De magnetisme eller magnetisk energi er en naturkraft assosiert med bevegelse av elektriske ladninger og i stand til å produsere tiltrekning eller frastøting i visse stoffer. Magneter er velkjente kilder til magnetisme.
Inne i disse er det interaksjoner som resulterer i nærvær av magnetfelt, som utøver sin innflytelse på små jernbiter eller nikkel, for eksempel.
Magnetfeltet til en magnet blir synlig når den plasseres under et papir som jernfiler spres på. Arkivene orienteres umiddelbart langs feltlinjene, og skaper et todimensjonalt bilde av feltet..
En annen kjent kilde er ledninger som bærer elektrisk strøm; men i motsetning til permanente magneter forsvinner magnetismen når strømmen opphører.
Hver gang et magnetfelt oppstår et eller annet sted, måtte en agent utføre arbeid. Energien som investeres i denne prosessen lagres i magnetfeltet som opprettes og kan da betraktes som magnetisk energi.
Beregningen av hvor mye magnetisk energi som er lagret i feltet avhenger av dette og av geometrien til enheten eller regionen der den ble opprettet..
Induktorer eller spoler er gode steder for dette, og skaper magnetisk energi på samme måte som hvordan elektrisk energi lagres mellom platene til en kondensator..
Artikkelindeks
Legendene som ble fortalt av Plinius om det antikke Hellas, snakker om hyrden Magnes, som for mer enn 2000 år siden fant et mystisk mineral som kunne tiltrekke seg jernbiter, men ikke andre materialer. Det var magnetitt, et jernoksid med sterke magnetiske egenskaper.
Årsaken til den magnetiske tiltrekningen forble skjult i hundrevis av år. I beste fall ble det tilskrevet overnaturlige hendelser. Selv om det ikke sluttet å finne interessante applikasjoner for det, for eksempel kompasset.
Kompasset oppfunnet av kineserne bruker jordens egen magnetisme for å veilede brukeren under navigering..
Studiet av magnetiske fenomener hadde et stort fremskritt takket være William Gilbert (1544 - 1603). Denne engelske forskeren fra elisabetaneren studerte magnetfeltet til en sfærisk magnet og konkluderte med at jorden må ha sitt eget magnetfelt..
Fra studiet av magneter innså han også at han ikke kunne få separate magnetpoler. Når en magnet er delt i to, har de nye magnetene også begge polene.
Imidlertid var det på begynnelsen av 1800-tallet da forskere innså eksistensen av forholdet mellom elektrisk strøm og magnetisme.
Hans Christian Oersted (1777 - 1851), født i Danmark, hadde i 1820 ideen om å føre en elektrisk strøm gjennom en leder og observere effekten dette hadde på et kompass. Kompasset ville avvike, og når strømmen sluttet å strømme, ville kompasset igjen peke nordover som vanlig.
Dette fenomenet kan verifiseres ved å bringe kompasset nærmere en av kablene som kommer ut av bilbatteriet mens starteren er i drift..
I øyeblikket du lukker kretsen, bør nålen oppleve en observerbar avbøyning, siden batteriene i bilene kan levere strømmer som er høye nok til at kompasset avviker.
På denne måten var det klart at ladningene i bevegelse er de som gir magnetisme..
Noen år etter Oersted-eksperimentene markerte den britiske forskeren Michael Faraday (1791 - 1867) en ny milepæl ved å oppdage at varierende magnetfelt i sin tur gir opphav til elektriske strømmer..
Begge fenomenene, elektriske og magnetiske, er nært beslektet med hverandre, hvor hver og en gir opphav til den andre. De ble samlet av Faradays disippel, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), i ligningene som bærer navnet hans.
Disse ligningene inneholder og oppsummerer den elektromagnetiske teorien og har gyldighet selv innenfor relativistisk fysikk..
Hvorfor har noen materialer magnetiske egenskaper eller får magnetisme lett? Vi vet at magnetfeltet skyldes ladninger i bevegelse, derfor må det inne i magneten være usynlige elektriske strømmer som gir magnetisme.
Alt materie inneholder elektroner som kretser rundt atomkjernen. Elektronet kan sammenlignes med jorden, som har en translasjonsbevegelse rundt solen og også en rotasjonsbevegelse på sin egen akse..
Klassisk fysikk tilskriver elektronen lignende bevegelser, selv om analogien ikke er helt nøyaktig. Poenget er imidlertid at begge egenskapene til elektronet får det til å oppføre seg som en liten sløyfe som skaper et magnetfelt..
Det er elektronets spinn som bidrar mest til atomens magnetfelt. I atomer med mange elektroner er de gruppert i par og med motsatte spinn. Dermed avbryter magnetfeltene deres hverandre. Dette er hva som skjer i de fleste materialer.
Imidlertid er det noen mineraler og forbindelser der det er et uparret elektron. På denne måten er ikke nettomagnetfeltet null. Dette skaper en magnetisk øyeblikk, en vektor hvis størrelse er produktet av strømmen og kretsområdet.
Tilstøtende magnetiske øyeblikk samhandler med hverandre og danner regioner som kalles magnetiske domener, der mange spinn er justert i samme retning. Det resulterende magnetfeltet er veldig sterkt.
Materialer som har denne kvaliteten kalles ferromagnetisk. De er noen få: jern, nikkel, kobolt, gadolinium og noen legeringer av det samme.
Resten av elementene i det periodiske systemet mangler disse uttalt magnetiske effektene. De faller inn i kategorien paramagnetisk eller diamagnetisk.
Faktisk er diamagnetisme en egenskap for alle materialer, som opplever en liten frastøting i nærvær av et eksternt magnetfelt. Vismut er det elementet med den mest aksentuerte diamagnetismen.
På den annen side består paramagnetisme av en mindre intens magnetisk respons enn ferromagnetisme, men like attraktiv. Paramagnetiske stoffer er for eksempel aluminium, luft og noen jernoksider som goetitt.
Magnetisme er en del av de grunnleggende naturkreftene. Ettersom mennesker også er en del av det, er de tilpasset eksistensen av magnetiske fenomener, så vel som resten av livet på planeten. For eksempel bruker noen dyr jordens magnetfelt for å orientere seg geografisk..
Det antas faktisk at fugler utfører sine lange vandringer takket være at de i hjernen har et slags organisk kompass som lar dem oppfatte og bruke det geomagnetiske feltet.
Mens mennesker mangler et kompass som dette, har de i stedet muligheten til å endre miljøet på mange flere måter enn resten av dyreriket. Dermed har medlemmer av vår art brukt magnetisme til deres fordel fra det øyeblikket den første greske hyrden oppdaget lodesteinen..
Siden da er det mange anvendelser av magnetisme. Her er noen få:
- Det nevnte kompasset, som benytter seg av jordens geomagnetiske felt for å orientere seg geografisk.
- Gamle skjermer av fjernsyn, datamaskiner og oscilloskoper, basert på katodestrålerøret, som bruker spoler som genererer magnetfelt. Disse er ansvarlige for å avbøye elektronstrålen slik at den treffer bestemte steder på skjermen og dermed danner bildet.
- Massespektrometre, brukt til å studere forskjellige typer molekyler og med mange anvendelser innen biokjemi, kriminologi, antropologi, historie og andre fagområder. De bruker elektriske og magnetiske felt for å avlede ladede partikler i baner som avhenger av hastigheten..
- Magnetohydrodynamisk fremdrift, der en magnetisk kraft driver en sjøvannsstråle (en god leder) bakover, slik at et kjøretøy eller en båt etter Newtons tredje lov mottar en fremadrettet impuls.
- Magnetisk resonansavbildning, en ikke-invasiv metode for å skaffe bilder av innsiden av menneskekroppen. I utgangspunktet bruker den et veldig intenst magnetfelt og analyserer responsen til hydrogenkjernene (protonene) som er tilstede i vevene, som har den ovennevnte egenskapen til spinn..
Disse applikasjonene er allerede etablert, men i fremtiden antas det at magnetisme også kan bekjempe sykdommer som brystkreft, gjennom teknikkene hypertermisk, som produserer magnetisk indusert varme.
Tanken er å injisere væskemagnetitt direkte i svulsten. Takket være varmen produsert av magnetisk induserte strømmer, ville jernpartiklene bli varme nok til å ødelegge de ondartede cellene..
Når du tenker på bruken av en bestemt type energi, krever det konvertering til en slags bevegelse, for eksempel en turbin, en heis eller et kjøretøy; Eller at den blir forvandlet til elektrisk energi som slår på en eller annen enhet: telefoner, TV-apparater, en minibank og sånne ting.
Energi er en størrelse med flere manifestasjoner som kan modifiseres på mange måter. Kan energien til en liten magnet forsterkes slik at den kontinuerlig beveger seg mer enn noen få mynter??
For å være brukbar må energien ha et stort utvalg og komme fra en veldig rik kilde.
Slike energier finnes i naturen, hvorfra de andre typene blir produsert. De er kjent som primære energier:
- Solenergi.
- Atomenergi.
- Geotermisk energi.
- Vindkraft.
- Biomasse energi.
- Energi fra fossile brensler og mineraler.
Sekundærenergier, som elektrisitet og varme, produseres av disse. Hvor er den magnetiske energien her?
Elektrisitet og magnetisme er ikke to separate fenomener. Faktisk er de to sammen kjent som elektromagnetiske fenomener. Så lenge en av dem eksisterer, vil den andre eksistere.
Der det er elektrisk energi, vil det være magnetisk energi i en eller annen form. Men dette er en sekundær energi, som krever forandring av noen av de primære energiene.
Fordelene eller ulempene ved å bruke en slags energi er etablert i henhold til mange kriterier. Disse inkluderer hvor lett og billig produksjonen er, og også hvor mye prosessen er i stand til å påvirke miljøet og menneskene negativt..
Noe viktig å ta i betraktning er at energier transformeres mange ganger før de kan brukes..
Hvor mange transformasjoner må ha skjedd for å lage magneten som handlelisten blir festet til kjøleskapsdøren? Hvor mange skal jeg bygge en elektrisk bil? Sikkert nok.
Og hvor ren er den magnetiske eller elektromagnetiske energien? Det er de som mener at konstant eksponering for elektromagnetiske felt av menneskelig opprinnelse forårsaker helse- og miljøproblemer.
For øyeblikket er det mange forskningslinjer som er dedikert til å studere innflytelsen av disse feltene på helse og miljø, men ifølge prestisjetunge internasjonale organisasjoner er det foreløpig ingen avgjørende bevis for at de er skadelige.
En enhet som tjener til å inneholde magnetisk energi er kjent som en induktor. Det er en spole som er dannet av vikling av kobbertråd med tilstrekkelig antall svinger, og er nyttig i mange kretser for å begrense strømmen og forhindre at den endrer seg brått.
Ved å sirkulere en strøm gjennom svingene på en spole, opprettes et magnetfelt inni den..
Hvis strømmen endres, gjør magnetfeltlinjene det også. Disse endringene induserer en strøm i svingene som motarbeider dem, ifølge Faraday-Lenz induksjonsloven.
Når strømmen øker eller avtar plutselig, motvirker spolen den, derfor kan den ha beskyttende effekter på kretsen.
Magnetisk energi lagres i magnetfeltet skapt i volumet avgrenset av spolens sving, som vil bli betegnet som ELLERB og det avhenger av:
- Intensiteten til magnetfeltet B.
- Tverrsnittet av spolen TIL.
- Spolelengde l.
- Permeabiliteten til vakuumet μeller.
Det beregnes som følger:
Denne ligningen er gyldig i alle områder av rommet der det er et magnetfelt. Hvis volumet er kjent V av denne regionen, dens permeabilitet og intensiteten i feltet, er det mulig å beregne hvor mye magnetisk energi den har.
Magnetfeltet inne i en luftfylt spole med en diameter på 2,0 cm og en lengde på 26 cm er 0,70 T. Hvor mye energi er lagret i dette feltet?
Faktum: vakuumets permeabilitet er μeller = 4π. 10-7 T.m / A
De numeriske verdiene er erstattet i forrige ligning, og pass på å konvertere verdiene til enhetene i det internasjonale systemet.
.0.7%5E%7B2%7D.%5Cpi&space;.%5Cleft&space;(%5Cfrac%7B2.10%5E%7B-2%7D%7D%7B4%7D&space;%5Cright&space;).26.10%5E%7B%5E%7B-2%7D%7D%5C,&space;J=15.93%5C,&space;J)
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.