Что такое постоянные магниты и как они работают. Какие бывают виды магнитов. Как создают сверхтонкие магнитные пленки. Какие перспективы открывают двумерные магниты для развития электроники и спинтроники.
Постоянные магниты: природа магнетизма и основные свойства
Постоянные магниты — это тела, способные длительное время сохранять намагниченность и создавать вокруг себя магнитное поле. Но как возникает это магнитное поле на микроскопическом уровне? Согласно современным представлениям, магнитные свойства вещества обусловлены движением электронов в атомах. Каждый электрон обладает собственным магнитным моментом, который можно представить как крошечный магнитик. В обычном состоянии эти элементарные магнитики ориентированы хаотично. Но в ферромагнетиках (железо, никель, кобальт и их сплавы) магнитные моменты электронов могут выстраиваться параллельно друг другу, образуя макроскопические области спонтанной намагниченности — домены.
Какие основные свойства характерны для постоянных магнитов?
- Наличие двух полюсов — северного (N) и южного (S)
- Способность притягивать железные предметы
- Взаимодействие магнитов: разноименные полюса притягиваются, одноименные — отталкиваются
- Создание вокруг себя магнитного поля
- Сохранение намагниченности в течение длительного времени
Интересно, что даже если разрезать магнит пополам, каждая его часть снова будет обладать двумя полюсами. Это связано с доменной структурой ферромагнетиков на микроуровне.
Виды и применение постоянных магнитов
В зависимости от материала и способа изготовления выделяют следующие основные виды постоянных магнитов:
- Ферритовые — изготавливаются из порошков оксидов железа и других металлов методом спекания
- Альнико — сплавы алюминия, никеля, кобальта и железа
- Самарий-кобальтовые — на основе редкоземельного металла самария
- Неодимовые — самые мощные современные магниты из сплава неодима, железа и бора
Где применяются постоянные магниты в современной технике? Вот лишь некоторые примеры:
- Электродвигатели и генераторы
- Акустические системы
- Магнитные замки и держатели
- Магнитно-резонансные томографы
- Устройства хранения данных (жесткие диски)
- Магнитные сепараторы в промышленности
С развитием технологий область применения магнитов постоянно расширяется, охватывая все новые сферы.
Электромагниты: управляемые магнитные поля
В отличие от постоянных магнитов, электромагниты создают магнитное поле только при прохождении электрического тока. Как устроен простейший электромагнит? Он состоит из катушки с намотанным проводом (соленоида) и сердечника из магнитомягкого материала, обычно железа. При пропускании тока через обмотку возникает магнитное поле, которое многократно усиливается благодаря сердечнику.
Какие преимущества дают электромагниты по сравнению с постоянными магнитами?
- Возможность управлять силой магнитного поля, меняя силу тока
- Быстрое включение и выключение магнитного действия
- Возможность создавать очень сильные магнитные поля
- Изменение полярности магнитного поля сменой направления тока
Эти свойства обеспечили широкое применение электромагнитов в различных устройствах — от простых электрозвонков до мощных подъемных кранов и ускорителей элементарных частиц.
Магнитное поле Земли: природный компас
Земля представляет собой гигантский магнит, создающий вокруг себя глобальное магнитное поле. Как возникает это поле? Согласно современной теории геодинамо, источником земного магнетизма являются электрические токи в жидком внешнем ядре планеты, состоящем преимущественно из железа. Конвективные потоки в ядре, вызванные разностью температур, приводят к появлению электрических токов и, как следствие, магнитного поля.
Какую роль играет магнитное поле Земли?
- Защищает планету от солнечного ветра и космической радиации
- Обеспечивает ориентацию по сторонам света с помощью компаса
- Влияет на миграцию некоторых животных
- Создает условия для существования полярных сияний
Интересно, что магнитные полюса Земли не совпадают с географическими и постоянно смещаются. Это явление называется дрейфом магнитных полюсов.
Сверхтонкие магниты: на пути к двумерным структурам
В последние годы ученые активно исследуют возможности создания сверхтонких магнитных пленок толщиной всего в несколько атомных слоев. Какие преимущества могут дать такие структуры? Прежде всего, это миниатюризация электронных устройств и повышение плотности записи информации. Кроме того, в столь тонких слоях проявляются квантовые эффекты, открывающие новые возможности для спинтроники.
Какие подходы используются для получения сверхтонких магнитных пленок?
- Молекулярно-лучевая эпитаксия — послойное наращивание кристаллической структуры
- Магнетронное распыление — осаждение атомов материала на подложку в вакууме
- Химическое осаждение из газовой фазы
- Интеркаляция — внедрение атомов между слоями двумерных материалов
Одним из перспективных направлений является создание магнитного графена путем внедрения атомов магнитных элементов в углеродную решетку.
Двумерные магниты: новые горизонты спинтроники
Настоящий прорыв в области сверхтонких магнитных структур произошел в 2017 году, когда впервые были получены двумерные магниты — материалы толщиной всего в один атомный слой, сохраняющие магнитное упорядочение. Чем интересны такие системы? В двумерных магнитах проявляются уникальные квантовые эффекты, недоступные в объемных материалах. Это открывает широкие возможности для создания принципиально новых электронных устройств.
Какие перспективы открывают двумерные магниты?
- Сверхкомпактные устройства хранения информации
- Элементы квантовых компьютеров
- Сенсоры магнитного поля рекордной чувствительности
- Новые типы логических элементов для спинтроники
- Гибкая и прозрачная электроника
Одним из последних достижений в этой области стало создание двумерного магнита, работающего при комнатной температуре. Это важный шаг на пути к практическому применению таких материалов.
Субмонослойные магниты: за пределами двумерности
Казалось бы, двумерные магниты толщиной в один атом — это предел миниатюризации. Однако недавно российские ученые из Курчатовского института показали, что можно пойти еще дальше. Они синтезировали так называемые субмонослойные магнитные пленки — упорядоченные структуры толщиной в один атом, но существенно более разреженные, чем сплошной монослой.
В чем уникальность субмонослойных магнитов?
- Сверхнизкая поверхностная плотность магнитных атомов
- Высокая чувствительность к внешним воздействиям
- Возможность тонкой настройки магнитных свойств
- Интеграция с кремниевой электроникой
Эти материалы представляют собой принципиально новый класс двумерных магнитных систем и могут найти применение в квантовых компьютерах, ультракомпактных элементах памяти и логики.
Перспективы развития магнитных наноматериалов
Исследования в области сверхтонких магнитных структур продолжают стремительно развиваться. Какие направления выглядят наиболее перспективными?
- Поиск новых двумерных магнитных материалов с улучшенными свойствами
- Разработка методов контроля магнитного состояния наноструктур
- Создание гетероструктур на основе двумерных магнитов
- Изучение топологических эффектов в сверхтонких магнитных пленках
- Интеграция магнитных наноструктур с другими функциональными материалами
Развитие этих направлений может привести к появлению принципиально новых электронных устройств, использующих не только заряд, но и спин электрона для обработки и хранения информации. Это открывает путь к созданию сверхбыстрых и энергоэффективных компьютеров нового поколения.
| 1. |
Постоянные магниты (знание теоретического материала)
Сложность: лёгкое |
|
| 2. |
Магнитное поле Земли (теоретические задания)
Сложность: лёгкое |
1 |
| 3. |
Постоянные магниты: притягиваются или не притягиваются?
Сложность: лёгкое |
1 |
| 4. |
Три магнита (вариант 1)
Сложность: среднее |
2 |
| 5. |
Дуговой магнит и стрелка (вариант 1)
Сложность: среднее |
2 |
| 6. |
Дуговой магнит и стрелка (вариант 2)
Сложность: среднее |
2 |
| 7. |
Три магнита (вариант 2)
Сложность: сложное |
3 |
| 8. |
Полосовой магнит и стрелка
Сложность: сложное |
3 |
| 9. |
Два магнита
Сложность: сложное |
3 |
Постоянные магниты.Все о магнитах :: Класс!ная физика
ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ
Постоянные магниты – это тела, длительное время сохраняющие намагниченность.
Основное свойство магнтов: притягивать тела из железа или его сплавов (напр. стали).
Постоянный магнит всегда имеет 2 магнитных полюса: северный ( N ) и южный ( S ).
Наиболее сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов.
Постоянные магниты изготавливают обычно из з железа, стали, чугуна и других сплавов железа (сильные магниты),
а также из никеля, кобальта ( слабые магниты ).
М агниты бывают естественные ( природные) из железной руды магнитного железняка
и искусственные, полученные намагничиванием железа при внесении его в магнитное поле.
Взаимодействие магнитов :
одноименные полюса отталкиваются,
а разноименные полюса притягиваются.
Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле,
и эти магнитные поля взаимодействуют между собой.
Магнитное поле постоянных магнитов.
В чем причины намагничивания железа?
Согласно гипотезе французского ученого Ампера внутри вещества существуют элементарные электрические токи ( токи Ампера ), которые образуются вследствие движения электронов вокруг ядер атомов и вокруг собственной оси. При движении электронов возникает элементарные магнитные поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.
Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов?
П редставление о виде магнитного поля можно получить с помощью железных опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.
Для постоянного дугообразного магнита.
ОТВЕТЬ !
Если к вертушке, сделанной из железных спиц, поднести магнит,
а рядом под вертушкой поставить горелку, то что будет происходить?
Устали? — Отдыхаем!
Магнит (физика) — это… Что такое Магнит (физика)?
- Магнит (физика)
Подковообразный магнит
Рисунок линий силового поля магнита, полученный с помощью железной стружки
Магнит — тело, обладающее собственным магнитным полем. Слово происходит от греч. magnítis líthos (μαγνήτης λίθος), магнетитовый камень, от названия древнего города Магнесия в Малой Азии, в которой в древности были открыты залежи магнетита.
Постоянный магнит — изделие, изготовленное из ферромагнетика, способного сохранять остаточную намагниченность после выключения внешнего магнитного поля. Характерные поля постоянных магнитов — до 1 Т (10 кГс).
Электромагнит — устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока. Как правило, это катушка-соленоид, со вставленным внутрь железным сердечником с большой магнитной проницаемостью . Характерные поля электромагнитов 1,5-2 T определяются т. н. насыщением железа, то есть резким спадом магнитной проницаемости при больших значениях магнитного поля.
Игрушки из магнитов
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
- Магнит (комикс)
- Магнит (торговая сеть)
Смотреть что такое «Магнит (физика)» в других словарях:
Физика ускорителей — раздел физики, изучающий динамику частиц в ускорителях, а также многочисленные технические задачи, связанные с сооружением и эксплуатацией ускорителей частиц. Физика ускорителей включает в себя вопросы, связанные с получением и накоплением частиц … Википедия
ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия
Магнит — Подковообразный магнит из альнико сплава алюминия, никеля и кобальта. Магниты изготовляются в виде подковы для того, чтобы приблизить полюса друг к другу с целью создать сильное магнитное поле, с помощью которого можно поднимать большие куски… … Википедия
Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия
Физика — 1) Ф. и ее задачи. 2) Методы Ф. 3) Гипотезы и теории. 4) Роль механики и математики в Ф. 5) Основные гипотезы Ф.; вещество и его строение. 6) Кинетическая теория вещества. 7) Действие на расстоянии. 8) Эфир. 9) Энергия. 10) Механические картины,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА — раздел физики, изучающий структуру и свойства твердых тел. Научные данные о микроструктуре твердых веществ и о физических и химических свойствах составляющих их атомов необходимы для разработки новых материалов и технических устройств. Физика… … Энциклопедия Кольера
Магнит постоянный — Ферритовые магниты Постоянный магнит изделие различной формы из жёсткого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющие состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве… … Википедия
Постоянный магнит — Ферритовые магниты Постоянный магнит изделие различной формы из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени … Википедия
Дипольный магнит — источника синхротронного излучения APS, США … Википедия
Левитация (физика) — Левитация в физике это устойчивое положение объекта в гравитационном поле без непосредственного контакта с другими объектами. Необходимыми условиями для левитации в этом смысле являются: (1) наличие силы, компенсирующей силу тяжести, и (2)… … Википедия
Книги
- Физика, Вайткене Любовь Дмитриевна. Физика занимается исследованием явлений природы, движения и взаимного влияния одних тел на другие. И совсем не зря ее считают одной из основных наук. Ведь именно благодаря физике были сделаны… Подробнее Купить за 597 руб
- Физика, Проказов Б.Б.. Физика занимается исследованием явлений природы, движения и взаимного влияния одних тел на другие. И совсем не зря ее считают одной из основных наук. Ведь именно благодаря физике были сделаны… Подробнее Купить за 513 руб
- Физика, Вайткене Л.. Физика занимается исследованием явлений природы, движения и взаимного влияния одних тел на другие. И совсем не зря ее считают одной из основных наук. Ведь именно благодаря физике были сделаны… Подробнее Купить за 494 руб
Создан самый тонкий в мире магнит
https://ria.ru/20210720/magnit-1742026570.html
Создан самый тонкий в мире магнит
Создан самый тонкий в мире магнит — РИА Новости, 20.07.2021
Создан самый тонкий в мире магнит
Американские ученые разработали двумерный магнит толщиной в один атом. По мнению авторов, такой ультратонкий магнит, работающий при комнатной температуре, может РИА Новости, 20.07.2021
2021-07-20T13:48
2021-07-20T13:48
2021-07-20T13:48
наука
технологии
министерство энергетики сша
химия
физика
компьютерные технологии
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn24.img.ria.ru/images/07e5/07/14/1742026893_0:127:1440:937_1920x0_80_0_0_28c4b4f8052d58710965f719ee998284.jpg
МОСКВА, 20 июл — РИА Новости. Американские ученые разработали двумерный магнит толщиной в один атом. По мнению авторов, такой ультратонкий магнит, работающий при комнатной температуре, может способствовать развитию новых приложений в вычислительной технике и электронике. Описание приведено в журнале Nature Communications.Магнитные компоненты современных запоминающих устройств обычно состоят из тонких магнитных пленок. Но на атомном уровне эти магнитные пленки остаются трехмерными — толщиной в сотни или тысячи атомов. На протяжении десятилетий ученые искали возможность сделать 2D-магниты, что позволило бы хранить данные с гораздо более высокой плотностью.Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США и Калифорнийского университета в Беркли создали первый двумерный магнит, который остается химически стабильным в обычных условиях окружающей среды и при комнатной температуре.»Существующие двумерные магниты для работы нуждаются в очень низких температурах. Но по практическим соображениям центры обработки данных должны работать при комнатной температуре, — приводятся в пресс-релизе Министерства энергетики США слова руководителя исследования Цзи Яо (Jie Yao), научного сотрудника отделения материаловедения лаборатории Беркли и доцента кафедры материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Беркли. — Теоретически мы знаем, что чем меньше магнит, тем больше потенциальная плотность данных диска. Наш 2D-магнит не только первый, который работает при комнатной температуре или выше, но и первый магнит, который достигает истинного 2D-предела. Он тонкий, как атом!»Авторы синтезировали новый двумерный магнит из раствора оксида графена, цинка и кобальта. За несколько часов запекания в обычной лабораторной печи исследователи превратили смесь в один атомный слой оксида цинка с небольшим количеством атомов кобальта, зажатых между слоями графена. На последнем этапе запекания графен сгорает, оставляя после себя всего один атомный слой оксида цинка, легированного кобальтом.Лабораторные эксперименты показали, что система графен — оксид цинка становится слабомагнитной при концентрации атомов кобальта на уровне пяти-шести процентов, а при 12 процентах появляются сильные магнитные свойства.»Это открытие является захватывающим, потому что оно не только делает возможным двумерный магнетизм при комнатной температуре, но и раскрывает новый механизм реализации двумерных магнитных материалов», — говорит первый автор статьи, аспирант Калифорнийского университета в Беркли Руй Чень (Rui Chen).Авторы считают, что их открытие может привести к появлению новых приложений в вычислительной технике и электронике, таких как компактные устройства спинтронной памяти высокой плотности, а также новых инструментов для изучения квантовой физики.»Наш атомарно тонкий магнит предлагает оптимальную платформу для исследования квантового мира, — отмечает Яо. — Он открывает каждый атом для изучения, показывая, как квантовая физика управляет каждым отдельным магнитным атомом и взаимодействиями между ними. С обычным объемным магнитом, где большая часть магнитных атомов похоронена глубоко внутри материала, такие исследования невозможны».В отличие от предыдущих 2D-магнитов, которые теряют свой магнетизм уже при комнатной температуре, новый 2D-магнит работает при температуре до 100 градусов Цельсия, поэтому, авторы уверены, что не будет проблем с его производством в промышленных масштабах.
https://ria.ru/20210715/teploprovodnost-1741391973.html
https://ria.ru/20210714/solntse-1741144517.html
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn22.img.ria.ru/images/07e5/07/14/1742026893_12:0:1429:1063_1920x0_80_0_0_73b7dde7fd67bd30b322909b1733c5b1.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
технологии, министерство энергетики сша, химия, физика, компьютерные технологии
МОСКВА, 20 июл — РИА Новости. Американские ученые разработали двумерный магнит толщиной в один атом. По мнению авторов, такой ультратонкий магнит, работающий при комнатной температуре, может способствовать развитию новых приложений в вычислительной технике и электронике. Описание приведено в журнале Nature Communications.Магнитные компоненты современных запоминающих устройств обычно состоят из тонких магнитных пленок. Но на атомном уровне эти магнитные пленки остаются трехмерными — толщиной в сотни или тысячи атомов. На протяжении десятилетий ученые искали возможность сделать 2D-магниты, что позволило бы хранить данные с гораздо более высокой плотностью.
Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США и Калифорнийского университета в Беркли создали первый двумерный магнит, который остается химически стабильным в обычных условиях окружающей среды и при комнатной температуре.«Существующие двумерные магниты для работы нуждаются в очень низких температурах. Но по практическим соображениям центры обработки данных должны работать при комнатной температуре, — приводятся в пресс-релизе Министерства энергетики США слова руководителя исследования Цзи Яо (Jie Yao), научного сотрудника отделения материаловедения лаборатории Беркли и доцента кафедры материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Беркли. — Теоретически мы знаем, что чем меньше магнит, тем больше потенциальная плотность данных диска. Наш 2D-магнит не только первый, который работает при комнатной температуре или выше, но и первый магнит, который достигает истинного 2D-предела. Он тонкий, как атом!»
15 июля, 21:00НаукаУченые открыли материал с самой низкой теплопроводностьюАвторы синтезировали новый двумерный магнит из раствора оксида графена, цинка и кобальта. За несколько часов запекания в обычной лабораторной печи исследователи превратили смесь в один атомный слой оксида цинка с небольшим количеством атомов кобальта, зажатых между слоями графена. На последнем этапе запекания графен сгорает, оставляя после себя всего один атомный слой оксида цинка, легированного кобальтом.
Лабораторные эксперименты показали, что система графен — оксид цинка становится слабомагнитной при концентрации атомов кобальта на уровне пяти-шести процентов, а при 12 процентах появляются сильные магнитные свойства.
«Это открытие является захватывающим, потому что оно не только делает возможным двумерный магнетизм при комнатной температуре, но и раскрывает новый механизм реализации двумерных магнитных материалов», — говорит первый автор статьи, аспирант Калифорнийского университета в Беркли Руй Чень (Rui Chen).
Авторы считают, что их открытие может привести к появлению новых приложений в вычислительной технике и электронике, таких как компактные устройства спинтронной памяти высокой плотности, а также новых инструментов для изучения квантовой физики.
«Наш атомарно тонкий магнит предлагает оптимальную платформу для исследования квантового мира, — отмечает Яо. — Он открывает каждый атом для изучения, показывая, как квантовая физика управляет каждым отдельным магнитным атомом и взаимодействиями между ними. С обычным объемным магнитом, где большая часть магнитных атомов похоронена глубоко внутри материала, такие исследования невозможны».
В отличие от предыдущих 2D-магнитов, которые теряют свой магнетизм уже при комнатной температуре, новый 2D-магнит работает при температуре до 100 градусов Цельсия, поэтому, авторы уверены, что не будет проблем с его производством в промышленных масштабах.
14 июля, 07:00НаукаУченые впервые измерили электрическое поле СолнцаФизики открыли новый класс сверхтонких магнитов — Газета.Ru
Физики из Курчатовского института синтезировали субмонослойные магнитные пленки — упорядоченные структуры толщиной в один атом, но существенно более разреженные, чем монослой вещества. Эти объекты представляют собой принципиально новый класс двумерных магнитных материалов и могут стать основой для создания новых электронных устройств: квантовых компьютеров, ультракомпактных транзисторов, систем хранения и передачи информации. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Nano.
В последние годы парадигма развития информационных технологий претерпевает фундаментальные изменения. Агрессивная миниатюризация элементов микросхем ведет к тому, что в силу фундаментальных физических ограничений на рубеже нескольких нанометров перестают работать принципы, положенные в основу действия устройств. С физической точки зрения, основные проблемы масштабирования наноэлектроники связаны с энерговыделением. Спинтроника, использующая спин в качестве носителя информации, позволяет решить эту проблему. В последние несколько лет создание двумерных магнитов обеспечило прорыв в элементной базе спинтроники. Двумерные магниты представляют собой магнитные материалы толщиной в несколько монослоев, то есть слоев толщиной в один атом. Эти системы чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям — электрическим и магнитным полям, давлению, температуре, — что важно для создания компонентов квантовых компьютеров, устройств логики и памяти на новых принципах.
«Двумерный магнетизм как отдельная область исследований возник всего около пяти лет назад. Стремительное развитие двумерного ферромагнетизма позволило создать магнитные материалы толщиной вплоть до монослоя. Казалось бы, физический предел миниатюризации таких материалов достигнут, однако мы в своей работе показали, что это не так», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ профессор Вячеслав Сторчак, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией новых элементов наноэлектроники Курчатовского института.
Идея создания субмонослойных магнитов — толщиной в один атом, но значительно более разреженных, чем в случае монослоя — появилась в процессе работы, в которой удалось синтезировать магнитный графен. Как известно, графен проявляет ряд уникальных свойств, в частности электрических и механических. Однако он немагнитен, что ограничивает возможности его применения в спинтронике. Интегрировав углеродную решетку графена с атомами редкоземельного элемента европия, физикам из Курчатовского института (Москва) удалось внедрить в систему магнитные свойства. Наблюдение аномального эффекта Холла при высокой подвижности носителей позволило сделать вывод о возникновении спин-поляризованных электронов.
Изучив магнитный графен в Европейском центре синхротронных исследований (ESRF, Гренобль) совместно с французскими коллегами, физики определили магнитную структуру монослойной системы. В этом материале на шесть атомов углерода графена приходится лишь один атом европия. Это позволило исследователям предположить, что можно создать двумерные магниты с низкой поверхностной плотностью магнитных атомов. Идею удалось воплотить для кремния, базового материала современной электроники. Сотрудники Курчатовского института синтезировали структуры европия на очищенной поверхности кремния, используя методы молекулярно-лучевой эпитаксии. Полученные субмонослойные структуры проявляют магнитные свойства, сходные со свойствами магнитного графена. Двумерная природа ферромагнетизма в субмонослойных системах, интегрированных с кремниевой платформой, позволяет контролировать магнитные свойства системы малыми магнитными полями.
«Мы получили упорядоченные сверхструктуры нового класса двумерных магнитных материалов. Этот класс магнитов может лечь в основу прорывных технологий хранения и передачи информации. Мы надеемся, что спинтроника на базе двумерных магнитов приведет к созданию принципиально новых, ультракомпактных транзисторов, а также элементов компьютерной памяти. В наших планах расширить класс субмонослойных магнитов путем использования различных магнитных атомов и полупроводниковых платформ. Нам представляется, что спинтроника на базе двумерных магнитов может оказаться весьма перспективной», — подвел итог Вячеслав Сторчак.
Постоянные магниты | Физика
История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI в. до н. э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы. Китайцы назвали его «чу-ши», что означает «любящий камень».
Название «магнит» было придумано древнегреческим драматургом Еврипидом (V в. до н. э.), описавшим его свойства в одном из своих произведений. Поводом для такого названия послужило то, что залежи этого минерала были найдены около города Магнесии. Магнит означает «камень из Магнесии».
В настоящее время известно, что природные магниты представляют собой куски магнитного железняка (магнетита), состоящего из FeO (31 %) и Fe203 (69%). Это хрупкий черный минерал с плотностью около 5000 кг/м3 (рис. 50).
В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души». Магнит, по представлениям древних людей, «устремлялся» к железу по той же причине, что и собака к куску мяса.
Теперь мы знаем, что все дело в особом поле, создаваемом магнитом. Вокруг любого магнита существует магнитное поле. Это поле и притягивает железо к магниту.
Магнитное поле представляет собой особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг намагниченных тел.
Магнетит обладает не очень сильными магнитными свойствами. В настоящее время удается создать искусственные магниты со значительно более сильным магнитным полем. Материалом для них служат сплавы на основе железа, никеля, кобальта и некоторых других металлов. Во внешнем магнитном поле они намагничиваются, после чего их можно использовать в качестве самостоятельных постоянных магнитов.
Искусственным магнитам придают специальную форму (рис. 51). Те участки магнита, около которых обнаруживается наиболее сильное магнитное действие и где, следовательно, сильнее всего магнитное поле, называют магнитными полюсами. У каждого магнита есть два полюса, хотя искусственно можно намагнитить материал и так, что у него будет не 2, а 4, 6 и более полюсов. Поднося магнит к железным опилкам, можно увидеть, как они притягиваются к его полюсам (рис. 52).
Магнит, изготовленный в виде стрелки, используют в компасах. Этот замечательный прибор был изобретен около двух тысяч лет назад. Один из первых (древнекитайских) компасов изображен на рисунке 53, а. Он назывался указателем юга. Роль стрелки в нем играла «ложка», изготовленная из природного магнита и способная легко поворачиваться вокруг вертикальной оси.
Современный (простейший) компас изображен на рисунке 53, б.
У магнитной стрелки (стрелки компаса), как и у любого магнита, есть два полюса. Тот из них, который указывает на географический Север, называют северным полюсом (N), противоположный — южным полюсом (S). Эти же символы (вместе с соответствующими названиями) используют и для обозначения магнитных полюсов любых других магнитов.
Поднося магнитные стрелки друг к другу (рис. 54), можно установить, что разноименные магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются. Эта закономерность справедлива для любых магнитов.
Земной шар тоже магнит. У него есть свои магнитные полюсы и свое магнитное поле. Именно оно и заставляет стрелку компаса ориентироваться все время в определенном направлении.
Нетрудно понять, куда именно она должна указывать: ведь притягиваются разноименные полюсы. Следовательно, северный полюс стрелки указывает направление на Южный магнитный полюс Земли. Этот полюс находится на севере земного шара, несколько в стороне от Северного географического полюса (на острове Принца Уэльского).
Область применения магнитов чрезвычайно широка. Они используются не только в компасах, но и в электро- и радиотехнике, автоматике, робототехнике и т. д. Вы можете обнаружить их внутри электродвигателей, громкоговорителей (динамиков), телефонов, амперметров, вольтметров и других приборов. В медицине магнитные зонды применяются при извлечении из желудков пациентов случайно проглоченных ими игл, булавок и других железных предметов.
??? 1. Что означает слово «магнит»? 2. Что представляют собой природные магниты? 3. Как получают искусственные магниты? 4. Что называют магнитными полюсами? 5. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов? 6. Как с помощью магнитной стрелки можно определить полюсы у намагниченного стального стержня? 7. Под действием чего стрелка компаса ориентируется в определенном направлении? Куда она показывает? 8. Где применяются магниты? 9. Почему существующий в природе магнитный железняк оказывается намагниченным? Что его намагнитило? 10. Что называют магнитным полем?
Создан первый управляемый магнит из полностью немагнитного материала
Физики совершили, казалось бы, невозможное, сделав магнит из вещества, не обладавшего магнитными свойствами. При этом нужные свойства можно включить и выключить по желанию пользователя. Новая технология пригодится при разработке электроники нового поколения.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances группой во главе с Крисом Лейтоном (Chris Leighton) из Университета Миннесоты.
Ни одно вещество не в силах остаться равнодушным к магнитному полю. Одни материалы немного ослабляют его, другие – немного усиливают. Есть и немногочисленные вещества, которые интенсивно усиливают магнитное поле и сохраняют намагниченность, даже когда оно отключается. Они называются ферромагнетиками.
Ферромагнетиков очень мало. Из более или менее распространённых в природе веществ к ним относятся только железо, кобальт и никель.
Между тем человечество очень нуждается в таких материалах. Более того, учёных интересуют вещества, в которых ферромагнитные свойства можно включать и отключать буквально нажатием кнопки. Они пригодятся, например, для создания принципиально новой энергоэффективной электроники.
Управление магнитными свойствами вещества может привести к созданию принципиально новой электроники.
Учёные неоднократно создавали такие управляемые магниты. Но каждый раз использовался материал, который и сам по себе хоть немного, но усиливает магнитное поле.
Теперь же физики совершили следующий шаг. Они научились включать и выключать ферромагнетизм в веществе, которое обычно не только не усиливает, но даже ослабляет магнитное поле. При этом такой материал очень дёшев в изготовлении.
Речь идёт о дисульфиде железа (FeS2). Это соединение составляет основу минерала пирита, прозванного золотом дураков. Дело в том, что его жёлтый цвет и металлический блеск не раз вводили в заблуждение незадачливых старателей. Но благодаря достижениям науки то, что блестит, может в конце концов всё же оказаться золотом, хотя и не в буквальном смысле.
«Большинство людей, знакомых с магнетизмом, вероятно, сказали бы, что невозможно превратить немагнитный материал в магнитный с помощью электричества. Однако, когда мы взглянули [на проблему] немного глубже, мы увидели потенциальный путь и воспользовались им», – рассказывает Лейтон.
Исследователи использовали дисульфид железа, контактирующий с ионной жидкостью. Приложив к этой паре напряжение всего в один вольт, они добились возникновения у вещества ферромагнитных свойств. После отключения электрического поля материал вернулся к своему обычному немагнитному состоянию.
Правда, эксперимент проходил при очень низкой температуре. И теперь учёные ищут способ добиться похожего эффекта при комнатной температуре. Только в этом случае материал можно будет использовать в бытовой электронике.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, как физики создали управляемый магнит из графена. Писали мы и об управление магнитным полем вещества на уровне отдельных атомов.
Магнит | физика | Britannica
Процесс намагничивания
Величины, которые сейчас используются для характеристики намагничивания, были определены и названы Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1850 году. Символ B обозначает величину плотности магнитного потока внутри намагниченного тела, а символ H обозначает величину намагничивания. сила или магнитное поле, производящее его. Эти два представлены уравнением B = μ H , в котором греческая буква мю, μ, символизирует проницаемость материала и является мерой интенсивности намагничивания, которое может быть произведено в нем заданным магнитным полем. поле.Современные единицы системы международного стандарта (SI) для B — тесла (Т) или веберы на квадратный метр (Вб / м 2 ), а для H — это амперы на метр (А / м). Ранее эти единицы назывались, соответственно, гаусс и эрстед. Единицы μ — это генри на метр.
Все ферромагнитные материалы демонстрируют явление гистерезиса, отставание в ответ на изменение сил, основанное на потерях энергии в результате внутреннего трения. Если B измеряется для различных значений H и результаты отображаются в графической форме, результатом является цикл типа, показанного на прилагаемом рисунке, который называется петлей гистерезиса.Название описывает ситуацию, в которой путь, по которому следуют значения B при увеличении H , отличается от пути, по которому следует H при уменьшении. С помощью этой диаграммы можно определить характеристики, необходимые для описания характеристик материала, который будет использоваться в качестве магнита. B s — плотность потока насыщения и мера того, насколько сильно материал может быть намагничен. B r — остаточная магнитная индукция и остаточная постоянная намагниченность, остающаяся после удаления намагничивающего поля; это последнее, очевидно, показатель качества постоянного магнита.Обычно он измеряется в веберах на квадратный метр. Чтобы размагнитить образец из его остаточного состояния, необходимо приложить обратное намагничивающее поле, противодействующее намагничиванию в образце. Величина поля, необходимого для уменьшения намагниченности до нуля, составляет H c , коэрцитивная сила, измеряемая в амперах на метр. Чтобы постоянный магнит сохранял свою намагниченность без потерь в течение длительного периода времени, H c должно быть как можно большим.Комбинация большого B r и большого H c обычно встречается в материале с большой плотностью потока насыщения, который требует большого поля для его намагничивания. Таким образом, материалы с постоянными магнитами часто характеризуются максимальным значением продукта B и H , ( B H ) max , которого может достичь материал. Этот продукт ( B H ) max представляет собой меру минимального объема материала постоянного магнита, необходимого для создания требуемой плотности магнитного потока в данном зазоре, и иногда его называют произведением энергии.
В 1907 году было высказано предположение, что ферромагнитный материал состоит из большого количества небольших объемов, называемых доменами, каждый из которых намагничен до насыщения. В 1931 году существование таких доменов было впервые продемонстрировано прямым экспериментом. Ферромагнитное тело в целом кажется ненамагниченным, если направления намагниченности отдельных доменов распределены случайным образом. Каждый домен отделен от соседей доменной стенкой. В пристеночной области направление намагниченности меняется от направления намагничивания одного домена к его соседнему.Процесс намагничивания, начиная с идеального немагнитного состояния, состоит из трех этапов: (1) Низкое намагничивающее поле. Возникают обратимые движения доменных стенок, так что домены, ориентированные в общем направлении намагничивающего поля, растут за счет неблагоприятно ориентированных; при снятии намагничивающего поля стенки возвращаются в исходное положение, и остаточная намагниченность отсутствует. (2) Среднее намагничивающее поле. Происходят более крупные перемещения доменных стенок, многие из которых необратимы, а объем выгодно ориентированных доменов значительно увеличивается.При удалении поля все стенки не возвращаются в исходное положение, и возникает остаточная намагниченность. (3) Сильное намагничивающее поле. Происходят большие перемещения доменных стенок, многие из которых полностью вымываются из образца. Направления намагничивания в оставшихся доменах постепенно меняются по мере увеличения поля, пока намагниченность не станет везде параллельной полю, и материал не намагнитится до насыщения. При удалении поля снова появляются доменные стенки, и намагниченности доменов могут поворачиваться в сторону от исходного направления поля.Остаточная намагниченность имеет максимальное значение.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасЗначения B r , H c и ( B H ) max будут зависеть от легкости, с которой доменные стенки могут перемещаться через материал и намагниченность домена может вращаться. Неровности или дефекты материала создают препятствия для движения доменной стенки.Таким образом, после того, как намагничивающее поле проехало стену мимо препятствия, стена не сможет вернуться в исходное положение, если не будет применено обратное поле, чтобы снова отогнать ее. Следовательно, эффект этих препятствий заключается в увеличении остаточной намагниченности. И наоборот, в чистом однородном материале, в котором мало дефектов, будет легко намагнитить материал до насыщения с помощью относительно слабых полей, и остаточная намагниченность будет небольшой.
Размагничивание и магнитная анизотропия. Что касается вращения домена, необходимо учитывать два важных фактора: размагничивание и магнитная анизотропия (проявление различных магнитных свойств при измерении по осям в разных направлениях). Первый из них касается формы намагниченного образца. Любой магнит создает магнитное поле в окружающем его пространстве. Направление силовых линий этого поля, определяемое направлением силы, прикладываемой полем к (гипотетическому) единственному магнитному северному полюсу, противоположно направлению поля, использованного для его первоначального намагничивания.Таким образом, каждый магнит существует в самогенерируемом поле, направление которого стремится к размагничиванию образца. Это явление описывается размагничивающим фактором. Если магнитные силовые линии могут быть ограничены магнитом и не могут выйти в окружающую среду, эффект размагничивания будет отсутствовать. Таким образом, тороидальный (кольцеобразный) магнит, намагниченный по периметру так, что все силовые линии представляют собой замкнутые петли внутри материала, не будет пытаться размагнититься.Для стержневых магнитов размагничивание можно минимизировать, храня их парами, уложенными параллельно северному и южному полюсам, прилегающим друг к другу, и с держателями из мягкого железа, уложенными поперек каждого конца.
Уместность размагничивания для вращения доменов возникает из того факта, что размагничивающее поле можно рассматривать как накопитель магнитной энергии. Как и все природные системы, магнит при отсутствии ограничений будет пытаться поддерживать свою намагниченность в таком направлении, чтобы минимизировать запасенную энергию; я.е. сделать размагничивающее поле как можно меньше. Чтобы повернуть намагничивание от этого положения с минимальной энергией, необходимо проделать работу, чтобы обеспечить увеличение энергии, накопленной в увеличенном размагничивающем поле. Таким образом, если предпринята попытка повернуть намагниченность домена от его естественного положения с минимальной энергией, можно сказать, что вращение затруднено в том смысле, что приложенное поле должно совершать работу, чтобы способствовать вращению против размагничивания. силы. Это явление часто называют анизотропией формы, потому что оно возникает из-за геометрии домена, которая, в свою очередь, может определяться общей формой образца.
Аналогичные соображения минимальной энергии связаны со вторым механизмом, препятствующим вращению доменов, а именно с магнитокристаллической анизотропией. Впервые в 1847 году было обнаружено, что в кристаллах магнитного материала, по-видимому, существуют предпочтительные направления намагничивания. Это явление связано с симметрией расположения атомов в кристалле. Например, в железе, которое имеет кубическую кристаллическую форму, легче намагнитить кристалл по направлениям ребер куба, чем в любом другом направлении.Таким образом, шесть направлений краев куба являются легкими направлениями намагничивания, а намагниченность кристалла называется анизотропной.
Магнитная анизотропия также может быть вызвана деформацией материала. Намагничивание имеет тенденцию выравниваться в соответствии с направлением встроенной деформации или перпендикулярно ему. Некоторые магнитные сплавы также демонстрируют явление наведенной магнитной анизотропии. Если к материалу приложить внешнее магнитное поле во время его отжига при высокой температуре, обнаруживается, что легкое направление намагничивания индуцируется в направлении, совпадающем с направлением приложенного поля.
Приведенное выше описание объясняет, почему из стали получается лучший постоянный магнит, чем из мягкого железа. Углерод в стали вызывает выделение крошечных кристаллитов карбида железа в железе, которые образуют так называемую вторую фазу. Фазовые границы между частицами осадка и железом-хозяином создают препятствия для движения доменной стенки, и, таким образом, коэрцитивная сила и остаточная намагниченность повышаются по сравнению с чистым железом.
Однако лучшим постоянным магнитом был бы такой, в котором все доменные стенки были бы постоянно заблокированы на своем месте, а намагниченности всех доменов были бы выровнены параллельно друг другу.Эту ситуацию можно визуализировать как результат сборки магнита из большого количества частиц, имеющих высокое значение намагниченности насыщения, каждая из которых представляет собой отдельный домен, каждый из которых имеет одноосную анизотропию в желаемом направлении и каждая выровнена со своей намагниченностью. параллельно всем остальным.
Магнит | физика | Britannica
Процесс намагничивания
Величины, используемые в настоящее время для характеристики намагниченности, были определены и названы Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1850 году.Символ B обозначает величину плотности магнитного потока внутри намагниченного тела, а символ H обозначает величину силы намагничивания или магнитного поля, создающего его. Эти два представлены уравнением B = μ H , в котором греческая буква мю, μ, символизирует проницаемость материала и является мерой интенсивности намагничивания, которое может быть произведено в нем заданным магнитным полем. поле. Современные единицы системы международного стандарта (SI) для B — тесла (Т) или веберы на квадратный метр (Вб / м 2 ), а для H — это амперы на метр (А / м).Ранее эти единицы назывались, соответственно, гаусс и эрстед. Единицы μ — это генри на метр.
Все ферромагнитные материалы демонстрируют явление гистерезиса, отставание в ответ на изменение сил, основанное на потерях энергии в результате внутреннего трения. Если B измеряется для различных значений H и результаты отображаются в графической форме, результатом является цикл типа, показанного на прилагаемом рисунке, который называется петлей гистерезиса. Название описывает ситуацию, в которой путь, по которому следуют значения B при увеличении H , отличается от пути, по которому следует H при уменьшении.С помощью этой диаграммы можно определить характеристики, необходимые для описания характеристик материала, который будет использоваться в качестве магнита. B s — плотность потока насыщения и мера того, насколько сильно материал может быть намагничен. B r — остаточная магнитная индукция и остаточная постоянная намагниченность, остающаяся после удаления намагничивающего поля; это последнее, очевидно, показатель качества постоянного магнита.Обычно он измеряется в веберах на квадратный метр. Чтобы размагнитить образец из его остаточного состояния, необходимо приложить обратное намагничивающее поле, противодействующее намагничиванию в образце. Величина поля, необходимого для уменьшения намагниченности до нуля, составляет H c , коэрцитивная сила, измеряемая в амперах на метр. Чтобы постоянный магнит сохранял свою намагниченность без потерь в течение длительного периода времени, H c должно быть как можно большим.Комбинация большого B r и большого H c обычно встречается в материале с большой плотностью потока насыщения, который требует большого поля для его намагничивания. Таким образом, материалы с постоянными магнитами часто характеризуются максимальным значением продукта B и H , ( B H ) max , которого может достичь материал. Этот продукт ( B H ) max представляет собой меру минимального объема материала постоянного магнита, необходимого для создания требуемой плотности магнитного потока в данном зазоре, и иногда его называют произведением энергии.
В 1907 году было высказано предположение, что ферромагнитный материал состоит из большого количества небольших объемов, называемых доменами, каждый из которых намагничен до насыщения. В 1931 году существование таких доменов было впервые продемонстрировано прямым экспериментом. Ферромагнитное тело в целом кажется ненамагниченным, если направления намагниченности отдельных доменов распределены случайным образом. Каждый домен отделен от соседей доменной стенкой. В пристеночной области направление намагниченности меняется от направления намагничивания одного домена к его соседнему.Процесс намагничивания, начиная с идеального немагнитного состояния, состоит из трех этапов: (1) Низкое намагничивающее поле. Возникают обратимые движения доменных стенок, так что домены, ориентированные в общем направлении намагничивающего поля, растут за счет неблагоприятно ориентированных; при снятии намагничивающего поля стенки возвращаются в исходное положение, и остаточная намагниченность отсутствует. (2) Среднее намагничивающее поле. Происходят более крупные перемещения доменных стенок, многие из которых необратимы, а объем выгодно ориентированных доменов значительно увеличивается.При удалении поля все стенки не возвращаются в исходное положение, и возникает остаточная намагниченность. (3) Сильное намагничивающее поле. Происходят большие перемещения доменных стенок, многие из которых полностью вымываются из образца. Направления намагничивания в оставшихся доменах постепенно меняются по мере увеличения поля, пока намагниченность не станет везде параллельной полю, и материал не намагнитится до насыщения. При удалении поля снова появляются доменные стенки, и намагниченности доменов могут поворачиваться в сторону от исходного направления поля.Остаточная намагниченность имеет максимальное значение.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасЗначения B r , H c и ( B H ) max будут зависеть от легкости, с которой доменные стенки могут перемещаться через материал и намагниченность домена может вращаться. Неровности или дефекты материала создают препятствия для движения доменной стенки.Таким образом, после того, как намагничивающее поле проехало стену мимо препятствия, стена не сможет вернуться в исходное положение, если не будет применено обратное поле, чтобы снова отогнать ее. Следовательно, эффект этих препятствий заключается в увеличении остаточной намагниченности. И наоборот, в чистом однородном материале, в котором мало дефектов, будет легко намагнитить материал до насыщения с помощью относительно слабых полей, и остаточная намагниченность будет небольшой.
Размагничивание и магнитная анизотропия. Что касается вращения домена, необходимо учитывать два важных фактора: размагничивание и магнитная анизотропия (проявление различных магнитных свойств при измерении по осям в разных направлениях). Первый из них касается формы намагниченного образца. Любой магнит создает магнитное поле в окружающем его пространстве. Направление силовых линий этого поля, определяемое направлением силы, прикладываемой полем к (гипотетическому) единственному магнитному северному полюсу, противоположно направлению поля, использованного для его первоначального намагничивания.Таким образом, каждый магнит существует в самогенерируемом поле, направление которого стремится к размагничиванию образца. Это явление описывается размагничивающим фактором. Если магнитные силовые линии могут быть ограничены магнитом и не могут выйти в окружающую среду, эффект размагничивания будет отсутствовать. Таким образом, тороидальный (кольцеобразный) магнит, намагниченный по периметру так, что все силовые линии представляют собой замкнутые петли внутри материала, не будет пытаться размагнититься.Для стержневых магнитов размагничивание можно минимизировать, храня их парами, уложенными параллельно северному и южному полюсам, прилегающим друг к другу, и с держателями из мягкого железа, уложенными поперек каждого конца.
Уместность размагничивания для вращения доменов возникает из того факта, что размагничивающее поле можно рассматривать как накопитель магнитной энергии. Как и все природные системы, магнит при отсутствии ограничений будет пытаться поддерживать свою намагниченность в таком направлении, чтобы минимизировать запасенную энергию; я.е. сделать размагничивающее поле как можно меньше. Чтобы повернуть намагничивание от этого положения с минимальной энергией, необходимо проделать работу, чтобы обеспечить увеличение энергии, накопленной в увеличенном размагничивающем поле. Таким образом, если предпринята попытка повернуть намагниченность домена от его естественного положения с минимальной энергией, можно сказать, что вращение затруднено в том смысле, что приложенное поле должно совершать работу, чтобы способствовать вращению против размагничивания. силы. Это явление часто называют анизотропией формы, потому что оно возникает из-за геометрии домена, которая, в свою очередь, может определяться общей формой образца.
Аналогичные соображения минимальной энергии связаны со вторым механизмом, препятствующим вращению доменов, а именно с магнитокристаллической анизотропией. Впервые в 1847 году было обнаружено, что в кристаллах магнитного материала, по-видимому, существуют предпочтительные направления намагничивания. Это явление связано с симметрией расположения атомов в кристалле. Например, в железе, которое имеет кубическую кристаллическую форму, легче намагнитить кристалл по направлениям ребер куба, чем в любом другом направлении.Таким образом, шесть направлений краев куба являются легкими направлениями намагничивания, а намагниченность кристалла называется анизотропной.
Магнитная анизотропия также может быть вызвана деформацией материала. Намагничивание имеет тенденцию выравниваться в соответствии с направлением встроенной деформации или перпендикулярно ему. Некоторые магнитные сплавы также демонстрируют явление наведенной магнитной анизотропии. Если к материалу приложить внешнее магнитное поле во время его отжига при высокой температуре, обнаруживается, что легкое направление намагничивания индуцируется в направлении, совпадающем с направлением приложенного поля.
Приведенное выше описание объясняет, почему из стали получается лучший постоянный магнит, чем из мягкого железа. Углерод в стали вызывает выделение крошечных кристаллитов карбида железа в железе, которые образуют так называемую вторую фазу. Фазовые границы между частицами осадка и железом-хозяином создают препятствия для движения доменной стенки, и, таким образом, коэрцитивная сила и остаточная намагниченность повышаются по сравнению с чистым железом.
Однако лучшим постоянным магнитом был бы такой, в котором все доменные стенки были бы постоянно заблокированы на своем месте, а намагниченности всех доменов были бы выровнены параллельно друг другу.Эту ситуацию можно визуализировать как результат сборки магнита из большого количества частиц, имеющих высокое значение намагниченности насыщения, каждая из которых представляет собой отдельный домен, каждый из которых имеет одноосную анизотропию в желаемом направлении и каждая выровнена со своей намагниченностью. параллельно всем остальным.
Изучение магнитов — повествование о физике
Электричество и магнетизм
Повествование о физике для 11-14
Как сделать магнит: намагничивание поглаживанием
Предположим, у вас есть железный гвоздь.Гвоздь сделан из железа, магнитного материала, но в настоящее время он не является магнитом. Как можно было превратить гвоздь в магнит?
Возможно, самый простой способ превратить гвоздь в магнит — это взять имеющийся стержневой магнит и использовать его для движения по длине гвоздя.
По мере того, как постоянный магнит перемещается по стороне гвоздя, мини-магниты внутри гвоздя постепенно выталкиваются в линию, причем их северный и южный полюса все указывают в одном направлении.
Вы можете поменять полярность поглаживающего магнита, поменяв местами северный и южный полюса.
Вы также можете гладить справа налево.
И, наконец, вы можете сохранить это направление поглаживания, но снова поменять полярность.
Намагничивание путем помещения в соленоид постоянного тока
Если бы вы зарабатывали себе на жизнь изготовлением магнитов, техника поглаживания была бы не очень экономичной. Только представьте себе, как все эти люди гладят магнитом по железным пруткам! Намного лучший способ — поместить железный стержень внутрь соленоида (цилиндрическую катушку с проволокой), а затем посылать постоянный или постоянный электрический ток
(DC) через витки проволоки.
Постоянный электрический ток через соленоид создает сильное устойчивое магнитное поле (см. Эпизод 02), и мини-магниты выстраиваются в линию в этом поле.
Как сломать магнит: размагничивание
Любая вибрация или грубая обработка, например падение на твердую поверхность или постукивание молотком, вызовут ослабление магнита.
При ударе по магниту мини-магниты становятся беспорядочными. Это, конечно, причина, по которой учителя физики ненавидят звук падающих на пол магнитов.Тревогу вызывает не неуклюжесть зрачков или производимый шум, а образ размагничивания!
Если магнит сильно нагреть и дать ему остыть, он размагнитится.
По мере нагревания магнита вибрация молекул увеличивается, и мини-магниты становятся беспорядочными.
Лучший способ размагнитить магнит — поместить его внутрь соленоида и затем пропустить через катушки переменный (AC) электрический ток.
Переменный ток таков, что он постоянно меняет направление потока заряда; заряд проходит сначала в одном направлении через катушки, а затем в противоположном направлении.Когда это происходит, магнитное поле, создаваемое внутри соленоида, продолжает менять направление на противоположное, и это изменяющееся поле нарушает работу мини-магнитов, и магнит становится размагниченным.
Почему магнитные материалы притягиваются к магнитам?
Предположим, у вас есть стержневой магнит. Вы перемещаете его к скрепке (сделанной из магнитного материала), и скрепка притягивается к магниту. Вы поворачиваете магнит и пытаетесь снова. Скрепка точно так же притягивается к магниту.Зажим никогда не отталкивается (как в случае с двумя магнитами). Как мы можем это объяснить?
Можно использовать нашу простую модель: когда магнит перемещается в направлении магнитного материала (в данном случае скрепки), магнитный материал временно намагничивается. Кроме того, он намагничивается таким образом, что полюс, ближайший к постоянному магниту, становится противоположным полюсом — отсюда и сила притяжения.
Этот процесс называется магнитной индукцией: при приближении магнита индуцируется противоположный полюс.
Свойства магнитов — Магниты — GCSE Physics (Single Science) Revision
Барные магниты — это постоянные магниты . Это означает, что их магнетизм присутствует все время и не может быть включен или выключен, как с помощью электромагнитов.
Стержневые магниты имеют два полюса:
- северный полюс — обычно обозначается как N
- южный полюс — обычно обозначается как S
Противоположные (непохожие) полюса притягиваются, а подобные полюса отталкиваются.
Если постоянные магниты многократно ударяются по постоянным магнитам, их магнитное поле уменьшается. Преобразование магнита в немагнит называется размагничиванием .
Магниты изготавливаются из магнитных металлов — железа , никеля и кобальта . Это единственные чистые металлы, которые можно превратить в постоянный магнит. Сталь — это сплав железа, поэтому из нее можно сделать магнит.
Если эти металлы не были превращены в постоянный магнит, они все равно будут притягиваться к магниту, если их поместить в магнитное поле.В этой ситуации они действуют как магнит — но только в магнитном поле. Это называется наведенным магнетизмом .
Вещества, которые могут быть намагничены , описаны как магнитотвердые . Часто это сплавы железа, никеля и кобальта.
Вещества, которые можно намагничивать только , описываются как магнитомягкие . Сплавы с меньшим содержанием железа, никеля или кобальта будут магнитомягкими и иметь более слабое магнитное поле.Сплавы железа называются черными, а сплавы без железа — цветными.
Национальная лаборатория сильных магнитных полей
Национальная лаборатория сильных магнитных полей
Вид на Национальную лабораторию сильного магнитного поля
Национальная лаборатория сильного магнитного поля (NHMFL) была присуждена в результате экспертного конкурса Государственному университету Флориды в августе 1990 года. Лаборатория находится в ведении мультиинституционального консорциума, включающего Университет штата Флорида, Университет Флориды и Национальную лабораторию Лос-Аламоса. .Он финансируется Национальным научным фондом и штатом Флорида.
NHMFL имеет тесные связи с физическим факультетом бывшего СССР. Он поддерживает аспирантов-физиков, желающих продолжить исследования в областях конденсированного состояния, представляющих интерес для лаборатории. Несколько профессоров физического факультета связаны с NHMFL (см. Список ниже).
NHMFL — одно из новейших национальных учреждений страны, предназначенное для всех квалифицированных пользователей из других академических институтов, национальных лабораторий и промышленности.Как объект международных пользователей, он выполняет следующие функции:
- Развивает и поддерживает исследовательские центры, открытые для всех квалифицированных пользователей, и поддерживает исследования, связанные с магнитами, в биологии, биомедицине, химии, инженерии, геохимии, материаловедении и физике;
- Устанавливает сильную и активную внутреннюю исследовательскую программу в партнерстве с внешними пользователями, которая использует и улучшает оборудование и способствует развитию новых рубежей в науке и технике;
- В партнерстве с частным сектором учреждает программу науки и технологий в области магнитов, которая способствует совершенствованию технологии изготовления магнитов и магнитных материалов и способствует развитию U.С. конкурентоспособность; и
- Развивает образовательные возможности в основных направлениях лаборатории, которые отвечают национальным интересам по повышению осведомленности общественности в области науки и техники и способствуют вовлечению и участию докторантов и студентов в программах магистратуры, бакалавриата и K-12.
NHMFL — единственная лаборатория такого рода в Западном полушарии и одна из дюжины таких лабораторий в мире. В нем работает команда из более чем 400 сотрудников, в том числе более 120 кандидатов наук.D. ученые и профессиональные инженеры. Это также самая большая в мире лаборатория магнитного поля на площади 330 000 квадратных футов и мощнейший объект с очень тихим источником питания 40 мегаватт. В NHMFL находятся одни из самых сильных магнитных полей в мире, которые были разработаны и усовершенствованы собственной инженерной группой. Доступные пользователям магнитные системы с непрерывным полем включают резистивные, сверхпроводящие и гибридные магниты. Резистивные магниты с полями до 33,1 ± 0,2 Тл (или 36,1 Тл с использованием полюсных наконечников концентратора потока гольмия) доступны с диаметром отверстия 32 мм, магниты ЯМР с высокой однородностью до 24.6 Тесла (~ 1 ГГц) и магниты с импульсным полем до 63,3 Тлса в импульсах 10 мс (все это текущие мировые рекорды, хотя мы продолжаем их побивать новыми конструктивными достижениями!) Продолжается работа над гибридным непрерывным магнитом 45 Тесла, который должен появиться. на линии этим летом. Кроме того, различные сверхпроводящие магниты поддерживают исследования конденсированных сред и магнитного резонанса.
Лаборатория имеет сильную и активную исследовательскую программу в области физики конденсированных сред, как в теории, так и в эксперименте, и возглавляется главным научным сотрудником NHMFL и лауреатом Нобелевской премии Дж.Роберт Шриффер. Штатные преподаватели, докторанты и аспиранты коллективно исследуют высокотемпературную сверхпроводимость, органические проводники, тяжелые фермионы, квантовый эффект Холла, переходы металл-изолятор, магнитные сверхрешетки и колоссальное магнитосопротивление.
Теоретическая физика конденсированного состояния Факультет:
Николас Костил
Владимир Добросавлевич
Лев П. Горьков
Per Arne Rikvold
Педро Ю. Дж. Шлоттманн
J.Роберт Шриффер (Заслуженный профессор)
Оскар Вафек
Кун Ян
Факультет экспериментальной физики конденсированного состояния:
Бобингер, Грегори
Брукс, Джеймс
Цао, Цзянминь
Чиореску, Иринель
Вибе, Кристофер
Экспериментальная физика конденсированного состояния, Факультет экспериментальной физики конденсированного состояния
: Брэдис , Людовик , аспирант Балиас 392 Клод
Энгель, Ллойд
Кунс, Филип
Попович, Драгана
Рейес, Арнейл
Смирнов, Дмитрий
Суслов, Алексей
Тозер, Стэнли
Дополнительную информацию о Национальной лаборатории сильного магнитного поля можно найти по адресу:
Домашняя страница Национальной лаборатории сильного магнитного поля
Magnetism — The Physics Hypertextbook
Обсуждение
история
Краткое изложение истории, рассказанной исторически.Основные идеи, которые теперь знают даже маленькие дети. Держите все на вводном уровне.
- Есть камни, которые привлекают другие камни, но только если они правильного типа
- Эти камни будут пытаться выровняться с севера на юг (грубо говоря)
Сначала идет Фалес Милетский (635–543 до н.э.) Греция (Иония). Милет сейчас находится на западном побережье Турции в тогдашнем регионе Греции, известном как Иония (источник химического термина «ион», но это уже другая история).
- Камни Магнезии (μαγνήτης λίθος)
- Μαγνησία сейчас Маниса, Турция
- Магнетит. Кусок магнетита с исключительно сильным магнитным действием иногда называют магнитом.
Здесь было бы неплохо цитата из Фалеса.
Некоторые минералы, такие как магнетит (Fe 3 O 4 ), очевидно, обладают магнитными свойствами.
Китайские мореплаватели знали, что магнитные скалы выстраиваются с севера на юг (ложка, указывающая на юг).
Настоящий компас был создан китайским мастером геомантических предзнаменований в конце династии Тан, который первоначально использовал его для гаданий.
Найдите что-нибудь историческое.
Северный магнитный полюс компаса указывает в общем направлении северного географического полюса Земли. Поскольку противоположные магнитные полюса притягиваются, это означает, что южный магнитный полюс Земли находится где-то рядом с ее северным географическим полюсом .
Затем идет Питер Перегринус (так его называют по-английски), он же Пьер Пелерин де Марикур (предположительно, его настоящее французское имя), он же Петрус Перегринус де Махарнкурия (его латинское название, что означает «Петр, паломник из Марикура»). Петр написал то, что обычно называют Epistole de Magnete или Письмо на магните . Его полное название — Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum de Foucaucourt, militem, de magnete ( Письмо на магните Петра Перегрина из Марикура Сигеру из Фукокура, солдату «).Он был написан 8 августа 1269 года во время осады города Лучера — последней уцелевшей крепости ислама на «икроножных мышцах» полуострова в форме сапога, который сейчас называется Италией.
Работа Питера была настолько полной, что никакие дальнейшие исследования свойств магнитов не проводились до монументальной работы Уильяма Гилберта в 1600 — гг. Tractatus sive Physiologia Nova de Magnete, Magneticisque Corporibus, et Magno Magnete Tellure (On the Magnetic, Magnetic Bodies , и Великий Магнит Земли). De Magnete был текстом, в котором Гилберт раскрыл результаты своих исследований магнетизма и попытался объяснить природу магнитов и пять движений, связанных с магнитными явлениями. Работа имела большой успех и была переиздана в 1628 и 1633 годах.
Уильям Гилберт (1544–1603) Англия
Найди что-нибудь.
основы
магнитных элемента
Подъемный магнит в действии — Бруклин, Нью-Йорк- Большая тройка
- железо (Fe)
- никель (Ni)
- кобальт (Co)
- плюс чудаки
- гадолиний (Gd)
- диспрозий (Dy)
Подробнее о ферромагнетизме позже
Земля — магнит, геомагнетизм, полюса: север ищет и юг
правило действия: противоположные полюса притягиваются, как полюса отталкиваются
вида магнитов
- постоянный
- индуцированный
- электромагнит
магнитное поле
неофициальное определение: сравните с другими полями
| феномен | происхождение | поле | символ |
|---|---|---|---|
| Плотность | усилие от массы | силы на массы | г |
| электричество | усилие за счет заряда | усилие на заряда | E |
| магнетизм | усилие от полюсов ? * | усилие на полюс ? * | В |
настоящее определение появится позже
дилемма: при разрушении магнита магнитный монополь отсутствует, даже в атомных масштабах нет магнитного монополя, силовые линии исцеляются сами собой
Тем не менее, даже несмотря на то, что у нас нет формального определения магнитного поля, нет причин, по которым неформальное определение какое-то время нас не устраивает.
свойства силовых линий магнитного поля
- направление определяется от северного полюса компаса
- напряженность пропорциональна плотности силовых линий
- силовые линии замкнутые
- силовых линий пронизывают магнитные материалы (сравните это с силовыми линиями электрического поля, которые заканчиваются на поверхности проводников)
- силовые линии изгибаются на поверхности магнитного материала
Обозначение магнитного поля: B (жирный шрифт) при описании полной векторной величины и B (курсив) при описании только величины.
Единицей измерения магнитного поля в системе СИ является тесла [Тл], названная в честь сербско-американского инженера-электрика Николы Тесла (1856–1943), родившегося в части Австро-Венгерской или Габсбургской империи, которая в настоящее время является независимым государством. Хорватии. Тесла был пионером в смежных дисциплинах переменного электрического тока и вращающихся магнитных полей. Его основные конструкции электродвигателей, генераторов и трансформаторов в начале 20 века мало изменились к началу 21 века.
Другая широко используемая единица — гаусс [G], названная в честь немецкого математика Карла Фридриха Гаусса (1777–1855). Гаусса обычно считают величайшим математиком всех времен. Особый интерес для физиков вызвали работы Гаусса по криволинейным поверхностям, которые были важны в областях электростатики и общей теории относительности (все предназначались для каламбура). Гаусс также является единицей в системе cgs, которая была первоначально разработана Гауссом и иногда также известна как система Гаусса.
Формальное определение каждой из этих единиц будет дано в следующем разделе этой книги. Прямо сейчас я скажу вам, что тесла — это более крупная единица.
На самом деле тесла слишком велика для большинства практических целей. Таким образом, он обычно делится на микротесла [мкТл] или нанотесла [нТл]. Гаусс тоже немного великоват, но не так плох, как тесла, поэтому миллигаусс [мГ] и микрогаусс [мкГ] встречаются чаще.
| 1 т | = | 10 кг |
| 1 мТ | = | 10 г |
| 1 мкТл | = | 10 мГ |
| 1 нТл | = | 10 мкГ |
В следующей таблице перечислены напряженности магнитного поля для различных устройств, событий или явлений.По возможности также указывалось местоположение. Подобно гравитационному и электрическому полям, магнитное поле становится меньше с увеличением расстояния от источника.
| B (T) | место, событие |
|---|---|
| 10 13 | нейтронная звезда, теоретический верхний предел |
| 10 10 –10 11 | нейтронная звезда, магнетар |
| 10 8 –10 9 | нейтронная звезда, радиопульсар |
| 1000 | высшее лабораторное поле, эфемерное |
| 100 | белый карлик |
| 45 | самое высокое лабораторное поле, выдержанное |
| 16 | достаточно силен, чтобы левитировать лягушек |
| 13 | сильнейший сверхпроводящий магнит |
| 2.4 | самый сильный постоянный магнит |
| 1–4 | МРТ |
| 1 | сильный лабораторный магнит |
| 0,45 | большое пятно |
| 0,15 | магнит железный стержень, на полюсах |
| 0,10 | магнит на холодильник |
| 0,001 | Солнце на полюсах |
| 400 × 10 −6 | Юпитер, средняя поверхность |
| 100 × 10 −6 | Солнце, среднее значение поверхности |
| 60 × 10 −6 | Земля на полюсах |
| 45 × 10 −6 | Земля, среднее значение поверхности |
| 30 × 10 −6 | Земля, на экваторе |
| 10 × 10 −6 | Радиовещание AM на приемнике |
| 1 × 10 −6 | солнечная радиация на поверхности Земли |
| 180 × 10 −9 | Лампочка 100 Вт на расстоянии 1 м, пик |
| 150 × 10 −9 | Ртуть, среднее значение поверхности |
| 150 × 10 −9 | Земля, высота геостационарной орбиты |
| 50 × 10 −9 | Земля, нос магнитосферы |
| 35 × 10 −9 | Луна, поверхность |
| 5 × 10 −9 | межпланетное пространство у Земли |
| 1 × 10 −9 | Земля, хвост магнитосферы |
| 500 × 10 −12 | межзвездное пространство |
| 100 × 10 −12 | межгалактическое пространство |
| 50 × 10 −12 | человеческое сердце |
| 100 × 10 −15 | человеческий мозг |
ферромагнетизм
Этот раздел предназначен для обсуждения магнетизма в малом масштабе, а не только магнетизма железа, никеля и кобальта (хотя это будет его основным фокусом).Возможно, это следует назвать «микромагнетизм».
Все из-за спина электрона. Ну почти все.
| тип | выравнивание вращения | примеров |
|---|---|---|
| ферромагнитный | все вращения параллельны друг другу | железо, кобальт, никель, гадолиний, диспрозий, сплавы Гейслера |
| ферримагнитный | большинство вращений параллельно друг другу, некоторые вращения антипараллельно | магнетит (Fe 3 O 4 ), железо-иттриевый гранат (ЖИГ) |
| антиферромагнитный | периодическое параллельно-антипараллельное распределение спинов | хром, FeMn, NiO |
| парамагнитный | спинов имеют тенденцию выравниваться параллельно внешнему магнитному полю | кислород, натрий, алюминий, кальций, уран |
| диамагнитный | спинов имеют тенденцию выравниваться антипараллельно внешнему магнитному полю | азот, медь, серебро, золото, вода, органические соединения |
| супердиамагнитный | все спины выровнены антипараллельно внешнему полю | Эффект Мейснера в сверхпроводниках |
сплавы
Сталь…
| тип | состав | магнитный? | прочие характеристики |
|---|---|---|---|
| ферритная нержавеющая | Fe, Cr, C | да | умеренная коррозионная стойкость, умеренная стойкость |
| аустенитная нержавеющая | Fe, Cr, Ni, C | № | высокая коррозионная стойкость, средняя прочность |
| мартенситная нержавеющая | Fe, Cr, C | да | умеренная коррозионная стойкость, высокая прочность |
| нержавеющая (высокоуглеродистая) | Fe, C | да | низкая коррозионная стойкость, высокая прочность |
Сплавы, специально предназначенные для постоянных магнитов…
- Алнико
- Самариевые сплавы
- Сплавы неодимовые
Ферромагнитные сплавы целиком из цветных металлов…
- Сплав Гейслера: медь, олово, марганец в соотношении 2: 1: 1.Фридрих Гейслер (1866–1947) Германия. Медь можно заменить серебром. Олово можно заменить алюминием, мышьяком, сурьмой, висмутом или бором.
- CrO 2
- EuO
магнитная запись
основной механизм
медиаформатов
медиа-формы
- проводная запись
- катушка
- барабаны
- диски
подложки
- гибкие: лента и дискеты, обычно полиэстер
- жесткий: жесткие диски, обычно алюминиевые
материал ферромагнитный
- жесткий vs.мягкий
- Твердым магнитным материалам требуются относительно сильные магнитные поля для постоянного намагничивания и реверсирования или стирания намагниченности. Они наиболее подходят для хранения цифровых данных
- Для намагничивания мягких магнитных носителей требуются относительно слабые магнитные поля. Они больше подходят для аналоговой аудио- и видеозаписи.
| тип | смещение | материал | комментариев |
|---|---|---|---|
| I | нормальный | гамма оксид железа (γ-Fe 2 O 3 ) | Впервые серийно произведено в 1937 году |
| II | высокая | диоксид хрома (CrO 2 ) | позже заменен слоями оксида железа (Fe 2 O 3 ) и кобальта (Co) с аналогичными магнитными характеристиками |
| III | феррохром (FeCr) | быстро устарел | |
| IV | металл | мелкозернистое металлическое железо | позже заменен на смеси тонкоизмельченного железа и кобальта |
| н / д | феррит бария (BaFe 12 O 19 ) | магнитные полосы на банковских и кредитных картах, высокая коэрцитивность, меньше подвержены случайному стиранию |
температуры перехода
Температура Кюри названа в честь французского физика Пьера Кюри (1859–1906), открывшего законы, связывающие некоторые магнитные свойства с изменением температуры в 1895 году.
Антиферромагнитный эквивалент температуры Кюри назван температурой Нееля в честь французского физика Луи Нееля (1904–2000), который успешно объяснил антиферромагнетизм в 1936 году.
| элементы | Т С (К) |
|---|---|
| утюг | 1043 |
| кобальт | 1404 |
| никель | 628 |
| гадолиний | 289 |
| эрбий | 32 |
| диспрозий | 155 |
| соединения железа | Т С (К) |
|---|---|
| феррит бария | 720 |
| феррит стронция | 720 |
| Алнико | 1160 |
| Алюмель | 436 |
| Мутамель | 659 |
| Пермаллой | 869 |
| Trafoperm | 1027 |
| NdFeB | 580 |
| SmCo 5 | 990 |
| Sm 2 Co 17 | 1070 |
| цветные металлы | Т С (К) |
|---|---|
| CrO 2 | 390 |
| CuAlMn 3 | ? |
| La x Ca 1 − x B 6 | 900 |
| MnAs | 318 |
| MnBi | 633 |
| MnSb | 587 |
| полимеризованный C 60 | ~ 500 |
| материал | Т Н (К) |
|---|---|
| CoCl 2 | 25 |
| CoF 2 | 38 |
| CoO | 291 |
| хром | 475 |
| Cr 2 O 3 | 307 |
| эрбий | 80 |
| FeCl 2 | 70 |
| FeF 2 | 79–90 |
| FeO | 198 |
| FeMn | 490 |
| α-Fe 2 O 3 | 953 |
| MnF 2 | 72–75 |
| MnO | 122 |
| MnSe | 173 |
| MnTe | 310–323 |
| NiCl 2 | 50 |
| NiF 2 | 78–83 |
| NiFeO | 180 |
| NiO | 533–650 |
| TiCl 3 | 100 |
| UCu 5 | 15 |
| V 2 O 3 | 170 |
животный магнетизм (магнитотаксис?)
- жуткие ползания
- магнитотактические бактерии
- плоских червей ( Platyhelminthes )
- медоносных пчел?
- рыб
- чавычи ( Oncorhynchus tshawytscha )
- желтоперый тунец ( Thunnus albacares )
- земноводных
- краснопятнистый тритон ( Notophthalmus viridescens viridescens )
- рептилии
- головастая морская черепаха ( Caretta caretta )? или это какая-то другая разновидность?
- птиц
- сизый голубь ( Columba livia )
- боболинк ( Dolichonyx oryzivorus )
- млекопитающих
- голый землекоп ( Heterocephalus glaber )
- Сибирский хомяк ( Phodopus sungorus )? или это какая-то другая разновидность?
- коричневая летучая мышь ( Eptesicus fuscus )
здоровье и безопасность
текст
| прибор | Б (мкТл) |
|---|---|
| цветной экран ЭЛТ ТВ / компьютера | 500 |
| плита электрическая | 1000 |
| фен | 1000 |
| поезд на магнитной подвеске | 100 |
текст
| расположение | медиана (мкТл) | диапазон (мкТл) | |
|---|---|---|---|
| земная поверхность | 45 | 40–60 | |
| рабочее место: | делопроизводитель без компьютера | 0.05 | 0,02–0,20 |
| делопроизводитель с компьютером | 0,12 | 0,05–0,45 | |
| машинист | 0,19 | 0,06–2,76 | |
| ЛЭП | 0,25 | 0,05–3,48 | |
| электрик | 0,54 | 0,08–3,40 | |
| сварщик | 0.82 | 0,17–9,60 | |
| дом: | типичный дом в США | 0,09 | 0,03–0,37 |
МРТ
магнитно-резонансная томография (ядерный магнитный резонанс)
- атомов в магнитном поле будут поглощать, а затем выделять энергию в виде радиоволн
- каждый атом, видимый для МРТ, имеет свою собственную радиочастоту (каждый атом — это собственная радиовышка)
- Все ядра, содержащие нечетное число нуклонов, обладают собственным магнитным моментом и угловым моментом
- Какие атомы можно увидеть при МРТ (частоты ЯМР при 1 Тл)?
- (42.38 МГц) водород 1
- (40,05 МГц) фтор 19 (в большом количестве лекарств)
- (16,33 МГц) литий 7 (в нашем организме немного, но содержится в препаратах для лечения биполярного расстройства)
- натрий 23 (используется нейронами для выработки электрических сигналов)
- (17,25 МГц) фосфор 31 (участвует в энергосодержащих соединениях)
- (10,71 МГц) углерод 13
- калий (используется нейронами для выработки электрических сигналов)
- Одни и те же атомы в разных молекулах поглощают и излучают радиоволны на несколько разных частотах
Физика у холодильника: магниты на молнии
Эти плоские магниты на холодильник, почти так же запутанные, как включение и выключение, чередуются между притяжением и отталкиванием, но только когда их тянут в правильном направлении.
Что вам понадобится
- Два плоских магнита на холодильник (из тех, что вы можете получить от стоматолога в качестве напоминания о приеме на прием).
Что делать
- Переверните один магнит так, чтобы была видна только черная задняя сторона. Затем поместите другой магнит сверху на спину (как показано на картинке выше).
- Сдвиньте два магнита в противоположных направлениях вдоль длинной стороны магнитов. Как магниты скользят? На что они похожи?
- Повторите шаг 2, но на этот раз раздвиньте магниты вдоль короткой стороны магнита.Как магниты скользят? На что они похожи?
Что происходит?
Плоские магниты на холодильник особенные. В отличие от обычных магнитов, у которых есть северный конец и южный полюс, магниты холодильника состоят из полос магнитов, которые чередуются между северным и южным полюсом. Представьте группу подковообразных магнитов (которые выглядят как «U»), выстроенных рядом друг с другом, образуя чередующиеся полосы северного и южного полюсов, как на рисунке ниже:
Эти полосы обычно находятся на расстоянии одного-двух миллиметров друг от друга, и если вы посмотрите на заднюю часть магнита, вы даже сможете их увидеть.Один из способов сделать их еще более заметными — накрыть заднюю часть магнита листом бумаги, а затем присыпать его железными опилками. У вас должен получиться узор, похожий на изображение ниже.
Когда магниты скользят друг по другу в продольном направлении (шаг 2), полосы южных полюсов совпадают с полосами северных полюсов другого магнита, что позволяет магнитам скользить легко и без разрывов. Однако, когда магниты скользят друг относительно друга по ширине (шаг 3), вы можете почувствовать нарушение работы и услышать стук или стук.Это вызвано тем, что полосы попеременно притягиваются и отталкиваются. Их привлекает, когда полоса северного полюса одного магнита совпадает с полосой южного полюса другого магнита, потому что противоположные полюса притягиваются друг к другу. Они отталкиваются, когда полоса северного полюса от одного магнита совпадает с полосой северного полюса от другого магнита, а также когда две полосы южного полюса выстраиваются в линию, потому что одинаковые полюса (т. Е. Север и север или юг и юг) отталкиваются друг от друга. .
Попробуй!
- Попробуйте повторить эксперимент с другими магнитами.У вас такой же эффект?
- Попробуйте сложить магниты вплотную друг к другу. Вы можете заставить их выстроиться в очередь?
- Попробуйте разрезать магниты на полоски, а затем снова собрать магниты. Что происходит?
Дополнительная информация
Тассия Оуэн
.