Металл в магнитном поле

Обновлено: 22.09.2024

Медь также не имеет электромагнитного поля. Однако этот сплав намного прочнее, чем чашка. При постукивании образца о зуб, чистая медь оставляет следы, а бронза и латунь — нет.

Медь магнитится к магниту

Иногда необходимо определить, из какого металла или сплава сделана монета. Первое, что приходит на ум, — обратить внимание на его цвет. Но, например, желтая монета может быть изготовлена из меди, латуни, никель-медных сплавов или других материалов. Каким же он должен быть? Распространенным методом проверки является использование магнита. Однако для этого необходимо знать, является ли медь магнитной или нет.

Каждый атом имеет значение, называемое общим магнитным моментом, который определяется движением электронов по орбите. Магнитный момент определяет величину чувствительности вещества к магнитным полям. Все металлы можно разделить на три группы:.

Диамагнетики — вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью, т. е. не магнитятся. Сюда относятся: цинк, золото, медь и другие.
Парамагнетики — имеют положительное значение магнитной восприимчивости, но невысокое. Это магний, платина, хром, алюминий и другие. Магнитятся, но слабо.
Ферромагнетики — это вещества, которые обладают сильной восприимчивостью к магнитному полю. Сюда относятся: никель, кобальт, железо, некоторые редкоземельные металлы, сплавы железа и другие.

Медь таблицы Менделеева.

Сплавы и их магнитные свойства

Медь не магнитится. Если вам попалась монета, которая выглядит как медная, но обладает магнитными свойствами, то, скорее всего, это сплав. Такие сплавы содержат не более 50% меди. Это может быть намеренным, но магнитные свойства может проявлять медь, из которой не были удалены примеси.

Каждому необходимо хотя бы минимальное знание магнитных свойств металлов. В большинстве случаев этого достаточно для определения меди — медные предметы не прилипают к магнитам.

Все дети знают, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они никогда не вешали магнит на металлическую дверцу холодильника или письмо с магнитом на специальную доску. Однако класть ложку на магнит — это непривлекательно. Но ложка тоже сделана из металла, так почему бы и нет? Теперь давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Научная точка зрения

Чтобы определить, какие металлы не являются магнитными, необходимо понять, как все металлы в целом относятся к магнитам и магнитным полям. По отношению к наведенному магнитному полю все вещества различают как антимагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они постоянно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов в атоме могут усиливать или уничтожать друг друга, в зависимости от направления их движения. И они могут быть компенсированы:.

Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество считается магнитом. Если скомпенсированы только спиновые моменты, он называется парамагнитным. Если магнитное поле не скомпенсировано, то такой магнит называется железным.

Принцип его работы основан на генерации магнитного поля за счет движения электронов. В целом, электрон является простейшим магнитом. А все заряженные частицы в движении образуют магнитное поле. Если есть много движущихся частиц и они движутся вокруг оси, создается объект с магнитными свойствами.

Ферромагнетики

Ферромагнитные объекты — это вещества, которые могут намагничиваться при приближении к магниту. Как это произошло?

Неспаренные электроны вращаются вокруг каждого ядра атома в таком веществе. Магнитное поле этих электронов не компенсируется. Эти вещества — железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий и тербий.

Ферромагнитные вещества притягиваются к магнитам и легко намагничиваются.

Парамагнетики

В пароварке все магнитные моменты каждого человека смещены. Когда такое вещество вносят в магнит, все магнитные поля выравниваются в одном направлении. Он имеет собственное магнитное поле с отрицательными и положительными полюсами. Такое вещество может притягиваться к магниту, намагничиваться и притягивать металлические предметы.

Диамагнетики

В диагенетике компенсируется только спиновый момент. Если такой материал приближается к магниту, орбитальный магнитный момент дополняется движением электронов под действием внешнего магнитного поля. Это создает дополнительный ток, который ориентирован против магнитного поля снаружи, так что магнит отталкивается от него.

Таким образом, говоря научным языком, металлы, которые не являются магнитами магнитов, являются магнитными, и их каталог включает литий и бериллий.

Эстент экспериментировал с магнитными стрелками и проводниками и заметил следующие особенности Эвакуация энергии, направленной на стрелу, действует немедленно и начинает обходить ее.

Если металл — нержавеющая сталь, его трудно отличить по внешним признакам. Как мы выяснили, магниты не всегда имеют смысл. Это оставляет только один вариант — химический анализ образца в лабораторных условиях. Это не всегда приемлемо, поэтому остается доверять ведущим производителям и их надежным торговым представителям. В других местах не следует выбирать изделия из нержавеющей стали.

Метод испытания магнитной нержавеющей стали для стальных сплавов применяется с помощью подручных веществ. Для этого небольшую часть образца царапают блестящим покрытием. Поверхность увлажняется каплей серной кислоты плотности. Если эффект химической реакции напоминает обычную медь с характерным красноватым цветом, то объект изготовлен из нержавеющей стали. Однако только один лаборант может ответить, можно ли использовать данный предмет для хранения продуктов питания.

В этом видеоролике показан простой способ определения устойчивости нержавеющей стали к коррозионным процессам.

Коротко о главном

Нержавеющая сталь — это отделанная сталь. Это означает, что он дополняется различными добавками, которые изменяют его первоначальные свойства.

Сплавы характеризуются повышенной коррозионной стойкостью и другими условиями эксплуатации.

В зависимости от типа используемых добавок меняется структура металла и, следовательно, его способность намагничиваться.

Если в состав входят ферритовые компоненты, то во время нагрева может происходить перенос магнитных сталей.

Нержавеющие стали используются во многих отраслях промышленности, включая магнитную и немагнитную посуду, отделку помещений и другие применения.

Пожалуйста, напишите в комментариях, что вы думаете — какая посуда лучше: из нержавеющей стали, чугунная, керамическая или другие варианты?

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество считается магнитом. Если скомпенсированы только спиновые моменты, он называется парамагнитным. Если магнитное поле не скомпенсировано, то такой магнит называется железным.

Магнитно-твердые материалы

Магнитно-жесткие материалы используются для изготовления постоянных магнитов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям

обладать большой остаточной индукцией;
иметь большую максимальную магнитную энергию;
обладать стабильностью магнитных свойств.

Самым недорогим материалом для постоянных магнитов является углеродистая сталь (0,4-1,7% углерода, остальное железо). Магниты из углеродистой стали обладают низкими магнитными свойствами и быстро теряют их под воздействием тепла, ударов и вибрации.

Письменные стали обладают лучшими магнитными свойствами и чаще, чем углеродистые стали, используются в постоянных магнитах. В состав этих сталей входят хром, тангенс, кобальт и кобальт.

Для изготовления постоянных магнитов были разработаны сплавы железо — никель — алюминий. Эти сплавы очень твердые и хрупкие и могут быть подвергнуты только шлифовке. Эти сплавы обладают очень высокими магнитными свойствами и высокой магнитной энергией на единицу емкости.

В таблице 1 приведен синтез некоторых магнитотвердых материалов для постоянных магнитов.

Химический состав магнитно-связанных материалов

Наименование материала	Химический состав в весовых процентах	Относительный вес на единицу магнитной энергии
Углеродистая сталь Хромистая сталь Вольфрамовая сталь Кобальтовая сталь Кобальто-молибденовая сталь Альни Альниси Альнико Магнико	0,45 C остальное Fe 2 – 3 Cr; 1 C 5 W; 1 C 5 – 30 Co; 5 – 8 Cr; 1,5 – 5 W 13 – 17 Mo; 10 – 12 Co 12,5 Al; 25 Ni; 5 Cн 14 Al; 34 Ni; 1 Si 10 Al; 17 Ni; 12 Co; 6 Cн 24 Co; 13 Si; 8 Al; 3 Cн	26,7 17,2 15,8 5,1 – 12,6 3,8 3,6 3,4 3,1 1

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых материалов регулярно изменяются при увеличении числа элементов.

Вещества, которые не притягиваются магнитом (диаметр), в основном кратковременны — 1, 2 и 3. Какие минералы не являются магнитными? Это литий и бериллий, в то время как натрий, магний и алюминий уже считаются парамагнитными.

Вещества, притягивающие магниты (парамагнетики), в основном находятся в длинных периодах менделеевских журналов — 4, 5, 6 и 7.

Однако последние восемь элементов каждого долговременного элемента также являются магнитными.

Кроме того, существуют три элемента — углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых изменяются при различных гомологических модификациях.

Кроме того, существует 25 химических веществ, магнитные свойства которых не были определены либо из-за их радиоактивности и быстрой деградации, либо из-за сложности их синтеза.

Магнитные свойства лантанидов и акинобиантов (всех металлов) изменяются неравномерно. Среди них есть как парамагнитные, так и диамагнитные.

Некоторые особо магнитные вещества — это хром, марганец, железо, кобальт и никель, свойства которых изменяются неравномерно.

Магнитные материалы, материалы с низкой магнитной проницаемостью ($m⩽1.5$). Различают антимагнитные и парамагнитные, слабое железо и антимагнитные материалы.

В магнитных материалах магнитное поле внутри каждого индивидуума аннулируется. В этом случае при внесении материала в магнитное поле к собственному движению электронов добавляется движение электронов под воздействием электронов. Это движение электронов вызывает дополнительный ток, магнитное поле которого противостоит внешнему магнитному полю. Следовательно, диамагнит отталкивается от соседних магнитов.

Поэтому, если подойти к вопросу о том, какие металлы являются немагнитными, с научной точки зрения, то ответ будет магнитным.

Кислота

Для успешного эксперимента достаточно раствора лимонной кислоты или лимонного сока. Если металл подвергается воздействию более агрессивной кислоты, достигается более интенсивный эффект. Суть решения та же, что и в случае с Vitriol или Alkali. Наружная обработка оставляет пятна на алюминиевых поверхностях. Нержавеющая сталь не вступает в реакцию с кислотами.

Кто действительно разбирается в электричестве — то, что я видел на днях, — это фокус или естественное явление?

Разве алюминий не является в принципе немагнитным? Это белое железо, но отличается от обычного железа именно своими немагнитными свойствами. Он также весит немного меньше.

Был такой умный человек по имени Никола Тесла. Он понимал, что такое настоящее и электромагнитные поля, но давно умер.

Они что-то говорили о высокочастотной магнитной индукции, которая вызывает вихревое поле в алюминии, который реагирует на магнитное поле и притягивает его, как игла компаса.

Если это алюминий, то он не магнитится.

Это белое железо, но немагнитная природа железа — это то, что отличает его от простого железа».

Физика! Цитата: серия цветных цветных металлов SMVT представляет собой горизонтальный непрерывный пленкообразователь, состоящий из натяжного барабана и магнитного ротора. Барабан и магнитный ротор имеют автономные скоростные двигатели. Принцип работы сепаратора заключается в вызове энергии проводящего цветного металла (EMF) через вращающееся магнитное поле. Это взаимодействие возникает в соответствии с физико-химическими свойствами отделяемого цветного металла, в зависимости от различных орбит, на которые попадает материал. Используя различные траектории движения металла и количество костного материала, их разделяют. Следует помнить, что все железистые включения должны быть удалены до того, как материал попадет в зону сепарации. Все искусственные материалы, древесина и другие неметаллические материалы отделяются в процентном соотношении от остатков.

Кроме того, существует 25 химических веществ, магнитные свойства которых не были определены либо из-за их радиоактивности и быстрой деградации, либо из-за сложности их синтеза.

Литература

Джексон, Дж. Классическая электродинамика: Пер. с англ. Мир, 1965.
Ландау, Л. Д., & Лифшиц, Е. М. (1941). Теория поля. Москва; Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы.
Сивухин, Д. В. «Общий курс физики. Том 3. Электричество.» Москва, издательство “Наука”, главная редакция физико-математической литературы (1977).
Яворский, Б. М., and А. А. Детлаф. «Справочник по физике.» (1990).
Кириченко Н.А. Электричество и магнетизм. Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2011. — 420 с.

Девять ферромагнитных, или намагниченных, металлов намагничиваются. Это железо, кобальт, никель и их сплавы и соединения, а также шесть минералов лазанида — гадолинио, тербио, недоступный, олимо, эльбио и трио.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнитные): алюминий, медь, платина и уран.

Можно с уверенностью сказать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов, не притягиваются к магнитам, поскольку нет достаточно больших магнитов, чтобы притянуть парамагнетизм, и нет потенциальных металлов дома.

Наше преимущество

Отходы цветных металлов и благоприятные условия имеют высокую стоимость.

Какой металл не магнитится

Автор Марина Сивцова задал вопрос изданию Natural Science

Какие металлы не притягиваются магнитами? И я получил лучший ответ

Ответ Евгения М. ГуруВсе диамагниты не притягивают магниты, а скорее отталкивают их. Это минералы с прямым магнитным полем, например, Cu-бронза, Au-золото, Zn-серебро, Hg-гидра, Ag-серебро, Cd-кадми, Zr-цирконий. Однако парамагнитные металлы, такие как алюминий, притягиваются к магнитам. Просто, если они не находятся в ферромагнитной фазе, это притяжение очень слабое и отсутствие органов не воспринимается. Типичным примером является алюминий. При комнатной температуре он находится не в ферромагнитной, а в обычной парамагнитной фазе. Поэтому простое держание его в руке и приближение к магниту не воспринимается как притяжение. Однако если подвесить алюминий рядом с магнитом на длинной струне, то струна немного отклоняется в вертикальном направлении.

Как я заметил, эта валюта была уменьшена Московским монетным двором (ММД).

Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?

Интересно

Возможность магнита притягивать к себе различные металлические предметы наверняка хорошо знакома каждому. Присутствие их в повседневной жизни остается практически незамеченным, например, в виде различных изображений на дверцах холодильника. Не говоря уже о применении магнитов в медицине и других отраслях. Как устроен магнит и какие вещества он притягивает, помимо железа?

Что такое магнит и как он устроен?

Магнит – это тело, которое обладает собственным магнитным полем. Магниты бывают нескольких видов:

Постоянные – изделия, которые после однократного намагничивания сохраняют данное свойство. Магниты разделяются на несколько подвидов в зависимости от силы и других параметров.
Временные – функционируют по принципу постоянных, но лишь тогда, когда располагаются в сильном магнитном поле. Например, изделия из так называемого мягкого железа (гвозди, скрепки и т.п.).
Электромагниты представляют собой провода, плотно намотанные на каркас. Как правило, такое устройство оснащено железным сердечником. Работает оно лишь при условии прохождения по проводу электрического тока.

Постоянный магнит – наиболее привычный и распространенный. Для его изготовления чаще всего используют следующие сочетания материалов:

неодим-железо-бор;
альнико или сплав ЮНДК (железо, алюминий, никель, кобальт);
самарий-кобальт;
ферриты (соединения оксидов железа и других металлов-ферримагнетиков).

Любой магнит имеет южный и северный полюс. Одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные – притягиваются.

Интересный факт: магниты зачастую изготавливаются в виде подковы. Это делается для того, чтобы полюса располагались максимально близко друг к другу. Таким образом, создается сильное магнитное поле, которое способно притягивать более крупные части металла.

Почему магнит притягивает лишь определенные вещества?

Принцип его работы построен на создании магнитного поля при помощи движущихся электронов. В целом электрон является простейшим магнитом. А любая заряженная частица, находящаяся в движении, образует магнитное поле. Если движущихся частиц много, а их перемещение происходит вокруг одной оси, получается тело с магнитными свойствами.

Почему в таком случае магнит не притягивает все вещества подряд? В состав атома входит ядро, а также электроны, вращающиеся вокруг него. У электронов есть специальные уровни, по которым они вращаются, или орбиты. На каждом таком уровне расположено по 2 электрона. Причем вращаются они в разных направлениях.

Однако есть вещества под названием ферромагнетики. Некоторые электроны у них непарные. Соответственно, определенное их количество может вращаться в одном и том же направлении. Так создается магнитное поле вокруг каждого атома вещества.

Направление магнитного поля

К ферромагнетикам относятся такие металлы, как железо, кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий. Также аналогичными свойствами характеризуются некоторые металлические сплавы и соединения. Количество ферромагнетиков неметаллического происхождения не так велико или пока мало изучено. К ним относится, например, оксид хрома.

Магнитной восприимчивостью характеризуются вещества (преимущественно металлы), которые обладают определенной структурой. Их называют ферромагнетиками – это вещества, у которых магнитные поля атомов складываются в одном направлении. Помимо железа, к ферромагнетикам относятся кобальт, никель, тербий, гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий. Также магнит притягивает некоторые сплавы и даже неметаллические вещества – например, оксид хрома.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Магнитное поле и металлы Однородное магнитное поле тока Сила индукция магнитного поля ⁠ ⁠

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.

Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.

Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Нарушение правил сайта в целом.

Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

По правилам сообщества Наука | Научпоп видео должны иметь небольшое текстовое описание того, о чём оно повествует. Это сделано для удобства читателей. Пожалуйста, отредактируйте пост и добавьте описание.

Что-то спать захотелось

Автор, вам бы описание товаров на Али писать.

Эффект тот-же самый:)

Блин, чувак, чего с речью у тебя, слушать тяжело.

Сначала вы говорите, что медь отталкивается от магнитного поля, а потом показываете это ни как не объясняя:

Он там дрочит чтоли? Слушать невозможно.

"Вихревые токи, или токи Фуко́ — объёмный электрический ток, возникающий в электрических проводниках" - википедия.
Умники и умницы, досмотрите ролик до конца где показана та же реакция с камнями. А камни это не металлы, то есть не проводники. А реакция ТА ЖЕ. То есть если вы и слышали где то за токи Фуко. То не стоит так явно блистать "глубиной" ваших знаний.

Первый раз имея дело с неодимовыми магнитами размером с шайбу получил два синих пальца. Подумать не мог, что они блин как пылесосы притягиваются уже с полуметра :))

Видео не полностью соответствует заголовку, вернее совсем не соответствует. Без описания совсем не дается представления об индуктивности, магнитной индукции.

Магнит, ну надо же. Срочно в УФН.

Всем спасибо за просмотр, всем всего хорошего и до свидания!

В роли диктора и ведущего нашей шоу-программы был Игорь Маменко - артист эстрады, пародист, юморист.

Откуда берутся атомы?⁠ ⁠

Материя в том виде, как она есть и известна нам, состоит из мельчайших частиц, называемых атомами. Комбинации атомов порождают целостные материалы, а атомы разных элементов отличаются друг от друга по ряду параметров.

Сами атомы тоже состоят из субатомных частиц, о которых я уже многократно рассказывал на канале. Но наиболее частый вопрос тут - это не как устроен атом, а откуда вообще атомы берутся?

Мы оказываемся тут где-то на границе мироздания. Нужно или принять, что всё существовало вечно, или допустить что не из чего вдруг родились первые колебания некоторой субстанции (будь то эфир или квантовое поле сейчас неважно), или же просто проанализировать технический характер появления материальных частиц. Давайте рассмотрим появления атома, исходя из имеющихся научных представлений.

Кстати, следующий вопрос, который тут напрашивается - появляются ли новые атомы или вся материя была создана один раз и теперь постоянно превращается из одного варианта в другой, а её количество определяется законом сохранения? Это интересный вопрос, но как говаривал один усатый дядька - "это уже совсем другая история".

Про природ материи как таковой советую посмотреть мой ролик на тубе. Отчасти там есть ответ на рассматриваемый вопрос.

Появление атомов в научных фильмах

В фильмах от Discovery обычно повествование строится следующим образом:

В первые три минуты существования Вселенной образовались ядра атома водорода - это простейший и легчайший атом. Следом за ним образовались ядра атома гелия. Остальные атомы образовались путём их соединения при повышенной температуре.

Вселенная после появления достигла температур, при которых стали происходить процессы захвата отрицательно заряженных электронов массивными протонами. Это формировало тот атом, который мы привыкли видеть.

После появления простых элементов, традиционного водорода и гелия, появляются более крупные элементы. Они образуются преимущественно в результате столкновения более мелких элементов, что известно как ядерный синтез. Столкновение с нужным количеством энергии рождает новые частички.

Некоторые типы атомов образуются в результате разложения очень больших нестабильных атомов. Этот процесс распада на части известен как ядерное деление.

Вроде бы и можно считать это некоторым ответом, но информации слишком мало. Например, откуда взялись сами протоны, нейтроны и даже электроны?

Откуда взяли запчасти?

Ещё Ломоносов исходил из того, что, говоря современным языком, в силу научного незнания мы должны принять вечное существование субатомных частичек. Но физики всё же высказывают разные варианты механизма появления субатомных частичек.

Многие считают, что во главе угла стоял электрон, который стал базой для формирования более сложных частиц. Тут уместно отметить, что по существующим сейчас представлениям сам электрон является не материей в прямом смысле этого слова и не может быть представлен, как мячик, а является флуктуацией волновой функции.

Иными словами - электрон есть энергия. Что приводит к банальному выводу - любая материя состоящая из атомов является энергией в определенной её форме и сам атом появился как результат взаимодействия энергии с пространством. Про это подробно рассказывается в моей заметке про отличие модели атома Шрёдингера.

Как сами электроны могли стать базой для появления атома?

По модели формирования протонов и нейтронов из электронов по мере увеличения их концентрации под действий внешних воздействий увеличивается энергия электронов, что и приводит к формированию субатомных частиц и потом уже самих атомов.

Этот процесс по-научному принято именовать конденсацией материи. Говоря просто - существовала плазма из которой конденсировались первые частички под действием огромного давления и высокой температуры. После формирования субатомных частичек закрутился карусель и пошёл бесконечный процесс превращения одного в другое. Частичек было огромное изобилие. Среди них и такие специфические, как например, нейтрино.

Когда некоторое количество материи образовалось и механизм был уже запущен, естественные процессы типа диффузии, привели нас к той материи и тому разнообразию атомов, которые мы получили сегодня. Правда тут ещё стоило бы обсудить сразу и темную материю.

Ну а всех, кто дочитал статью, приглашаю подписаться на мой канал в телеге :)

Откуда берётся отражение?⁠ ⁠

Из лекции А.Чирцова:

Откуда берётся изображение девушки в зеркале когда она смотрится в зеркало? Это сложный вопрос. Нет, ну конечно лучи света отражаются, но мы же знаем, что никаких лучей света нет, это выдумка. А есть электромагнитные волны. Мы конечно будем рассматривать не пакет волн которые бегут от девушки во все стороны, а всего лишь одну плоскую монохроматическую волну.

И вот это зеркало. Представим себе, что бежит плоская монохроматическая волна. Я её нарисую по школьному в виде косинусоиды. Вот она дошла до зеркала. И что дальше? За зеркалом есть свет? Нет. Поэтому вроде бы волна должна на зеркале оборваться. Чушь. На зеркале волна оборваться не может. Потому что зеркало состоит из атомов, а атом состоит из ядра. А если мы увеличим ядро до такого размера (показывает примерно 2 см), то электрон надо будет нарисовать где-то в районе Невского проспекта. А между ними пусто. Поэтому зеркало это практически вакуум. И поэтому волна от девушки пройдёт сквозь зеркало как через вакуум. Это и есть вакуум.

Всё дело в том, что в зеркале есть слой металла, в котором могут бегать свободные электроны.И вот тогда под действием этого меняющегося поля электроны в каждой точке зеркала начинают бегать взад вперёд. И каждый электрон излучает вот это ломающееся поле которое мы рисовали и излучает электромагнитные волны вот так - в разные стороны. И все эти волны, которые излучают электроны сюда, складываются в волну, которая идёт точно в противофазе от падающей волны. И в результате по ту сторону зеркала мы наблюдаем темноту. Не из-за того что свет туда не прошёл, а из-за того что электроны сгенерировали ещё одну волну, которая полностью погасила исходную. За зеркалом распространяется больше света, чем падает на него. Только эти два излучения друг друга гасят. Из симметрии понятно, что электроны излучают не только сюда. И в обратную сторону. И бежит ещё одна волна симметричная этой, но в другую сторону. И вот теперь смотрите, здесь исходная и гасящая волны бегут в одну сторону и в сумме дают ноль. А здесь падающая бежит сюда. а эта бежит в другую сторону и нуля не получается. Так формируется отражённая волна.

Поэтому дорогие девушки, когда вы смотритесь в зеркало, знайте, что там находитесь вовсе не вы. Вы видите вторичные электромагнитные поля, которые генерируются электронами, которые раскачены отражённым от вас светом. Вы нужны только для того чтобы раскачать электроны.

Если убрать вас от зеркала за время меньшее чем 10 в минус десятой степени секунды, электроны ещё некоторое время будут качаться и ваше изображение будет жить в зеркале. А если вас убрать, а электроны как-нибудь заставить качаться как они качались при вас, то ваше изображение заморозится в зеркале. Такие технологии существуют. Это называется голография.

Кстати, свет не проходит сквозь кирпичную стенку только потому что электроны стенки раскачиваются и генерируют гасящую волну. Но в течение примерно 10 в минус 10 степени секунды электроны стенки не успевают раскачаться и поначалу свет проходит сквозь стенку. Другое дело, что лампочка разгорается медленно, она разгорается одну десятую секунды. Пока она разгорается стенки теряют прозрачность. Современные лазерные импульсы имеют фронт порядка 10 в минус 16 степени секунды, что примерно на 3-4 порядка меньше, чем время раскачивания атомов и поэтому короткие и сверхкороткие импульсы проходят сквозь стенку. Это хорошая идея лазерной томографии.

Какие металлы не магнитятся и почему?

Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит? Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:

Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси - спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты - к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.

Парамагнетики и ферромагнетики

Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.

Ферромагнетики - небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.

У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы. В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля. Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.

Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:

парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.

В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.

Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся.

Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия.

Экранирование магнитного поля: принципы и материалы. Относительная магнитная проницаемость материалов

Электромагнитные экраны находят широкое применение в промышленности. Они служат для устранения вредного влияния одних элементов электрического устройства на другие, для защиты персонала и оборудования от воздействия внешних полей, которые возникают при работе других устройств. «Гашение» внешнего магнитного поля необходимо при создании лабораторий, предназначенных для наладки и испытаний высокочувствительной техники. Оно также требуется в медицине и тех областях науки, где проводится измерение полей со сверхмалой индукцией; для защиты информации при ее передаче по кабелям.

Методы

Экранирование магнитного поля – это совокупность способов снижения напряженности постоянного или переменного поля в определенной области пространства. Магнитное поле, в отличие от электрического, полностью ослабить нельзя.

В промышленности наибольшее воздействие на окружающую среду оказывают поля рассеяния, возникающие при работе трансформаторов, постоянных магнитов, сильноточных установок и цепей. Они могут полностью нарушать нормальную работу соседних приборов.

Чаще всего используется 2 метода защиты:

Применение экранов, изготовленных из сверхпроводящих или ферромагнитных материалов. Это эффективно при наличии постоянного или низкочастотного магнитного поля.
Компенсационный способ (гашение вихревыми токами). Вихревые токи – это объемные электрические токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Данный способ показывает наилучшие результаты для высокочастотных полей.

Принципы

Принципы экранирования магнитного поля основаны на закономерностях распространения магнитного поля в пространстве. Соответственно для каждой из перечисленных выше методик они заключаются в следующем:

Если поместить катушку индуктивности в кожух, сделанный из ферромагнетика, то линии индукции внешнего магнитного поля пройдут по стенкам защитного экрана, так как он имеет меньшее магнитное сопротивление по сравнению с пространством внутри него. Те силовые линии, которые наводятся самой катушкой, также почти все замкнутся на стенки кожуха. Для наилучшей защиты в этом случае необходимо выбирать ферромагнитные материалы, которые обладают высокой магнитной проницаемостью. На практике чаще всего используют сплавы железа. Для того чтобы повысить надежность экрана, его изготавливают толстостенным или сборным из нескольких кожухов. Недостатками такой конструкции является ее тяжеловесность, громоздкость и ухудшение экранирования при наличии швов и разрезов в стенках кожуха.

Основные характеристики

Для описания процесса экранирования применяются 3 основные характеристики:

Эквивалентная глубина проникновения магнитного поля. Итак, продолжим. Этот показатель используется для экранирующего эффекта вихревых токов. Чем меньше его значение, тем выше ток, протекающий в поверхностных слоях защитного кожуха. Соответственно, тем больше наводимое им магнитное поле, которое вытесняет внешнее. Эквивалентная глубина определяется по формуле, указанной ниже. В этой формуле ρ и μ_r – удельное сопротивление и относительная магнитная проницаемость материала экрана соответственно (единицы измерения первой величины – Ом∙м); f – частота поля, измеряемая в МГц.

Конструкции экранов

Защитные кожухи для экранирования магнитного поля могут быть сделаны в различных конструктивных исполнениях:

листовые и массивные;
в виде полых трубок и кожухов с цилиндрическим или прямоугольным сечением;
однослойные и многослойные, с воздушной прослойкой.

Так как расчет числа слоев довольно сложен, то эту величину чаще всего выбирают по справочникам, по кривым эффективности экранирования, которые были получены экспериментальным путем. Разрезы и швы в коробах допускается выполнять только вдоль линий вихревых токов. В противном случае уменьшается экранирующий эффект.

На практике получить высокий коэффициент экранирования сложно, так как всегда необходимо делать отверстия для кабельного ввода, вентиляции и обслуживания установок. Для катушек бесшовные кожухи изготавливают методом листового выдавливания, а в качестве съемной крышки служит дно цилиндрического экрана.

Кроме этого, при контакте элементов конструкции из-за неровностей поверхности образуются щели. Для того чтобы их ликвидировать, применяют механические прижимы или прокладки из проводящих материалов. Они выпускаются разных размеров и с различными свойствами.

Вихревые токи – это токи которые значительно меньше циркулирующих, но они способны препятствовать проникновению магнитного поля через экран. При наличии большого числа отверстий в кожухе снижение коэффициента экранирования происходит по логарифмической зависимости. Его наименьшее значение наблюдается при технологических отверстиях большого размера. Поэтому рекомендуется проектировать несколько мелких отверстий, чем одно крупное. Если необходимо применять стандартизованные отверстия (для ввода кабелей и других нужд), то используют запредельные волноводы.

В магнитостатическом поле, создаваемом постоянными электрическими токами, работа экрана заключается в шунтировании силовых линий поля. Защитный элемент устанавливается на максимально близком расстоянии к источнику. Заземление при этом не требуется. Эффективность экранирования зависит от магнитной проницаемости и толщины материала экрана. В качестве последних применяют стали, пермаллой и магнитные сплавы с высокой магнитной проницаемостью.

Экранирование кабельных трасс в основном выполняют двумя методами – использованием кабелей с экранированной или защищенной витой парой и укладкой кабелепроводов в алюминиевых коробах (или вставках).

Сверхпроводящие экраны

Работа сверхпроводящих магнитных экранов основана на эффекте Мейснера. Это явление заключается в том, что тело, находящееся в магнитном поле, переходит в сверхпроводящее состояние. При этом магнитная проницаемость кожуха становится равной нулю, то есть он не пропускает магнитное поле. Оно полностью компенсируется в объеме данного тела.

Достоинством таких элементов является то, что они гораздо эффективнее, защита от внешнего магнитного поля не зависит от частоты, а компенсационный эффект может длиться сколь угодно долго. Однако на практике эффект Мейснера не бывает полным, поскольку в реальных экранах, выполненных из сверхпроводящих материалов, всегда присутствуют структурные неоднородности, которые приводят к захвату магнитного потока. Данный эффект является серьезной проблемой для создания кожухов с целью экранирования магнитного поля. Коэффициент ослабления магнитного поля тем больше, чем выше химическая чистота материала. В экспериментах наилучшие показатели отмечены у свинца.

Другими недостатками сверхпроводниковых материалов для экранирования магнитного поля являются:

высокая стоимость;
присутствие остаточного магнитного поля;
возникновение состояния сверхпроводимости только при низких температурах;
неспособность выполнять свои функции в магнитных полях с высокой напряженностью.

Материалы

Чаще всего для защиты от магнитного поля применяют экраны из углеродистой стали, так как они обладают высокой технологичностью в отношении сварки, пайки, недороги и характеризуются хорошей коррозионной стойкостью. Кроме них, используются такие материалы, как:

техническая алюминиевая фольга;
магнитомягкий сплав из железа, алюминия и кремния (альсифер);
медь;
стекла с токопроводящим покрытием;
цинк;
трансформаторная сталь;
токопроводящие эмали и лаки;
латунь;
металлизированные ткани.

Конструктивно они могут изготавливаются в виде листов, сеток и фольги. Листовые материалы обеспечивают лучшую защиту, а сетчатые более удобны в сборке – их можно соединять между собой точечной сваркой с шагом 10-15 мм. Для обеспечения антикоррозионной стойкости сетки покрывают лаками.

Фольгированные ленты

Фольгированные экранирующие ленты применяются в следующих целях:

Экранирование широкополосных электромагнитных помех. Чаще всего их используют для дверей и стенок электрических шкафов с приборами, а также для формирования экрана вокруг отдельных элементов (соленоиды, реле) и кабелей.
Отвод статического заряда, который накапливается на приборах, содержащих полупроводники и электронно-лучевые трубки, а также в устройствах, служащих для ввода-вывода информации из компьютера.
В качестве компонента цепей заземления.
Для уменьшения электростатического взаимодействия между обмотками трансформаторов.

Конструктивно они выполняются на основе проводящего адгезивного материала (акриловая смола) и фольги (с рифленой или гладкой поверхностью), сделанной из следующих видов металла:

алюминий;
медь;
луженая медь (для пайки и лучшей антикоррозионной защиты).

Полимерные материалы

В тех устройствах, где наряду с экранированием магнитного поля требуется защита от механических повреждений и амортизация, применяются полимерные материалы. Они изготавливаются в виде прокладок из полиуретановой пены, покрытой полиэфирной пленкой, на основе акрилового адгезива.

При производстве жидкокристаллических мониторов используются акриловые уплотнители из токопроводящей ткани. В слое акрилового адгезива находится трехмерная электропроводная матрица, выполненная из токопроводящих частиц. Благодаря своей упругости такой материал также эффективно поглощает механические воздействия.

Компенсационный метод

Принцип компенсационного метода экранирования заключается в искусственном создании магнитного поля, которое направлено противоположно внешнему полю. Обычно это достигается с помощью системы катушек Гельмгольца. Она представляет собой 2 одинаковые тонкие катушки, располагающиеся соосно на расстоянии их радиуса. По ним пропускают электрический ток. Наведенное катушками магнитное поле отличается высокой однородностью.

Экранирование может также производиться с помощью плазмы. Этот явление учитывается при распределении магнитного поля в космосе.

Экранирование кабелей

Защита от магнитного поля необходима при прокладке кабелей. Электрические токи, наводящиеся в них, могут быть вызваны включением бытовой техники в помещении (кондиционеры, люминесцентные светильники, телефоны), а также лифтов в шахтах. Особенно большое влияние эти факторы оказывают на цифровые системы связи, работающие по протоколам с широкой полосой частот. Это связано с малой разницей между мощностью полезного сигнала и помехами в верхней зоне спектра. Кроме этого, электромагнитная энергия, которую излучают кабельные системы, неблагоприятно воздействует на здоровье персонала, работающего в помещении.

Между парами проводов возникают перекрестные наводки, обусловленные присутствием емкостной и индуктивной связи между ними. Электромагнитная энергия кабелей также отражается из-за неоднородностей их волнового сопротивления и ослабляется в виде тепловых потерь. В результате затухания мощность сигнала в конце протяженных линий падает в сотни раз.

В настоящее время в электротехнической промышленности практикуется 3 метода экранирования кабельных трасс:

Применение цельнометаллических коробов (из стали или алюминия) или установка металлических вставок в пластиковые. При росте частоты поля экранирующая способность алюминия снижается. Недостатком также является дороговизна коробов. Для длинных кабельных трасс существует проблема обеспечения электрического контакта отдельных элементов и их заземления для обеспечения нулевого потенциала короба.
Использование экранированных кабелей. Этот метод обеспечивает максимальную защиту, так как оболочка окружает непосредственно сам кабель.
Вакуумное напыление металла на ПВХ-канал. Такой способ малоэффективен на частотах до 200 МГц. «Гашение» магнитного поля меньше в десятки раз по сравнению с укладкой кабеля в металлические короба из-за высокого удельного сопротивления.

Виды кабелей

Различают 2 вида экранированных кабелей:

С общим экраном. Он располагается вокруг незащищенных скрученных проводников. Недостатком таких кабелей является то, что возникают большие межкабельные наводки (в 5-10 раз больше, чем у экранированных пар), особенно между парами с одинаковым шагом скрутки.
Кабеля с экранированными витыми парами. Производится индивидуальное экранирование всех пар. Из-за более высокой стоимости они чаще всего применяются в сетях с жесткими требованиями по безопасности и в помещениях со сложной электромагнитной обстановкой. Использование таких кабелей при параллельной прокладке дает возможность уменьшить расстояние между ними. Это позволяет уменьшить затраты по сравнению с раздельным маршрутизированием.

Витая пара экранированного кабеля представляет собой изолированные пары проводников (их количество обычно составляет от 2 до 8). При такой конструкции уменьшаются перекрестные наводки между проводниками. У неэкранированных пар нет требований к заземлению, они обладают большей гибкостью, меньшими поперечными размерами, легкостью монтажа. Экранированная пара обеспечивает защиту от электромагнитных помех и высокое качество передачи данных по сетям.

В информационных системах также используется двухслойное экранирование, которое состоит из защиты витых пар в виде металлизированной пластиковой ленты или фольги, и общей металлической оплетки. Для эффективной защиты от магнитного поля такие кабельные системы должны иметь надежное заземление.

Читайте также: