Viimeisten 50 vuoden aikana kaikki tieteenalat ovat edistyneet nopeasti. Mutta luettuaan paljon magnetismin ja painovoiman luonteesta kertovia lehtiä, voi tulla johtopäätökseen, että ihmisellä on vielä enemmän kysymyksiä kuin ennen.
Magnetismin ja painovoiman luonne
Kaikille on selvää ja ymmärrettävää, että ylös syrjäytyneet esineet putoavat nopeasti maahan. Mikä heitä houkuttelee? Voimme turvallisesti olettaa, että tuntemattomat voimat houkuttelevat heitä. Näitä samoja voimia kutsutaan luonnolliseksi painovoimaksi. Sen jälkeen kaikki kiinnostuneet kohtaavat paljon kiistaa, olettamuksia, oletuksia ja kysymyksiä. Mikä on magnetismin luonne? Mitä ovat gravitaatioaallot? Minkä vaikutuksen seurauksena ne muodostuvat? Mikä on niiden olemus ja taajuus? Miten ne vaikuttavat ympäristöön ja jokaiseen yksilöllisesti? Kuinka järkevästi tätä ilmiötä voidaan käyttää sivilisaation hyväksi?
Magnetismin käsite
1800-luvun alussa fyysikko Hans Christian Oersted löysi sähkövirran magneettikentän. Se antoimahdollisuus olettaa, että magnetismin luonne liittyy läheisesti sähkövirtaan, joka syntyy kunkin olemassa olevan atomin sisällä. Herää kysymys, mitkä ilmiöt voivat selittää maan magnetismin luonteen?
Tähän mennessä on todettu, että magnetoitujen kohteiden magneettikenttiä synnyttävät suurimmassa määrin elektronit, jotka pyörivät jatkuvasti akselinsa ympäri ja olemassa olevan atomin ytimen ympäri.
On pitkään todettu, että elektronien kaoottinen liike on todellista sähkövirtaa, ja sen läpikulku saa aikaan magneettikentän syntymisen. Yhteenvetona tämän osan voimme turvallisesti sanoa, että elektronit, johtuen niiden kaoottisesta liikenteestä atomien sisällä, synnyttävät atomien sisäisiä virtoja, jotka puolestaan vaikuttavat magneettikentän syntymiseen.
Mutta mikä on syynä siihen, että magneettikentällä on eri asioissa merkittäviä eroja omassa arvossaan, samoin kuin erilaiset magnetointivoimat? Tämä johtuu siitä, että itsenäisten elektronien liikeakselit ja -radat atomeissa voivat olla eri paikoissa suhteessa toisiinsa. Tämä johtaa siihen, että myös liikkuvien elektronien tuottamat magneettikentät sijaitsevat vastaavissa paikoissa.
Siten on huomattava, että ympäristö, josta magneettikenttä syntyy, vaikuttaa siihen suoraan, lisäämällä tai heikentäen itse kenttää.
Materiaaleja, joiden magneettikenttä heikentää muodostuvaa kenttää, kutsutaan diamagneettisiksi, ja materiaaleja, jotka vahvistavat erittäin heikostimagneettikenttiä kutsutaan paramagneettisiksi.
Aineiden magneettiset ominaisuudet
On huomattava, että magnetismin luonne ei synny vain sähkövirran, vaan myös kestomagneettien avulla.
Kesyviä magneetteja voidaan valmistaa pienestä määrästä maapallon aineita. Mutta on syytä huomata, että kaikki esineet, jotka ovat magneettikentän säteellä, magnetisoituvat ja niistä tulee suoria magneettikentän lähteitä. Yllä olevan analysoinnin jälkeen on syytä lisätä, että magneettisen induktion vektori aineen läsnä ollessa eroaa tyhjiömagneettisen induktion vektorista.
Ampèren hypoteesi magnetismin luonteesta
Erinomainen ranskalainen tiedemies Andre-Marie Ampère havaitsi syy-seuraus-suhteen, jonka seurauksena kehon hallussapidon välinen yhteys magneettisten ominaisuuksien avulla. Mutta mikä on Ampèren hypoteesi magnetismin luonteesta?
Historia alkoi tiedemiehen näkemän vahvan vaikutelman ansiosta. Hän oli todistamassa Oersted Lmierin tutkimusta, joka rohkeasti ehdotti, että Maan magnetismin syynä ovat maapallon sisällä säännöllisesti kulkevat virrat. Perustava ja merkittävin panos tehtiin: kappaleiden magneettiset ominaisuudet voitiin selittää niissä jatkuvalla virtojen kierrolla. Sen jälkeen kun Ampere esitti seuraavan johtopäätöksen: minkä tahansa olemassa olevan kappaleen magneettiset ominaisuudet määrää niiden sisällä virtaavien sähkövirtojen suljettu piiri. Fyysikon lausunto oli rohkea ja rohkea teko, sillä hän ylitti kaiken edellisenlöydöt, jotka selittävät kappaleiden magneettisia ominaisuuksia.
Elektronien ja sähkövirran liike
Ampèren hypoteesi väittää, että jokaisen atomin ja molekyylin sisällä on elementaarinen ja kiertävä sähkövirran varaus. On syytä huomata, että nykyään tiedämme jo, että nämä samat virrat muodostuvat elektronien kaoottisen ja jatkuvan liikkeen seurauksena atomeissa. Jos sovitut tasot ovat satunnaisesti suhteessa toisiinsa molekyylien lämpöliikkeen vuoksi, niin niiden prosessit ovat keskenään kompensoituja ja niillä ei ole lainkaan magneettisia piirteitä. Ja magnetoidussa esineessä yksinkertaisimmat virrat pyritään varmistamaan, että niiden toimet ovat koordinoituja.
Ampèren hypoteesi pystyy selittämään, miksi magneettiset neulat ja kehykset, joilla on sähkövirta magneettikentässä, käyttäytyvät identtisesti toistensa kanssa. Nuolta puolestaan on pidettävä identtisesti suunnattujen pienten virtapiirien kompleksina.
Erityinen ryhmä paramagneettisia materiaaleja, joissa magneettikenttä on suuresti parantunut, kutsutaan ferromagneettisiksi. Näitä materiaaleja ovat rauta, nikkeli, koboltti ja gadolinium (ja niiden seokset).
Mutta kuinka selittää kestomagneettien magnetismin luonne? Ferromagneetit eivät muodosta magneettikenttiä vain elektronien liikkeen seurauksena, vaan myös niiden oman kaoottisen liikkeen seurauksena.
Kulmamomentti (oikea vääntömomentti) on saanut nimen - spin. Elektronit pyörivät koko olemassaolonsa ajan akselinsa ympäri ja synnyttävät varauksellaan yhdessä magneettikentänkentällä, joka muodostuu niiden kiertoradan liikkeen seurauksena ytimien ympäri.
Lämpötila Marie Curie
Lämpötila, jonka yläpuolella ferromagneettinen aine menettää magnetisoitumisensa, on saanut nimensä - Curie-lämpötila. Loppujen lopuksi tämän löydön teki ranskalainen tiedemies, jolla oli tämä nimi. Hän tuli siihen tulokseen, että jos magnetoitunutta esinettä kuumennetaan merkittävästi, se ei enää pysty houkuttelemaan raudasta valmistettuja esineitä.
Ferromagneetit ja niiden käyttötarkoitukset
Huolimatta siitä, että maailmassa ei ole niin paljon ferromagneettisia kappaleita, niiden magneettisilla ominaisuuksilla on suurta käytännön hyötyä ja merkitystä. Kelan raudasta tai teräksestä valmistettu ydin vahvistaa magneettikenttää monta kertaa, mutta ei ylitä kelan virrankulutusta. Tämä ilmiö auttaa suuresti säästämään energiaa. Sydämet on valmistettu yksinomaan ferromagneeteista, eikä sillä ole väliä mihin tarkoitukseen tämä osa tulee olemaan.
Magneettinen tallennusmenetelmä
Ferromagneettien avulla valmistetaan ensiluokkaisia magneettinauhoja ja pienoismagneettikalvoja. Magneettinauhat ovat laaj alti käytössä äänen ja videon tallentamisessa.
Magneettinauha on muovinen alusta, joka koostuu PVC:stä tai muista osista. Sen päälle levitetään kerros, joka on magneettilakka, joka koostuu monista hyvin pienistä neulamaisista rauta- tai muun ferromagneettihiukkasista.
Tallennusprosessi suoritetaan nauhalle kiitossähkömagneetit, joiden magneettikenttä on alttiina ajan muutoksille äänen värähtelyjen vuoksi. Nauhan liikkeen seurauksena magneettipään lähellä kalvon jokainen osa altistetaan magnetisaatiolle.
Painovoiman luonne ja sen käsitteet
Ensinnäkin on syytä huomata, että painovoima ja sen voimat sisältyvät universaalin gravitaatiolain piiriin, jonka mukaan kaksi materiaalista pistettä vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massojen tuloon ja käänteisesti verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.
Nykyaikainen tiede on alkanut tarkastella gravitaatiovoiman käsitettä hieman eri tavalla ja selittää sen itse Maan gravitaatiokentän vaikutukseksi, jonka alkuperää ei valitettavasti ole vielä selvitetty.
Yhteenvetona haluaisin huomauttaa, että kaikki maailmassamme liittyy läheisesti toisiinsa, eikä painovoiman ja magnetismin välillä ole merkittävää eroa. Loppujen lopuksi painovoimalla on sama magnetismi, ei vain suuressa määrin. Maapallolla on mahdotonta repiä esinettä luonnosta - magnetismia ja painovoimaa rikotaan, mikä voi tulevaisuudessa merkittävästi vaikeuttaa sivilisaation elämää. Pitäisi korjata suurten tiedemiesten tieteellisten löytöjen hedelmiä ja pyrkiä uusiin saavutuksiin, mutta kaikkia tosiasioita tulee käyttää järkevästi, vahingoittamatta luontoa ja ihmiskuntaa.
