Sa nakalipas na 50 taon, ang lahat ng sangay ng agham ay mabilis na sumulong. Ngunit pagkatapos magbasa ng maraming magasin tungkol sa likas na katangian ng magnetism at gravity, maaaring magkaroon ng konklusyon na ang isang tao ay may mas maraming tanong kaysa dati.
Nature ng magnetism at gravity
Malinaw at nauunawaan ng lahat na ang mga bagay na itinapon ay mabilis na nahuhulog sa lupa. Ano ang nakakaakit sa kanila? Maaari naming ligtas na ipagpalagay na sila ay naaakit ng ilang hindi kilalang pwersa. Ang parehong mga puwersa ay tinatawag na natural na grabidad. Pagkatapos nito, ang lahat ng interesado ay nahaharap sa maraming kontrobersya, haka-haka, pagpapalagay at mga katanungan. Ano ang katangian ng magnetismo? Ano ang gravitational waves? Bilang resulta ng anong impluwensya ang nabuo sa kanila? Ano ang kanilang kakanyahan, pati na rin ang dalas? Paano sila nakakaapekto sa kapaligiran at bawat tao nang paisa-isa? Gaano makatwiran ang paggamit ng hindi pangkaraniwang bagay na ito para sa kapakinabangan ng sibilisasyon?
Ang konsepto ng magnetism
Sa unang bahagi ng ikalabinsiyam na siglo, natuklasan ng physicist na si Hans Christian Oersted ang magnetic field ng electric current. Nagbigay itoang posibilidad na ipagpalagay na ang kalikasan ng magnetism ay malapit na nauugnay sa electric current na nabuo sa loob ng bawat isa sa mga umiiral na atomo. Lumilitaw ang tanong, anong mga phenomena ang makapagpapaliwanag sa kalikasan ng terrestrial magnetism?
Sa ngayon, itinatag na ang mga magnetic field sa mga magnetized na bagay ay nabuo sa mas malaking lawak ng mga electron na patuloy na umiikot sa paligid ng kanilang axis at sa paligid ng nucleus ng isang umiiral na atom.
Matagal nang itinatag na ang magulong paggalaw ng mga electron ay isang tunay na electric current, at ang pagdaan nito ay naghihikayat sa paglitaw ng magnetic field. Sa pagbubuod sa bahaging ito, ligtas nating masasabi na ang mga electron, dahil sa kanilang magulong paggalaw sa loob ng mga atom, ay bumubuo ng mga intra-atomic na alon, na, naman, ay nakakatulong sa paglitaw ng isang magnetic field.
Ngunit ano ang dahilan ng katotohanan na sa iba't ibang mga bagay ang magnetic field ay may makabuluhang pagkakaiba sa sarili nitong halaga, pati na rin ang iba't ibang puwersa ng magnetization? Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga axes at orbit ng paggalaw ng mga independiyenteng electron sa mga atom ay maaaring nasa iba't ibang mga posisyon na nauugnay sa bawat isa. Ito ay humahantong sa katotohanan na ang mga magnetic field na ginawa ng gumagalaw na mga electron ay matatagpuan din sa mga kaukulang posisyon.
Kaya, dapat tandaan na ang kapaligiran kung saan nagmumula ang magnetic field ay direktang nakakaapekto dito, na nagpapataas o nagpapahina sa mismong field.
Materials, ang magnetic field na nagpapahina sa nagreresultang field, ay tinatawag na diamagnetic, at mga materyales, na napakahina na nagpapalakastinatawag na paramagnetic ang magnetic field.
Magnetic na katangian ng mga substance
Dapat tandaan na ang likas na katangian ng magnetism ay nabuo hindi lamang sa pamamagitan ng electric current, kundi pati na rin ng mga permanenteng magnet.
Ang mga permanenteng magnet ay maaaring gawin mula sa isang maliit na bilang ng mga sangkap sa Earth. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng noting na ang lahat ng mga bagay na nasa loob ng radius ng magnetic field ay magiging magnetized at maging direktang pinagmumulan ng magnetic field. Pagkatapos pag-aralan ang nasa itaas, nararapat na idagdag na ang vector ng magnetic induction sa kaso ng pagkakaroon ng isang substance ay naiiba sa vector ng vacuum magnetic induction.
Ang hypothesis ni Ampere tungkol sa kalikasan ng magnetism
Ang sanhi-at-epekto na relasyon, bilang isang resulta kung saan ang koneksyon sa pagitan ng pagkakaroon ng mga katawan sa pamamagitan ng magnetic features, ay natuklasan ng namumukod-tanging French scientist na si Andre-Marie Ampère. Ngunit ano ang hypothesis ni Ampère tungkol sa likas na katangian ng magnetism?
Nagsimula ang kasaysayan dahil sa malakas na impresyon sa nakita ng scientist. Nasaksihan niya ang pananaliksik ni Oersted Lmier, na matapang na nagmungkahi na ang sanhi ng magnetism ng Earth ay ang mga alon na regular na dumadaan sa loob ng globo. Ang pangunahing at pinakamahalagang kontribusyon ay ginawa: ang mga magnetic na katangian ng mga katawan ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng patuloy na sirkulasyon ng mga alon sa kanila. Matapos ilagay ng Ampere ang sumusunod na konklusyon: ang mga magnetic na katangian ng alinman sa mga umiiral na katawan ay tinutukoy ng isang closed circuit ng mga electric current na dumadaloy sa loob ng mga ito. Ang pahayag ng physicist ay isang matapang at matapang na kilos, dahil tinawid niya ang lahat ng naunamga pagtuklas, na nagpapaliwanag sa mga magnetic features ng mga katawan.
Paggalaw ng mga electron at electric current
Ang
Ampère's hypothesis ay nagsasaad na sa loob ng bawat atom at molekula ay mayroong elementarya at umiikot na singil ng electric current. Kapansin-pansin na ngayon alam na natin na ang parehong mga alon ay nabuo bilang isang resulta ng magulo at tuluy-tuloy na paggalaw ng mga electron sa mga atomo. Kung ang napagkasunduang mga eroplano ay random na nauugnay sa isa't isa dahil sa thermal na paggalaw ng mga molekula, kung gayon ang kanilang mga proseso ay magkakaparehong nabayaran at walang ganap na magnetic na mga tampok. At sa isang magnetized na bagay, ang pinakasimpleng agos ay naglalayong tiyakin na ang kanilang mga aksyon ay magkakaugnay.
Ang
Ampère's hypothesis ay nakapagpaliwanag kung bakit ang mga magnetic needle at mga frame na may electric current sa isang magnetic field ay kumikilos nang magkapareho sa isa't isa. Ang arrow, sa turn, ay dapat isaalang-alang bilang isang complex ng maliliit na current-carrying circuit na magkapareho ang direksyon.
Ang isang espesyal na grupo ng mga paramagnetic na materyales kung saan ang magnetic field ay lubhang pinahusay ay tinatawag na ferromagnetic. Kasama sa mga materyales na ito ang iron, nickel, cob alt at gadolinium (at ang kanilang mga haluang metal).
Ngunit paano ipaliwanag ang likas na katangian ng magnetismo ng mga permanenteng magnet? Ang mga magnetic field ay nabuo ng mga ferromagnets hindi lamang bilang resulta ng paggalaw ng mga electron, kundi bilang resulta din ng sarili nilang magulong paggalaw.
Nakuha ng angular momentum (wastong torque) ang pangalan - spin. Ang mga electron sa buong panahon ng pag-iral ay umiikot sa paligid ng kanilang axis at, na may singil, bumubuo ng magnetic field nang magkasamana may nabuong field bilang resulta ng kanilang orbital na paggalaw sa paligid ng nuclei.
Temperatura Marie Curie
Ang temperatura sa itaas kung saan nawawala ang magnetization ng isang ferromagnetic substance ay nakatanggap ng partikular na pangalan nito - ang temperatura ng Curie. Pagkatapos ng lahat, ito ay isang Pranses na siyentipiko na may ganitong pangalan ang gumawa ng pagtuklas na ito. Napagpasyahan niya na kung ang isang magnetized na bagay ay pinainit nang malaki, hindi na ito makakaakit ng mga bagay na gawa sa bakal.
Ferromagnets at ang mga gamit nito
Sa kabila ng katotohanan na walang napakaraming ferromagnetic body sa mundo, ang kanilang mga magnetic features ay may mahusay na praktikal na paggamit at kahalagahan. Ang core sa coil, na gawa sa bakal o bakal, ay nagpapalaki ng magnetic field nang maraming beses, habang hindi lalampas sa kasalukuyang pagkonsumo sa coil. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay lubos na nakakatulong upang makatipid ng enerhiya. Eksklusibong ginawa ang mga core mula sa mga ferromagnets, at hindi mahalaga kung ano ang layunin ng bahaging ito.
Magnetic na paraan ng pag-record
Sa tulong ng mga ferromagnets, ginagawa ang mga first-class magnetic tape at miniature magnetic films. Ang mga magnetic tape ay malawakang ginagamit sa larangan ng sound at video recording.
Ang
Magnetic tape ay isang plastic na base, na binubuo ng PVC o iba pang mga bahagi. Ang isang layer ay inilapat sa ibabaw nito, na isang magnetic varnish, na binubuo ng maraming napakaliit na hugis ng karayom na mga particle ng bakal o iba pang ferromagnet.
Ang proseso ng pag-record ay isinasagawa sa tape salamat saelectromagnets, ang magnetic field na kung saan ay napapailalim sa mga pagbabago sa oras dahil sa sound vibrations. Bilang resulta ng paggalaw ng tape malapit sa magnetic head, ang bawat seksyon ng pelikula ay sumasailalim sa magnetization.
Ang kalikasan ng gravity at ang mga konsepto nito
Nararapat na tandaan una sa lahat na ang gravity at ang mga puwersa nito ay nakapaloob sa batas ng unibersal na grabitasyon, na nagsasaad na: dalawang materyal na punto ay umaakit sa isa't isa na may puwersang direktang proporsyonal sa produkto ng kanilang masa at inversely proportional sa parisukat ng distansya sa pagitan nila.
Sinimulan nang isaalang-alang ng modernong agham ang konsepto ng gravitational force nang medyo naiiba at ipinaliliwanag ito bilang pagkilos ng gravitational field ng Earth mismo, ang pinagmulan nito, sa kasamaang-palad, ay hindi pa naitatag.
Bilang pagbubuod sa lahat ng nasa itaas, gusto kong tandaan na ang lahat ng bagay sa ating mundo ay malapit na magkakaugnay, at walang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng gravity at magnetism. Pagkatapos ng lahat, ang gravity ay may parehong magnetism, hindi lamang sa isang malaking lawak. Sa Earth, imposibleng mapunit ang isang bagay mula sa kalikasan - ang magnetism at gravity ay nilabag, na sa hinaharap ay maaaring makabuluhang kumplikado ang buhay ng sibilisasyon. Dapat anihin ng isang tao ang mga bunga ng mga natuklasang siyentipiko ng mga mahuhusay na siyentipiko at magsikap para sa mga bagong tagumpay, ngunit dapat gamitin ang lahat ng katotohanan sa makatwiran, nang hindi nakakapinsala sa kalikasan at sangkatauhan.
