De magnetism eller magnetisk energi är en naturkraft associerad med rörelse av elektriska laddningar och som kan åstadkomma attraktion eller avstötning i vissa ämnen. Magneter är välkända magnetismkällor.
Inuti dessa finns interaktioner som resulterar i närvaro av magnetfält, som utövar sitt inflytande på små bitar av järn eller nickel, till exempel.
Magnetfältet hos en magnet blir synligt när det placeras under ett papper på vilket järnarket sprids. Arkiveringen orienteras omedelbart längs fältlinjerna och skapar en tvådimensionell bild av fältet..
En annan välkänd källa är ledningar som bär elektrisk ström; men till skillnad från permanentmagneter försvinner magnetism när strömmen upphör.
Närhelst ett magnetfält uppträder någonstans, måste någon agent utföra arbete. Den energi som investeras i denna process lagras i det magnetfält som skapas och kan sedan betraktas som magnetisk energi.
Beräkningen av hur mycket magnetisk energi som lagras i fältet beror på detta och på enhetens geometri eller regionen där den skapades..
Induktorer eller spolar är bra ställen för detta, vilket skapar magnetisk energi på liknande sätt som hur elektrisk energi lagras mellan plattorna på en kondensator..
Artikelindex
De legender som Plinius berättade om det antika Grekland talar om herden Magnes, som för mer än 2000 år sedan hittade ett mystiskt mineral som kunde locka till sig järnbitar, men inte andra material. Det var magnetit, en järnoxid med starka magnetiska egenskaper.
Anledningen till den magnetiska attraktionen förblev dold i hundratals år. I bästa fall tillskrivs det övernaturliga händelser. Även om det inte slutade hitta intressanta applikationer för det, till exempel kompassen.
Kompassen som uppfanns av kineserna använder jordens egen magnetism för att vägleda användaren under navigering..
Studien av magnetiska fenomen fick ett stort framsteg tack vare William Gilbert (1544 - 1603). Denna engelska forskare från den elisabetanska eran studerade magnetfältet för en sfärisk magnet och drog slutsatsen att jorden måste ha sitt eget magnetfält.
Från sin studie av magneter insåg han också att han inte kunde få separata magnetiska poler. När en magnet är uppdelad i två har de nya magneterna också båda polerna.
Det var dock i början av 1800-talet när forskare insåg förekomsten av sambandet mellan elektrisk ström och magnetism.
Hans Christian Oersted (1777 - 1851), född i Danmark, hade 1820 idén att leda en elektrisk ström genom en ledare och observera effekten av detta på en kompass. Kompassen skulle avvika, och när strömmen slutade flyta skulle kompassen peka norrut som vanligt.
Detta fenomen kan verifieras genom att föra kompassen närmare en av kablarna som kommer ut ur bilbatteriet medan startmotorn används..
När kretsen stängs bör nålen uppleva en observerbar avböjning, eftersom bilarnas batterier kan leverera tillräckligt höga strömmar så att kompassen avviker.
På detta sätt var det tydligt att laddningarna i rörelse är de som ger upphov till magnetismen..
Några år efter Oersted-experimenten markerade den brittiska forskaren Michael Faraday (1791 - 1867) ytterligare en milstolpe genom att upptäcka att olika magnetfält i sin tur ger upphov till elektriska strömmar..
Båda fenomenen, elektriska och magnetiska, är nära besläktade med varandra, var och en ger upphov till varandra. De förenades av Faradays lärjunge, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), i ekvationerna som bär hans namn.
Dessa ekvationer innehåller och sammanfattar den elektromagnetiska teorin och har giltighet även inom relativistisk fysik..
Varför uppvisar vissa material magnetiska egenskaper eller får lätt magnetism? Vi vet att magnetfältet beror på rörliga laddningar, därför måste det finnas osynliga elektriska strömmar inuti magneten som ger upphov till magnetism.
All materia innehåller elektroner som kretsar kring atomkärnan. Elektronen kan jämföras med jorden, som har en translationell rörelse runt solen och också en rotationsrörelse på sin egen axel..
Klassisk fysik tillskriver elektronen liknande rörelser, även om analogin inte är helt korrekt. Men poängen är att båda egenskaperna hos elektronen får den att bete sig som en liten slinga som skapar ett magnetfält..
Det är elektronens snurr som bidrar mest till atomens magnetfält. I atomer med många elektroner grupperas de parvis och med motsatta snurr. Således avbryter deras magnetfält varandra. Detta är vad som händer i de flesta material.
Det finns dock vissa mineraler och föreningar där det finns en oparad elektron. På detta sätt är nettomagnetfältet inte noll. Detta skapar en magnetiskt ögonblick, en vektor vars storlek är produkten av strömmen och kretsarean.
Intilliggande magnetiska moment samverkar med varandra och bildar regioner som kallas magnetiska domäner, där många snurr är inriktade i samma riktning. Det resulterande magnetfältet är mycket starkt.
Material som har denna kvalitet kallas ferromagnetisk. De är några: järn, nickel, kobolt, gadolinium och några legeringar av samma.
Resten av elementen i det periodiska systemet saknar dessa uttalade magnetiska effekter. De faller i kategorin paramagnetisk eller diamagnetisk.
I själva verket är diamagnetism en egenskap hos alla material som upplever en liten avstötning i närvaro av ett externt magnetfält. Vismut är det element som har den mest accentuerade diamagnetismen.
Å andra sidan består paramagnetism av ett mindre intensivt magnetiskt svar än ferromagnetism men lika attraktivt. Paramagnetiska ämnen är till exempel aluminium, luft och vissa järnoxider som goetit.
Magnetism är en del av naturens grundläggande krafter. Eftersom människor också är en del av det, är de anpassade till förekomsten av magnetiska fenomen, liksom resten av livet på planeten. Till exempel använder vissa djur jordens magnetfält för att orientera sig geografiskt..
Man tror faktiskt att fåglar utför sina långa vandringar tack vare att de i hjärnan har en slags organisk kompass som gör att de kan uppfatta och använda det geomagnetiska fältet..
Medan människor saknar en kompass som denna har de istället förmågan att modifiera miljön på många fler sätt än resten av djurriket. Således har medlemmar av vår art använt magnetism till sin fördel från det ögonblick då den första grekiska herden upptäckte lodstenen..
Sedan dess finns det många tillämpningar av magnetism. Här är några:
- Den ovannämnda kompassen, som använder jordens geomagnetiska fält för att orientera sig geografiskt.
- Gamla TV-skärmar, datorer och oscilloskop, baserade på katodstråleröret, som använder spolar som genererar magnetfält. Dessa är ansvariga för att avböja elektronstrålen så att den träffar vissa platser på skärmen och bildar därmed bilden.
- Masspektrometrar, används för att studera olika typer av molekyler och med många tillämpningar inom biokemi, kriminologi, antropologi, historia och andra discipliner. De använder elektriska och magnetiska fält för att avlasta laddade partiklar i banor som beror på deras hastighet..
- Magnetohydrodynamisk framdrivning, där en magnetisk kraft driver en stråle av havsvatten (en bra ledare) bakåt, så att enligt Newtons tredje lag får ett fordon eller en båt en framåtimpuls.
- Magnetisk resonanstomografi, en icke-invasiv metod för att få bilder av insidan av människokroppen. I grund och botten använder den ett mycket intensivt magnetfält och analyserar svaret på vätekärnorna (protoner) som finns i vävnaderna, som har den ovannämnda egenskapen spin..
Dessa applikationer är redan etablerade, men i framtiden tror man att magnetism också kan bekämpa sjukdomar som bröstcancer genom teknikerna hypertermisk, som producerar magnetiskt inducerad värme.
Tanken är att injicera flytande magnetit direkt i tumören. Tack vare värmen som produceras av de magnetiskt inducerade strömmarna skulle järnpartiklarna bli tillräckligt varma för att förstöra de maligna cellerna..
När du tänker på användningen av en viss typ av energi, behöver den omvandlas till någon typ av rörelse, till exempel en turbin, en hiss eller ett fordon; Eller att den förvandlas till elektrisk energi som slår på någon enhet: telefoner, tv-apparater, en bankomat och sådant.
Energi är en storlek med flera manifestationer som kan modifieras på många sätt. Kan energin i en liten magnet förstärkas så att den kontinuerligt rör sig mer än några mynt??
För att vara användbar måste energin ha ett stort utbud och komma från en mycket riklig källa.
Sådana energier finns i naturen, från vilka de andra typerna produceras. De är kända som primära energier:
- Solenergi.
- Kärnenergi.
- Geotermisk energi.
- Vindkraft.
- Biomassa energi.
- Energi från fossila bränslen och mineraler.
Sekundära energier, såsom el och värme, produceras av dessa. Var är den magnetiska energin här?
Elektricitet och magnetism är inte två separata fenomen. Faktum är att de båda tillsammans är kända som elektromagnetiska fenomen. Så länge en av dem finns, kommer den andra att finnas.
Där det finns elektrisk energi kommer det att finnas magnetisk energi i någon form. Men detta är en sekundär energi som kräver en tidigare transformation av några av de primära energierna.
Fördelarna eller nackdelarna med att använda någon form av energi fastställs enligt många kriterier. Dessa inkluderar hur lätt och billigt dess produktion är, och även hur mycket processen kan påverka miljön och människor negativt..
Något viktigt att ta hänsyn till är att energier transformeras många gånger innan de kan användas..
Hur många omvandlingar måste ha skett för att göra magneten med vilken inköpslistan ska fästas på kylskåpsdörren? Hur många ska man bygga en elbil? Visst nog.
Och hur ren är den magnetiska eller elektromagnetiska energin? Det finns de som tror att konstant exponering för elektromagnetiska fält av mänskligt ursprung orsakar hälso- och miljöproblem.
För närvarande finns det många forskningslinjer som syftar till att studera dessa fälts påverkan på hälsa och miljö, men enligt prestigefyllda internationella organisationer finns det hittills inga avgörande bevis för att de är skadliga.
En anordning som fungerar för att innehålla magnetisk energi kallas en induktor. Det är en spole som bildas av lindning av koppartråd med tillräckligt antal varv och är användbar i många kretsar för att begränsa strömmen och förhindra att den ändras plötsligt.
Genom att cirkulera en ström genom en spirals varv skapas ett magnetfält inuti den..
Om strömmen ändras, gör också magnetfältlinjerna. Dessa förändringar inducerar en ström i svängarna som motsätter sig dem, enligt Faraday-Lenz-induktionslagen.
När strömmen ökar eller minskar plötsligt motsätter sig spolen den, därför kan den ha skyddande effekter på kretsen.
Magnetisk energi lagras i det magnetfält som skapas i volymen avgränsad av spolens varv, vilket kommer att betecknas som ELLERB och det beror på:
- Intensiteten hos magnetfältet B.
- Spolens tvärsnittsarea TILL.
- Spollängd l.
- Vakuumets permeabilitet μeller.
Den beräknas enligt följande:
Denna ekvation är giltig i alla områden i rymden där det finns ett magnetfält. Om volymen är känd V i denna region, dess permeabilitet och fältets intensitet är det möjligt att beräkna hur mycket magnetisk energi den har.
Magnetfältet inuti en luftfylld spole med en diameter på 2,0 cm och en längd på 26 cm är 0,70 T. Hur mycket energi lagras i detta fält?
Faktum: vakuumets permeabilitet är μeller = 4π. 10-7 T.m / A
De numeriska värdena ersätts i föregående ekvation, var noga med att konvertera värdena till enheterna i det internationella systemet.
.0.7%5E%7B2%7D.%5Cpi&space;.%5Cleft&space;(%5Cfrac%7B2.10%5E%7B-2%7D%7D%7B4%7D&space;%5Cright&space;).26.10%5E%7B%5E%7B-2%7D%7D%5C,&space;J=15.93%5C,&space;J)
Ingen har kommenterat den här artikeln än.