Kaikki ovat pitkään tottuneet sellaiseen esineeseen kuin magneetti. Emme näe siinä mitään erikoista. Yhdistämme sen yleensä fysiikan tunteihin tai esikoululaisten magneetin ominaisuuksien temppujen muodossa esittelyyn. Ja harvoin kukaan ajattelee kuinka monta magneettia ympäröi meitä jokapäiväisessä elämässä. Niitä on jokaisessa asunnossa kymmeniä. Jokaisen kaiuttimen, nauhurin, sähköpartakoneen, kellon laitteessa on magneetti. Jopa purkki nauloja on yksi.
Ja mitä muuta?
Me – ihmiset – emme ole poikkeus. Kehossa virtaavien biovirtojen ansiosta ympärillämme on näkymätön kuvio sen voimalinjoista. Maa on v altava magneetti. Ja vielä mahtavampi - auringon plasmapallo. Galaksien ja sumujen mitat, jotka ovat ihmismielelle käsittämättömiä, sallivat harvoin ajatuksen, että nämä kaikki ovat myös magneetteja.
Nykyaikainen tiede vaatii uusien suurten ja supervoimakkaiden magneettien luomista, joiden käyttöalueet liittyvät lämpöydinfuusioon, sähköenergian tuotantoon, varautuneiden hiukkasten kiihdyttämiseen synkrotroneissa, uppoaneiden laivojen nostamiseen. Luo supervoimakas kenttä käyttämällä magneettisia ominaisuuksiamagneetti on yksi modernin fysiikan ongelmista.
Selvennä käsitteitä
Magneettinen kenttä on voima, joka vaikuttaa liikkeessä oleviin varauksisiin kappaleisiin. Se "ei toimi" paikallaan olevien (tai varautumattomien) esineiden kanssa ja toimii sähkömagneettisen kentän muotona, joka on olemassa yleisempi käsite.
Jos kappaleet voivat luoda magneettikentän ympärilleen ja kokea itse sen vaikutuksen voiman, niitä kutsutaan magneeteiksi. Toisin sanoen nämä kohteet ovat magnetoituneita (niillä on vastaava momentti).
Eri materiaalit reagoivat eri tavalla ulkoiseen kenttään. Niitä, jotka heikentävät sen toimintaa itsessään, kutsutaan paramagneeteiksi, ja niitä, jotka vahvistavat sitä, kutsutaan diamagneeteiksi. Yksittäisillä materiaaleilla on ominaisuus vahvistaa ulkoista magneettikenttää tuhatkertaisesti. Nämä ovat ferromagneetteja (koboltti, nikkeli raudan kanssa, gadolinium sekä mainittujen metallien yhdisteet ja seokset). Niitä, jotka joutuessaan vahvan ulkoisen kentän vaikutuksen alaisena hankkivat itse magneettisia ominaisuuksia, kutsutaan koviksi magneettisiksi. Toiset, jotka pystyvät käyttäytymään kuin magneetit vain kentän suoran vaikutuksen alaisena ja lakkaavat olemasta sellaisia sen katoamisen myötä, ovat pehmeää magneettista.
Hieman historiaa
Ihmiset ovat tutkineet kestomagneettien ominaisuuksia hyvin, hyvin vanhoista ajoista lähtien. Ne mainitaan antiikin Kreikan tutkijoiden kirjoituksissa jo 600 vuotta eKr. Luonnollisia (luonnollisia) magneetteja löytyy magneettimalmiesiintymistä. Suurista luonnonmagneeteista tunnetuin säilytetään Tartossayliopisto. Se painaa 13 kiloa ja sen avulla nostettava kuorma on 40 kg.
Ihmiskunta on oppinut luomaan keinotekoisia magneetteja käyttämällä erilaisia ferromagneetteja. Jauheen (koboltista, raudasta jne.) arvo on kyvyssä pitää 5000 kertaa oma painonsa painava kuorma. Keinotekoiset näytteet voivat olla pysyviä (kovista magneettimateriaaleista saatuja) tai sähkömagneetteja, joissa on ydin, jonka materiaali on pehmeää magneettista rautaa. Niissä oleva jännitekenttä syntyy, koska sähkövirta kulkee käämin johtimien läpi, jota ympäröi sydän.
Ensimmäinen vakava kirja, joka sisälsi yrityksiä tutkia tieteellisesti magneetin ominaisuuksia, oli Lontoon lääkärin Gilbertin vuonna 1600 julkaistu teos. Tämä teos sisältää kaiken tuolloin saatavilla olevan tiedon magnetismista ja sähköstä sekä tekijän kokeista.
Ihminen yrittää mukauttaa mitä tahansa olemassa olevaa ilmiötä käytännön elämään. Magneetti ei tietenkään ollut poikkeus.
Miten magneetteja käytetään
Mitä magneetin ominaisuuksia ihmiskunta on omaksunut? Sen soveltamisala on niin laaja, että voimme vain lyhyesti koskettaa tämän upean esineen tärkeimpiä, tunnetuimpia laitteita ja sovelluksia.
Kompassi on tunnettu laite suunnan määrittämiseen maassa. Hänen ansiostaan ne tasoittavat tietä lentokoneille ja laivoille, maaliikenteelle ja jalankulkuliikenteen kohteille. Nämälaitteet voivat olla magneettisia (osoitintyyppisiä), turistien ja topografien käyttämiä tai ei-magneettisia (radio- ja vesikompassit).
Ensimmäiset luonnonmagneeteista valmistetut kompassit valmistettiin 1000-luvulla ja niitä käytettiin navigoinnissa. Niiden toiminta perustuu magneettisesta materiaalista valmistetun pitkän neulan vapaaseen pyörimiseen vaakatasossa, tasapainotettu akselilla. Yksi sen päistä on aina etelään, toinen pohjoiseen. Näin saat aina tarkasti selville tärkeimmät ohjeet koskien pääpisteitä.
Pääpallot
Alat, joilla magneetin ominaisuudet ovat löytäneet pääsovelluksensa - radio- ja sähkötekniikka, instrumentointi, automaatio ja telemekaniikka. Ferromagneettisista materiaaleista saadaan releitä, magneettipiirejä jne. Vuonna 1820 löydettiin virtaa kuljettavan johtimen ominaisuus vaikuttaa magneettineulaan, mikä pakotti sen kääntymään. Samaan aikaan tehtiin toinenkin löytö - rinnakkaisten johtimien parilla, joiden läpi samansuuntainen virta kulkee, on molemminpuolisen vetovoiman ominaisuus.
Tästä syystä tehtiin oletus magneetin ominaisuuksien syystä. Kaikki tällaiset ilmiöt syntyvät virtojen yhteydessä, mukaan lukien ne, jotka kiertävät magneettisten materiaalien sisällä. Nykyaikaiset tieteen ideat ovat täysin yhdenmukaisia tämän oletuksen kanssa.
Moottoreista ja generaattoreista
Sen pohj alta on luotu monenlaisia sähkömoottoreita ja sähkögeneraattoreita, eli pyöriviä koneita, joiden toimintaperiaate perustuu mekaanisen energian muuntamiseen sähköenergiaksi (puhettapuhumme generaattoreista) tai sähköstä mekaaniseen (moottoreista). Mikä tahansa generaattori toimii sähkömagneettisen induktion periaatteella, eli EMF (sähkömotorinen voima) tapahtuu johdossa, joka liikkuu magneettikentässä. Sähkömoottori toimii ilmiön perusteella, jossa voima esiintyy johdossa, jonka virta on sijoitettu poikittaiskenttään.
Käyttäen kentän vuorovaikutuksen voimakkuutta niiden liikkuvien osien käämien kierrosten läpi kulkevan virran kanssa, laitteita kutsutaan magnetosähköisiksi työksi. Induktiosähkömittari toimii uutena tehokkaana AC-moottorina kahdella käämityksellä. Käämien välissä olevaa johtavaa kiekkoa pyörii tehonsyöttöön verrannollinen vääntömomentti.
Ja arjessa?
Pienikokoisella akulla toimivat sähkörannekellot ovat tuttuja kaikille. Heidän laitteensa magneettiparin, induktoriparin ja transistorin käytön ansiosta on saatavilla olevien osien lukumäärän suhteen paljon yksinkertaisempi kuin mekaaniset kellot.
Sähkömagneettisia lukkoja tai magneettielementeillä varustettuja sylinterilukkoja käytetään yhä enemmän. Niissä sekä avain että lukko on varustettu yhdistelmäsarjalla. Kun oikea avain menee lukkoon, magneettilukon sisäiset elementit vedetään haluttuun asentoon, jolloin se voidaan avata.
Dynamometrien ja galvanometrin (erittäin herkkä laite, jolla mitataan heikkoja virtoja) laite perustuu magneettien toimintaan. Magneetin ominaisuudet ovat löytäneet sovelluksen hioma-aineiden valmistuksessa. Niinkutsutaan teräviksi pieniksi ja erittäin koviksi hiukkasiksi, joita tarvitaan erilaisten esineiden ja materiaalien mekaaniseen käsittelyyn (hiontaan, kiillotukseen, rouhintaan). Niiden valmistuksen aikana seoksen koostumuksessa välttämätön ferrosilikon laskeutuu osittain uunien pohjalle ja lisätään osittain hioma-aineen koostumukseen. Magneetteja tarvitaan sen poistamiseen.
Tiede ja viestintä
Aineiden magneettisten ominaisuuksien ansiosta tieteellä on kyky tutkia eri kappaleiden rakennetta. Voimme vain mainita magnetokemian tai magneettisten vikojen havaitsemisen (menetelmä vikojen havaitsemiseksi tutkimalla magneettikentän vääristymiä tietyillä tuotteiden alueilla).
Niitä käytetään myös mikroa altouunien, radioviestintäjärjestelmien (sotilas- ja kaupalliset linjat) valmistuksessa, lämpökäsittelyssä sekä kotona että elintarviketeollisuudessa (mikroa altouunit ovat kaikkien tuttuja). On lähes mahdotonta luetella yhden artikkelin puitteissa kaikkia monimutkaisimpia teknisiä laitteita ja sovelluksia, joissa aineiden magneettisia ominaisuuksia käytetään nykyään.
Lääketieteellinen ala
Diagnostiikan ja lääketieteellisen terapian ala ei ollut poikkeus. Röntgensäteitä synnyttävien elektronien lineaaristen kiihdyttimien ansiosta suoritetaan kasvainhoitoa, protonisäteitä syntyy syklotroneissa tai synkrotroneissa, joilla on röntgensäteisiin nähden etuja paikallisessa suunnassa ja tehostunut silmä- ja aivokasvainten hoidossa.
Mitä tulee biologiseenTiede, vielä ennen viime vuosisadan puoliväliä, kehon elintärkeitä toimintoja ei millään tavalla liitetty magneettikenttien olemassaoloon. Tieteellinen kirjallisuus täydentyi ajoittain yksittäisillä viesteillä niiden yhdestä tai toisesta lääketieteellisestä vaikutuksesta. Mutta 60-luvulta lähtien magneetin biologisia ominaisuuksia koskevat julkaisut ovat olleet lumivyöry.
Silloin ja nyt
Alkemistit yrittivät kuitenkin hoitaa ihmisiä sillä jo 1500-luvulla. On ollut monia onnistuneita yrityksiä parantaa hammassärkyä, hermostohäiriöitä, unettomuutta ja monia sisäelinten ongelmia. Näyttää siltä, että magneetti löysi käyttönsä lääketieteessä viimeistään navigoinnissa.
Viimeisen puolen vuosisadan ajan magneettirannerenkaita on käytetty laaj alti, ja ne ovat suosittuja verenpainepotilaiden keskuudessa. Tutkijat uskoivat vakavasti magneetin kykyyn lisätä ihmiskehon vastustuskykyä. Sähkömagneettisten laitteiden avulla opittiin mittaamaan verenvirtauksen nopeutta, ottamaan näytteitä tai pistämään tarvittavat lääkkeet kapseleista.
Magnetti poistaa pienet metallihiukkaset, jotka ovat pudonneet silmään. Sähköanturien toiminta perustuu sen toimintaan (jokainen meistä tuntee elektrokardiogrammin ottamisen). Nykyään fyysikkojen yhteistyö biologien kanssa tutkiakseen taustalla olevia mekanismeja magneettikentän vaikutuksesta ihmiskehoon on tiivistynyt ja tarpeellisempi.
Neodyymimagneetti: ominaisuudet ja sovellukset
Neodyymimagneeteilla katsotaan olevan suurin vaikutus ihmisten terveyteen. Ne koostuvatneodyymi, rauta ja boori. Niiden kemiallinen kaava on NdFeB. Tällaisen magneetin tärkein etu on sen kentän voimakas vaikutus suhteellisen pienellä koolla. Joten 200 gaussin voiman omaavan magneetin paino on noin 1 g. Vertailun vuoksi: yhtä voimakkaalla rautamagneetilla on noin 10 kertaa suurempi paino.
Toinen mainittujen magneettien kiistaton etu on hyvä vakaus ja kyky säilyttää halutut ominaisuudet satoja vuosia. Vuosisadan aikana magneetti menettää ominaisuuksiaan vain 1%.
Kuinka tarkalleen neodyymimagneetteja käsitellään?
Se parantaa verenkiertoa, vakauttaa verenpainetta, taistelee migreeniä vastaan.
Neodyymimagneettien ominaisuuksia alettiin käyttää hoidossa noin 2000 vuotta sitten. Tämäntyyppistä terapiaa mainitaan muinaisen Kiinan käsikirjoituksista. Hoito oli sitten levittämällä magnetoituja kiviä ihmiskehoon.
Terapia oli olemassa myös niiden kiinnittämisenä kehoon. Legenda väittää, että Kleopatra oli velkaa hänen erinomaisen terveytensä ja epämaisen kauneutensa jatkuvalle magneettisiteelle hänen päässään. 1000-luvulla persialaiset tutkijat kuvasivat yksityiskohtaisesti neodyymimagneettien ominaisuuksien suotuisan vaikutuksen ihmiskehoon tulehduksen ja lihasspasmien poistamisen yhteydessä. Tuon ajan säilyneiden todisteiden mukaan voidaan arvioida niiden käyttöä lihasvoiman, luuston lujuuden lisäämiseen ja nivelkipujen vähentämiseen.
Kaikilta vaivoilta…
Todisteet tällaisen vaikutuksen tehokkuudesta julkaistiin vuonna 1530vuonna kuuluisa sveitsiläinen lääkäri Paracelsus. Lääkäri kuvaili kirjoituksissaan magneetin maagisia ominaisuuksia, jotka voivat stimuloida kehon voimia ja aiheuttaa itsensä paranemista. V altava määrä sairauksia tuohon aikaan alettiin voittaa magneetin avulla.
Itsehoito tämän lääkkeen avulla yleistyi Yhdysvalloissa sodanjälkeisinä vuosina (1861-1865), jolloin lääkkeistä puuttui kategorisesti. Käytti sitä sekä lääkkeenä että kipulääkkeenä.
1900-luvulta lähtien magneetin parantavat ominaisuudet ovat saaneet tieteellisiä perusteita. Vuonna 1976 japanilainen lääkäri Nikagawa esitteli käsitteen magneettikentän puutosoireyhtymä. Tutkimukset ovat osoittaneet sen tarkat oireet. Niitä ovat heikkous, väsymys, suorituskyvyn heikkeneminen ja unihäiriöt. On myös migreeniä, nivel- ja selkäkipuja, ruoansulatus- ja sydän- ja verisuonijärjestelmän ongelmia hypotension tai verenpainetaudin muodossa. Se koskee oireyhtymää ja gynekologian alaa ja ihomuutoksia. Magnetoterapiaa käyttämällä nämä olosuhteet voidaan melko onnistuneesti normalisoida.
Tiede ei pysy paikallaan
Tutkijat jatkavat magneettikenttien kokeiluja. Kokeita tehdään sekä eläimillä ja linnuilla että bakteereilla. Heikentyneen magneettikentän olosuhteet heikentävät aineenvaihduntaprosessien onnistumista koelinnuilla ja hiirillä, bakteerit lopettavat lisääntymisen äkillisesti. Pitkäkestoisen kenttävajeen vuoksi elävissä kudoksissa tapahtuu peruuttamattomia muutoksia.
Se on torjua kaikkia tällaisia ilmiöitä ja aiheuttamiaHe käyttävät magnetoterapiaa sellaisenaan lukuisin kielteisin seurauksin. Näyttää siltä, että tällä hetkellä kaikkia magneettien hyödyllisiä ominaisuuksia ei ole vielä tutkittu riittävästi. Lääkäreillä on edessään paljon mielenkiintoisia löytöjä ja uutta kehitystä.
