Svi su odavno navikli na takav predmet kao što je magnet. Ne vidimo ništa posebno u tome. Obično ga povezujemo s satovima fizike ili demonstracijom u obliku trikova o svojstvima magneta za predškolce. I rijetko tko razmišlja o tome koliko nas magneta okružuje u svakodnevnom životu. Ima ih na desetke u svakom stanu. Magnet je prisutan u uređaju svakog zvučnika, magnetofona, električnog brijača, sata. Čak je i staklenka čavala jedno.
I što još?
Mi - ljudi - nismo iznimka. Zahvaljujući biostrujama koje teku u tijelu, oko nas postoji nevidljivi uzorak njegovih linija sile. Zemlja je ogroman magnet. I još grandioznije - plazma kugla sunca. Dimenzije galaksija i maglica, neshvatljive ljudskom umu, rijetko dopuštaju ideju da su sve to također magneti.
Moderna znanost zahtijeva stvaranje novih velikih i super-moćnih magneta, čija su područja primjene povezana s termonuklearnom fuzijom, stvaranjem električne energije, ubrzanjem nabijenih čestica u sinkrotronima, podizanjem potonulih brodova. Stvorite super jako polje pomoću magnetskih svojstavamagnet je jedan od problema moderne fizike.
Pojasnite pojmove
Magnetsko polje je sila koja djeluje na tijela s nabojem koja su u pokretu. Ona "ne radi" sa stacionarnim objektima (ili bez naboja) i služi kao oblik elektromagnetskog polja, koje postoji kao općenitiji koncept.
Ako tijela mogu stvoriti magnetsko polje oko sebe i sama iskusiti silu njegovog utjecaja, nazivaju se magnetima. To jest, ovi objekti su magnetizirani (imaju odgovarajući moment).
Različiti materijali različito reagiraju na vanjsko polje. Oni koji u sebi oslabljuju njegovo djelovanje nazivaju se paramagneti, a oni koji ga jačaju nazivaju se dijamagneti. Pojedini materijali imaju svojstvo tisućustrukog pojačanja vanjskog magnetskog polja. To su feromagneti (kob alt, nikal sa željezom, gadolinij, kao i spojevi i legure spomenutih metala). Oni od njih koji, pavši pod utjecaj jakog vanjskog polja, sami stječu magnetska svojstva, nazivaju se tvrdim magnetima. Drugi, koji se mogu ponašati poput magneta samo pod izravnim utjecajem polja i prestati to biti njegovim nestankom, meki su magneti.
Malo povijesti
Ljudi proučavaju svojstva trajnih magneta od vrlo, vrlo starih vremena. Spominju se u spisima znanstvenika antičke Grčke još 600 godina prije Krista. Prirodni (prirodnog porijekla) magneti mogu se naći u ležištima magnetske rude. Najpoznatiji od velikih prirodnih magneta čuva se u Tartuusveučilište. Teška je 13 kilograma, a teret koji se uz njegovu pomoć može podići je 40 kg.
Čovječanstvo je naučilo stvarati umjetne magnete koristeći razne feromagnete. Vrijednost praha (od kob alta, željeza itd.) leži u sposobnosti držanja tereta koji teži 5000 puta njegove vlastite težine. Umjetni uzorci mogu biti trajni (dobiveni od tvrdih magnetskih materijala) ili elektromagneti s jezgrom čiji je materijal meko magnetsko željezo. Naponsko polje u njima nastaje zbog prolaska električne struje kroz žice namota koji je okružen jezgrom.
Prva ozbiljna knjiga koja je sadržavala pokušaje znanstvenog proučavanja svojstava magneta djelo je londonskog liječnika Gilberta, objavljeno 1600. godine. Ovo djelo sadrži sveukupnost informacija dostupnih u to vrijeme o magnetizmu i elektricitetu, kao i autorove eksperimente.
Osoba pokušava prilagoditi bilo koji od postojećih fenomena praktičnom životu. Naravno, magnet nije bio iznimka.
Kako se koriste magneti
Koja svojstva magneta je čovječanstvo usvojilo? Njegov opseg je toliko širok da se možemo samo nakratko dotaknuti glavnih, najpoznatijih uređaja i primjena ovog prekrasnog predmeta.
Kompas je dobro poznati uređaj za određivanje smjera na tlu. Zahvaljujući njemu, oni utiru put zrakoplovima i brodovima, kopnenom prometu i pješačkim prometnim ciljevima. Oveuređaji mogu biti magnetski (tip pokazivača), koje koriste turisti i topografi, ili nemagnetski (radio i hidrokompasi).
Prvi kompasi od prirodnih magneta napravljeni su u 11. stoljeću i korišteni u navigaciji. Njihovo djelovanje temelji se na slobodnoj rotaciji u horizontalnoj ravnini dugačke igle izrađene od magnetskog materijala, uravnotežene na osi. Jedan od njegovih krajeva uvijek je okrenut prema jugu, drugi - prema sjeveru. Dakle, uvijek možete točno saznati glavne smjerove u vezi sa kardinalnim točkama.
Glavne sfere
Polja na kojima su svojstva magneta našla svoju glavnu primjenu - radio i elektrotehnika, instrumentacija, automatizacija i telemehanika. Od feromagnetskih materijala dobivaju se releji, magnetski krugovi itd. Godine 1820. otkriveno je svojstvo vodiča koji vodi struju da djeluje na magnetsku iglu, tjerajući je da se okreće. Istovremeno je došlo do još jednog otkrića - par paralelnih vodiča, kroz koje prolazi struja istog smjera, ima svojstvo međusobnog privlačenja.
Zbog toga je napravljena pretpostavka o uzroku svojstava magneta. Sve takve pojave nastaju u vezi sa strujama, uključujući i one koje kruže unutar magnetskih materijala. Moderne ideje u znanosti u potpunosti su u skladu s ovom pretpostavkom.
O motorima i generatorima
Na temelju njega stvorene su mnoge varijante elektromotora i električnih generatora, odnosno strojeva rotacijskog tipa, čiji se princip rada temelji na pretvaranju mehaničke energije u električnu (govorgovorimo o generatorima) ili električnih do mehaničkih (o motorima). Svaki generator radi na principu elektromagnetske indukcije, odnosno EMF (elektromotorna sila) se javlja u žici koja se kreće u magnetskom polju. Elektromotor radi na temelju fenomena pojave sile u žici sa strujom smještenom u poprečnom polju.
Koristeći snagu interakcije polja sa strujom koja prolazi kroz zavoje namota njihovih pokretnih dijelova, uređaji se nazivaju magnetoelektrični rad. Indukcijski mjerač električne energije djeluje kao novi snažan AC motor s dva namota. Vodljivi disk koji se nalazi između namota podvrgava se rotaciji zakretnim momentom proporcionalnim ulaznoj snazi.
A u svakodnevnom životu?
Pokreni minijaturnom baterijom, električni ručni satovi poznati su svima. Njihov je uređaj, zahvaljujući korištenju para magneta, para induktora i tranzistora, mnogo jednostavniji u smislu broja dostupnih dijelova od mehaničkih satova.
Sve se više koriste brave elektromagnetskog tipa ili cilindarske brave opremljene magnetskim elementima. U njima su i ključ i brava opremljeni kombiniranim setom. Kada ispravan ključ dobro uđe u bravu, unutarnji elementi magnetske brave privlače se u željeni položaj, što omogućuje njeno otvaranje.
Uređaj dinamometara i galvanometra (visoko osjetljiv uređaj kojim se mjere slabe struje) temelji se na djelovanju magneta. Svojstva magneta našla su primjenu u proizvodnji abraziva. Takonazivaju oštre male i vrlo tvrde čestice koje su potrebne za mehaničku obradu (brušenje, poliranje, grubo obrađivanje) raznih predmeta i materijala. Tijekom njihove proizvodnje, ferosilicij, koji je neophodan u sastavu smjese, djelomično se taloži na dno peći, a djelomično se uvodi u sastav abraziva. Magneti su potrebni za uklanjanje.
Znanost i komunikacije
Zbog magnetskih svojstava tvari, znanost ima mogućnost proučavanja strukture različitih tijela. Možemo spomenuti samo magnetokemiju ili detekciju magnetskih nedostataka (metoda otkrivanja nedostataka proučavanjem izobličenja magnetskog polja u određenim područjima proizvoda).
Koriste se i u proizvodnji mikrovalne opreme, radio komunikacijskih sustava (vojne i komercijalne linije), toplinskoj obradi, kako kod kuće tako iu prehrambenoj industriji (mikrovalne pećnice su svima dobro poznate). Gotovo je nemoguće u okviru jednog članka nabrojati sve najsloženije tehničke uređaje i primjene u kojima se danas koriste magnetska svojstva tvari.
medicinsko područje
Područje dijagnostike i medicinske terapije nije bilo iznimka. Zahvaljujući linearnim akceleratorima elektrona koji generiraju X-zrake, provodi se terapija tumora, generiraju se protonske zrake u ciklotronima ili sinhrotronima, koji imaju prednosti u odnosu na X-zrake u lokalnoj usmjerenosti i povećanu učinkovitost u liječenju tumora oka i mozga.
Što se tiče biološkeznanosti, čak i prije sredine prošlog stoljeća, vitalne funkcije tijela ni na koji način nisu bile povezane s postojanjem magnetskih polja. Znanstvena literatura povremeno se punila pojedinačnim porukama o jednom ili drugom njihovom medicinskom učinku. Ali od šezdesetih godina, objave o biološkim svojstvima magneta bile su lavina.
Nekada i sada
Međutim, alkemičari su pokušali liječiti ljude njime još u 16. stoljeću. Bilo je mnogo uspješnih pokušaja da se izliječe zubobolja, živčani poremećaji, nesanica i mnogi problemi s unutarnjim organima. Čini se da je magnet svoju primjenu u medicini našao tek u navigaciji.
U posljednjih pola stoljeća, magnetske narukvice bile su naširoko korištene, popularne među pacijentima s poremećenim krvnim tlakom. Znanstvenici su ozbiljno vjerovali u sposobnost magneta da poveća otpor ljudskog tijela. Uz pomoć elektromagnetskih uređaja naučili su mjeriti brzinu protoka krvi, uzimati uzorke ili ubrizgavati potrebne lijekove iz kapsula.
Magnet uklanja male metalne čestice koje su upale u oko. Rad električnih senzora temelji se na njegovom djelovanju (svatko od nas je upoznat s postupkom uzimanja elektrokardiograma). U naše vrijeme suradnja fizičara s biolozima na proučavanju temeljnih mehanizama utjecaja magnetskog polja na ljudsko tijelo postaje sve bliža i potrebnija.
Neodimijski magnet: svojstva i primjena
Neodim magneti smatraju se da imaju najveći utjecaj na ljudsko zdravlje. Oni se sastoje odneodim, željezo i bor. Njihova kemijska formula je NdFeB. Glavna prednost takvog magneta je snažan učinak njegovog polja s relativno malom veličinom. Dakle, težina magneta sa silom od 200 gausa je oko 1 g. Za usporedbu, željezni magnet jednake snage ima oko 10 puta veću težinu.
Još jedna nedvojbena prednost spomenutih magneta je dobra stabilnost i sposobnost očuvanja željenih kvaliteta stotinama godina. Tijekom stoljeća, magnet gubi svoja svojstva za samo 1%.
Kako se točno tretiraju neodimijski magneti?
Poboljšava cirkulaciju krvi, stabilizira krvni tlak, bori se protiv migrene.
Svojstva neodimijskih magneta počela su se koristiti za liječenje prije otprilike 2000 godina. Spominjanje ove vrste terapije nalazi se u rukopisima stare Kine. Liječenje je tada bilo primjenom magnetiziranog kamenja na ljudsko tijelo.
Terapija je također postojala u obliku njihovog pričvršćivanja za tijelo. Legenda tvrdi da je Kleopatra svoje izvrsno zdravlje i nezemaljsku ljepotu dugovala stalnom nošenju magnetskog zavoja na glavi. U 10. stoljeću perzijski znanstvenici su detaljno opisali blagotvorno djelovanje svojstava neodimijskih magneta na ljudsko tijelo u slučaju otklanjanja upala i grčeva mišića. Prema preživjelim dokazima iz tog vremena, može se suditi o njihovoj upotrebi za povećanje mišićne snage, snage kostiju i smanjenje bolova u zglobovima.
Od svih bolesti…
Dokaz o djelotvornosti takvog utjecaja objavljen je 1530. godinegodine poznati švicarski liječnik Paracelsus. Liječnik je u svojim spisima opisao magična svojstva magneta koji bi mogao potaknuti tjelesne snage i izazvati samoizlječenje. Ogroman broj bolesti tih dana počeo se prevladavati pomoću magneta.
Samoliječenje uz pomoć ovog lijeka postalo je rašireno u SAD-u u poslijeratnim godinama (1861.-1865.), kada su lijekovi kategorički nedostajali. Koristio ga je i kao lijek i kao sredstvo protiv bolova.
Od 20. stoljeća, ljekovita svojstva magneta dobila su znanstveno opravdanje. 1976. godine japanski liječnik Nikagawa uveo je koncept sindroma nedostatka magnetskog polja. Istraživanja su utvrdila točne simptome. Sastoje se od slabosti, umora, smanjene učinkovitosti i poremećaja spavanja. Tu su i migrene, bolovi u zglobovima i kralježnici, problemi s probavnim i kardiovaskularnim sustavom u vidu hipotenzije ili hipertenzije. Tiče se sindroma i područja ginekologije, te kožnih promjena. Primjenom magnetoterapije ova stanja se mogu prilično uspješno normalizirati.
Znanost ne miruje
Znanstvenici nastavljaju eksperimentirati s magnetskim poljima. Pokusi se provode kako na životinjama i pticama, tako i na bakterijama. Uvjeti oslabljenog magnetskog polja smanjuju uspješnost metaboličkih procesa kod pokusnih ptica i miševa, bakterije se naglo prestaju razmnožavati. Uz produljeni deficit polja, živa tkiva prolaze kroz nepovratne promjene.
To je za borbu protiv svih takvih pojava i uzrokovanihmagnetoterapiju kao takvu koriste s brojnim negativnim posljedicama. Čini se da trenutno sva korisna svojstva magneta još uvijek nisu dovoljno proučena. Liječnici čekaju puno zanimljivih otkrića i novih razvoja.
