כיצד מתמגנט מתרחש?: מושגי יסוד של התופעה

מגנטיזציה או המכונה גם מגנטיזציה או מגנטיזציה, בא להיות תהליך שממנו הרגעים הדיפוליים המגנטיים של חומר עם מאפיינים שנקבעו לכך, מיושרים. זהו תהליך המתבצע כדי ליצור תכונות מגנטיות למוט פלדה או ברזל, זה פשוט להעביר את תכונותיו של מגנט לאלמנט המקבל אותן, תוך מתן תכונות מגנטיות לחומר או לאלמנט האמור, ואז למשוך אותו לאחרים. חפצים כאילו זה מגנט

אבל מה זה מגנט?

מגנט הוא מינרל המתרחש על ידי שילוב חמצן עם רדיקל פשוט או מורכב בדרגה הראשונה של חמצון וססקוויאוקסיד מברזל שתכונתו הבסיסית היא למשוך מתכות כמו ברזל, ניקל, קובלט, מכיוון שנוצר סביבו שדה מגנטי.

לחומר או למגנט שני קטבים מגנטיים שונים או מנוגדים, אותם היינו מכנים צפון ודרום, כדי לקרוא להם בצורה עממית או עממית וכתוצאה מכיוונם לקצות כדור הארץ.

מדוע חומרים נמשכים?

כאשר הקטבים של מגנט מתקרבים, מתרחש מעין דחייה אוטומטית, שכן המשיכה נוצרת בין הקטבים הנגדים. חומרים אלה, שהוסבו למגנטים, הם בדרך כלל בצורת מוט עם הקטבים בקצוות או שהם יכולים גם להיות בעלי צורת פרסה קלאסית.

תופעה זו של מגנטיות יכולה ללבוש צורות רבות, היא יכולה להיות זרם חשמלי במוליך או בחלקיקים הנעים בחלל, או בתנועה של אלקטרון במסלול אטומי. הגופים מורכבים משלושה חלקיקים: פרוטונים, אלקטרונים ונויטרונים. אלקטרונים הם מגנטים באופן טבעי וזה כך שבגופים אלמנטים אלה מפוזרים לאורך הרחבה שלהם ויכולים להפעיל את פעולתם ואת השפעתם באופן טבעי.

האם לכל החומרים יש מאפיין זה?

על פי הניסויים שבוצעו, לרוב החומרים איתם אנו מתקשרים יש מידה רבה יותר או פחות של אפשרות למשוך או להיות בעלי משיכה מגנטית, כמובן שבתחום החומרים הרחב הזה, למתכות יש מכסה גדולה ויעילה יותר מאשר למשל. , זה עם חומר פלסטי.

ישנם חומרים כמו ברזל, קובלט, ניקל בעלי תכונות מגנטיות ניכרות מאוד, אם אנו מקרבים אותם למגנט, נראה זאת מיד החלק המתכתי יצטרף אליו, זו ההפגנה הכי פשוטה שאנחנו יכולים לדעת. לכל החומרים יש תכונות מגנטיות במידה מסוימת. על ידי הצבת חומר בשדה לא הומוגני, הוא נמשך או דוחה לכיוון השיפוע של אותו שדה. מאפיין זה מאופיין ברגישות המגנטית של החומר בהתאם למידת המגנטיזציה הקיימת.

מגנטיזציה זו תהיה תלויה בגודל רגעי הדיפול של האטומים בחומר ובמידת התאמת רגעי הדיפול זה לזה. כאן נוכל להזכיר ברזל, שיש לו או מציג תכונות מגנטיות מאוד ניכרות, בגלל יישור הרגעים המגנטיים של האטומים שלו בתוך אזורים מסוימים הנקראים "תחומים".

יש סגסוגת של בורון, ברזל וניאודימיום, (NdFeB), שתחומיהם מיושרים ומשמשים לייצור מגנטים קבועים. השדה המגנטי החזק המיוצר על ידי מגנט בעובי של שלושה מילימטר העשוי מחומר זה, ניתן להשוות לאלקטרומגנט המיוצר מלולאת נחושת הנושאת זרם של כמה אלפי אמפר. לשם השוואה, הזרם בנורה טיפוסית הוא 0,5 אמפר.

רגע מגנטי

המגנטיזציה M של גוף נגרמת על ידי זרמים חשמליים במחזור או רגעים מגנטיים אטומיים אלמנטריים, ומוגדרת כרגע המגנטי ליחידת נפח זרמים או רגעים כאלה. במערכת היחידות mks (SI), M נמדדת בווברים למטר מרובע.

מצד שני, יש לדעת מה ההשפעה שיש למגנטיזציה על התכונות הפיזיקליות של חומרים, ביניהם נוכל להזכיר: עמידות חשמלית, חום ספציפי ומתח אלסטי.

שדה מגנטי

מה שמראה שיש שדה מגנטי הוא הכוח שמופעל על אותם מטענים שנמצאים בתנועה, כוח זה מסיט את החלקיקים מבלי לשנות את מהירותם.

אנו יכולים לראות זאת, למשל, במומנט על מחט מצפן שפועלת ליישור המחט עם השדה המגנטי של כדור הארץ, המחט היא פיסת ברזל דקה שעברה מגנטיות. לעתים קרובות נקרא קיצון אחד הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי הקיצוני השני, לכן הכוח בין שני הקטבים אטרקטיבי ואילו הכוח בין קטבים דומים דוחה.

מאפייני ה- cשדה מגנטי

ניתן לקרוא לשדה מגנטי זה צפיפות שטף מגנטית או אינדוקציה מגנטית, והוא תמיד יסומל על ידי האות B. תכונה בסיסית של שדה מגנטי היא ששטףו דרך כל משטח סגור נעלם. (משטח סגור הוא כזה שמקיף נפח לחלוטין.) זה בא לידי ביטוי מתמטי על ידי div B = 0 וניתן להבין אותו פיזית במונחים של קווי השדה המייצגים את B.

שדות מגנטיים נמדדים ביחידות טסלה (T). (יחידת מידה נוספת הנפוצה עבור B היא הגאוס, אם כי הוא כבר לא נחשב ליחידה סטנדרטית. גאוס אחד שווה 10-4 טסלס).

במובן זה, שדה מגנטי  זה שונה לגמרי משדה חשמלי. קווי שדה חשמליים יכולים להתחיל ולהסתיים בטעינה.

המקור השכיח ביותר של שדות מגנטיים הוא מעגל הזרם החשמלי. זה יכול להיות זרם חשמלי במוליך מעגלי או תנועה של אלקטרון המקיף באטום. משויך לשני סוגי לולאות הזרם הוא רגע דיפול מגנטי, שערכו הוא iA, תוצר הזרם i ואזור הלולאה A.

כמו כן, יש לאלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים באטומים דיפול מגנטי משויך עם הטוויסט המהותי שלה; רגעים דיפוליים מגנטיים כאלה מייצגים מקור חשוב נוסף של שדות מגנטיים.

חלקיק בעל רגע דיפול מגנטי נקרא לעתים קרובות דיפול מגנטי. (דיפול מגנטי יכול להיחשב כמגנט בר קטן. יש לו שדה מגנטי זהה למגנט זה ומתנהג באותה צורה בשדות מגנטיים חיצוניים.)

כאשר הוא ממוקם בשדה מגנטי חיצוני, ניתן להצמיד דיפול מגנטי למומנט הנוטה ליישר אותו עם השדה; אם השדה החיצוני אינו אחיד, ניתן להכניס את הדיפול גם לכוח.

שיטות מגנטיזציה

קשר ישיר:

זהו השימוש הנפוץ ביותר, פשוט שפשף את קצה אחד של החומר, או ברזל או פלדה באחד מקטבי המגנט, תוך שפשוף את הקצה השני בקוטב השני. אמנם זה נכון להפגין בקלות, אך עלינו גם לדעת שהשונה חומרים מגנטיים דורשים אנרגיות שונות של מגנטיות, לכן חשוב לדעת את כמות האנרגיה הנדרשת להרוויה מלאה של המגנטים במהלך תהליך זה.

הַשׁרָאָה:

מוטות פלדה או ברזל קטנים מאוד ניגשים למגנט חזק למדי, ואז מתפתל כבל על פיסת ברזל, מה שאנו מכנים "סליל", הליך זה ייצור תופעה המכונה אלקטרומגנט, מושך את החלקיקים הקטנים למגנט. יש להבהיר שתופעת המשיכה מתרחשת רק בזמן שהזרם החשמלי נע.

שורות אלה תמיד נסגרות על עצמן, כך שאם הן נכנסות לנפח מסוים בשלב כלשהו, ​​עליהן להשאיר גם את הנפח הזה. במובן זה, שדה מגנטי שונה לחלוטין משדה חשמלי. קווי שדה חשמליים יכולים להתחיל ולהסתיים בטעינה.