ai Pământului. Această magnetizare a rămas neschimbată timp de milioane de ani și a fost măsurată de paleomagnetologi folosind instrumente moderne de precizie. Cunoscând vârsta rocii și direcția magnetizării acesteia, nu este greu de stabilit poziția polilor magnetici ai Pământului în această perioadă.

Și este posibil să urmăriți mișcarea polilor magnetici în ultimele milenii cu o precizie foarte mare - o cantitate imensă de date despre aceasta este furnizată oamenilor de știință de ceramica antică arsă. Produsele ceramice, a căror vârstă poate fi deja determinată cu o mai mare precizie, își păstrează magnetismul, obținut în timpul răcirii după ardere. Și dacă un astfel de produs nu a căzut într-un incendiu accidental după fabricarea sa, atunci a servit drept dovadă de nerefuzat a locației polilor magnetici ai Pământului la naștere.

Rocile sedimentare, care provin din depunerea lentă a particulelor minuscule în apă, sunt, de asemenea, buni martori ai schimbărilor în magnetismul terestru. Aceste particule rămân în apă foarte mult timp în stare suspendată, ca săgețile unei busole, ele se orientează în câmpul magnetic al Pământului și se stabilesc în această poziție. Așa ia naștere magnetizarea rocilor sedimentare orientate spre polii antici ai Pământului.

Și cel mai recent, poziția polilor magnetici este măsurată și înregistrată cu instrumente precise. Deci, timp de 20 de ani, din 1928 până în 1948. Polul magnetic sudic al Pământului s-a deplasat cu 150 km! Dacă s-ar deplasa tot timpul cu o astfel de viteză, și anume 7,5 km pe an, atunci în 100 de milioane de ani s-ar călători de-a lungul și pe întreaga suprafață a Pământului.

Și acum, când știm deja despre variabilitatea locației polilor magnetici ai Pământului, să revenim la întrebarea de ce pozițiile acestor poli, calculate de oamenii de știință de pe diferite continente, nu coincid. Într-adevăr, la unul și același moment de timp, poziția polului este una și singura, iar eroarea nu poate fi atât de mare, decât dacă, desigur, martorii paleomagnetismului înșiși sunt deplasați în mod deliberat. Dar prin ce forțe se pot transfera artificial sute și mii de kilometri și extinde cantități enorme de roci vulcanice și sedimentare în același timp? Singura concluzie sugerează de la sine: continentele în sine au plutit împreună cu aceste roci, au călătorit pe distanțe uriașe, plutind pe centrul lichid și fierbinte al Pământului, precum sloturile de gheață din ocean. Deci, dacă verificați căile acestei derive, derulați mental imaginea cu sute de milioane de ani înapoi, apoi continentele vor converge într-un supercontinent numit Gondwana sau Pangea (Fig. 359).

Cine a „pătat” Soarele?

Deci, Pământul nostru este încă un magnet cu doi poli nord și sud pronunțați sau un magnet dipol. Lăsați acești poli să meargă așa cum doresc, lăsați-i să-și schimbe locul, lăsați magnetismul Pământului să slăbească sau să se întărească, dar Pământul este un magnet.

Dar cel mai apropiat vecin al Pământului - Luna - este aproape complet lipsit de magnetism. Acest lucru a fost dovedit atât de sateliți, cât și de instrumente instalate direct pe Lună. O busolă magnetică ar fi astfel inutilă pe Lună.

Mercur, planeta cea mai apropiată de Soare, are un câmp magnetic dipol, asemănător cu cel al Pământului, dar de aproximativ 100 de ori mai slab. Având în vedere că nici pe Pământ nu este foarte puternic, nu este ușor să îl detectezi pe Mercur.

Planeta Venus s-a dovedit a fi aproape complet lipsită de un câmp magnetic, cel puțin existent în adâncurile nucleului. Este de 10.000 de ori mai slab decât pământul. Desigur, atmosfera puternică a lui Venus reacționează la fluxurile de plasmă solară și în ea apare magnetismul indus. Dar planeta însăși se rotește foarte lent, iar absența oricărui tip de curenți în miezul său, care generează un câmp magnetic, este asociată cu acest lucru.

Marte are un câmp magnetic slab, despre care se poate spune doar că este puțin mai puternic decât cel al lui Venus și are un caracter dipol.

Au mai rămas cinci planete. Până acum nu se poate spune nimic cert despre câmpurile magnetice ale lui Uranus, Neptun și Pluto, dar Jupiter și Saturn au compensat mai mult decât lipsa de informații despre câmpurile magnetice ale celorlalte planete.

Pe Jupiter - planeta uriașă - cel mai gigantic câmp magnetic. El, ca și Pământul, este bipolar - dipol, dar de aproape 200 de ori mai puternic. Interesant este că pe Jupiter, spre deosebire de Pământ, polii magnetici sunt apropiați de cei geografici cu același nume, adică polul magnetic Sud se află în emisfera sudică, iar cel nord în nord.

Aceeași imagine este observată și pe Saturn. Această planetă în sine este mai mică decât Jupiter, nucleul său lichid este și el mic, așa că câmpul magnetic al lui Saturn este similar cu câmpul lui Jupiter, dar mai slab.

Deci, mai există unul, corpul principal sistem solar- centrul său, Soarele însuși. Și deși această stea, cea mai apropiată de noi, este situată foarte departe - la aproape 150 de milioane de km de Pământ, câmpul magnetic al Soarelui are o influență extrem de mare asupra noastră. Cel mai interesant fenomen asupra Soarelui în ceea ce privește magnetismul său sunt petele de pe suprafața sa.

Petele solare au fost observate pentru prima dată în 1611 de către preotul iezuit Scheiner, care, privind lumina printr-un telescop recent construit de Galileo, a văzut pete întunecate pe suprafața lui. După cum era obișnuit într-un ordin iezuit cu disciplina sa cea mai strictă, Scheiner a raportat observațiile sale generalului ordinului. Nici nu a vrut să verifice mesajul lui Shayner, sfătuindu-l să tacă de dragul lui. Timpul a fost de așa natură încât a fost posibil să facem plăcere focului.

Atitudinea față de Soare, ca ceva ideal, a fost atât de puternică, încât nici măcar marele Galileo nu a crezut mesajul lui Scheiner și a declarat: „Soarele este ochiul lumii și nu poate suferi de spini!”.

S-a întâmplat ca timp de aproape 70 de ani, din 1645 până în 1715. pete de pe Soare practic nu au apărut, ceea ce a subminat foarte mult credibilitatea descoperirii lui Scheiner. Dar nu poți ascunde o pungă într-o pungă, au început să privească Soarele cu atenție prin telescoape și, în cele din urmă, după o pauză lungă, au văzut din nou pete acolo. Nu mai era nimic de făcut decât să-i „ierți” Soarelui, reparând acest lucru cu zicala: „Sunt pete pe Soare!”

Oamenii au început să se întrebe: cum să explici petele întunecate de pe suprafața fierbinte a stelei?

În 1800, celebrul astronom englez W. Herschel a propus o ipoteză fantastică, din care contemporanul nostru poate deveni neliniştit. În adâncurile Soarelui există viață inteligentă, acolo este răcoare, iar petele sunt zone întunecate de crustă rece care apar prin norii fierbinți. Și această idee a fost considerată o ipoteză de lucru timp de aproape un secol!

În cele din urmă, în 1908, omul de știință american D. Hale a descoperit că există un câmp magnetic puternic în petele solare - aproximativ 3.000 de oersteds. Pe restul suprafeței, câmpul este de mii de ori mai mic, ceea ce a dat motiv să se vadă în pete polii magnetului care au ieșit la suprafața Soarelui.

Se dovedește că în intestinele Soarelui există inele tubulare magnetice paralele cu ecuatorul, formate prin același proces dinam ca și în intestinele Pământului. Numai pe Soare, din diverse motive legate de dimensiunea lui și procesele care au loc în adâncime, aceste tuburi pot avea direcții diferite. Câmp de forță, și existent în același timp. Urcându-se încet la suprafața Soarelui, aceste tuburi se deschid, formând capetele deschise ale polilor magnetului.

Câmpul magnetic total al Soarelui se modifică pe un ciclu de 11 ani, astfel încât timp de 11 ani polul magnetic nord se află în emisfera nordică, iar sudul - în sud. Pentru următorii 11 ani, polaritatea polilor magnetici este opusă celei geografice. Dar cel mai uimitor lucru este că această „inversare a polarității” nu are loc simultan și timp de câteva luni sau un an Soarele se transformă într-un monopol uriaș - un magnet misterios cu un singur pol.

Orez. 360. Ieșirea tuburilor de linii la suprafața Soarelui

Când tubul magnetic „iese” din intestinele Soarelui, pe suprafața lui se dezvoltă pete solare timp de câteva zile (Fig. 360). Mai întâi, în punctul în care ies capetele tubului, apar unul sau mai multe puncte negre vizibile printr-un telescop cu un diametru de sute de kilometri, iar apoi, într-una sau două zile, cresc într-un loc de zeci de mii de kilometri. mărimea.

În consecință, magnetismul a „pătat” Soarele. Și, privind în față, să spunem că aceste puncte de putere magnetică aparent îndepărtate de pe stele joacă un rol imens în viața noastră!

Ecoul Pământului al furtunilor solare

Momentul în care apar pete pe Soare este caracterizat de un maxim de activitate solară, care are și o perioadă de 11 ani. Activitatea solară, sau furtunile solare, este asociată cu o serie de evenimente pământești care joacă un rol important în viața noastră. Această conexiune a fost observată, studiată și descrisă cel mai pe deplin de omul de știință rus A. L. Chizhevsky. Omul de știință a observat că cele mai diverse procese de pe planeta noastră au de obicei o natură ciclică și au loc simultan, iar aceste procese sunt strâns legate de modificările activității magnetice a Soarelui.

Deci, de exemplu, frecvența focarelor de epidemii, boli ale animalelor și plantelor coincide cu perioada activității solare. Cijevski și-a exprimat public primele gânduri despre această chestiune încă din 1915 (Fig. 361).

„Un astronom care citește epidemiologia holerei este involuntar uimit de faptul că anii furtunilor solare și uraganelor care îi sunt bine cunoscute provoacă atât de mari dezastre și, dimpotrivă, anii calmului solar și păcii coincid cu anii. a eliberării omului de oroarea nemărginită a acestui irezistibil inamic invizibil” .

Pentru a verifica autenticitatea legăturii dintre epidemii și periodicitatea activității solare, Chizhevsky a folosit o metodă numită mai târziu metoda suprapunerii epocii. Omul de știință a obținut o curbă medie a activității solare pentru nouă perioade, apoi a introdus date statistice despre bolile holerei din Rusia în aceleași perioade de-a lungul anilor. Și o imagine a unui paralelism remarcabil a două serii de fenomene a apărut în fața ochilor noștri: activitatea solară și dezvoltarea epidemilor de holeră în Rusia peste 100 de ani (vezi Fig. 361, b). Aceeași legătură a fost urmărită pentru epidemiile de gripă (vezi Fig. 361, c) și o serie de alte boli. A devenit posibil să prezicem aceste epidemii și să le confruntăm complet înarmați.

Ce explică această legătură misterioasă între fenomene aparent diferite precum magnetismul solar și viața de pe Pământ? Chizhevsky a descoperit că funcțiile vitale ale bacteriilor patogene, precum și rezistența oamenilor, animalelor și plantelor la acestea, sunt direct legate de perturbările electromagnetice din atmosfera Soarelui și de pe Pământ.

În mod subconștient, și anticii au simțit acest lucru, motiv pentru care aveau semnele corespunzătoare - semne. Însă anticii nu au putut explica legătura dintre fenomenele naturale și diferitele dezastre de pe Pământ. Erau pasionați de poezia comparațiilor, au căzut în misticism. Iar oamenii de știință din acea vreme, criticând tot felul de prevestiri naturale, nu au ținut cont de legătura lor reală cu bolile în masă, dezastrele naturale și alte fenomene de pe Pământ.

Este uimitor cât de multe aspecte ale vieții noastre nu sunt afectate de petele solare! Frecvența furtunilor și a furtunilor, recoltarea culturilor de cereale și a altor plante, chiar și rata natalității copiilor sunt într-o relație clară cu activitatea câmpului magnetic al Soarelui - petele solare.

Iată o scurtă listă a principalelor fenomene de pe Pământ care sunt în mod clar asociate cu apariția petelor solare:

1. Mărimea recoltei de cereale (vezi Fig. 361, e) și prețul cerealelor.

2. Recolta și calitatea strugurilor.

3. Creșterea lemnului (grosimea inelelor anuale).

4. Epoca de înflorire și splendoare a plantelor cu flori.

5. Boli în masă ale oamenilor, animalelor, plantelor.

6. Reproducerea animalelor, insectelor, peștilor.

7. Rata natalității copiilor (vezi Fig. 361, a)

8. Momentul sosirii de primăvară a păsărilor.

9. Frecvența furtunilor (vezi Fig. 361, d) incendii și ființe umane lovite de fulger.

10. Frecvența accidentelor și infracțiunilor.

11. Frecvența exacerbărilor bolii și a morților subite.

Toate aceste fenomene sunt legate de numărul și aria petelor solare, caracterizate de numerele Wolf introduse de astronomul elvețian R. Wolf. Mai mult, maximul unui fenomen nu generează întotdeauna maximul altuia. Astfel, prețurile grâului devin maxime în anii numărului minim de lup - pete solare.

Vorbind despre bolile umane și despre legătura lor cu petele solare, Chizhevsky avertizează că ar fi complet greșit să credem că bolile sunt cauzate de aceste pete. Este despre doar despre o împingere din exterior, influența activității magnetice a Soarelui, fluxul de particule și radiații electromagnetice care ajung pe Pământ în această perioadă, asupra corpului uman. Și dacă pentru un tânăr sănătos, această influență este neglijabilă, atunci pentru o persoană slăbită de o boală sau infecție îndelungată, poate fi decisivă.

Chizhevsky nu numai că a dezvăluit această influență asupra părților și departamentelor individuale ale corpului uman, dar a învățat și cum să se protejeze de această influență. „Știința poate vorbi destul de tare aici. Da, fizica cunoaște modalități de a proteja o persoană de astfel de influențe dăunătoare ale Soarelui sau altele similare, de oriunde ar veni. Metalul este salvatorul aici: fier, oțel, plumb... Este ușor de calculat grosimea acelui ecran metalic care va proteja organismele bolnave și bătrâne.”

Se dovedește că sunt suficiente foi subțiri de metal, grosimea unei fracțiuni de milimetru. Chizhevsky propune să învelească pereții, podeaua și tavanul secțiilor de spital, unde zac pacienții grav bolnavi, cu astfel de foi de metal care protejează împotriva efectelor radiațiilor electromagnetice de la soare. La un semnal de la observatorul astronomic despre apropierea furtunii magnetice asupra Soarelui, pacientii ar trebui plasati in astfel de sectii protejate, unde vor sta una, doua sau trei zile, pana la trecerea crizei bolii sau la scaderea activitatii. fenomene magnetice in soare.

Și, în sfârșit, despre influența absolut fantastică a activității solare asupra evenimentelor noastre rusești din trecutul recent. Conform calculelor astronomului englez D. Whitehouse, care au fost publicate în anii '80 ai secolului XX, număr maxim petele solare ar fi trebuit să vină în august 1991. Ceea ce aveam în Rusia la acea vreme, probabil că toată lumea își amintește: în perioada 19-21 august a avut loc o lovitură de stat din partea Comitetului de Stat de Urgență. Astfel, calculul lui Whitehouse s-a dovedit a fi uimitor de precis...

În căutarea unui monopol magnetic

Cumva, în copilărie, autorul a venit cu o idee neobișnuită: să obțineți un magnet cu un singur pol - un monopol. Autorul avea un magnet mare în formă de potcoavă, iar una dintre marginile acestuia, ca jumătate din acul busolei, după cum credea autorul, tinde spre sud, iar cealaltă spre nord. Mijlocul magnetului nu atrage fierul și, prin urmare, nu tinde să meargă nicăieri. Și se părea că dacă spargi magnetul și pui piesele pe roți, sau chiar mai bine pe scândurile din apă, atunci o parte a magnetului va pluti spre sud, iar cealaltă spre nord! După ce am făcut jumătăți uriașe de magnet și le-am pus pe un camion sau o barcă, se va putea ajunge chiar și la Polul Nord, chiar și la Sud fără motor!

Desigur, magnetul a fost rupt și jumătatea roșie a fost așezată pe o bucată de scândură care plutea într-un lighean cu apă.

Dar bucata de magnet nu a plutit nicăieri. S-a întors doar încet, astfel încât toată marginea sa a început să indice spre sud, iar cea ruptă - spre nord! Apropiind busola de marginea spartă, autorul, spre surprinderea sa, a fost convins că pe ea... Polul Sud. Și pe cealaltă bucată, marginea spartă a devenit Polul Nord. Cuia a început să fie atrasă la fel de puternic de fiecare margine a pieselor, de parcă nu era aceeași unghie care refuza să fie atrasă când piesele erau împreună. Iată minuni!

Unde s-au dus stalpii? La urma urmei, unghia a fost puternic atrasă de fiecare dintre ele. Și în loc să tragă de două ori mai tare, nu a vrut să o facă deloc. Autorul s-a simțit complet păcălit: atât magnetul este rupt, cât și călătoria spre nord este anulată și nu există nicio modalitate de a separa polul nord al magnetului de sud ...

Se pare că un magnet cu un singur pol sau, așa cum se numește, un monopol, nu contrazice deloc știința. Și este surprinzător că încă nu o avem, la fel cum nu avem, totuși, dovezi ale imposibilității sale. Să vorbim mai detaliat despre acest magnet uimitor.

În 1931, remarcabilul fizician P. Dirac (1902-1984) a demonstrat matematic posibilitatea existenței unei particule cu sarcină magnetică - un monopol, adică că pot exista separat sarcini magnetice „nordice” și „sudice”. În mod similar, Dirac a prezis existența electronului cu sarcină pozitivă- pozitronul și deja în 1932 a fost descoperit în natură.

Dar a trecut atât de mult timp, iar monopolul este încă o fantomă care există doar pe hârtie. Cert este că existența unui monopol oferă o explicație firească pentru unele fenomene fizice care nu pot fi explicate altfel decât cu ajutorul unui monopol.

Din când în când, fizicienii pornesc în căutarea unui monopol, dar până acum de fiecare dată fără succes. Fenomenele magnetice și electrice sunt similare în aproape toate privințele, cu excepția unui singur lucru. Sarcinile electrice - pozitive și negative - sunt suficiente pentru a crea atât electricitate, cât și magnetism (acesta din urmă apare atunci când sarcinile se mișcă). Dar electricitatea are o sursă a existenței sale - o sarcină electrică, dar magnetismul nu are nicio sarcină. Există asimetrie, electricitatea are unele avantaje față de magnetism.

Și tocmai Dirac a dovedit că electricitatea nu are și nu poate avea un asemenea avantaj. Fenomenele magnetice și electrice trebuie să fie complet asemănătoare, simetrice. În acest caz, a fost obținut un portret destul de precis al monopolului. Sarcina unitară a monopolului este de 38,5 ori mai mare decât sarcina unitară a electronului. Interacțiunea a doi monopoli este de 4.700 de ori mai puternică decât interacțiunea a doi electroni; prin urmare, la aceleași viteze ca un electron, un monopol magnetic ionizează atomii de 4.700 de ori mai puternici. mediu inconjurator. O sarcină magnetică atât de mare ușurează controlul monopolului chiar și în câmpuri magnetice slabe, pentru a-l accelera până la energii gigantice inaccesibile electronilor. Monopolul poate face minuni în electronică, fizică și, în cele din urmă, poate fi folosit, de exemplu, în televiziune, tehnologia acceleratoarelor și cine știe altundeva.

Ei au căutat monopoli într-un fascicul de particule accelerate în timpul coliziunii lor cu materia, în raze cosmice. Nu a fost posibil să le scoatem cu ajutorul magneților puternici din roci purtătoare de fier și meteoriți, unde monopolurile de origine cosmică s-ar putea bloca și acumula de-a lungul a milioane de ani. Monopolul trebuie să fie foarte stabil, nu va dispărea până nu se ciocnește de un alt monopol de semn opus. Chiar și în solul lunar au căutat un monopol magnetic, dar fără rezultat.

Ici și colo apar rapoarte senzaționale despre „capturarea” unui monopol misterios, dar la o verificare atentă, se dovedesc a fi insuportabile. În urmă cu aproximativ 30 de ani, oamenii de știință chinezi erau siguri că au descoperit un monopol, dar, din păcate, descoperirea nu a avut loc. În 1982, la reputata Universitate Stanford (SUA), s-ar părea că deja „prinseseră” un monopol cu ​​ajutorul unui magnet supraconductor. Dar experimentele repetate, mai precise, nu au dat nimic.

În cele din urmă, în 1985, la Universitatea din Londra, cu ajutorul celor mai sensibili senzori, s-ar părea că au descoperit un monopol. Dar confirmarea acestei descoperiri nu a urmat încă.

Care este motivul unui eșec atât de lung al căutării unui monopol? Poate este foarte rar? Sau nu o caută? Sau a greșit Dirac și a determinat incorect taxa monopolului? În acest caz, se dovedește că ei nu caută ceva?

Dar nici nu există nicio dovadă a imposibilității monopolului, iar confirmarea acestei imposibilități nu este mai ușoară decât găsirea monopolului în sine.

Grăbește-te, cititorule, caută și găsește-ți monopolul. Ar fi păcat dacă ar fi făcut-o altcineva!

Chihlimbar cu magnet - frați?

S-a dovedit că acest lucru este aproape de adevăr, iar fulgerul lor s-a „frate”. Într-adevăr, atunci când chihlimbarul este electrificat, apar scântei, iar scânteile sunt fulgere mici.

Dar fulgerul este fulger și ce legătură are magnetul cu el? A fost fulgerul care s-a dovedit a fi ceea ce a unit chihlimbarul și magnetul, anterior „separați” de Gilbert. Iată trei fragmente dintr-o descriere a unui fulger care arată o legătură strânsă între electricitatea chihlimbarului și atracția unui magnet.

„... În iulie 1681, nava Quick a fost lovită de fulger. Când a venit noaptea, s-a dovedit, după poziția stelelor, cea a celor trei busole... două, în loc să îndrepte spre nord, ca înainte, spre sud, fostul capăt nordic al celui de-al treilea compas era îndreptat spre vest. .

„... În iunie 1731, un negustor din Wexfield a așezat în colțul camerei sale o cutie mare plină cu cuțite, furculițe și alte obiecte din fier și oțel... Fulgerul a intrat în casă tocmai prin acest colț în care cutia. a stat, a rupt-o și a împrăștiat toate lucrurile care erau în ea. Toate acele furculițe și cuțite... s-au dovedit a fi foarte magnetizate...”

„... În satul Medvedkovo a trecut o furtună puternică; țăranii au văzut cum fulgerul a lovit un cuțit, după o furtună, cuțitul a început să atragă cuie de fier ... "

Loviturile fulgerelor, topoarele magnetizante, furcile, cuțitele, alte obiecte din oțel, acele de busole demagnetizante sau remagnetizante, au fost observate atât de des încât oamenii de știință au început să caute o legătură între scânteile electrice și magnetism. Dar nici trecerea curentului prin tijele de fier, nici impactul asupra acestora al scânteilor din borcanele Leyden nu au dat rezultate tangibile - fierul nu a fost magnetizat, deși instrumentele moderne precise ar simți probabil acest lucru.

Acul busolei a deviat ușor în experimentele fizicianului Romagnosi din orașul Trent, când a adus busola mai aproape de coloana voltaică - o baterie electrică. Și atunci numai când un curent curgea prin coloana voltaică. Dar Romagnosi nu a înțeles atunci motivele acestui comportament al acului busolei.

Onoarea de a descoperi legătura dintre electricitate și magnetism i-a revenit fizicianului danez Hans Christian Oersted (1777-1851), și chiar și atunci din întâmplare. S-a întâmplat la 15 februarie 1820, așa. Oersted ținea o prelegere despre fizică studenților de la Universitatea din Copenhaga. Prelegerea a fost dedicată actiune termica curent, cu alte cuvinte, încălzirea conductoarelor prin care curge electricitate. Acum, acest fenomen este folosit tot timpul - în sobe electrice, fiare de călcat, cazane, chiar și în lămpi electrice, a căror spirală este încinsă de curent. Și pe vremea lui Oersted, o astfel de încălzire a unui conductor prin curent era considerată un fenomen nou și interesant.

Orez. 362. Experiența lui H. K. Oersted:

a - bateria este deconectată, acul busolei este paralel cu conductorul; b - bateria este pornită, săgeata se întoarce perpendicular pe conductor

Deci, primul accident a constat în faptul că în apropierea unuia dintre conductorii încălziți se afla o busolă, care era complet inutilă în astfel de experimente. Apoi a avut loc un alt accident - unul dintre studenții din jurul lui Oersted a observat că acul busolei deviază atunci când conductorul este conectat la o sursă de curent - o baterie electrică (Fig. 362). Iar cel de-al treilea accident a completat nașterea descoperirii - studentul a decis să sublinieze eminentului profesor un fenomen aparent complet străin, care nu avea nicio legătură cu tema prelegerii, iar omul de știință a ascultat observația studentului.

Păcat că nu cunoaștem numele acelui student - la urma urmei, el este un coautor cu drepturi depline al marii descoperiri - legătura dintre electricitate și magnetism, al cărei autor oficial a fost profesorul Oersted.

Oersted a efectuat o serie întreagă de experimente care explică legile comportamentului unui ac magnetic. S-a observat că fluxul de curent prin conductor în direcții diferite provoacă o schimbare a direcției de abatere a acului busolei. Oersted a observat, de asemenea, că nicio izolare nu a interferat cu acest comportament al săgeții. Omul de știință a plasat o varietate de materiale izolatoare între conductor și busolă, dar săgeata a deviat în același mod, iar abaterea sa depindea doar de direcția și puterea curentului care trece prin conductor.

Și apoi, cu mare grabă, Oersted și-a publicat faimosul „pamflet” - patru pagini de text mai departe latin de înțeles pentru majoritatea oamenilor de știință. Acest pamflet a făcut o impresie uluitoare asupra mediul academic. Experimentele lui Oersted au început să fie repetate în multe laboratoare și nu a existat nicio limită pentru surpriza și încântarea celor prezenți. Martorii își amintesc că unul dintre cei prezenți la un astfel de experiment s-a ridicat și a spus entuziasmat: „Domnilor, este o revoluție...”

Premii și onoruri au plouat pe Oersted. Este ales academician al Academiei Franceze și i se acordă un premiu stabilit la un moment dat de Napoleon Bonaparte pentru descoperiri majore în domeniul electricității - 3 mii de franci aur, este numit membru al Societății Regale din Londra și al multor alte științifice. societăţilor. În patria lui Oersted, regele Frederik al VI-lea i-a acordat Marea Cruce a Ordinului Dannebrog, cel mai înalt premiu al Danemarcei, și i-a permis să înființeze Institutul Politehnic. Oersted deschide o societate în Danemarca pentru a „încuraja activitățile științifice” și chiar începe să publice o revistă literară. Apropo, dragostea venerabilului om de știință pentru literatură nu a fost în zadar pentru literatura însăși: Oersted îl patrona pe „micul Hans Christian” - viitorul mare povestitor Andersen.

Oersted devine un erou național în Danemarca și cel mai popular om de știință din Europa. Hans Christian Oersted a murit în 1851 la apogeul faimei sale.

Cum a câștigat putere electromagnetul?

O descoperire generează alta. De îndată ce Oersted a observat legătura dintre electricitate și magnetism, în septembrie a aceluiași an 1820, fizicianul francez D. Arago a observat că firul prin care trece curentul atrage pilitura de fier și magnetizează acele de oțel la fel ca un magnet. A.M. Ampère, un om de știință pe care îl cunoaștem cu toții cel puțin după unitatea de curent numită după el, a intrat odată în laboratorul lui Arago. Ampere a propus să ruleze firul într-o spirală și să plaseze acul în interiorul spiralei. Oamenii de știință au efectuat imediat experimentul și au fost mai mult decât răsplătiți pentru el - acul a fost magnetizat mult mai puternic decât înainte. Spirala sau tubul rezultat, numit mai târziu solenoid, este acum bine cunoscută oricărui școlar. Cuvântul „solenoid” este tradus din greacă și înseamnă - „tubular”, „sub formă de tub”. Dar geniul lui Ampere nu s-a oprit doar la crearea dispozitivului. După ce a prins legătura dintre magnet și solenoid, Ampere a sugerat că în interiorul magnetului există un număr mare de inele minuscule care transportă curent. Acum se știe cu certitudine că ideea lui Ampère era corectă – rolul inelelor cu curent este jucat de electronii care se rotesc în jurul nucleelor ​​atomilor (Fig. 363).

Orez. 363. Solenoid și analogia lui într-un feromagnet

O nouă eră a început în înțelegerea multor fenomene și procese fizice, unde curentul și magnetul au jucat rolurile principale. Și, poate, aceste două concepte nu-și arată nicăieri legătura atât de strânsă ca într-un electromagnet. Solenoidul Ampere nu era încă un electromagnet în sensul direct al cuvântului - nu exista un miez de fier, care a devenit un adevărat magnet atunci când curentul trecea prin spirele firului. Acest miez a îmbunătățit foarte mult acțiunea solenoidului, făcând electromagnetul mult mai puternic decât cei mai buni magneți naturali.

Și pentru a introduce pur și simplu miezul în solenoid, a fost nevoie de 5 ani, iar descoperirea a fost făcută de mecanicul englez William Sturgeon (1783-1850) în 1825.

Biografia lui Sturgeon arată încă o dată că o persoană creativă nu va dispărea, indiferent de condițiile în care îi trece copilăria și tinerețea. Astfel de exemple ne sunt cunoscute pe scară largă printre scriitori, artiști, muzicieni și printre inventatori și oameni de știință.

Nimeni nu a fost implicat în creșterea micuțului William. Tatăl său, o persoană destul de frivolă, nu a făcut altceva decât pește și s-a amuzat cu lupte de cocoși. Începând să învețe producția de încălțăminte, William a fugit curând de profesorul său dur, care l-a înfometat. Tânărul a lucrat în poliție, apoi a servit în armată. Dar în timpul serviciului, a reușit să facă experimente simple în fizică și chimie.

Acolo, în armată, a avut loc un eveniment care a avut o mare influență asupra tânărului soldat. Sturgeon a asistat la o furtună neobișnuit de puternică. L-au lovit fulgere orbitoare și tunete uriașe și a decis să studieze electricitatea.

Dar pentru a citi cărți, trebuie să fii alfabetizat, iar Sturgeon a început să studieze din greu lectura, scrierea și gramatica, a stăpânit treptat matematica, fizica, limbile și, în plus, a desenat și a reparat ceasuri cu plăcere. Și toate acestea în armată cu disciplina ei, mai ales noaptea!

După ce și-a încheiat serviciul militar, tânărul Sturion și-a cumpărat un strung și a început să producă aparate fizice și electrice. Acest lucru s-a întâmplat în 1820, când au fost făcute marile descoperiri ale lui Oersted, Arago și Ampère. Și la 23 mai 1825, Sturgeon a prezentat Societății de Arte primul electromagnet pe care l-a construit.

Era o tijă în formă de potcoavă, lăcuită pentru izolare electrică, de 30 cm lungime și 1,3 cm în diametru, pe această tijă era înfășurat un singur strat de sârmă de cupru goală, care era conectat la o baterie electrică (Fig. 364). Cu o masă de 0,2 kg, electromagnetul lui Sturgeon a ridicat o sarcină de fier, de aproape 20 de ori mai grea. Primul electromagnet sa dovedit imediat a fi mai puternic decât magneții naturali de aceeași masă.

Orez. 364. Primii electromagneți ai sturionului

Consiliul Societății de Arte a putut evalua munca lui Sturgeon. I s-a acordat o medalie și un premiu în bani, iar aparatul a fost expus în muzeu. Cu toate acestea, în ciuda realizărilor remarcabile ulterioare ale lui Sturgeon, faima și succesul nu i-au venit niciodată. A murit în sărăcie și privațiuni în 1850 și nu s-a păstrat nici măcar un portret al inventatorului primului electromagnet.

Multă vreme, până în 1840, electromagneții lui Sturgeon au fost cei mai puternici din lume. Și apoi elevul lui Sturgeon, viitorul mare fizician D. Joule, a făcut un pas înainte. Prin creșterea numărului de poli de electromagneți și așezarea rațională a acestora pe sarcină, el creează o structură capabilă să ridice 1,2 tone cu propria greutate de 5,5 kg! Este important în același timp ca polii să fie perechi și numărul lor să fie par.

Trebuie spus că nu orice creștere a numărului de stâlpi este benefică. Deci, de exemplu, un magnet „cu trei picioare” (Fig. 365, a) este mai rău decât cel obișnuit cu doi poli (Fig. 365, b), deoarece magnetismul fiecăreia dintre tije interferează cu celelalte. De asemenea, nu este rentabil să alcătuiți un magnet mare din cei mici înfășurați separat.

Orez. 365. Electromagnet „cu trei picioare” (a) și electromagnet cu doi poli (b)

Electromagneții au devenit folosiți pe scară largă în industrie pentru ridicarea sarcinilor grele din oțel (Fig. 366). În 1864, la New York a fost construit un electromagnet de 260 kg, „care a ridicat șapte oameni o dată și nimeni nu știe cât mai poate ridica”.

Orez. 366. Electromagnet de marfă

Rețineți că electromagnetul nu era un dispozitiv de ridicare foarte sigur. De îndată ce curentul s-a oprit, electromagnetul și-a pierdut instantaneu puterea și o sarcină teribilă a căzut „din cer” peste orice și oricine. Și ar putea exista o mulțime de motive pentru întreruperea curentului - firul s-a rupt, siguranța a fost dezactivată, a avut loc un accident la stație etc. Prin urmare, în viitor au început să acționeze diferit.

Bobinele de sârmă au început să fie înfășurate nu pe un fier simplu, ci pe un material magnetizat - un magnet permanent și în așa fel încât atunci când trecea un curent, acesta să fie demagnetizat. Pentru a ridica sarcina, curentul a fost oprit, iar un magnet permanent (și acum există magneți permanenți foarte puternici) a atras obiecte din oțel, fier și fontă, care au fost ridicate și duse la locul lor. Și pentru a elibera sarcina, s-a aplicat curent bobinelor, iar magnetul a fost temporar demagnetizat - polii magnetului permanent și înfășurările solenoidelor erau opuse! Marfa era desprinsă. Când magnetul nu trebuia să funcționeze, curentul, desigur, a fost oprit prin îndepărtarea magnetului de obiectele de fier, de exemplu, ridicându-l în aer.

Macaralele cu un astfel de magnet au devenit mult mai sigure, nu se mai tem de întreruperi în alimentarea cu curent.

În prima jumătate a secolului XX. au fost construiti electromagneți care ridicau sarcini de până la 75 de tone.Se părea că puterea electromagneților poate crește la infinit... Cu toate acestea, s-a dovedit că beneficiul introducerii unei tije de fier în înfășurare de către Sturgeon a început să dispară treptat. În timp ce bobinele erau mici (amintiți-vă de înfășurarea cu un singur strat a primului electromagnet), fierul a crescut foarte mult forța de ridicare a magnetului. Dar apoi creatorii electromagneților au observat că odată cu creșterea puterii magnetului, fierul acestuia pare să fie saturat și nu mai ajută electromagnetul. Au început să construiască magneți cu poli ascuțiți scurti, un jug masiv și bobine uriașe, deoarece aceste măsuri, după cum s-a dovedit, au crescut și mai mult forța de ridicare.

Este posibil, desigur, ca cantitatea de fier din electromagnet să fie atât de mare încât să nu fie adusă la „supersaturație”. Inventatorul american Edison, de exemplu, și-a propus să construiască cel mai mare electromagnet din lume înfășurând sârmă în jurul unei stânci de minereu de fier magnetic în orașul american Ogden, cântărind peste 100 de milioane de tone!

Din păcate, acest proiect îndrăzneț și ingenios nu a fost realizat, altfel s-ar fi adeverit legenda unui munte magnetic care scoate cuie din nave!

Trucuri și escrocherii electromagnetice

Să vorbim despre aplicațiile „frivole” ale electromagneților.

În primul rând, acestea sunt trucuri de circ. De asemenea, în sfârşitul XIX-leaîn. un anume antrenor a arătat un elefant „științific”, care se presupune că ar putea face calcule matematice complexe în mintea lui și să dea răspunsurile corecte. Antrenorul i-a pus cu voce tare elefantului întrebări legate de orice operație matematică. După aceea, a luat un indicator cu portbagajul și l-a îndreptat într-adevăr către un număr de pe tablă din fața lui. Această cifră s-a dovedit întotdeauna a fi corectă, ceea ce ar fi trebuit să indice pregătirea matematică ridicată a elefantului și faptul că înțelege întrebarea pusă în limbajul uman.

Soluția la acest truc este simplă. Sub fiecare număr de pe tablă era atașat un electromagnet. Acțiunile matematice atribuite elefantului au fost efectuate de către antrenor însuși sau asistentul său, care a închis înfășurarea electromagnetului aflat sub numărul corespunzător. Elefantul nu trebuia decât să ia un indicator de fier în trunchi și să-l conducă lângă tabla cu numere. Când indicatorul s-a apropiat de electromagnetul pornit, el însuși, fără nici cea mai mică participare a elefantului, a fost atras de figura corectă. Acum orice școlar ar fi ghicit despre înșelăciune, dar cu mai bine de o sută de ani în urmă, electromagneții și proprietățile lor nu erau atât de cunoscute, ceea ce a provocat succesul senzațional al elefantului matematician.

Mai mult, fenomenele electromagnetice erau complet necunoscute popoarelor din Africa la acea vreme. Acest lucru le-a permis europenilor să-i mistifice cu ușurință cu trucuri simple. Unul dintre aceste trucuri, „demonstrând” avantajul albilor față de populația locală, l-a arătat magicianul francez Robert Goodin. Acest truc deloc inofensiv, care i-a ajutat suficient pe francezi în cucerirea Algeriei, este povestit colorat de însuși Robert Goodin.

„Pe scenă este o cutie mică din fier forjat cu un mâner pe capac.

Eu numesc o persoană mai puternică din public. Ca răspuns la provocarea mea, iese un arab de înălțime medie, dar de constituție puternică, reprezentând un Hercule arab. Iese cu o privire veselă și prezumtivă și, zâmbind puțin batjocoritor, se oprește lângă mine.

„Vino aici”, am spus, „și ridică cutia.

Arabul s-a aplecat, a luat cutia și a întrebat arogant:

- Nimic altceva?

- Tu ești acum femeile mai slabe. Încearcă să ridici din nou cutia, i-am răspuns.

Omul voinic, oarecum fără teamă de farmecele mele, a apucat din nou cutia, dar de data aceasta cutia a rezistat și, în ciuda eforturilor disperate ale arabului, a rămas nemișcată, parcă înlănțuită de loc. Arabul încearcă să ridice cutia cu suficientă forță pentru a ridica o greutate uriașă, dar totul în zadar.

Un electromagnet puternic a fost instalat sub covorul pe care stătea cutia, iar cutia în sine, sau cel puțin fundul ei, era din fier. Francezul a ridicat cu ușurință cutia pentru că electromagnetul s-a oprit în acel moment. Știind ce se întâmplă, arabul l-ar putea face cu ușurință pe francez de rușine: ridicând cutia pentru prima dată, pune-o în alt loc, departe de magnet. Dar ignoranța l-a dezamăgit pe omul puternic.

Și aici este cazul când un departament militar străin s-a dovedit a fi înșelat, iar un anume inventator șarlatan l-a înșelat. El, spre deosebire de alți șarlatani, nu și-a ascuns invenția și s-a oferit oricând să o verifice în muncă.

Experiența pe care a demonstrat-o inventatorul a fost următoarea. Un lingou greu de fier a fost pus pe un mic vârf de exploziv super-puternic inventat de el. Ciupirea a fost subminată de o descărcare electrică, pentru care autorul a pornit întrerupătorul, iar explozia a aruncat lingoul greu în tavan.

Experiența a creat o senzație - totuși, nimeni nu a văzut vreodată explozibili cu o asemenea putere. Inventatorului i s-a dat o sumă mare de bani pentru a continua experimentele și a fugit.

Și secretul a fost explicat simplu - un electromagnet foarte puternic a fost instalat în secret peste lingoul în laboratorul în care a fost efectuat experimentul. Pornind întrerupătorul, vicleanul inventator a lăsat curent în înfășurarea magnetului - iar sarcina a zburat în sus, se presupune că din forța exploziei. Dacă întrerupătorul era oprit pentru un moment, lingoul s-ar „lipi” de magnet și toată lumea ar înțelege ce se întâmplă. Dar inventatorul, se pare, era abil la îndemână...

Autorul însuși în tinerețe a trebuit să joace o glumă similară cu cunoscuții săi, desigur, mai inofensiv. Copilăria și tinerețea autorului au trecut la Tbilisi, unde jocul oriental de table a fost probabil și mai popular decât tradiționalul nostru „capră”. Nu exista curte unde seara, ba chiar si ziua, inconjurati de o multime de suporteri, jucatorii sa nu joace table. Jocul este simplu, dar toată fericirea jucătorului depinde de numărul de zaruri aruncate. Două șase, sau du shash, așa cum sunt numite în Est, sunt deosebit de apreciate. Un proverb estic spune chiar: „Ce ar trebui să facă un jucător bun de table dacă doo shash nu cade la timp?”

Autorul nu a fost un jucător bun, mai mult, a fost, aparent, un jucător rău, pentru că a decis să câștige nu cu prețul nenumăratelor antrenamente, ci... cu cunoștințe de fizică. Deși o astfel de aplicare a cunoștințelor poate fi numită un cuvânt destul de dur, dar dorința de a câștiga și-a făcut treaba.

Autorul a făcut găuri în zarurile sub adânciturile vopsite în negru, exact vizavi de cele șase, a introdus bucăți de cuie acolo și a umplut din nou punctele cu vopsea. Nimeni nu putea vedea trucul. Iar în table, autorul a introdus sub mijlocul tablei un mic electromagnet alimentat de o baterie. Autorul a fost de acord să joace doar pe tablele lui „fericite”. Astfel, autorul putea arunca oricand recordul de doo shash, garantandu-se o victorie. Întregul truc a constat în apăsarea imperceptibilă a unui buton ascuns din table - oasele au devenit strâns în poziția sufletelor. Inutil să spun - autorul și-a câștigat o faimă uriașă. Cei mai buni jucători de table ai trimestrului au venit să lupte și au plecat rușinați. Insidiositatea tablei „magnetice” nu a fost doar faptul că autorul își putea organiza un duș în orice moment. La table există și astfel de momente când este imposibil să ne gândim la un scor mai rău - jetoanele nu sunt puse în poziția potrivită și mutarea este în general pierdută, jucătorul devine lipsit de apărare. Este necesar doar să ne imaginăm disperarea jucătorului - adversarul, căruia autorul i-a „alunecat” un suflet rar într-un moment în care nu avea deloc nevoie de el.

Cum a ajutat frigul magnetului?

La sfârșitul secolului XIX - începutul secolului XX. oamenii de știință au reușit să transforme toate gazele fără excepție în lichid și chiar și campionul dintre ele - heliu. Punctul său de fierbere este de numai 4,2 °C peste zero absolut, ceea ce este minus 273,16 °C. Acum este obișnuit ca oamenii de știință și inginerii să măsoare temperatura nu în grade Celsius, ci în grade Kelvin, care sunt numărate de la zero absolut, cu 0 K = - 273,16 ° C. Prin urmare, punctul de fierbere al heliului lichid va fi de 4,2 K (simbolul „°” atunci când este măsurat în grade Kelvin, spre deosebire de grade Celsius, nu este scris).

Onoarea obținerii de heliu lichid îi aparține omului de știință olandez Geike Kammerling-Onnes, iar numelui său este asociat un fenomen direct legat de magneți, fenomenul supraconductivității. Supraconductivitatea ar trebui să facă o adevărată revoluție în tehnologie, un rol semnificativ în care va aparține magneților supraconductori.

La începutul secolului al XX-lea, sau mai degrabă, până în 1911 și la descoperirea supraconductivității, oamenii de știință nu știau deloc cum se vor comporta conductorii actuali, în primul rând metalele, atunci când erau răciți.

Unii savanți au crezut că rezistență electrică conductoarele cu temperatură în scădere vor cădea constant, iar la o temperatură de zero absolut ar putea dispărea cu totul. (Acest fenomen se numește supraconductivitate). Dar, din moment ce zero absolut este practic de neatins, atunci supraconductivitatea, prin urmare, nu poate fi obținută cu adevărat. Alții au insistat că, chiar și la zero absolut, o oarecare rezistență ar rămâne din cauza defectelor cristalelor metalice. Și alții chiar au susținut că atunci când se apropie de zero absolut, rezistența conductorilor crește. Și toate acestea au fost dovedite teoretic.

Iar Kammerling-Onnes, cu faimosul său experiment, a arătat că amândoi, și alții, greșesc, iar rezultatul este ceea ce era greu de așteptat.

În primăvara anului 1911, omul de știință a decis să înghețe mercurul din heliul lichid pe care îl obținuse recent. Acest heliu a fost depozitat într-un vas, care a fost inventat de englezul Dewar și care a fost ulterior numit după el.

Atât obiectele reci, cât și cele fierbinți, inclusiv lichidele, sunt la fel de bine depozitate în baloanele Dewar, deoarece sunt bine protejate prin vid de căldura care intră din exterior și o părăsește din interior. Iar stratul de oglindă face imposibilă transferul căldurii prin raze.

Așadar, un tub cu mercur a fost plasat într-un vas Dewar care conținea heliu lichid, care a înghețat imediat acolo, iar apoi Kammerling-Onnes a trecut un curent prin mercur și a măsurat rezistența electrică, așa cum fac astăzi inginerii radio și electricienii. Rezistența coloanei de mercur a scăzut odată cu scăderea temperaturii, până când această temperatură a scăzut la 4,12 K. La această temperatură, rezistența a dispărut brusc complet! Da, nimeni nici măcar nu bănuia asta!

Un om de știință conștiincios a schimbat în mod repetat condițiile experimentului: fie a luat mercur contaminat, fie a subțiat și a lungit coloana de mercur, astfel încât rezistența a devenit mai vizibilă, dar rezultatul a fost tot același: rezistența este zero!

Și în sfârșit, doi ani mai târziu, Kammerling-Onnes face un experiment decisiv, pentru care acuratețea nu mai este importantă instrumente de masura. El face o înfășurare din firul de plumb și dă un impuls de curent. De asemenea, plumbul s-a dovedit a fi un supraconductor și deja la 7,2 K. Dacă există cel puțin o rezistență, chiar neglijabilă, atunci curentul din înfășurare se va stinge foarte repede, într-o fracțiune de secundă. Curentul din înfășurare nu s-a stins deloc!

Deci, supraconductivitatea este deschisă! Și nu la un zero absolut inaccesibil, ci la temperaturi reale.

Pentru cei care nu cred că rezistența unui supraconductor este într-adevăr zero, putem vorbi despre un experiment interesant și instructiv stabilit de fizician american S. Collins.

A făcut un inel supraconductor, ca Kammerling-On-nes, l-a plasat în heliu lichid și a trecut prin el un curent. Într-un inel de argint, de exemplu, acest curent s-ar stinge în câteva zecimi de secundă, iar argintul este cel mai cunoscut conductor. Și în inelul Collins, stingerea curentului timp de 10 ani nu a putut fi stabilită. Este nevoie de cel puțin 100 de mii de ani pentru a observa această extincție cu cele mai precise instrumente!

Fizicieni meticuloși au calculat că înainte ca curentul să fie complet atenuat, când nu mai poate fi măsurat cu instrumente, timpul va trece, miliarde de miliarde de ori mai lung decât timpul de existență al Universului nostru! Nu este aceasta o lipsă totală de rezistență? Și chiar și atunci ei spun că oamenii de știință au făcut o astfel de concluzie în mod nerezonabil - se observă o oarecare atenuare neglijabilă a curentului din cauza întinderii inelului prin care curge acest curent. Se știe că curentul care curge prin inel creează forțe magnetice care tind să rupă inelul.

Deci, această întindere și scăderea asociată a intensității câmpului magnetic au fost luate în mod eronat pentru atenuarea curentului. De fapt, curentul din inelul supraconductor va curge pentru totdeauna și vom obține un electromagnet etern!

Scandal și senzație în fizica supraconductivității

Autoritățile științifice, se dovedește, pot duce știința nu numai înainte și înapoi, dar chiar o pot opri în vigoare timp de decenii. Este exact ceea ce s-a întâmplat în anii 1930. Secolului 20 cu studiul și utilizarea practică a unui fenomen atât de important ca supraconductibilitatea.

În 1911, omul de știință olandez G. Kammerling-Onnes a descoperit în mod neașteptat fenomenul de supraconductivitate, când, la o răcire puternică, aproape la zero absolut, rezistența electrică a unor metale scade la zero.

Dar natura, care l-a răsfățat atât de mult pe om de știință cu o descoperire neașteptată, i-a pregătit aici o surpriză neplăcută. Atâta timp cât curentul din bobina supraconductoare era mic, totul era bine. Dar, de îndată ce curentul a crescut, a distrus supraconductivitatea însăși. Și asta nu este. Câmpul magnetic generat de curentul din înfășurare, chiar și unul mic, de 1.000 - 1.500 de oersted, a ucis și supraconductivitatea. Și atunci, poate, s-a întâmplat cea mai nefericită poveste, literalmente un scandal în studiul și aplicarea supraconductorilor. Fizicianul binecunoscut și respectat al vremii, V. Keesom, a demonstrat teoretic că în prezența unui câmp magnetic, chiar și cei mai mici curenți vor „închide” supraconductivitatea. A fost greșeala lui Keezom.

Autoritatea celebrului fizician și-a jucat rolul și toată lumea credea că nu se pune problema unor magneți supraconductori mai mult sau mai puțin potriviți. Lucrările în această direcție au fost oprite, iar oamenii de știință au abordat alte probleme, mai practice, din punctul lor de vedere. Dar în zadar! S-au pierdut zeci de ani, iar pierderea de bani este greu chiar de estimat. Dar, pe viitor, natura ne-a oferit o surpriză plăcută.

O adevărată senzație a avut loc în 1986, când fizicienii elvețieni D. Bednorz și K. Müller au anunțat că au creat supraconductori la temperaturi peste punctul de fierbere al azotului lichid (77,4 K!). Mesajul a fost atât de șocant încât revistele științifice au refuzat inițial să-l publice.

Azotul lichid este extrem de ieftin, după cum se spune, chiar mai ieftin decât limonada, este un produs secundar în producerea de oxigen și pur și simplu este adesea turnat și aruncat. Obținerea supraconductivității la temperaturi de „azot” a fost un vis al cercetătorilor și inginerilor, părea de nerealizat. De aici și boom-ul care a crescut după acest mesaj. Acum oamenii de știință au trecut deja de la entuziasm la acțiune, cercetările sistematice au început în domeniul supraconductivității la temperatură înaltă, inclusiv în țara noastră. Ca urmare, s-au obținut materiale care au dobândit proprietatea de supraconductivitate la 100-110 K. Au existat rapoarte de pierdere a rezistenței electrice a materialelor la temperaturi aproape obișnuite ale benzii noastre de mijloc - de la -20 la +10 °C. Dar, după cum sa dovedit, nu a fost supraconductivitate, ci pur și simplu o puternică, de sute și mii de ori, o scădere a rezistenței, care, deși bună, este fundamental diferită de supraconductivitate.

Care sunt aceste materiale care au proprietăți atât de tentante?

Spre deosebire de supraconductorii de joasă temperatură, aceștia nu sunt metale, ci ceramică, cel mai adesea bazate pe elementele ytriu și bariu. Însuși procedura de realizare a ceramicii supraconductoare este extraordinar de simplă și, așa cum a spus un fizician binecunoscut, „surprinzător de nepăsător”.

Componentele în sine care alcătuiesc noii supraconductori, deși sunt numite pământuri rare, nu sunt deloc rare. Ele fac parte din minereurile polimetalice, dar din lipsa cererii nu au fost încă extrase de acolo, ci au mers la groapă. Deci acum trebuie să organizăm procesarea haldelor acestor minereuri.

Unde pot fi folosiți supraconductori noi? Aplicațiile de putere ale supraconductorilor vor trebui să aștepte acum. Dar proprietățile unice ale supraconductivității, care nu sunt asociate cu curenții mari, pot fi deja utilizate. De exemplu, în microelectronică și tehnologia computerelor, noi supraconductori pot fi utilizați chiar acum, deoarece acolo nu sunt necesari curenți mari.

Au existat încercări anterioare de a folosi supraconductori pentru nevoile microelectronicii și tehnologiei computerelor, chiar și unele elemente au fost dezvoltate (o cheie supraconductoare, o celulă de memorie supraconductoare - un criotron), dar distribuția lor largă a fost împiedicată. preț mare racorindu-se la Temperatura de Operare. Necesitatea de a se răci la temperatura azotului nu este o problemă. Mai mult, este chiar util, deoarece în același timp nivelul de zgomot este redus.

Natura, cu darurile ei, nu a răscumpărat încă pe deplin greșeala arogantă a lui Keesom și admirația noastră pentru autoritățile științei. Ne putem aștepta cu încredere la apariția iminentă a supraconductoarelor deja „puternice” care funcționează la temperaturi care sunt obișnuite pentru noi. Ce putem obține din asta, în timp ce este chiar greu de imaginat!

Cum a depășit Faraday pe Ampère?

Aici trebuie din nou să revenim la secolul al XIX-lea, la celebrele experimente ale lui Faraday (1791-1867). Imediat după experimentele lui Oersted, unde electricitatea a dat naștere magnetismului, Faraday a scris în jurnalul său motto-ul: „Transformă magnetismul în electricitate”. Timp de 11 ani, Faraday nu a reușit. Timp de mulți ani la rând, omul de știință a purtat constant cu el o spirală de sârmă de cupru și un miez de fier, făcând cele mai incredibile manipulări cu aceste obiecte. Dar nu a ieșit nimic bun și în jurnalul său de laborator „Despre excitația electricității prin magnetism” a apărut din nou intrarea: „Fără rezultat”. Faraday a dedicat un paragraf special fiecărui experiment, iar ultimul paragraf din jurnal este marcat cu numărul 16041!

Performanța fabuloasă și obsesia lui Faraday au fost în sfârșit răsplătite, iar pe 29 august 1831, el „ataca poteca”. Întreaga septembrie și octombrie au fost o repetiție continuă în diferite versiuni ale aceluiași experiment, care a pus bazele întregii inginerie electrică. Iată cum însuși Faraday a descris această experiență în jurnalul său:

„Am luat o bară magnetică cilindrică și am introdus un capăt al acesteia în lumenul unei spirale de sârmă de cupru conectată la un galvanometru. Apoi, cu o mișcare rapidă, am împins magnetul în interiorul spiralei pe toată lungimea sa, iar acul galvanometrului a suferit o împingere (Fig. 367). Apoi am scos rapid și magnetul din spirală, iar săgeata s-a balansat din nou, dar în direcția opusă. Aceste balansări ale săgeții s-au repetat de fiecare dată când magnetul a fost împins sau împins afară... ”A urmat concluzia genială a omului de știință:“ Aceasta înseamnă că o undă electrică apare numai atunci când magnetul se mișcă și nu datorită proprietăților inerente acestuia la odihnă.

Orez. 367. Experiența lui Faraday:

1 - galvanometru; 2 - bara magnetica; 3 - o spirală de sârmă de cupru

Acum știm foarte bine că, dacă puneți un magnet lângă înfășurare, sau chiar îl împingeți într-o spirală și îl lăsați acolo, atunci așteptarea ca un curent să apară cu un magnet staționar echivalează cu a crede în apariția energiei din nimic. Într-adevăr, un magnet se află în interiorul înfășurării, nu pierde nimic, iar curentul curge acolo, făcând lucru cel puțin pentru a încălzi această înfășurare. Deci nu este departe de „mașina cu mișcare perpetuă”! Adevărat, așa cum am văzut deja, un astfel de caz este posibil atunci când înfășurarea este supraconductoare - acolo curentul care a apărut în timpul introducerii magnetului va curge pentru totdeauna - nu există pierderi! Dar același efect era așteptat în acele zile, și nu de oricine, ci de Ampere însuși și, poate, la început, de Faraday.

Concomitent cu Faraday, Ampère a efectuat experimente privind împingerea nucleelor ​​magnetice într-o spirală de sârmă. Pentru a evita influența magnetului asupra galvanometrului sensibil, atât Faraday cât și Ampère au plasat dispozitivul într-o altă cameră. În același timp, Ampere a plasat mai întâi miezul în interiorul spiralei și apoi a mers în camera alăturată pentru a verifica dacă a apărut curentul. Dar, din păcate, spirala nu era făcută dintr-un supraconductor, ci dintr-un fir obișnuit de cupru, iar curentul s-a stins aproape instantaneu de îndată ce miezul a încetat să se miște. Și Faraday a încredințat supravegherea dispozitivului unui asistent, care a observat apariția curentului în timpul mișcării magnetului. S-ar părea că a meritat Ampère să folosească ajutorul cuiva sau, în cel mai rău caz, să pună un galvanometru într-un alt colț al aceleiași încăperi și să se uite singur!

Astfel de cazuri nefericite sunt destul de frecvente în istoria științei, ceea ce l-a determinat pe marele fizician german Hermann Helmholtz să exclame: „Și o mare descoperire a depins de aceste circumstanțe accidentale!”

Această zicală a lui Helmholtz se aplică pe deplin lui Faraday însuși. Chiar și cu 9 ani înainte de deschidere inductie electromagnetica(și anume, așa că au început să numească excitarea electricității de către un magnet) Faraday era neobișnuit de aproape de el.

Observând firul cu curent, făcând manipulări complicate cu acesta, Faraday a descoperit în mod neașteptat că magnetul începe să se miște în apropierea firului cu curent. S-a păstrat un desen scris de mână de Faraday care ilustrează acest experiment (Fig. 368). Un magnet plutește într-un vas plin cu mercur. Mercurul este conectat la un pol al sursei de curent, iar în același mercur se află capătul firului conectat la celălalt pol. Când o țintă electrică era scurtcircuitată prin mercur, magnetul sau capătul firului se învârtea. Aceasta a fost prima mașină electrică unipolară, principiul căruia autorul însuși nu l-a înțeles în acel moment. Și nu acesta este ideea - oamenii de știință au putut explica funcționarea unei astfel de mașini abia mai târziu.

Orez. 368. Desenul lui Faraday care a început ingineria electrică

Dar într-un fel sau altul, Faraday a fost cel care a conectat magnetul și mișcarea, primind atât primul motor electric - magnetul se rotește când trece curentul - cât și primul generator electric - înfășurarea dă curent atunci când magnetul se mișcă în jurul lui. S-a pus începutul erei ingineriei electrice, fără de care tehnologia modernă este de neconceput!

Ce rotește un auto-rotator?

După descoperirile remarcabile ale lui Faraday, a mai rămas doar un pas pentru a crea mașini electrice.

Ce este o mașină electrică? Acestea sunt motoare care convertesc curentul electric în mișcare mecanică și generatoare care îndeplinesc sarcina inversă de a transforma mișcarea mecanică în curent electric.

Primul motor electric din lume a fost creat de Faraday, iar principiul funcționării acestuia a rămas mult timp de neînțeles și chiar și acum doar specialiștii în mașini unipolare îl înțeleg. Dar deja auto-rotatorul electromagnetic al inventatorului ungur Anjos Jedlik, construit de el în 1828, seamănă cu motoarele electrice de colectoare moderne, care funcționează de obicei pe curent continuu. Un astfel de curent este dat, de exemplu, de baterii sau acumulatori galvanici.

Principiul de funcționare al auto-rotatorului Jedlik este remagnetizarea automată a unui electromagnet în așa fel încât polii acestuia să-și schimbe locurile, în funcție de poziția acestui electromagnet. Jedlik a plasat un electromagnet cu un miez pe vârful unui suport, ca un ac de busolă, și a coborât ambele capete ale înfășurării sale în două cupe semicirculare cu mercur, izolate una de cealaltă. Polul pozitiv al bateriei a fost conectat la o cană, iar polul negativ la cealaltă. Cupele cu mercur au jucat rolul colectoarelor obișnuite de curent, doar cu mult mai puțină frecare. Deasupra electromagnetului era o înfășurare conectată la o sursă de curent. În principiu, această înfășurare ar putea fi înlocuită cu un magnet permanent obișnuit, ceea ce vom face pentru simplitate. Era posibil să se facă fără acest magnet, ținând cont de faptul că Pământul însuși este, de asemenea, un magnet și că atât acul busolei, cât și electromagnetul în locul lui ar fi instalate într-o poziție complet definită - de la un pol la altul.

Dacă electromagnetul lui Edlik era deja în această poziție atunci când i-a fost aplicat curent, nimic nu se va schimba - va deveni și mai stabilit în această poziție și va fi dificil să-l mișcați. Dar dacă electromagnetul a fost într-o poziție arbitrară, atunci când i se aplică curent, se va întoarce pentru a lua o poziție stabilă - de la pol la pol. Cu toate acestea, cupele cu mercur sunt amplasate în așa fel încât, apropiindu-se de poziția lor stabilă, electromagnetul s-a dovedit a fi comutat. Capetele înfășurărilor au sărit în alte cupe, polii electromagnetului și-au schimbat locul și, după ce a alunecat printr-o poziție stabilă prin inerție, a încercat din nou să o ocupe, dar deja una nouă, la un unghi de 180 ° față de precedentul. La apropierea acestei noi poziții stabile, totul s-a repetat, iar electromagnetul s-a rotit constant (Fig. 369).

Orez. 369. „Auto-rotator” A. Edlik:

1 - electromagnet; 2 - înfăşurare; 3 - izolare

Ulterior, semiinelele de mercur au fost înlocuite cu plăci de cupru, capetele înfășurărilor purtau contacte din grafit - perii, dar principiul de funcționare al motorului electric a rămas același. Dacă nu crește numărul de poli ai unui electromagnet rotativ - o armătură sau un rotor -, numărul plăcilor de cupru de la capetele înfășurărilor a crescut și ele au început să fie combinate într-un colector. Doar cele mai mici motoare pentru jucării sau modele au rămas cu două plăci pe colector. Apoi magneții permanenți de pe partea staționară a motorului electric - statorul - au fost înlocuiți cu electromagneți și au primit aproape ceea ce vedem în mașinile electrice de astăzi. Pe unele dintre mașini curent continuu, au rămas totuși magneții permanenți - unde pentru simplitate, unde pentru eficiență - nu au nevoie să fie alimentați de curent (Fig. 370).

Orez. 370. Schema mașinii electrice de curent continuu

Dacă aplicăm curent unei astfel de mașini electrice, rotorul sau armătura începe să se rotească, transferând rotația arborelui. Dacă noi înșine rotim arborele mașinii electrice, putem elimina curentul din perii sau din înfășurările statorului. Nu toate mașinile electrice funcționează la fel de bine atât în ​​modul motor electric, cât și în modul generator. De exemplu, un demaror de mașină pentru pornirea unui motor este un motor electric tipic, dar nu este bun ca generator. Un generator auto modern este același motor electric inutilizabil. Dar există mașini electrice care funcționează la fel de bine ca motor și ca generator, se numesc reversibile.

Cel mai adesea, acestea sunt mașini electrice DC. Să conectăm un mic motor electric cu magnet permanent, cel puțin dintr-o jucărie electrificată pentru copii, la o baterie. Rotorul său se va roti, lucrând, de exemplu, ridicând o sarcină. Și acum vom conecta un bec de la o lanternă la motor în loc de o baterie și vom lăsa sarcina să cadă. În cădere, sarcina rotește rotorul motorului, care a devenit pentru o vreme generator, și becul se aprinde (Fig. 371, a). În acest experiment s-a manifestat proprietatea de reversibilitate a mașinilor electrice. Această proprietate este utilizată pe scară largă în tehnologie, în special în acumularea și eliberarea energiei, recuperarea acesteia.

Orez. 371. Conversia energiei mecanice în energie electrică folosind un generator electric (a) și primul generator Faraday (b)

Mașinile electrice, atât motoare cât și generatoare adecvate utilizării practice, au apărut imediat după descoperirea lui Faraday (Fig. 371, b). Mai mult, crearea primului generator de tip aproape modern este asociată cu un eveniment care seamănă mai mult cu o legendă decât cu o poveste adevărată. Cu toate acestea, acest caz a fost real.

La câteva săptămâni după descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică, cineva a adus la biroul de brevete proiectarea unui generator cu magneți permanenți, semnând doar inițialele P. M. Pentru acea vreme, acest design era neașteptat și nou. La urma urmei, au încercat să facă primele mașini electrice să arate ca niște motoare cu abur - cu culbutori, bobine, manivele și biele. Dar proiectarea mașinii lui P.M., principalele sale caracteristici, potrivit academicianului M.P. Kostenko, „... au fost atât de corecte încât timp de mulți ani au determinat proiectarea mașinilor inventatorilor de mai târziu”. Din păcate, nu a fost posibil să se stabilească identitatea acestui misterios P.M.

În 1838, motoarele electrice au apărut pe prima mașină electrică, care s-a născut mult mai devreme decât prima mașină cu motor. combustie interna. A fost construit de englezul R. Davidson la Londra și testat acolo.

În același 1838, inginerul rus B.S. Yakobi a instalat un motor electric după designul său pe o barcă de 8,5 m lungime și 2,1 m lățime, care găzduia 16 persoane. Barca a făcut senzație când a fost testată pe Neva din Sankt Petersburg, deoarece se putea mișca nu numai de-a lungul râului, ci și împotriva acestuia. Nu trebuie uitat că puterea motorului era de doar 0,5 kW, neglijabilă pentru standardele actuale. Barca electrică, ca și mașina electrică, era alimentată de celule galvanice.

De atunci, elementele de bază ale proiectării mașinilor electrice de curent continuu nu s-au schimbat fundamental.

Unde se duce câmpul magnetic?

Oricât de bune au fost motoarele electrice de curent continuu, care, apropo, sunt încă folosite acum în multe cazuri, dar nu în toate. Ansamblul colectorului cu perii a fost foarte nesigur: a declanșat, adesea a eșuat și nu a fost ieftin. Acest lucru i-a determinat pe oamenii de știință să caute o modalitate de funcționare „fără perii” a motoarelor și generatoarelor și a fost găsită o astfel de metodă. Acest lucru a ajutat la crearea unui curent alternativ și a unui câmp magnetic de călătorie.

La început, când se obținea curent din bateriile galvanice, nu se auzea de curent alternativ. Dar faimosul experiment al lui Faraday a făcut posibilă obținerea exactă a unui curent alternativ: când magnetul a început să fie împins în bobină, curentul a apărut, iar apoi, când magnetul a încetat să se miște, curentul a încetat. Dacă mișcați magnetul înainte și înapoi în mod continuu, obținem un curent alternativ real, și fără niciun colector, direct din bobină. Acest lucru este bun, dar există și inconveniente - nu este foarte ușor să miști magnetul înainte și înapoi, este mult mai ușor să îl rotești (Fig. 372).

Orez. 372. Schema celui mai simplu generator de curent alternativ; când cadrul se rotește între polii magneților, în el apare un curent alternativ

Și așa s-a făcut. Au luat trei bobine cu miez, le-au așezat într-un cerc la un unghi de 120 °, iar în interiorul cercului au început să rotească un magnet - permanent sau electric, care, totuși, dă același rezultat. Când polul magnetului s-a apropiat de bobină, în ea a apărut un curent (indus), la fel ca în experimentul lui Faraday. Magnetul putea fi rotit foarte repede, ceea ce a făcut posibilă obținerea de curenți suficient de mari. Așa a fost inventat un generator de curent alternativ trifazat - fiecare bobină și-a dat faza proprie (Fig. 373). Curentul în aceste faze a crescut și a scăzut alternativ, tot cu o deplasare de 120°. În ceea ce privește motorul, care poate fi alimentat cu un astfel de curent trifazat, nu este în mod fundamental diferit de un generator. Aceleași bobine, același magnet - rotorul. Bobinele generatorului sunt conectate prin fire (posibil pentru mii de kilometri!) Cu bobinele motorului, și se întâmplă următoarele.

Orez. 373. Schema unui generator de curent trifazat

Când polul magnetului generatorului trece pe lângă orice bobină, în ea apare cel mai mare curent, care magnetizează bobina motorului corespunzătoare. La această bobină tinde același pol al magnetului motorului și, dacă nu este foarte deranjat, atunci va repeta exact rotația magnetului generatorului. Avem un motor sincron (motor), adică unul în care rotorul-magnetul se mișcă sincron cu rotorul-magnetul generatorului (Fig. 374). În unele cazuri, când, de exemplu, este necesar să se transmită cu precizie rotația arborelui generatorului către distanta lunga, un astfel de motor este foarte util. Dar cel mai adesea rotația rotorului-magnet întâmpină o rezistență mare și se poate opri, își poate pierde ritmul.

Orez. 374. Acul magnetic se rotește în aceeași direcție cu care se rotește magnetul - acesta este principiul de funcționare al motoarelor sincrone

Pentru a preveni acest lucru, inginerul electric rus M. O. Dolivo-Dobrovolsky a creat în 1888 un motor asincron sau, așa cum se numește acum, asincron, unde rotorul poate rămâne în urmă câmpului magnetic rotativ. Imaginați-vă că, în loc de magnet permanent, rotorul este format dintr-o bobină, la fel ca un motor de curent continuu, doar cu un colector scurtcircuitat. De fapt, colectorul pur și simplu nu este necesar aici, iar spirele bobinei pot fi atât de simplificate încât pot fi realizate sub formă de tije legate prin inele la capete. Designul unui astfel de rotor a fost utilizat pe scară largă și a fost numit scurtcircuitat, deoarece într-adevăr fiecare tura de tijă a acestuia este scurtcircuitată (Fig. 375, a). Și, de asemenea, din cauza asemănării exterioare izbitoare a unui astfel de rotor cu o roată cu cuști de veveriță, care se rotește și atunci când o veveriță trece de-a lungul ei, rotorul a fost numit așa - o roată de veveriță (Fig. 375, b, c, d). Aceste două nume au prins rădăcini în mod egal în rotorul unei mașini asincrone, care este extrem de răspândită în tehnologie. Mai puțin frecvente sunt mașinile în care rotorul are de fapt înfășurări de bobine.

Orez. 375. Rotor motor de inducție: a - principiul acţiunii; b – corpul rotorului; c - roata veverita; g - ansamblu rotor

Deci, câmpul magnetic rotativ al bobinelor statorului fixe ale motorului începe să inducă electricitate în înfășurările sau tijele rotorului fix, transformându-le în electromagneți. Aceștia, la rândul lor, se comportă așa cum ar trebui să se comporte un magnet-rotor - este purtat de câmpul magnetic al statorului și începe să se rotească.

Aici este vizibilă diferența dintre motoarele sincrone și asincrone. Dacă în primul magnet-rotorul repetă exact rotația câmpului magnetic, atunci în a doua o astfel de repetiție este imposibilă în principiu. Dacă rotorul cu înfășurările începe să se rotească cu aceeași viteză cu câmpul magnetic, atunci va veni un moment în care curentul nu va mai fi indus în înfășurări, deoarece nu va exista o mișcare relativă a câmpului magnetic și a înfășurărilor. Apoi, rotorul, demagnetizat complet, începe să rămână în urmă câmpului magnetic rotativ, dar nu a fost cazul. Când rămâne în urmă, rotația relativă a rotorului și a câmpului începe din nou, din nou rotorul devine un magnet și din nou începe să ajungă din urmă cu câmpul magnetic.

Ca urmare, rotorul unui motor asincron rămâne întotdeauna în urma câmpului magnetic rotativ, iar acest întârziere este cu atât mai mare, cu atât rezistența la rotație a rotorului este mai mare. Dar, în general, acest decalaj este mic și pentru motoarele cu cușcă veveriță nu depășește câteva procente. Schema de conectare la rețea și detaliile principale ale motorului asincron sunt prezentate în fig. 376.

Orez. 376. Schema de conectare a unui motor electric trifazat la rețea (a) și a părților principale ale acestui motor electric (b)

Statorul poate fi atât cilindric, cât și inelar. Puteți „tăia” roata veveriței, o îndreptați, așezând-o de-a lungul unei linii drepte, la fel ca șinele cu traverse. Traversele în acest caz vor juca rolul de tije, iar șinele - inelele care le închid. Să punem pe aceste șine un cărucior, în care vom instala în același mod bobine ale unui stator tăiat și îndreptat. Să lăsăm curentul să intre în bobinele statorului și nu vom obține un câmp magnetic rotativ, ci rulant, care va tinde să miște înainte sau înapoi tijele traverse ale rotorului îndreptat. Și din moment ce este întotdeauna mai dificil să mutați poteca decât să mergeți singur pe această potecă, căruciorul cu bobine va merge de-a lungul cărării, condus de un câmp magnetic călătorit.

Astfel, a fost creat un motor electric liniar, care a devenit larg răspândit acum și este foarte promițător pentru viitor - la urma urmei, toate trenurile maglev sunt conduse tocmai de motoare electrice liniare și așa ar trebui să fie în viitor. Motoarele electrice liniare deplasează ascensoarele de mare viteză ale zgârie-norilor, mecanisme precise pentru deplasarea mașinilor-unelte, accelerează aeronavele pentru lansarea lor accelerată de pe portavioane.

Electricitate fără mașini?

Se pare că mașinile electrice nu sunt deloc necesare pentru generarea de energie electrică. Și, ca aproape întotdeauna în inginerie electrică, totul a început cu Faraday...

Într-o zi din 1832, londonezii care s-au trezit pe Podul Waterloo au fost interesați de un spectacol neobișnuit. Un grup de oameni printre care se putea vedea celebru fizician Faraday, a fost angajat în scufundarea a două foi de cupru în apa Tamisa, conectate prin fire la un galvanometru. Aparatul stătea pe o masă în mijlocul podului, iar lângă el era însuși savantul, dând ordine asistenților săi. Faraday credea că, dacă apele unui râu care curge de la vest la est traversează, cel puțin parțial, câmpul magnetic al Pământului, atunci ele sunt ca niște conductori care traversează câmpul magnetic al unui magnet. Și în acest caz, așa cum a demonstrat însuși Faraday, în conductor apare un curent electric. Foile de cupru, între care, ca între malurile metalice, curgea apa Tamisei, trebuiau să conecteze acești conductori de apă cu un galvanometru și să transfere curentul rezultat în acesta.

Cu toate acestea, din păcate, experimentul a eșuat. Cu toate acestea, în 1832, când Faraday a conceput și fundamentat acest experiment, cu cu un motiv bun poate fi considerat anul nașterii generatorului magnetohidrodinamic. Numele acestui generator este format din trei cuvinte - magnet, hidro (apă) și dinamică (mișcare) - și înseamnă generarea de energie electrică atunci când apa se mișcă într-un câmp magnetic.

De ce a eșuat experimentul lui Faraday? În primul rând, pentru că apa din Tamisa nu era atât de bună conducătoare de electricitate. Au existat, desigur, și alte motive - intensitatea câmpului magnetic al Pământului este foarte scăzută.

Dar utilizarea practică a generatoarelor magnetohidrodinamice (abreviate ca MHD) era încă departe.

Adevărat, în 1907-1910. primele brevete au fost emise pentru utilizarea generației de energie electrică MHD folosind gaz ionizat în loc de lichid. Acesta este un mare pas înainte, deoarece gazul ionizat, de obicei încălzit la o temperatură de 2.500 - 3.000 ° C, este un produs de ardere larg răspândit al multor combustibili. Prin urmare, exista speranța de a transforma direct căldura de ardere a combustibilului în energie electrică, fără mașini complexe cu multe părți în mișcare. Dar lucrurile nu au depășit brevetele - oamenii de știință nu și-au imaginat pe deplin procesele în curs și nu existau materiale capabile să funcționeze într-un mediu gazos la o temperatură de 2.500 - 3.000 ° C.

Dar în 1944, omul de știință suedez Hannes Alven, studiind comportamentul plasmei cosmice care umple spațiul interstelar într-un câmp magnetic, a dedus legile de bază ale unei noi științe - magnetohidrodinamica. Și știința spațială a fost imediat stăpânită pe Pământ și folosită pentru a crea generatoare MHD funcționale.

La prima vedere, aceste generatoare sunt destul de simple. Combustibilul este ars în camera de ardere, iar într-o duză asemănătoare unei rachete, produsele de ardere (gazele), expansându-se, își măresc viteza la supersonică. Această duză este situată între polii unui electromagnet puternic, iar în interiorul duzei, pe calea gazelor fierbinți, sunt instalați electrozi (Fig. 377).

Orez. 377. Schema generatorului MHD: a - forma generala; b – vedere de-a lungul săgeții A

Câmpul magnetic „sortează” electronii încărcați negativ și ionii de gaz încărcați pozitiv, direcționându-i de-a lungul diferitelor traiectorii. Aceste fluxuri de particule încărcate provoacă apariția sarcini electrice pe electrozii corespunzători, iar dacă sunt conectați, atunci un curent electric.

Într-adevăr, nu există piese în mișcare într-un generator MHD, cu excepția cazului în care, desigur, gazul în sine este considerat parte a mașinii. Dar există și multe blocaje.

În primul rând, un gaz încălzit chiar și până la 2.500 °C este încă o plasmă la temperatură scăzută. Este complet ionizat la aproximativ patru ori mai mare decât temperatura. Această plasmă conduce curentul de un miliard de ori mai rău decât cuprul și chiar mai rău decât apa în Canalul Mânecii. Dar această dificultate s-a dovedit a fi depășită cu ajutorul aditivilor de metale alcaline, în special potasiul. Puțin, aproximativ 1% potasiu este adăugat la gazul fierbinte sub forma compusului său ieftin - potasiu, iar conductivitatea electrică a plasmei este crescută de zeci de mii de ori.

Mai departe. La urma urmei, pereții duzei și, cel mai important, electrodul, trebuie să funcționeze mult timp la 2.500 - 3.000 ° C, iar electrozii, în plus, conduc bine curentul electric. Încă nu au fost create materiale care să reziste mult timp la astfel de temperaturi și chiar și în prezența vaporilor agresivi de potasiu.

De ce sunt generatoarele MHD atât de atractive, dacă se confruntă cu dificultăți evidente în crearea lor? Se pare că un raport ridicat acțiune utilă. A ridica eficiență termică centrale electrice cu cel puțin 1% este un eveniment întreg. Pentru o funcționare mai economică a motoarelor termice, este mai întâi necesară creșterea temperaturii fluidului de lucru: în centralele termice moderne, este abur. Dar este deja ridicat - aproximativ 700 ° C și fiecare grad în plus este dat de muncă disperată. Totuși - paletele și discurile turbinelor cu abur, gata să izbucnească din propria rotație, sunt încălzite la 700 ° C. Din aceasta, puterea lor nu crește deloc. Și crearea unor materiale și mai rezistente la căldură este foarte, foarte dificilă. Prin urmare, randamentul maxim al centralelor termice este acum de doar 45-47%. Creșterea temperaturii fluidului de lucru (gaz) la 2.500 - 3.000 °C va asigura o creștere a eficienței cu cel puțin 20%. Aceasta este o revoluție în energie! Există ceva pentru care să lupți, de dragul căruia să creăm materiale rezistente la căldură pentru pereții duzei și ai electrozilor!

Chiar la începutul lucrării, va fi util să oferim câteva definiții și explicații. Dacă, într-un loc, corpurile în mișcare cu o sarcină sunt afectate de o forță care nu acționează asupra corpurilor staționare sau neîncărcate, atunci ei spun că există un câmp magnetic în acest loc - una dintre formele câmpului electromagnetic mai general. Există corpuri care pot crea un câmp magnetic în jurul lor (și un astfel de corp este afectat și de forța câmpului magnetic), se spune că sunt magnetizate și au un moment magnetic, care determină proprietatea corpului de a crea un camp magnetic. Astfel de corpuri se numesc magneți. Trebuie remarcat faptul că diferitele materiale reacţionează diferit la un câmp magnetic extern. Există materiale care slăbesc acțiunea câmpului extern din interiorul lor - paramagneți și sporesc câmpul extern din interiorul lor - diamagneții. Există materiale cu o capacitate uriașă (de mii de ori) de a îmbunătăți câmpul exterior din interiorul lor - fier, cobalt, nichel, gadoliniu, aliaje și compuși ai acestor metale, ei se numesc feromagneți. Printre feromagneți, există materiale care, după expunerea la un câmp magnetic extern suficient de puternic, devin ei înșiși magneți - acestea sunt materiale dure magnetic. Există materiale care concentrează în sine un câmp magnetic extern și, în timp ce acesta acționează, se comportă ca niște magneți; dar dacă câmpul exterior dispare, aceștia nu devin magneți – acestea sunt materiale moi din punct de vedere magnetic.INTRODUCERE. Suntem obișnuiți cu magnetul și îl tratăm puțin condescendent ca pe un atribut depășit al orelor de fizică de la școală, uneori nici măcar nu bănuim câți magneți sunt în jurul nostru. În apartamentele noastre sunt zeci de magneți: în aparate de ras electric, difuzoare, magnetofone, în ceasuri, în borcane cu cuie, în sfârșit. Noi înșine suntem și magneți: biocurenții care curg în noi dau naștere în jurul nostru la un model bizar de linii magnetice de forță. Pământul pe care trăim este un uriaș magnet albastru. Soarele este o minge de plasmă galbenă - un magnet și mai măreț. Galaxiile și nebuloasele, abia distinse de telescoape, sunt magneți de neînțeles ca mărime. Fuziunea termonucleară, generarea de putere magnetodinamică, accelerarea particulelor încărcate în sincrotroni, recuperarea navelor scufundate - toate acestea sunt zone în care sunt necesari magneți grandiosi, nemaivăzuți până acum ca mărime. Problema creării de câmpuri magnetice puternice, superputernice, ultraputernice și chiar mai puternice a devenit una dintre principalele probleme în fizica și tehnologia modernă. Magnetul este cunoscut omului din timpuri imemoriale. Mențiunile despre magneți și proprietățile lor au ajuns până la noi în scrierile lui Thales din Milet (c. 600 î.Hr.) și Platon (427–347 î.Hr.). Însuși cuvântul „magnet” a apărut datorită faptului că magneții naturali au fost descoperiți de greci în Magnezia (Tesalia). Magneții naturali (sau naturali) se găsesc în natură sub formă de depozite de minereuri magnetice. Universitatea din Tartu are cel mai mare magnet natural cunoscut. Masa sa este de 13 kg și este capabil să ridice o sarcină de 40 kg. Magneții artificiali sunt magneți creați de om pe baza diferiților feromagneți. Așa-numiții magneți „pulbere” (făcuți din fier, cobalt și alți aditivi) pot susține o sarcină de peste 5000 de ori greutatea lor. Există magneți artificiali din doi tipuri diferite : Unii sunt așa-numiții magneți permanenți, fabricați din materiale „magnetice dure”. Proprietățile lor magnetice nu sunt legate de utilizarea surselor externe sau a curenților. Un alt tip include așa-numiții electromagneți cu un miez de fier „magnetic moale”. Câmpurile magnetice create de acestea se datorează în principal faptului că un curent electric trece prin firul înfășurării care acoperă miezul. În 1600, a fost publicată la Londra o carte a medicului regal W. Gilbert „Despre magnet, corpuri magnetice și magnetul mare - Pământul”. Această lucrare a fost prima încercare cunoscută de noi de a studia fenomenele magnetice din punctul de vedere al științei. Această lucrare conține informațiile disponibile atunci despre electricitate și magnetism, precum și rezultatele experimentelor proprii ale autorului. Din tot ceea ce întâlnește o persoană, el caută în primul rând să obțină beneficii practice. Magnetul nu a trecut de această soartă. În munca mea, voi încerca să urmăresc modul în care magneții sunt folosiți de om nu pentru război, ci în scopuri pașnice, inclusiv utilizarea magneților în biologie, medicină și în viața de zi cu zi. UTILIZAREA MAGNETILOR. Mai jos este o scurtă prezentare generală a dispozitivelor și domeniilor științei și tehnologiei în care sunt utilizați magneții. KOMPAS, un dispozitiv pentru determinarea direcțiilor orizontale pe sol. Este folosit pentru a determina direcția în care se deplasează marea, aeronava, vehiculul terestre; direcția în care merge pietonul; indicații către un obiect sau reper. Compasele sunt împărțite în două clase principale: busole magnetice, cum ar fi săgețile, care sunt folosite de topografi și turiști, și nemagnetice, cum ar fi girobusola și busola radio. Prin secolul al XI-lea se referă la mesajul chinezilor Shen Kua și Chu Yu despre fabricarea busolelor din magneți naturali și utilizarea lor în navigație. Dacă un ac lung realizat dintr-un magnet natural este echilibrat pe o axă care îi permite să se rotească liber într-un plan orizontal, atunci acesta este întotdeauna orientat spre nord cu un capăt și spre sud cu celălalt. Prin marcarea capătului îndreptat spre nord, puteți folosi o astfel de busolă pentru a determina direcțiile. Efectele magnetice erau concentrate la capetele unui astfel de ac și, prin urmare, erau numite poli (nord și respectiv sud). Principala aplicație a magnetului este în inginerie electrică, inginerie radio, instrumentație, automatizare și telemecanică. Aici, materialele feromagnetice sunt folosite pentru fabricarea circuitelor magnetice, releelor ​​etc. În 1820, G. Oersted (1777–1851) a descoperit că un conductor cu curent acţionează asupra unui ac magnetic, rotindu-l. Literal, o săptămână mai târziu, Ampere a arătat că doi conductori paraleli cu curent în aceeași direcție se atrag unul pe celălalt. Mai târziu, el a sugerat că toate fenomenele magnetice se datorează curenților, iar proprietățile magnetice ale magneților permanenți sunt asociate cu curenții care circulă constant în interiorul acestor magneți. Această presupunere este pe deplin în concordanță cu ideile moderne. Generatoarele de mașini electrice și motoarele electrice sunt mașini de tip rotativ care convertesc fie energie mecanicăîn electric (generatoare), sau electric în mecanic (motoare). Funcționarea generatoarelor se bazează pe principiul inducției electromagnetice: într-un fir care se mișcă într-un câmp magnetic, forta electromotoare(EMF). Acțiunea motoarelor electrice se bazează pe faptul că o forță acționează asupra unui fir purtător de curent plasat într-un câmp magnetic transversal. Dispozitive magnetoelectrice. În astfel de dispozitive se folosește forța de interacțiune a câmpului magnetic cu curentul în spirele de înfășurare ale părții mobile, care tinde să-l rotească pe ultimul.Contoare de electricitate cu inducție. Un contor de inducție nu este altceva decât un motor AC de putere redusă cu două înfășurări - o înfășurare de curent și o înfășurare de tensiune. Un disc conductiv plasat între înfășurări se rotește sub acțiunea unui cuplu proporțional cu puterea de intrare. Acest moment este echilibrat de curenții induși în disc de magnetul permanent, astfel încât viteza de rotație a discului este proporțională cu puterea consumată. Ceasurile de mână electrice sunt alimentate de o baterie în miniatură. Acestea necesită mult mai puține piese pentru a funcționa decât ceasurile mecanice; de exemplu, un ceas portabil electric tipic are doi magneți, doi inductori și un tranzistor. Un lacăt este un dispozitiv mecanic, electric sau electronic care limitează posibilitatea utilizării neautorizate a ceva. Blocarea poate fi acționată de un dispozitiv (cheie) deținut de o anumită persoană, de informații (cod digital sau alfabetic) introduse de această persoană sau de o caracteristică individuală (de exemplu, model retinian) a acestei persoane. Blocarea conectează, de obicei, temporar două noduri sau două părți unul la celălalt într-un singur dispozitiv. Cel mai adesea, încuietorile sunt mecanice, dar încuietorile electromagnetice sunt din ce în ce mai folosite. Încuietori magnetice. Încuietorile cu cilindru ale unor modele folosesc elemente magnetice. Broasca și cheia sunt echipate cu seturi de magneți permanenți contracodate. Când cheia corectă este introdusă în gaura cheii, aceasta atrage și stabilește elementele magnetice interne ale broaștei în poziție, ceea ce permite deschiderea broaștei. Dinamometru - mecanic sau aparat electric pentru a măsura forța de tracțiune sau cuplul unei mașini, mașini-unelte sau motor. Dinamometrele de frână vin într-o mare varietate de modele; acestea includ, de exemplu, frâna Prony, frâne hidraulice și electromagnetice. Un dinamometru electromagnetic poate fi realizat sub forma unui dispozitiv miniatural adecvat pentru măsurarea caracteristicilor motoarelor mici. Un galvanometru este un dispozitiv sensibil pentru măsurarea curenților slabi. Galvanometrul folosește cuplul generat de interacțiunea unui magnet permanent în formă de potcoavă cu o bobină mică purtătoare de curent (electromagnet slab) suspendată în golul dintre polii magnetului. Cuplul și, prin urmare, deviația bobinei, este proporțională cu curentul și cu inducția magnetică totală în spațiul de aer, astfel încât scara instrumentului este aproape liniară cu deviații mici ale bobinei. Dispozitivele bazate pe acesta sunt cele mai comune tipuri de dispozitive. | | | | | | | | Gama de aparate fabricate este largă și variată: aparate de tablou pentru curent continuu și alternativ (magnetoelectrice, magnetoelectrice cu redresor și sisteme electromagnetice), dispozitive combinate, amperi-voltmetre, pentru diagnosticarea și reglarea echipamentelor electrice ale mașinilor, măsurarea temperaturii de suprafețe plane, dispozitive pentru echiparea sălilor de clasă școlare, testere și contoare de diferiți parametri electrici Producția de abrazivi - particule mici, dure, ascuțite utilizate sub formă liberă sau legată pentru prelucrarea mecanică (inclusiv modelarea, degroșarea, șlefuirea, lustruirea) a diverselor materiale și produse de la acestea (de la plăci mari de oțel la foi de placaj, ochelari optici și cipuri de computer). Abrazivele sunt fie naturale, fie artificiale. Acțiunea abrazivelor este de a îndepărta o parte a materialului de pe suprafața tratată. În timpul producției de abrazivi artificiali, ferosiliciul prezent în amestec se depune pe fundul cuptorului, dar cantități mici din acesta sunt încorporate în abraziv și ulterior îndepărtate de un magnet. Proprietățile magnetice ale materiei sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie ca mijloc de studiere a structurii diferitelor corpuri. Așa au apărut științele: Magnetochimie (magnetochimie) - secțiune Chimie Fizica, care studiază relația dintre magnetic și proprietăți chimice substanțe; în plus, magnetochimia investighează influența câmpurilor magnetice asupra proceselor chimice. magnetochimia se bazează pe fizica modernă a fenomenelor magnetice. Studiul relației dintre proprietățile magnetice și cele chimice face posibilă elucidarea caracteristicilor structurii chimice a unei substanțe. Detectarea defectelor magnetice, o metodă de căutare a defectelor bazată pe studiul distorsiunilor câmpului magnetic care apar la locurile de defecte în produsele fabricate din materiale feromagnetice. . Tehnologia cuptorului cu microunde radiatie electromagnetica (100h300 000 milioane hertzi), situat în spectrul dintre frecvențele ultra-înalte de televiziune și frecvențele infraroșu îndepărtat Comunicare. Undele radio cu microunde sunt utilizate pe scară largă în tehnologia comunicațiilor. Pe lângă diferitele sisteme radio militare, există numeroase legături comerciale cu microunde în toate țările lumii. Deoarece astfel de unde radio nu urmăresc curbura suprafeței pământului, ci se propagă în linie dreaptă, aceste legături de comunicație constau de obicei din stații releu instalate pe vârfuri de deal sau pe turnuri radio la intervale de aproximativ 50 km. Tratarea termică a produselor alimentare. Radiația cu microunde este utilizată pentru tratarea termică a produselor alimentare la domiciliu și în industria alimentară. Energia generată de tuburile de vid puternice poate fi concentrată într-un volum mic pentru gătirea foarte eficientă a produselor în așa-numita. cuptoare cu microunde sau cu microunde, caracterizate prin curatenie, zgomot si compactitate. Astfel de dispozitive sunt utilizate în bucătăriile de avioane, vagoane de mese și automate automate unde este necesară pregătirea și gătitul fast-food. Industria produce, de asemenea, cuptoare cu microunde de uz casnic. Progresul rapid în domeniul tehnologiei cu microunde este în mare măsură asociat cu inventarea unor dispozitive speciale de electrovacuum - magnetronul și klystronul, capabile să genereze cantități mari de energie cu microunde. Un oscilator bazat pe o triodă de vid convențională, folosită la frecvențe joase, se dovedește a fi foarte ineficient în domeniul microundelor. Magnetron. În magnetronul, inventat în Marea Britanie înainte de al Doilea Război Mondial, aceste neajunsuri lipsesc, deoarece o abordare complet diferită a generării radiațiilor cu microunde este luată ca bază - principiul unui rezonator cu cavitate.Magnetronul are mai multe cavități simetrice. situat în jurul catodului situat în centru. Instrumentul este plasat între polii unui magnet puternic. Lampă cu val de călătorie (TWT). Un alt dispozitiv de electrovacuum pentru generarea și amplificarea undelor electromagnetice în domeniul microundelor este o lampă cu unde mișcătoare. Este un tub subțire evacuat introdus într-o bobină magnetică de focalizare. Acceleratorul de particule, un dispozitiv în care se obțin fascicule direcționate de electroni, protoni, ioni și alte particule încărcate cu o energie mult mai mare decât energia termică folosind câmpuri electrice și magnetice. Numeroase și diverse tipuri de echipamente sunt utilizate în acceleratoarele moderne, inclusiv. magneți puternici de precizie. Acceleratoarele joacă un rol practic important în terapia și diagnosticul medical. Multe spitale din întreaga lume au astăzi la dispoziție mici acceleratori liniari de electroni care generează raze X intense utilizate pentru terapia tumorală. Într-o măsură mai mică, se folosesc ciclotroni sau sincrotroni care generează fascicule de protoni. Avantajul protonilor în terapia tumorală față de razele X este o eliberare de energie mai localizată. Prin urmare, terapia cu protoni este deosebit de eficientă în tratamentul tumorilor cerebrale și oculare, atunci când deteriorarea țesuturilor sănătoase din jur ar trebui să fie cât mai minimă posibil. Reprezentanții diverselor științe iau în considerare câmpurile magnetice în cercetările lor. Un fizician măsoară câmpurile magnetice ale atomilor și particule elementare, un astronom studiază rolul câmpurilor cosmice în formarea de noi stele, un geolog caută depozite de minereuri magnetice prin anomaliile câmpului magnetic al Pământului, iar recent biologia a fost implicată activ și în studiul și utilizarea magneților. . stiinta biologica din prima jumătate a secolului al XX-lea a descris cu încredere funcțiile vitale, fără a ține cont deloc de existența vreunui câmp magnetic. Mai mult, unii biologi au considerat necesar să sublinieze că nici un câmp magnetic artificial puternic nu are niciun efect asupra obiectelor biologice. În enciclopedii nu s-a spus nimic despre influența câmpurilor magnetice asupra proceselor biologice. LA literatura stiintifica peste tot în lume, în fiecare an, au existat considerații pozitive unice cu privire la acest sau acel efect biologic al câmpurilor magnetice. Totuși, acest pârâu slab nu a putut topi aisbergul neîncrederii nici în formularea în sine a problemei... Și deodată pârâul s-a transformat într-un pârâu turbulent. Avalanșa publicațiilor magnetobiologice, parcă s-ar desprinde dintr-un vârf, a crescut constant de la începutul anilor ’60 și a înecat declarațiile sceptice. De la alchimiștii secolului al XVI-lea până în zilele noastre, acțiunea biologică a magnetului a găsit admiratori și critici de multe ori. În mod repetat, de-a lungul mai multor secole, au fost observate creșteri și recesiuni ale interesului în efectul terapeutic al magnetului. Cu ajutorul acestuia, au încercat să trateze (și nu fără succes) bolile nervoase, durerile de dinți, insomnia, durerile de ficat și stomac - sute de boli. În scopuri medicinale, magnetul a început să fie folosit, probabil mai devreme decât pentru determinarea punctelor cardinale. Ca remediu extern local și ca amuletă, magnetul a fost foarte popular printre chinezi, hinduși, egipteni și arabi. greci, romani etc. Proprietățile sale vindecătoare sunt menționate în scrierile lor de către filozoful Aristotel și istoricul Pliniu. În a doua jumătate a secolului al XX-lea s-au răspândit brățările magnetice, având un efect benefic asupra pacienților cu tulburări de tensiune arterială (hipertensiune și hipotensiune arterială). Pe lângă magneții permanenți, se mai folosesc și electromagneții. De asemenea, sunt utilizate pentru o gamă largă de probleme din știință, tehnologie, electronică, medicină (boli nervoase, boli vasculare ale extremităților, boli cardiovasculare, cancere). Mai presus de toate, oamenii de știință tind să creadă că câmpurile magnetice cresc rezistența organismului. Există contoare electromagnetice de viteză a sângelui, capsule miniaturale care, folosind câmpuri magnetice externe, pot fi mutate prin vasele de sânge pentru a le extinde, a preleva probe în anumite secțiuni ale traseului sau, dimpotrivă, pot elimina local diverse medicamente din capsule. Metoda magnetică de îndepărtare a particulelor de metal din ochi este utilizată pe scară largă. Cei mai mulți dintre noi sunt familiarizați cu studiul activității inimii cu ajutorul senzorilor electrici - o electrocardiogramă. Impulsurile electrice produse de inimă creează un câmp magnetic al inimii, care în valori maxime este de 10-6 din intensitatea câmpului magnetic al Pământului. Valoarea magnetocardiografiei este că oferă informații despre zonele electric „silențioase” ale inimii. Trebuie remarcat faptul că biologii le cer acum fizicienilor să ofere o teorie a mecanismului primar al acțiunii biologice a câmpului magnetic, iar fizicienii, ca răspuns, cer mai multe fapte biologice verificate de la biologi. Este evident că colaborarea strânsă a diverșilor specialiști va avea succes. O legătură importantă care unește problemele magnetobiologice este răspunsul sistemului nervos la câmpurile magnetice. Creierul este primul care reacţionează la orice schimbare în Mediul extern. Studiul reacțiilor sale va fi cheia pentru rezolvarea multor probleme de magnetobiologie. Cea mai simplă concluzie care se poate trage din cele de mai sus este că nu există o zonă de activitate umană aplicată în care să nu fie folosiți magneții. Referințe: 1) TSB, ediția a doua, Moscova, 1957. 2) Kholodov Yu.A. „Omul în rețeaua magnetică”, „Cunoașterea”, Moscova, 1972 3) Materiale din Enciclopedia Internetului 4) Putilov K.A. „Curs de fizică”, „Physmatgiz”, Moscova, 1964.

Inapoi inainte

Atenţie! Previzualizarea slide-ului are doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte întreaga amploare a prezentării. Dacă sunteți interesat acest lucru vă rugăm să descărcați versiunea completă.

Tip de. Explicarea noului material.

Goluri.

• Educational. Dați conceptul de magnet permanent, câmpul magnetic al Pământului; explorați interacțiunea polilor a doi magneți, familiarizați-vă cu proprietățile câmpului magnetic; să formeze capacitatea de a aplica cunoştinţele dobândite pentru a rezolva probleme şi a performa sarcini practice, extind orizonturile elevilor în domeniul fenomenelor magnetice.
• Educational.Învață să-ți evaluezi munca în mod obiectiv.
• În curs de dezvoltare. Dezvoltarea atenției voluntare a elevilor, gândirii (capacitatea de a analiza, compara, construi analogii, trage concluzii.), Interes cognitiv (pe baza unui experiment fizic); formarea conceptelor de viziune asupra lumii despre cunoașterea lumii.

ÎN CURILE CURĂRILOR

Bună, luați loc.

Băieți, să ne amintim ce știți despre câmpul electric.

Muncă independentă

Să verificăm munca și să ne evaluăm.

Bine făcut! Astăzi ne vom scufunda în lumea științei magnetismului, a cercetării, a faptelor interesante legate de magnetism.

Scrieți în caiet data și tema lecției „Magneți permanenți. Câmpul magnetic al Pământului”.

Istoria magnetului are mai mult de două mii și jumătate de ani. În secolul VI. î.Hr e. Oamenii de știință chinezi antici au descoperit un mineral care poate atrage obiecte de fier spre sine. Chinezii l-au numit „chu-shih”, care înseamnă „piatră iubitoare”.

Numele de „magnet” a fost inventat de dramaturgul grec antic Euripide (sec. V î.Hr.), care i-a descris proprietățile într-una dintre lucrările sale: a fost cu multe secole în urmă. În căutarea unei oi, ciobanul a plecat în locuri necunoscute, la munte. Erau pietre negre de jur împrejur. Observă cu uimire că băţul lui cu vârful de fier era tras spre pietre, de parcă o mână invizibilă l-ar fi apucat şi ţinut. Loviți de puterea miraculoasă a pietrelor, ciobanul le-a adus în cel mai apropiat oraș – Magnes. De aici și numele acestor pietre. Magnet înseamnă „piatră din Magnezia”.

Se numesc corpurile care rămân magnetizate mult timp magneți permanenți sau pur și simplu magneți.

Magneții vin în diferite forme: bandă, arcuită, inel. Fiecare magnet, ca un ac magnetic, trebuie să aibă doi poli: de Nord(N) și sudic(S).

(demonstrarea unui ac magnetic, benzi și magneți arc)

Și acum, băieți, în cursul îndeplinirii sarcinilor experimentale, veți explora unele proprietăți ale magneților. Tacâmurile sunt deja pe mesele tale. Efectuând sarcini, veți trage concluziile corespunzătoare.

Exercitiul 1.

Echipament: cleme metalice, benzi magneti.

Luați o bandă magnetică, aduceți-l mai întâi la agrafele și apoi la șurubul de cupru. Ce observi? Faceți o concluzie. ( Elevii concluzionează Nu toate substanțele sunt atrase de magneți.)

Sarcina 2.

Luați un magnet bandă, aduceți câteva agrafe exact în mijlocul magnetului, unde trece granița dintre jumătățile roșii și albastre. Un magnet atrage agrafele?

Mutați agrafele în diferite locuri de pe magnet, începând de la mijloc. Ce locuri prezintă cea mai puternică acțiune magnetică? Repetați același lucru cu magnetul arc.

Faceți o concluzie. ( Elevii concluzionează- există zone cu proprietăți magnetice mai puternice)

Magneții naturali se găsesc în natură - minereu de fier (așa-numitul minereu de fier magnetic). Se știe acum că magneții naturali sunt bucăți de minereu de fier magnetic (magnetită), constând din FeO (31%) și Fe 2 O 3 (69%). Există zăcăminte bogate de minereu de fier magnetic în Urali, în Ucraina, în Karelia, regiunea Kursk și în multe alte locuri.

În antichitate, ei au încercat să explice proprietățile unui magnet atribuindu-i un „suflet viu”. Magnetul, conform ideilor oamenilor din vechime, „se repezi” la fier din același motiv ca și câinele la bucata de carne.

Sarcina 3.

Luați o bandă magnetică, aduceți niște agrafe lângă magnet, dar nu le atingeți. Ce observi? Faceți o concluzie. ( Elevii concluzionează că interacțiunea are loc la distanță)

Acum știm că totul ține de câmpul special creat de magnet. Fiecare magnet are un câmp magnetic în jurul său.. Acest câmp atrage fierul la magnet.

Câmpul magnetic este un tip special de materie care diferă de materie și există în jurul corpurilor magnetizate.

Magnetitul nu are proprietăți magnetice foarte puternice. În prezent, este posibil să se creeze magneți artificiali cu un câmp magnetic mult mai puternic. Materialul pentru acestea sunt aliaje pe bază de fier, nichel, cobalt și alte metale. Într-un câmp magnetic extern, ei sunt magnetizați, după care pot fi folosiți ca magneți permanenți independenți.

Sarcina 4.

Echipament: cui de fier, agrafe, magnet.

Luați un cui și aduceți-l la agrafe. Capsele se lipesc de unghii?

Frecați unghia de magnet într-o direcție și apoi aduceți-l până la agrafe. Se lipesc capsele?

Faceți o concluzie. ( Elevii trag concluzii- unghia a dobândit proprietățile unui magnet permanent)
Concluzie. Fierul, oțelul, nichelul, cobaltul și alte aliaje dobândesc proprietăți magnetice în prezența minereului de fier magnetic.

Video „Ferromagneți” (Prezentare)

Dacă un ac magnetic este adus aproape de o altă săgeată similară, atunci se vor întoarce și se vor așeza unul față de celălalt cu poli opuși ( arata prin experienta).

Echipament: magnet si ac magnetic.

Aduceți un magnet la albastru și apoi la capătul roșu al acului magnetic. Ce se poate spune despre interacțiunea dintre un ac magnetic și un magnet?

În acest caz, acul magnetic este atras, iar în acest caz este respins.

Concluzie. La fel ca polii unui magnet și ai acului magnetic se resping, polii opuși se atrag.

Videoclip „Interacțiunea magneților” (Prezentare)

Același model este valabil pentru orice magneți: polii opuși se atrag, așa cum polii se resping.

(Rezolvare Nr. 103 manualul „Fizica 9” de S.V. Gromov, N.A. Rodina)

Un magnet realizat sub forma unei săgeți este folosit în busole. Busola a fost inventată acum aproximativ două mii de ani în China. A fost numit semnul sudului

Demonstrarea busolei, determinarea punctelor cardinale

Pământul este, de asemenea, un magnet. Are proprii poli magnetici și propriul câmp magnetic. Acesta este ceea ce face ca acul busolei să se orienteze tot timpul într-o anumită direcție.

Nu este greu de înțeles unde anume ar trebui să îndrepte: la urma urmei, polii opuși se atrag. Prin urmare, polul nord al săgeții indică direcția polului sud magnetic al pământului. Acest pol este situat în nordul globului, oarecum departe de Polul Geografic Nord (pe insula Prințului de Wales).

Video „Poli magnetici ai Pământului” (Prezentare)

Citiți ultimul paragraf de la pagina 57 din manual și vorbiți despre utilizarea magneților permanenți.

Răspunde la întrebările:

1. Ce înseamnă cuvântul „magnet”?

2. Ce sunt magneții naturali?

3. Cum se obțin magneții artificiali?

4. Ce se numesc poli magnetici?

5. Cum interacționează polii magneților între ei?

6. Cum puteți determina polii unei tije de oțel magnetizate folosind un ac magnetic?

7. Sub influența a ce se orientează acul busolei într-o anumită direcție? Unde indică ea?

8. Unde se folosesc magneții?

9. De ce minereul de fier magnetic care există în natură se dovedește a fi magnetizat? Ce l-a magnetizat?

10. Ce se numește câmp magnetic?

1. Cum vor interacționa magneții?

2. Marcați polii geografici și magnetici ai Pământului în figură.

3. Nr. 1472, 1473, 1474, 1475, 1476 („Culegere de probleme în fizică 7-9” V.I. Lukashik, E.V. Ivanova)

Bravo baieti, mare treaba! Să ne scriem temele.

Alineatul 21 nr. 104

Suport metodologic

1. „Fizica 9” S.V. Gromov, N.A. patrie
2. „Colecție de probleme în fizică 7-9” V.I.Lukashik, E.V. Ivanova
3. Clipuri video, desene, care sunt în domeniul public al Internetului

Magneți naturali și artificiali

Printre minereurile de fier extrase pentru industria metalurgică, există un minereu numit minereu de fier magnetic. Acest minereu are capacitatea de a atrage obiecte de fier la sine.

O bucată ca asta minereu de fier numit magnet natural, iar proprietatea de atracție pe care o manifestă este magnetismul.

În zilele noastre, fenomenul magnetismului este utilizat extrem de larg în diverse instalații electrice. Cu toate acestea, acum folosesc nu naturale, ci așa-numitele magneți artificiali.

Magneții artificiali sunt fabricați din clase speciale de oțel. O bucată de astfel de oțel este magnetizată într-un mod special, după care capătă proprietăți magnetice, adică devine.

Forma magneților permanenți poate fi cea mai diversă, în funcție de scopul lor.

Într-un magnet permanent, doar polii săi au forțe de atracție. Capătul magnetului, îndreptat spre nord, a acceptat să fie numit polul nord al unui magnet, iar capătul orientat spre sud - polul sudic al unui magnet. Fiecare magnet permanent are doi poli: nord și sud. Polul nord al unui magnet este notat cu litera C sau N, polul sud cu litera Yu sau S.

Magnetul atrage fier, oțel, fontă, nichel, cobalt. Toate aceste corpuri sunt numite corpuri magnetice. Toate celelalte corpuri care nu sunt atrase de un magnet sunt numite corpuri nemagnetice.

Structura unui magnet. Magnetizare

Orice corp, inclusiv magnetic, este format din cele mai mici particule - molecule. Spre deosebire de moleculele corpurilor nemagnetice, moleculele unui corp magnetic au proprietăți magnetice, reprezentând magneți moleculari. În interiorul corpului magnetic, acești magneți moleculari sunt localizați cu axele lor în direcții diferite, drept urmare corpul în sine nu prezintă nicio proprietăți magnetice. Dar dacă acești magneți sunt forțați să se întoarcă în jurul axelor, astfel încât polii lor nordici să fie întoarse într-o direcție și polii lor sud în cealaltă, atunci corpul va dobândi proprietăți magnetice, adică va deveni un magnet.

Procesul prin care un corp magnetic dobândește proprietățile unui magnet se numește magnetizare. La fabricarea magneților permanenți, magnetizarea se realizează folosind un curent electric. Dar puteți magnetiza corpul într-un alt mod, folosind un magnet permanent obișnuit.

Dacă un magnet rectiliniu este tăiat de-a lungul unei linii neutre, atunci se vor obține doi magneți independenți, iar polaritatea capetelor magnetului va fi păstrată, iar poli opuși vor apărea la capete obținute ca urmare a tăierii.

Fiecare dintre magneții rezultați poate fi, de asemenea, împărțit în doi magneți și, indiferent cât de mult am continua această diviziune, vom obține întotdeauna magneți independenți cu doi poli. Este imposibil să obțineți o bară cu un singur pol magnetic. Acest exemplu confirmă poziția conform căreia corpul magnetic este format din mulți magneți moleculari.

Corpurile magnetice diferă unele de altele prin gradul de mobilitate al magneților moleculari. Sunt corpuri care magnetizează rapid și la fel de repede se demagnetizează. Și, invers, există corpuri care sunt magnetizate lent, dar își păstrează proprietățile magnetice pentru o lungă perioadă de timp.

Deci fierul este rapid magnetizat sub acțiunea unui magnet străin, dar la fel de repede este demagnetizat, adică își pierde proprietățile magnetice atunci când magnetul este îndepărtat. Oțelul, care a fost magnetizat o dată, își păstrează proprietățile magnetice pentru o lungă perioadă de timp, adică devine un magnet permanent.

Proprietatea fierului de a magnetiza și demagnetiza rapid se explică prin faptul că magneții moleculari ai fierului sunt extrem de mobili, se rotesc cu ușurință sub influența forțelor magnetice externe, dar la fel de repede revin la poziția lor dezordonată anterioară atunci când corpul magnetizant este îndepărtat.

Cu toate acestea, în glandă, o mică parte a magneților, chiar și după îndepărtarea magnetului permanent, continuă să rămână pentru ceva timp în poziția pe care și-au asumat-o în timpul magnetizării. În consecință, fierul după magnetizare păstrează proprietăți magnetice foarte slabe. Acest lucru este confirmat de faptul că, atunci când placa de fier a fost scoasă de pe polul magnetului, nu toate pilitura au căzut de la capătul său - o mică parte din ele au rămas încă atrase de placă.

Proprietatea oțelului de a rămâne magnetizat timp îndelungat se explică prin faptul că magneții moleculari ai oțelului se întorc cu greu în direcția corectă în timpul magnetizării, dar își păstrează poziția stabilă pentru o lungă perioadă de timp chiar și după îndepărtarea corpului de magnetizare.

Se numește capacitatea unui corp magnetic de a prezenta proprietăți magnetice după magnetizare magnetism rezidual.

Fenomenul de magnetism rezidual este cauzat de faptul că în corpul magnetic acționează așa-numita forță de întârziere, care menține magneții moleculari în poziția ocupată de aceștia în timpul magnetizării.

În fier, acțiunea forței de întârziere este foarte slabă, drept urmare se demagnetizează rapid și are un magnetism rezidual foarte mic.

Proprietatea fierului de a magnetiza și demagnetiza rapid este folosită pe scară largă în inginerie electrică. Este suficient să spunem că miezurile tuturor celor utilizate în aparatura electrică sunt realizate din fier special, care are un magnetism rezidual extrem de scăzut.

Oțelul are o putere mare de reținere, astfel încât își păstrează proprietatea magnetismului. Prin urmare, sunt fabricate din aliaje speciale de oțel.

Proprietățile unui magnet permanent sunt afectate negativ de impacturi, șocuri și fluctuații bruște de temperatură. Dacă, de exemplu, un magnet permanent este încălzit la roșu și apoi lăsat să se răcească, acesta își va pierde complet proprietățile magnetice. În mod similar, dacă un magnet permanent este supus la șocuri, atunci forța sa atractivă va scădea vizibil.

Acest lucru se explică prin faptul că, la încălzire sau impact puternic, acțiunea forței de întârziere este depășită și, prin urmare, aranjarea ordonată a magneților moleculari este perturbată. Acesta este motivul pentru care magneții permanenți și dispozitivele care au magneți permanenți trebuie manipulate cu grijă.

În jurul oricărui magnet există un așa-numit.

Un câmp magnetic este un spațiu în care acționează forțele magnetice. Câmpul magnetic al unui magnet permanent este acea parte a spațiului în care acționează câmpurile unui magnet rectiliniu și forțele magnetice ale acestui magnet.

Forțele magnetice ale unui câmp magnetic acționează în anumite direcții. Direcțiile de acțiune ale forțelor magnetice sunt de acord să fie numite linii de câmp magnetic. Acest termen este utilizat pe scară largă în studiul ingineriei electrice, dar trebuie să ne amintim că liniile de forță magnetice nu sunt materiale: acesta este un concept condiționat introdus doar pentru a facilita înțelegerea proprietăților unui câmp magnetic.

Forma câmpului magnetic, adică locația în spațiu a liniilor de câmp magnetic depinde de forma magnetului însuși.

Liniile de câmp magnetic au o serie de proprietăți: sunt întotdeauna închise, nu se intersectează niciodată, tind să ia calea cea mai scurtă și se resping reciproc dacă sunt îndreptate în aceeași direcție. Este în general acceptat că liniile de forță ies din polul nord al magnetului și intră în polul său sudic; în interiorul magnetului, au o direcție de la polul sud spre nord.

La fel ca polii magnetici se resping, polii magnetici opuși se atrag.

Este ușor de verificat în practică corectitudinea ambelor concluzii. Luați o busolă și aduceți unul dintre polii unui magnet rectiliniu, de exemplu, cel de nord. Veți vedea că săgeata își va întoarce instantaneu capătul sudic către polul nord al magnetului. Dacă rotiți rapid magnetul la 180 °, atunci acul magnetic se va întoarce imediat la 180 °, adică capătul său nordic va fi îndreptat. polul Sud magnet.

Inductie magnetica. flux magnetic

Forța de influență (atracție) a unui magnet permanent asupra unui corp magnetic scade odată cu creșterea distanței dintre polul magnetului și acest corp. Magnetul prezintă cea mai mare forță de atracție direct la polii săi, adică exact acolo unde liniile magnetice de forță sunt situate cel mai dens. Pe măsură ce vă îndepărtați de pol, densitatea liniilor de forță scade, ele sunt situate din ce în ce mai puțin, odată cu aceasta, și forța de atracție a magnetului slăbește.

Astfel, forța de atracție a unui magnet în puncte diferite câmpul magnetic nu este același și se caracterizează prin densitatea liniilor de câmp. Pentru a caracteriza câmpul magnetic în diferitele sale puncte, o mărime numită inducția câmpului magnetic.

Inducția magnetică a câmpului este numeric egală cu numărul de linii de câmp care trec printr-o zonă de 1 cm2 situată perpendicular pe direcția lor.

Aceasta înseamnă că, cu cât este mai mare densitatea liniilor de câmp într-un anumit punct al câmpului, cu atât este mai mare inducția magnetică în acest punct.

Numărul total de linii de forță magnetice care trec prin orice zonă se numește flux magnetic.

Fluxul magnetic este notat cu litera F și este asociat cu inducția magnetică prin următoarea relație:

F = BS,

unde Ф - flux magnetic, В - inducția câmpului magnetic; S este aria pătrunsă de fluxul magnetic dat.

Această formulă este valabilă numai dacă aria S este situată perpendicular pe direcția fluxului magnetic. În caz contrar, mărimea fluxului magnetic va depinde și de unghiul la care se află zona S, iar apoi formula va lua o formă mai complexă.

Fluxul magnetic al unui magnet permanent este determinat de numărul total de linii de forță care trec prin secțiunea transversală a magnetului. Cu cât fluxul magnetic al unui magnet permanent este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție pe care o are acest magnet.

Fluxul magnetic al unui magnet permanent depinde de calitatea oțelului din care este fabricat magnetul, de dimensiunile magnetului însuși și de gradul de magnetizare a acestuia.

Permeabilitatea magnetică

Proprietatea unui corp de a trece un flux magnetic prin el însuși se numește permeabilitatea magnetică. flux magnetic este mai ușor să treci prin aer decât printr-un corp nemagnetic.

Pentru a putea compara diverse substanțe potrivit acestora, se obișnuiește să se considere permeabilitatea magnetică a aerului egală cu unitatea.

Substanțele a căror permeabilitate magnetică este mai mică de unu se numesc diamagnetice. Acestea includ cuprul, plumbul, argintul etc.

Aluminiul, platina, staniul etc. au o permeabilitate magnetică puțin mai mare decât unitatea și se numesc substanțe paramagnetice.

Substanțe permeabilitatea magnetică care este mult mai mult decât unul (măsurat în mii) se numesc feromagnetic. Acestea includ nichel, cobalt, oțel, fier etc. Toate tipurile de dispozitive magnetice și electromagnetice și părți ale diferitelor mașini electrice sunt fabricate din aceste substanțe și aliajele lor.

De interes practic pentru tehnologia comunicațiilor sunt aliajele speciale de fier și nichel, numite permaloys.

Mesele la școală ar trebui să fie bine organizate. Studentului trebuie să i se asigure prânzul și un mic dejun cald în sala de mese. Intervalul dintre prima și a doua masă nu trebuie să depășească patru ore. Cea mai bună opțiune ar trebui să fie micul dejun al copilului acasă, în timp ce la școală mănâncă un al doilea mic dejun

S-a stabilit o anumită relație între agresivitatea copiilor și dificultățile în procesul de învățare. Fiecare elev își dorește să aibă mulți prieteni la școală, să aibă performanțe academice bune și note bune. Când copilul nu reușește, face acte agresive. Fiecare comportament vizează ceva, are o semantică

În orice olimpiade și diferite competiții, copilul, în primul rând, se exprimă și se împlinește. Părinții trebuie neapărat să-și susțină copilul dacă este pasionat de competițiile intelectuale. Este important ca un copil să se realizeze ca parte a unei societăți de intelectuali, în care domnesc dispozițiile competitive, iar copilul își compară realizările.

Un copil pretențios poate să nu-i placă mâncarea de la școală. Adesea, acesta este cel mai frecvent motiv pentru care un elev refuză mâncarea. Totul vine din faptul că meniul de la școală nu ține cont de nevoile de gust ale fiecărui copil în parte. La școală, nimeni nu va exclude niciun aliment din dieta unui copil individual pentru a

Pentru a înțelege modul în care părinții se raportează la școală, este important să se caracterizeze mai întâi părinții moderni, a căror categorie de vârstă este foarte diversă. În ciuda acestui fapt, cei mai mulți dintre ei sunt părinți care aparțin generației anilor 90, care diferă timpuri grele pentru întreaga populație.

Primele taxe școlare vor rămâne pentru totdeauna în memoria fiecăruia dintre noi. Părinții încep să achiziționeze toate articolele de papetărie necesare începând cu luna august. Principalul atribut al școlii este forma elevului. Ținuta trebuie aleasă cu grijă, astfel încât elevul de clasa întâi să se simtă încrezător. Introducere uniformă școlară justificată de mai multe motive.

Dragi elevi și studenți!

Deja acum pe site poți folosi peste 20.000 de rezumate, rapoarte, cheat sheets, referate și teze.Trimite-ne noile tale lucrări și le vom publica fără greș. Să continuăm să construim împreună colecția noastră abstractă!!!

Sunteți de acord să trimiteți rezumatul dvs. (diplomă, cursuri etc.?

Vă mulțumim pentru contribuția dvs. la colecție!

Aplicarea magneților

Data adaugarii: martie 2006

Chiar la începutul lucrării, va fi util să oferim câteva definiții și explicații. Dacă, într-un loc, corpurile în mișcare cu o sarcină sunt afectate de o forță care nu acționează asupra corpurilor staționare sau neîncărcate, atunci ei spun că în acest loc există un câmp magnetic - una dintre formele câmpului electromagnetic mai general.

Există corpuri care pot crea un câmp magnetic în jurul lor (și un astfel de corp este afectat și de forța câmpului magnetic), se spune că sunt magnetizate și au un moment magnetic, care determină proprietatea corpului de a crea un camp magnetic. Astfel de corpuri se numesc magneți.

Trebuie remarcat faptul că diferitele materiale reacţionează diferit la un câmp magnetic extern.

Există materiale care slăbesc acțiunea câmpului extern din interiorul lor - paramagneți și sporesc câmpul extern din interiorul lor - diamagneții. Există materiale cu o capacitate uriașă (de mii de ori) de a îmbunătăți câmpul exterior din interiorul lor - fier, cobalt, nichel, gadoliniu, aliaje și compuși ai acestor metale, ei se numesc feromagneți.

Printre feromagneți, există materiale care, după expunerea la un câmp magnetic extern suficient de puternic, devin ei înșiși magneți - acestea sunt materiale dure magnetic. Există materiale care concentrează în sine un câmp magnetic extern și, în timp ce acesta acționează, se comportă ca niște magneți; dar dacă câmpul extern dispare, aceștia nu devin magneți - acestea sunt materiale moi din punct de vedere magnetic

INTRODUCERE

Suntem obișnuiți cu magnetul și îl tratăm puțin condescendent ca pe un atribut depășit al orelor de fizică de la școală, uneori nici măcar nu bănuim câți magneți sunt în jurul nostru. În apartamentele noastre sunt zeci de magneți: în aparate de ras electric, difuzoare, magnetofone, în ceasuri, în borcane cu cuie, în sfârșit. Noi înșine suntem și magneți: biocurenții care curg în noi dau naștere în jurul nostru la un model bizar de linii magnetice de forță. Pământul pe care trăim este un uriaș magnet albastru. Soarele este o minge de plasmă galbenă, un magnet și mai măreț. Galaxiile și nebuloasele, abia distinse de telescoape, sunt magneți de neînțeles ca mărime. Fuziunea termonucleară, generarea de energie magnetodinamică, accelerarea particulelor încărcate în sincrotroni, recuperarea navelor scufundate - toate acestea sunt domenii în care sunt necesari magneți grandiosi, nemaivăzuți până acum. Problema creării de câmpuri magnetice puternice, superputernice, ultraputernice și chiar mai puternice a devenit una dintre principalele probleme în fizica și tehnologia modernă.

Magnetul este cunoscut omului din timpuri imemoriale. Mențiunile despre magneți și proprietățile lor au ajuns până la noi în scrierile lui Thales din Milet (aprox. 600 î.Hr.) și Platon (427-347 î.Hr.). Însuși cuvântul „magnet” a apărut datorită faptului că magneții naturali au fost descoperiți de greci în Magnezia (Tesalia).

Magneții naturali (sau naturali) se găsesc în natură sub formă de depozite de minereuri magnetice. Universitatea din Tartu are cel mai mare magnet natural cunoscut. Masa sa este de 13 kg și este capabil să ridice o sarcină de 40 kg.

Magneții artificiali sunt magneți creați de om pe baza diferiților feromagneți. Așa-numiții magneți „pulbere” (făcuți din fier, cobalt și alți aditivi) pot susține o sarcină de peste 5000 de ori greutatea lor.

Există două tipuri diferite de magneți artificiali:

Unii sunt așa-numiții magneți permanenți, fabricați din materiale „magnetice dure”. Proprietățile lor magnetice nu sunt legate de utilizarea surselor externe sau a curenților.

Un alt tip include așa-numiții electromagneți cu un miez de fier „magnetic moale”. Câmpurile magnetice create de acestea se datorează în principal faptului că un curent electric trece prin firul înfășurării care acoperă miezul. În 1600, a fost publicată la Londra o carte a medicului regal W. Gilbert „Despre magnet, corpuri magnetice și magnetul mare - Pământul”. Această lucrare a fost prima încercare cunoscută de noi de a studia fenomenele magnetice din punctul de vedere al științei. Această lucrare conține informațiile disponibile atunci despre electricitate și magnetism, precum și rezultatele experimentelor proprii ale autorului.

Din tot ceea ce întâlnește o persoană, el caută în primul rând să obțină beneficii practice. Nu a trecut această soartă și magnet

În munca mea, voi încerca să urmăresc modul în care magneții sunt folosiți de oameni nu pentru război, ci în scopuri pașnice, inclusiv utilizarea magneților în biologie, medicină și în viața de zi cu zi.

KOMPAS, un dispozitiv pentru determinarea direcțiilor orizontale pe sol. Este folosit pentru a determina direcția în care se deplasează marea, aeronava, vehiculul terestre; direcția în care merge pietonul; indicații către un obiect sau reper. Compasele sunt împărțite în două clase principale: busole magnetice, cum ar fi săgețile, care sunt folosite de topografi și turiști, și nemagnetice, cum ar fi girobusola și busola radio.

Prin secolul al XI-lea se referă la mesajul chinezilor Shen Kua și Chu Yu despre fabricarea busolelor din magneți naturali și utilizarea lor în navigație. În cazul în care un

un ac lung realizat dintr-un magnet natural este echilibrat pe o axă care îi permite să se rotească liber într-un plan orizontal, apoi este întotdeauna orientat spre nord cu un capăt și spre sud cu celălalt. Prin marcarea capătului îndreptat spre nord, puteți folosi o astfel de busolă pentru a determina direcțiile.

Efectele magnetice erau concentrate la capetele unui astfel de ac și, prin urmare, erau numite poli (nord și respectiv sud).

Principala aplicație a magnetului este în inginerie electrică, inginerie radio, instrumentație, automatizare și telemecanică. Aici, materialele feromagnetice sunt folosite pentru fabricarea circuitelor magnetice, releelor ​​etc.

În 1820, G. Oersted (1777–1851) a descoperit că un conductor cu curent acţionează asupra unui ac magnetic, rotindu-l. Literal, o săptămână mai târziu, Ampere a arătat că doi conductori paraleli cu curent în aceeași direcție se atrag unul pe celălalt. Mai târziu, el a sugerat că toate fenomenele magnetice se datorează curenților, iar proprietățile magnetice ale magneților permanenți sunt asociate cu curenții care circulă constant în interiorul acestor magneți. Această presupunere este pe deplin în concordanță cu ideile moderne.

Generatoarele de mașini electrice și motoarele electrice sunt mașini de tip rotativ care convertesc fie energia mecanică în energie electrică (generatoare), fie energia electrică în energie mecanică (motoare). Funcționarea generatoarelor se bazează pe principiul inducției electromagnetice: o forță electromotoare (EMF) este indusă într-un fir care se mișcă într-un câmp magnetic. Acțiunea motoarelor electrice se bazează pe faptul că o forță acționează asupra unui fir purtător de curent plasat într-un câmp magnetic transversal.

Dispozitive magnetoelectrice. În astfel de dispozitive se folosește forța de interacțiune a câmpului magnetic cu curentul în spirele de înfășurare ale părții mobile, care tinde să-l rotească pe ultimul.Contoare de electricitate cu inducție. Un contor de inducție nu este altceva decât un motor AC de putere redusă cu două înfășurări - curent și tensiune. Un disc conductiv plasat între înfășurări se rotește sub acțiunea unui cuplu proporțional cu puterea de intrare. Acest moment este echilibrat de curenții induși în disc de magnetul permanent, astfel încât viteza de rotație a discului este proporțională cu puterea consumată.

Ceasurile de mână electrice sunt alimentate de o baterie în miniatură. Acestea necesită mult mai puține piese pentru a funcționa decât ceasurile mecanice; de exemplu, un ceas portabil electric tipic are doi magneți, doi inductori și un tranzistor. Un lacăt este un dispozitiv mecanic, electric sau electronic care limitează posibilitatea utilizării neautorizate a ceva. Blocarea poate fi acționată de un dispozitiv (cheie) deținut de o anumită persoană, de informații (cod digital sau alfabetic) introduse de această persoană sau de o caracteristică individuală (de exemplu, model retinian) a acestei persoane. Blocarea conectează, de obicei, temporar două noduri sau două părți unul la celălalt într-un singur dispozitiv. Cel mai adesea, încuietorile sunt mecanice, dar încuietorile electromagnetice sunt din ce în ce mai folosite.

Încuietori magnetice. Încuietorile cu cilindru ale unor modele folosesc elemente magnetice. Broasca și cheia sunt echipate cu seturi de magneți permanenți contracodate. Când cheia corectă este introdusă în gaura cheii, aceasta atrage și stabilește elementele magnetice interne ale broaștei în poziție, ceea ce permite deschiderea broaștei.

Un dinamometru este un instrument mecanic sau electric pentru măsurarea forței de tracțiune sau a cuplului unei mașini, mașini-unelte sau motor.

Dinamometrele de frână vin într-o mare varietate de modele; acestea includ, de exemplu, frâna Prony, frâne hidraulice și electromagnetice.

Un dinamometru electromagnetic poate fi realizat sub forma unui dispozitiv miniatural adecvat pentru măsurarea caracteristicilor motoarelor mici.

Un galvanometru este un dispozitiv sensibil pentru măsurarea curenților slabi. Galvanometrul folosește cuplul generat de interacțiunea unui magnet permanent în formă de potcoavă cu o bobină mică purtătoare de curent (electromagnet slab) suspendată în golul dintre polii magnetului. Cuplul și, prin urmare, deviația bobinei, este proporțională cu curentul și cu inducția magnetică totală în spațiul de aer, astfel încât scara instrumentului este aproape liniară cu deviații mici ale bobinei. Dispozitivele bazate pe acesta sunt cele mai comune tipuri de dispozitive.

Gama de aparate fabricate este largă și variată: aparate de tablou pentru curent continuu și alternativ (magnetoelectrice, magnetoelectrice cu redresor și sisteme electromagnetice), dispozitive combinate, ampere-voltmetre, pentru diagnosticarea și reglarea echipamentelor electrice ale mașinilor, măsurarea temperaturii de suprafețe plane, dispozitive pentru dotarea sălilor de clasă școlare, testere și contoare de diferiți parametri electrici

Producția de abrazivi - particule mici, dure, ascuțite utilizate sub formă liberă sau legată pentru prelucrarea mecanică (inclusiv modelarea, decojirea, șlefuirea, lustruirea) a diferitelor materiale și produse din acestea (de la plăci mari de oțel la foi de placaj, ochelari optice și cipuri de calculator). ). Abrazivele sunt fie naturale, fie artificiale. Acțiunea abrazivelor este de a îndepărta o parte a materialului de pe suprafața tratată. În timpul producției de abrazivi artificiali, ferosiliciul prezent în amestec se depune pe fundul cuptorului, dar cantități mici din acesta sunt încorporate în abraziv și ulterior îndepărtate de un magnet.

Proprietățile magnetice ale materiei sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie ca mijloc de studiere a structurii diferitelor corpuri. Asa au aparut stiintele:

Magnetochimie (magnetochimie) - o ramură a chimiei fizice care studiază relația dintre proprietățile magnetice și chimice ale substanțelor; în plus, magnetochimia investighează efectul câmpurilor magnetice asupra procese chimice. magnetochimia se bazează pe fizica modernă a fenomenelor magnetice. Studiul relației dintre proprietățile magnetice și cele chimice face posibilă elucidarea caracteristicilor structurii chimice a unei substanțe.

Detectarea defectelor magnetice, o metodă de căutare a defectelor bazată pe studiul distorsiunilor câmpului magnetic care apar la locurile de defecte în produsele fabricate din materiale feromagnetice.

Tehnologia cuptorului cu microunde

Gama de frecvență super înaltă (SHF) - intervalul de frecvență al radiației electromagnetice (100-300.000 milioane hertzi), situat în spectrul dintre frecvențele ultra-înalte de televiziune și frecvențele din regiunea infraroșu îndepărtat

Conexiune. Undele radio cu microunde sunt utilizate pe scară largă în tehnologia comunicațiilor. Pe lângă diferitele sisteme radio militare, există numeroase legături comerciale cu microunde în toate țările lumii. Deoarece astfel de unde radio nu urmăresc curbura suprafeței pământului, ci se propagă în linie dreaptă, aceste legături de comunicație constau de obicei din stații releu instalate pe vârfuri de deal sau pe turnuri radio la intervale de aproximativ 50 km.

Tratarea termică a produselor alimentare. Radiația cu microunde este utilizată pentru tratarea termică a produselor alimentare la domiciliu și în industria alimentară. Energia generată de tuburile de vid puternice poate fi concentrată într-un volum mic pentru gătirea foarte eficientă a produselor în așa-numita. cuptoare cu microunde sau cu microunde, caracterizate prin curatenie, zgomot si compactitate. Astfel de dispozitive sunt utilizate în bucătăriile de avioane, vagoane de mese și automate automate unde este necesară pregătirea și gătitul fast-food. Industria produce, de asemenea, cuptoare cu microunde de uz casnic. Progresul rapid în domeniul tehnologiei cu microunde este în mare măsură asociat cu inventarea unor dispozitive speciale de electrovacuum - magnetronul și klystronul, capabile să genereze cantități mari de energie cu microunde. Un oscilator bazat pe o triodă de vid convențională, folosită la frecvențe joase, se dovedește a fi foarte ineficient în domeniul microundelor.

Magnetron. În magnetronul, inventat în Marea Britanie înainte de al Doilea Război Mondial, aceste neajunsuri lipsesc, deoarece o abordare complet diferită a generării radiațiilor cu microunde este luată ca bază - principiul unui rezonator cu cavitate.

Magnetronul are mai multe rezonatoare cu cavitati dispuse simetric in jurul catodului situat in centru. Instrumentul este plasat între polii unui magnet puternic.

Lampă cu val de călătorie (TWT). Un alt dispozitiv de electrovacuum pentru generarea și amplificarea undelor electromagnetice în domeniul microundelor este o lampă cu unde mișcătoare. Este un tub subțire evacuat introdus într-o bobină magnetică de focalizare.

Acceleratorul de particule, un dispozitiv în care se obțin fascicule direcționate de electroni, protoni, ioni și alte particule încărcate cu o energie mult mai mare decât energia termică folosind câmpuri electrice și magnetice.

Acceleratoarele moderne folosesc numeroase și variate tipuri de tehnologie, inclusiv magneți puternici de precizie.

Acceleratoarele joacă un rol practic important în terapia și diagnosticul medical. Multe spitale din întreaga lume au astăzi la dispoziție mici acceleratori liniari de electroni care generează raze X intense utilizate pentru terapia tumorală. Într-o măsură mai mică, se folosesc ciclotroni sau sincrotroni care generează fascicule de protoni. Avantajul protonilor în terapia tumorală față de razele X este o eliberare de energie mai localizată. Prin urmare, terapia cu protoni este deosebit de eficientă în tratamentul tumorilor cerebrale și oculare, atunci când deteriorarea țesuturilor sănătoase din jur ar trebui să fie cât mai minimă posibil.

Reprezentanții diverselor științe iau în considerare câmpurile magnetice în cercetările lor. Un fizician măsoară câmpurile magnetice ale atomilor și particulelor elementare, un astronom studiază rolul câmpurilor cosmice în procesul de formare a noilor stele, un geolog folosește anomaliile câmpului magnetic al Pământului pentru a găsi depozite de minereuri magnetice, iar recent biologia a fost, de asemenea, implicat activ în studiul și utilizarea magneților.

Știința biologică din prima jumătate a secolului al XX-lea a descris cu încredere funcțiile vitale, fără a ține cont deloc de existența vreunui câmp magnetic. Mai mult, unii biologi au considerat necesar să sublinieze că nici un câmp magnetic artificial puternic nu are niciun efect asupra obiectelor biologice.

În enciclopedii nu s-a spus nimic despre influența câmpurilor magnetice asupra proceselor biologice. În literatura științifică a lumii întregi, au apărut în fiecare an considerente pozitive unice despre unul sau altul efect biologic al câmpurilor magnetice. Totuși, acest pârâu slab nu a putut topi aisbergul neîncrederii nici în formularea în sine a problemei... Și deodată pârâul s-a transformat într-un pârâu turbulent. Avalanșa publicațiilor magnetobiologice, ca și cum ar fi căzut dintr-un fel de vârf, a crescut constant de la începutul anilor 60 și înecă declarațiile sceptice.

De la alchimiștii secolului al XVI-lea până în zilele noastre, acțiunea biologică a magnetului a găsit admiratori și critici de multe ori. În mod repetat, de-a lungul mai multor secole, au fost observate creșteri și recesiuni ale interesului în efectul terapeutic al magnetului. Cu ajutorul acestuia, au încercat să trateze (și nu fără succes) bolile nervoase, durerile de dinți, insomnia, durerile de ficat și stomac - sute de boli.

În scopuri medicinale, magnetul a început să fie folosit, probabil mai devreme decât pentru determinarea punctelor cardinale.

Ca remediu extern local și ca amuletă, magnetul a fost foarte popular printre chinezi, hinduși, egipteni și arabi. GRECII, romani, etc. Proprietățile sale vindecătoare sunt menționate în scrierile lor de către filozoful Aristotel și istoricul Pliniu.

În a doua jumătate a secolului al XX-lea s-au răspândit brățările magnetice, având un efect benefic asupra pacienților cu tulburări de tensiune arterială (hipertensiune și hipotensiune arterială).

Pe lângă magneții permanenți, se mai folosesc și electromagneții. De asemenea, sunt utilizate pentru o gamă largă de probleme din știință, tehnologie, electronică, medicină (boli nervoase, boli vasculare ale extremităților, boli cardiovasculare, cancere).

Mai presus de toate, oamenii de știință tind să creadă că câmpurile magnetice cresc rezistența organismului.

Există contoare electromagnetice de viteză a sângelui, capsule miniaturale care, folosind câmpuri magnetice externe, pot fi mutate prin vasele de sânge pentru a le extinde, a preleva probe în anumite secțiuni ale traseului sau, dimpotrivă, pot elimina local diverse medicamente din capsule.

Metoda magnetică de îndepărtare a particulelor de metal din ochi este utilizată pe scară largă.

Cei mai mulți dintre noi sunt familiarizați cu studiul activității inimii cu ajutorul senzorilor electrici - o electrocardiogramă. Impulsurile electrice produse de inimă creează un câmp magnetic al inimii, care în valori maxime este de 10-6 din intensitatea câmpului magnetic al Pământului. Valoarea magnetocardiografiei este că oferă informații despre zonele electric „silențioase” ale inimii.

Trebuie remarcat faptul că biologii le cer acum fizicienilor să ofere o teorie a mecanismului primar al acțiunii biologice a câmpului magnetic, iar fizicienii, ca răspuns, cer mai multe fapte biologice verificate de la biologi. Este evident că colaborarea strânsă a diverșilor specialiști va avea succes.

O legătură importantă care unește problemele magnetobiologice este răspunsul sistemului nervos la câmpurile magnetice. Creierul este cel care reacționează mai întâi la orice modificare a mediului extern. Studiul reacțiilor sale va fi cheia pentru rezolvarea multor probleme de magnetobiologie.

Cea mai simplă concluzie care se poate trage din cele de mai sus este că nu există o zonă de activitate umană aplicată în care să nu fie folosiți magneții.

Referinte:
TSB, ediția a doua, Moscova, 1957

Kholodov Yu. A. „Omul în rețeaua magnetică”, „Cunoașterea”, Moscova, 1972 Materiale din enciclopedia Internetului

Putilov K. A. „Curs de fizică”, „Materiale fizice și matematică”, Moscova, 1964.