Реферат: Применение магнитов
В самом началеработы полезно будет дать несколькоопределений и пояснений.
Если, в каком томесте, на движущиеся тела, обладающие зарядом, действует сила, которая недействует на неподвижные или лишенные заряда тела, то говорят, что в этом местеприсутствует магнитное поле – одна из форм более общего электромагнитногополя.
Есть тела,способные создавать вокруг себя магнитное поле (и на такое тело тоже действуетсила магнитного поля), про них говорят, что эти тела намагничены и обладаютмагнитным моментом, который и определяет свойство тела создавать магнитноеполе. Такие тела называют магнитами.
Следует отметить,что разные материалы по разному реагируют на внешнее магнитное поле.
Есть материалыослабляющие действие внешнего поля внутри себя – парамагнетики иусиливающие внешнее поле внутри себя – диамагнетики.
Есть материалы с огромной способностью (в тысячи раз) усиливать внешнееполе внутри себя — железо, кобальт, никель, гадолиний, сплавы и соединения этихметаллов, их называют – ферромагнетики.
Есть средиферромагнетиков материалы которые после воздействия на них достаточно сильноговнешнего магнитного поля сами становятся магнитами – это магнитотвердыематериалы.
Есть материалы концентрирующие всебе внешнее магнитное поле и, пока оно действует, ведут себя как магниты; ноесли внешнее поле исчезает они не становятся магнитами – это магнитомягкиематериалы
ВВЕДЕНИЕ.
Мы привыкли к магниту и относимся к немучуточку снисходительно как к устаревшему атрибуту школьных уроков физики, поройдаже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас. В наших квартирах десяткимагнитов: в электробритвах, динамиках, магнитофонах, в часах, в банках сгвоздями, наконец. Сами мы – тоже магниты: биотоки, текущие в нас, рождаютвокруг нас причудливый узор магнитных силовых линий. Земля, на которой мыживём, — гигантский голубой магнит. Солнце – жёлтый плазменный шар – магнит ещёболее грандиозный. Галактик и туманности, едва различимые телескопами, — непостижимые по размерам магниты. Термоядерный синтез, магнитодинамическоегенерирование электроэнергии, ускорение заряженных частиц в синхротронах,подъём затонувших судов – всё это области, где требуются грандиозные,невиданные раньше по размерам магниты. Проблема создания сильных, сверхсильных,ультрасильных и ещё более сильных магнитных полей стала одной из основных всовременной физике и технике.
Магнит известен человеку с незапамятныхвремён. До нас дошли упоминания
омагнитах и их свойствах в трудах <span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Фалеса Милетского (прибл. 600 до н.э.) иПлатона (427–347 до н.э.). Само слово «магнит» возникло в связи с тем, чтоприродные магниты были обнаружены греками в Магнесии (Фессалия).
Естественные (или природные) магнитывстречаются в природе в виде залежей магнитных руд. В Тартуском университетенаходится самый крупный известный естественный магнит. Его масса составляет 13 кг, и он способенподнять груз в 40 кг.
Искусственные магниты — это магниты созданные человеком на основеразличных ферромагнетиков. Так называемые «порошковые» магниты (изжелеза, кобальта и некоторых других добавок) могут удержать груз более чем 5000раз превышающий их собственную массу.
С<span Times New Roman CYR",«serif»">уществуютискусственные магниты двух разных видов:
<span Times New Roman CYR",«serif»"> Одни – так называемые
<span Times New Roman CYR",«serif»"> <span Times New Roman CYR",«serif»">постоянныемагниты<span Times New Roman CYR",«serif»">,изготовляемые из «<span Times New Roman CYR",«serif»">магнитно-твердых<span Times New Roman CYR",«serif»">» <span Times New Roman CYR",«serif»">материалов.Их магнитные свойства не связаны с использованием внешних источников или токов.<span Times New Roman CYR",«serif»"> К другому виду относятся так называемыеэлектромагниты с сердечником
<span Times New Roman CYR",«serif»">из «<span Times New Roman CYR",«serif»">магнитно-мягкого<span Times New Roman CYR",«serif»">» <span Times New Roman CYR",«serif»">железа.Создаваемые ими магнитные поля обусловлены в основном тем, что по проводуобмотки, охватывающей сердечник, проходит электрический ток.<span Times New Roman CYR",«serif»">
В 1600 годув Лондоне вышла книга королевского врача В. Гильберта “О магните, магнитныхтелах и большом магните — Земле”. Это сочинение явилось первой известной нампопыткой исследования магнитных явлений с позиций науки. В этом труде собраныимевшиеся тогда сведения об электричестве и магнетизме, а также результатысобственных экспериментов автора.Из всего, с чем сталкивается человек, онпрежде всего стремится извлечь практическую пользу. Не миновал этой судьбы имагнит
В моей работе я попытаюсь проследить, как используются магнитычеловеком не для войны, а в мирных целях, в том числе применение магнитов вбиологии, медицине, в быту.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТОВ.
Далее дан краткийобзор приборов и областей науки и техники где используются магниты.
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">КОМПАС, <span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">прибор дляопределения горизонтальных направлений на местности. Применяется дляопределения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземноетранспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления нанекоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса:магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, инемагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.К 11 в. относится сообщение китайцев ШенКуа и Чу Ю об изготовлении компасов из природных магнитов и использовании их внавигации. Если
длиннаяигла из природного магнита уравновешена на оси, позволяющей ей свободноповорачиваться в горизонтальной плоскости, то она всегда обращена одним концомк северу, а другим – к югу. Пометив указывающий на север конец, можнопользоваться таким компасом для определения направлений.
Магнитные эффекты концентрировались уконцов такой иглы, и поэтому их назвали полюсами (соответственно северным июжным).
Основное применение магнит находит вэлектротехнике, радиотехнике, приборостроении, автоматике и телемеханике. Здесьферромагнитные материалы идут на изготовление магнитопроводов, реле и т.д.
В 1820 Г.Эрстед(1777–1851) обнаружил, что проводник с током воздействует на магнитную стрелку,поворачивая ее. Буквально неделей позже Ампер показал, что два параллельныхпроводника с током одного направления притягиваются друг к другу. Позднее онвысказал предположение, что все магнитные явления обусловлены токами, причеммагнитные свойства постоянных магнитов связаны с токами, постоянноциркулирующими внутри этих магнитов. Это предположение полностью соответствуетсовременным представлениям.
Электромашинные генераторы и электродвигатели- машинывращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую(генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели). Действиегенераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе,движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила (ЭДС). Действиеэлектродвигателей основано на том, что на провод с током, помещенный впоперечное магнитное поле, действует сила.
Магнитоэлектрические приборы. В таких приборахиспользуется сила взаимодействия магнитного поля с током в витках обмоткиподвижной части, стремящаяся повернуть последнюю
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">Индукционныесчетчики электроэнергии
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">. <span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">Индукционный счетчик представляет собой не что иное, какмаломощный электродвигатель переменного тока с двумя обмотками – токовой иобмоткой напряжения. Проводящий диск, помещенный между обмотками, вращается поддействием крутящего момента, пропорционального потребляемой мощности. Этотмомент уравновешивается токами, наводимыми в диске постоянным магнитом, так чточастота вращения диска пропорциональна потребляемой мощности.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
Электрические наручные часыпитаются миниатюрнойбатарейкой. Для их работы требуется гораздо меньше деталей, чем в механическихчасах; так, в схему типичных электрических портативных часов входят двамагнита, две катушки индуктивности и транзистор.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">Замок-
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">механическое, электрическое или электронное устройство,ограничивающее возможность несанкционированного пользования чем-либо. Замокможет приводиться в действие устройством (ключом), имеющимся в распоряженииопределенного лица, информацией (цифровым или буквенным кодом), вводимой этимлицом, или какой либо индивидуальной характеристикой (например, рисункомсетчатки глаза) этого лица. Замок обычно временно соединяет друг с другом два узлаили две детали в одном устройстве. Чаще всего замки бывают механическими, новсе более широкое применение находят электромагнитные замки.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
Магнитные замки. В цилиндровых замкахнекоторых моделей применяются магнитные элементы. Замок и ключ снабжены ответнымикодовыми наборами постоянных магнитов. Когда в замочную скважину вставляетсяправильный ключ, он притягивает и устанавливает в нужное положение внутренниемагнитные элементы замка, что и позволяет открыть замок.
Динамометр — механический или электрическийприбор для измерения силы тяги или крутящего момента машины, станка илидвигателя.
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Тормозные динамометры
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">бывают самых различных конструкций; к ним относятся, например,тормоз Прони, гидравлический и электромагнитный тормоза.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Электромагнитный динамометр
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black"> может быть выполнен в виде миниатюрного прибора, пригодного дляизмерений характеристик малогабаритных двигателей.Гальванометр – чувствительный прибор для измерения слабых токов.В гальванометре используется вращающий момент, возникающий при взаимодействииподковообразного постоянного магнита с небольшой токонесущей катушкой (слабымэлектромагнитом), подвешенной в зазоре между полюсами магнита. Вращающиймомент, а следовательно, и отклонение катушки пропорциональны току и полной магнитнойиндукции в воздушном зазоре, так что шкала прибора при небольших отклоненияхкатушки почти линейна. Приборы на его базе — самый распространенный вид приборов.
<table cellspacing=«1» cellpadding=«0» "><img id="_x0000_i1025" " src=«file:///D:AleksandrДокументыРефератыаналоговые%20электроприборы.files18_sm.gif»>
<img id="_x0000_i1026" " src=«file:///D:AleksandrДокументыРефератыаналоговые%20электроприборы.files49_sm.gif»>
<img id="_x0000_i1027" " src=«file:///D:AleksandrДокументыРефератыаналоговые%20электроприборы.files58_sm.jpg»>
<img id="_x0000_i1028" " src=«file:///D:AleksandrДокументыРефератыаналоговые%20электроприборы.files39_sm.gif»>
Спектр выпускаемых приборов широк иразнообразен: приборы щитовые постоянного и переменного тока(магнитоэлектрической, магнитоэлектри- ческой с выпрямителем и электромагнитнойсистем), комбинированные приборы ампервольтомметры, для диагностирования ирегулировки электрооборудования автомашин, измерения температуры плоскихповерхностей, приборы для оснащения школьных учебных кабинетов, тестеры иизмерители всевозможных электрических параметров
Производство абразивов — мелких,твердых, острых частиц, используемых в свободном или связанном виде длямеханической обработки (в т.ч. для придания формы, обдирки, шлифования,полирования) разнообразных материалов и изделий из них (от больших стальныхплит до листов фанеры, оптических стекол и компьютерных микросхем). Абразивыбывают естественные или искусственные. Действие абразивов сводится к удалениючасти материала с обрабатываемой поверхности. <span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">В процессе производства искусственных абразивов ферросилиций,присутствующий в смеси, оседает на дно печи, но небольшие его количествавнедряются в абразив и позже удаляются магнитом.
Магнитные свойства вещества находят широкоеприменение в науке и технике как средство изучения структуры различных тел. Таквозникли науки:
Магнетохимия (магнитохимия) — раздел физической химии, в которомизучается связь между магнитными и химическими свойствами веществ; кроме того,магнитохимия исследует влияние магнитных полей на химические процессы.магнитохимия опирается на современную физику магнитных явлений. Изучение связимежду магнитными и химическими свойствами позволяет выяснить особенностихимического строения вещества.
Магнитная дефектоскопия,метод поиска дефектов, основанный на исследовании искажений магнитного поля,возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов.
. Техника сверхвысокочастотного диапазона
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">Сверхвысокочастотный диапазон (СВЧ) - частотныйдиапазон электромагнитного излучения (100
¸<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">300 000 млн. герц), расположенный в спектре между ультравысокимителевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Связь.
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">Радиоволны СВЧ-диапазона широко применяются в технике связи. Кромеразличных радиосистем военного назначения, во всех странах мира имеютсямногочисленные коммерческие линии СВЧ-связи. Поскольку такие радиоволны неследуют за кривизной земной поверхности, а распространяются по прямой, этилинии связи, как правило, состоят из ретрансляционных станций, установленных навершинах холмов или на радиобашнях с интервалами около 50 км.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Термообработка пищевых продуктов.
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">СВЧ-излучение применяется для термообработки пищевых продуктов вдомашних условиях и в пищевой промышленности. Энергия, генерируемая мощнымиэлектронными лампами, может быть сконцентрирована в малом объеме длявысокоэффективной тепловой обработки продуктов в т.н. микроволновых илиСВЧ-печах, отличающихся чистотой, бесшумностью и компактностью. Такиеустройства применяются на самолетных бортовых кухнях, в железнодорожныхвагонах-ресторанах и торговых автоматах, где требуются быстрые подготовкапродуктов и приготовление блюд. Промышленность выпускает также СВЧ-печибытового назначения.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Быстрый прогресс в области СВЧ-техники взначительной мере связан с изобретением специальных электровакуумных приборов –магнетрона и клистрона, способных генерировать большие количества СВЧ-энергии.Генератор на обычном вакуумном триоде, используемый на низких частотах, вСВЧ-диапазоне оказывается весьма неэффективным.
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Магнетрон. В магнетроне, изобретенномв Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки отсутствуют,поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации СВЧ-излучения –принцип объемного резонатора
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">Вмагнетроне предусмотрено несколько объемных резонаторов, симметричнорасположенных вокруг катода, находящегося в центре. Прибор помещают междуполюсами сильного магнита.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Лампа бегущей волны (ЛБВ).
<span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">Еще один электровакуумный прибор для генерации и усиленияэлектромагнитных волн СВЧ-диапазона – лампа бегущей волны. Она представляетсобой тонкую откачанную трубку, вставляемую в фокусирующую магнитную катушку.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> Ускоритель частиц
, <span Times New Roman CYR",«serif»; color:black">установка, в которой с помощью электрических и магнитных полейполучаются направленные пучки электронов, протонов, ионов и других заряженныхчастиц с энергией, значительно превышающей тепловую энергию.<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> В современных ускорителях используютсямногочисленные и разнообразные виды техники, в т.ч. мощные прецизионные магниты.
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black">
<span Times New Roman CYR",«serif»;color:black"> В медицинской терапии и диагностике ускорителииграют важную практическую роль. Многие больничные учреждения во всем миресегодня имеют в своем распоряжении небольшие электронные линейные ускорители,генерирующие интенсивное рентгеновское излучение, применяемое для терапииопухолей. В меньшей мере используются циклотроны или синхротроны, генерирующиепротонные пучки. Преимущество протонов в терапии опухолей перед рентгеновскимизлучением состоит в более локализованном энерговыделении. Поэтому протоннаятерапия особенно эффективна при лечении опухолей мозга и глаз, когдаповреждение окружающих здоровых тканей должно быть по возможности минимальным.
Представителиразличных наук учитывают магнитные поля в своих исследованиях. Физик измеряетмагнитные поля атомов и элементарных частиц, астроном изучает роль космическихполей в процессе формирования новых звёзд, геолог по аномалиям магнитного поля Земли отыскиваетзалежи магнитных руд, с недавнего времени биология тоже активно включилась в изучениеи использование магнитов.
Биологическая наука первой половины XXвекауверенно описывала жизненные функции, вовсе не учитывая существованиякаких-либо магнитных полей. Более того, некоторые биологи считали нужнымподчеркнуть, что даже сильное искусственное магнитное поле не оказываетникакого влияния на биологические объекты.
В энциклопедиях о влиянии магнитных полей набиологические процессы ничего не говорилось. В научной литературе всего мираежегодно появлялись единичные позитивные соображения о том или иномбиологическом эффекте магнитных полей. Однако этот слабый ручеёк не мограстопить айсберг недоверия даже к постановке самой проблемы… И вдруг ручеёкпревратился в бурный поток. Лавина магнитобиологических публикаций, словносорвавшись с какой – то вершины, с начала 60 – х годов непрестанноувеличивается и заглушает скептические высказывания.
От алхимиков XVIвека и до наших днейбиологическое действие магнита много раз находило поклонников и критиков.Неоднократно в течение нескольких веков наблюдались всплески и спады интереса клечебному действию магнита. С его помощью пытались лечить (и не безуспешно)нервные болезни, зубную боль, бессонницу, боли в печени и в желудке – сотниболезней.
Для лечебных целей магнит стал употребляться,вероятно, раньше, чем для определения сторон света.
Как местное наружное средство и в качествеамулета магнит пользовался большим успехом у китайцев, индусов, египтян,арабов. ГРЕКОВ, римлян и т.д. О его лечебных свойствах упоминают в своих трудахфилософ Аристотель и историк Плиний.
Во второй половине XXвека широкораспространились магнитные браслеты, благотворно влияющие на больных снарушением кровяного давления (гипертония и гипотония).
Кроме постоянных магнитов используются иэлектромагниты. Их также применяют для широкого спектра проблем в науке,технике, электронике, медицине (нервные заболевания, заболевания сосудовконечностей, сердечно – сосудистые заболевания, раковые заболевания).
Более всего учёные склоняются к мысли, чтомагнитные поля повышают сопротивляемость организма.
Существуют электромагнитные измерителискорости движения крови, миниатюрные капсулы, которые с помощью внешнихмагнитных полей можно перемещать по кровеносным сосудам чтобы расширять их,брать пробы на определённых участках пути или, наоборот, локально выводить изкапсул различные медикаменты.
Широко распространён магнитный метод удаленияметаллических частиц из глаза.
Большинству из нас известно исследованиеработы сердца с помощью электрических датчиков – электрокардиограмма.Электрические импульсы, вырабатываемые сердцем, создают магнитное поле сердца,которое в maxзначениях составляет 10-6 напряжённости магнитного поля Земли. Ценностьмагнитокардиографии в том, что она позволяет получить сведения об электрически“немых” областях сердца.
Надо отметить, что биологи сейчас просятфизиков дать теорию первичного механизма биологического действия магнитногополя, а физики в ответ требуют от биологов побольше проверенных биологическихфактов. Очевидно, что успешным будет тесное сотрудничество различныхспециалистов.
Важным звеном, объединяющиммагнитобиологические проблемы, является реакция нервной системы на магнитныеполя. Именно мозг первым реагирует на любые изменения во внешней среде. Именноизучение его реакций будет ключём крешению многих задач магнитобиологии.
Самый простой вывод, который можно сделать извыше сказанного – нет области прикладной деятельности человека, где бы неприменялись магниты.
Использованная литература:
1)<span Times New Roman"">
БСЭ, второе издание, Москва,1957 г.2)<span Times New Roman"">
Холодов Ю.А. “Человек вмагнитной паутине”, “Знание”, Москва, 1972 г.3)<span Times New Roman"">
Материалы из интернет — энциклопедии4)<span Times New Roman"">
Путилов К.А. «Курс физики»,«Физматгиз», Москва, 1964г.