میدان مغناطیسی پدیده بسیار جالبی است. در حال حاضر خواص آن در بسیاری از زمینه ها کاربرد پیدا کرده است. آیا میدانید منبع میدان مغناطیسی چیست؟ پس از خواندن مقاله، در مورد آن آگاه خواهید شد. علاوه بر این، ما در مورد برخی از حقایق مربوط به مغناطیس صحبت خواهیم کرد. بیایید با تاریخ شروع کنیم.
کمی از تاریخ
مغناطیس و الکتریسیته به هیچ وجه دو پدیده متفاوت نیستند، همانطور که برای مدت طولانی به اشتباه تصور می شد. رابطه آنها تنها در سال 1820 مشخص شد، زمانی که دانشمند دانمارکی هانس کریستین اورستد (1777-1851) نشان داد که جریان الکتریکی که از یک سیم عبور می کند، سوزن قطب نما را منحرف می کند. جریان همیشه یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. فرقی نمی کند که کجا جریان دارد - بین ابر و زمین به شکل رعد و برق یا در ماهیچه بدن ما.
حتی در دوران باستان، مردم تلاش می کردند تا دریابند منبع میدان مغناطیسی چیست. علاوه بر این، اکتشافات انجام شده در عمل اعمال شد. مغناطیس هزاران سال قبل از اینکه روشن شود مشاهده و مورد استفاده قرار گرفت (به ویژه برای اهداف ناوبری).طبیعت الکتریسیته، و کاربردهای عملی پیدا کرده است. تنها زمانی که مشخص شد که ماده از اتم تشکیل شده است، سرانجام مشخص شد که مغناطیس و الکتریسیته به هم مرتبط هستند. هر جا که مغناطیس مشاهده شود، همیشه باید نوعی جریان الکتریکی وجود داشته باشد. با این حال، این کشف تنها آغاز تحقیقات جدید بود.
چه چیزی تجلی خواص مغناطیسی مواد را در غیاب هیچ منبع جریان خارجی تعیین می کند؟ حرکت الکترون هایی که جریان های الکتریکی را در اتم ها ایجاد می کنند. این نوع مغناطیس است که در اینجا بررسی خواهیم کرد. ما به طور خلاصه منبع میدان مغناطیسی گردابی (جریان متناوب) را توضیح داده ایم.
مگنتیت و مواد دیگر
قابلیت جذب آهن و مواد حاوی آهن در یک ماده معدنی جالب در طبیعت مشاهده می شود. ما در مورد مگنتیت، یکی از ترکیبات شیمیایی آهن صحبت می کنیم. احتمالاً نوعی از آن در اولین قطب نماهایی که توسط چینی ها اختراع شد استفاده شده است. منبع میدان مغناطیسی تنها این کانی نیست. همچنین انتقال عمدی خواص مورد نظر برای برخی مواد نسبتاً آسان است. در این میان آهن و فولاد معروف ترین هستند. هر دو ماده به راحتی به منبع میدان مغناطیسی تبدیل می شوند.
آهنرباهای دائمی
مواد جذب کننده آهن طبقه خاصی را تشکیل می دهند. به آنها آهنرباهای دائمی می گویند. با وجود نام، آنها فقط می توانند خواص لازم را برای مدت محدودی حفظ کنند. آهنربای دائمی شکلنوار قدرت مغناطیس زمینی را نشان می دهد. اگر بتواند آزادانه حرکت کند، یک انتها همیشه در جهت قطب شمال زمین و دیگری در جهت جنوب می چرخد. دو انتهای آهنربا به ترتیب قطب شمال و جنوب نامیده می شوند.
آهنرباها می توانند تقریباً هر شکلی داشته باشند: میله، نعل اسب، حلقه یا پیچیده تر. آنها در ابزار اندازه گیری الکتریکی استفاده می شوند. قطب های آهن ربا به صورت زیر مشخص می شوند: N (شمال) و S (جنوب). بیایید در مورد نحوه تعامل آنها صحبت کنیم.
جاذب و دافعه
قطبهای مغناطیسی مخالف جذب می شوند. این را از دوران مدرسه می دانستیم. آهنربا با جذب مواد دیگر ابتدا آن را به آهنربای ضعیف تبدیل می کند. قطب های همنام یکدیگر را دفع می کنند (اگرچه این به اندازه جاذبه واضح نیست). هنگامی که آهن و فولاد در معرض آهنربا قرار می گیرند، خود به آهنربا تبدیل می شوند و قطبیت مخالف را به دست می آورند. به همین دلیل جذب او می شوند. اما اگر دو آهنربا یکسان با "شارژ" مساوی با قطب های یکسان نزدیک به یکدیگر قرار گیرند، چه اتفاقی می افتد؟ نیروی دافعه مشاهده شده برابر با نیروی جاذبه ای خواهد بود که بین دو قطب مخالف که در فاصله یکسان از یکدیگر قرار دارند عمل می کند.
این فقط مواد حاوی آهن نیستند که تحت تأثیر مغناطیس قرار می گیرند. با این حال، پدیده های مغناطیسی به راحتی در فلزات خالص مشاهده می شوند. اینها برای مثال آهن، نیکل، کبالت هستند.
دامنه
فلزاتی که می توانندتبدیل شدن به منبع میدان مغناطیسی، متشکل از آهنرباهای کوچکی است که به طور تصادفی در داخل ماده قرار دارند. آنها فقط در نواحی کوچکی که دامنه نامیده می شود، به طور مساوی جهت گیری می کنند که می توان آنها را از طریق میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد. در ماده غیر مغناطیسی - از آنجایی که خود دامنه ها نیز در جهات مختلف در آنجا قرار دارند - میدان مغناطیسی صفر است. بنابراین هیچ خاصیت مغناطیسی در این مورد مشاهده نمی شود. بنابراین، این ماده فقط تحت شرایط خاصی خواص لازم را به دست می آورد.
فرایند مغناطیسی به این صورت است که همه حوزه ها مجبور می شوند در یک جهت قرار بگیرند. هنگامی که به درستی چرخانده شوند، اقدامات آنها پشته می شوند. این ماده به عنوان یک کل منبع میدان مغناطیسی می شود. اگر تمام حوزه ها دقیقاً در یک جهت قرار گیرند، ماده به حد مغناطیسی خود می رسد. باید به یک الگوی مهم توجه کرد. مغناطش شدن مواد در نهایت به مغناطش شدن حوزه ها بستگی دارد. و به نوبه خود، با نحوه قرارگیری اتم های منفرد در داخل دامنه ها تعیین می شود.
میدان مغناطیسی زمین
میدان مغناطیسی زمین مدت‌هاست که به دقت اندازه‌گیری و توصیف شده است، اما تاکنون به طور کامل توضیح داده نشده است. به روشی بسیار ساده می توان آن را به گونه ای نشان داد که گویی یک آهنربای مسطح ساده بین قطب های جغرافیایی شمال و جنوب قرار دارد. این همان چیزی است که باعث برخی از اثرات مشاهده شده می شود. اما این تغییرات بسیار غیرعادی در شدت یا حتی جهت خطوط میدان مغناطیسی بالای زمین را توضیح نمی دهد.سطح، و نه اینکه چرا میلیون ها سال پیش محل قطب های مغناطیسی مخالف زمان حال بود، و نه چرا آنها، هرچند آهسته، دائما در حال حرکت هستند. بنابراین، همه چیز تا حدودی پیچیده تر است.
مدل میدان مغناطیسی زمین
بیایید نسخه ساده شده آن را با جزئیات بیشتر توضیح دهیم. یک آهنربای مسطح طولانی را در مرکز زمین تصور کنید که منبع میدان مغناطیسی خواهد بود. چه چیز دیگری باید در نظر گرفته شود؟ مواد مغناطیسی روی سطح کره زمین باید طوری چیده شوند که قطب شمال آنها در جهتی که ما آن را شمال می نامیم (در واقع قطب جنوب آهنربای خیالی) بچرخد و قطب دیگر به سمت جنوب (قطب شمال آهنربا) باشد.)
درک فرآیندهای فیزیکی پیچیده باعث ایجاد برخی مشکلات می شود. هر دو مغناطیس زمینی و مغناطیس قطعات کوچک آهن را با فرض اینکه خطوط مغناطیسی نیرو (که اغلب به آنها خطوط شار مغناطیسی می گویند) از انتهای شمالی آهنربا سرچشمه می گیرند و وارد انتهای جنوبی می شوند، ساده تر توضیح داده می شوند. این یک نمایش بسیار دلخواه است که فقط برای راحتی استفاده می شود، شبیه به نحوه استفاده از خطوط طول و عرض جغرافیایی ترسیم شده روی نقشه. با این حال، به ما کمک می کند تا بفهمیم منبع میدان مغناطیسی زمین چیست.
خطوط نیروی یک آهنربای تخت ساده که از یک قطب به قطب دیگر می گذرد و کل آهنربا را می پوشاند، چیزی شبیه یک استوانه را تشکیل می دهد. به نظر می رسد خطوط نیرو در یک جهت یکدیگر را دفع می کنند. آنها همیشه از یک نوع قطب شروع می شوند و به نوع دیگری از قطب ختم می شوند و هرگز تلاقی نمی کنند.
Bنتیجه گیری
بنابراین، مبحث "منبع میدان مغناطیسی" را باز کرده ایم. همانطور که می بینید، بسیار گسترده است. ما فقط مفاهیم اولیه مرتبط با این موضوع را در نظر گرفته ایم.
