Substances dans un champ magnétique. Interaction du champ magnétique avec la matière

Combien de phénomènes inexpliqués et de mystères non résolus sont cachés par notre planète! Mais les habitants observateurs de la Terre d'un siècle à l'autre étudient les modèles, mettent des expériences, inventent, tirent des conclusions et utilisent leurs inventions. Les mystères de l'espace et de la nature font constamment appel aux gens, les poussant à toutes les nouvelles expériences à la recherche de la vérité et des indices. L'un de ces mystères est le comportement de la matière dans un champ magnétique.

Les premières observations magnétiques

Selon la légende existante, un ancien berger nommé Magnus a découvert que son personnel collé à la pierre avec un côté métallique. Pour lui (la pierre), cette découverte est dédiée. Selon une autre théorie, le mot «aimant» de la langue grecque est traduit par «une pierre de la Magnésie», après le nom de la ville de Magnésie, où les dépôts magnétiques ont été découverts. Même plusieurs siècles avant notre ère, les Chinois ont remarqué que certaines pierres, fixées de manière à pouvoir tourner librement, tournaient invariablement dans une certaine direction.

Comment la boussole est apparue

Les premières compas étaient des cuillères de magnétite avec une tige courte, qui pourrait être tournée en cercle. Quelque temps après que la cuillère a été tournée, elle s'est arrêtée, et sa tige a toujours pointé vers le nord. Mais ces forces sont si petites qu'elles ne peuvent tourner que les flèches librement fixes de la boussole.

Plus tard, les marins ont inséré des aiguilles magnétiques dans des pailles et les mettre dans un bol d'eau. La paille toujours orientée vers le nord-sud. La raison de cela, alors un phénomène inexploré, est un certain champ autour de la Terre, qui a la capacité d'influencer les substances qui y sont et de déterminer leur direction.

Sphère magnétique autour de la Terre

Notre Terre est entourée d'une sphère dans laquelle les forces magnétiques fonctionnent, son nom est un champ magnétique. Bien que la version de son apparition ne soit pas confirmée, mais les géophysiciens sont d'accord avec l'affirmation selon laquelle le champ magnétique existe en raison de la composition de fer du noyau de notre planète. La rotation de la Terre facilite la formation de courants continus de charges électriques dans le noyau en métal fondu, ce qui conduit à l'apparition d'un champ magnétique autour d'eux. La terre apparaît ainsi comme un immense aimant auquel les flèches des compas répondent.

Propriétés et nature des aimants

Les aimants comme ceux qui aiment décorer des réfrigérateurs ou tenir des notes dans la cuisine ont des propriétés assez intéressantes. Le comportement des substances dans les champs magnétiques dépend des matériaux dont ces substances sont composées. Tout le monde sait que les aimants adhèrent aux objets en fer ou en acier. Et pourquoi cela se passe-t-il? Dans chaque aimant, il y a deux pôles. Si vous menez une expérience et que vous gardez une paire d'aimants les uns sur les autres, il s'avère que le pôle nord de l'un attire le contraire – le pôle sud de l'autre. Cependant, si vous déployez les aimants avec les mêmes pôles, ils se repousseront toujours. Les électrons qui font des révolutions autour du noyau d'un atome ont une charge électrique négative. Le flux de particules chargées génère un champ magnétique, qui est plié par une grande boucle autour d'eux.

Par exemple, lorsqu'une lumière est allumée, un courant électrique se déplace à travers son câblage, et les électrons se déplacent d'un atome à l'autre et un champ magnétique faible survient autour du câblage. De même, un champ magnétique fort provient de fils à haute tension. L'électricité et le magnétisme agissent comme deux éléments de l'électromagnétisme. Chaque électron tournant autour de son propre axe, en tant que planète qui tourne autour, construit une petite boucle de courant électrique dans son orbite et crée son propre champ magnétique dans la substance. Les substances dans un champ magnétique se comportent différemment.

Comment l'interaction du champ magnétique avec la matière

Par exemple, lorsqu'un champ magnétique agit sur un plastique, il se produit: les champs magnétiques miniatures de chacun des atomes se neutralisent, car leurs pôles sont dirigés dans des directions différentes. Mais dans les atomes de fer sont placés de telle sorte que le matériau puisse être magnétisé. Les atomes sont assemblés en groupes et sont appelés domaines magnétiques. Chacun de ces minuscules domaines se compose de milliards de particules avec tous leurs champs magnétiques dirigés dans une seule direction, et lui-même devient un minuscule aimant. Dans la pièce de fer, les domaines eux-mêmes sont dirigés dans des directions différentes, de sorte qu'ils se neutralisent et, indépendamment, le fer ne présente pas de propriétés magnétiques. Pour créer un aimant, tous les domaines doivent être situés dans une seule direction, puis un morceau de fer aimerait et attire tous les objets métalliques à proximité. Comment puis-je obtenir le fer pour organiser les domaines dans le même ordre? C'est assez simple: pour ce faire, placez la pièce de fer dans un champ magnétique. Doublant les uns les autres, les domaines se déroulent dans la direction du champ. Dans le même temps, ils vont commencer à attirer des atomes d'autres domaines, en augmentant de taille.

Bientôt, beaucoup de ces éléments créeront une ligne et la pièce de fer deviendra un aimant et attirera chaque épingle, ongle ou autres objets métalliques à proximité. Il y a donc une magnétisation: le champ magnétique dans la matière est grandement augmenté. Mais, comme ils le disent, il est préférable de voir une fois que d'entendre une centaine de fois. Pas l'exception et le phénomène que nous envisageons. Comment être sûr de cela?

Le champ magnétique et l'aimantation des substances peuvent être considérées dans la maison. Il suffit de mener une expérience simple. Prenez un petit clou de fer et mettez-le sur l'aimant du réfrigérateur. Ses domaines s'arrangent rapidement, et pendant un moment, le clou se transformera en un aimant, avec lequel il sera facile d'élever une broche.

Détermination du champ magnétique

Pour étudier le champ magnétique dans la matière, on étudie deux types de courants: les macro-courants et les micro-ondes. Les macros sont celles créées par la motion des corps macroscopiques chargés. Les microcourents sont appelés les courants créés par le déplacement des électrons dans les atomes, les molécules et les ions. Un champ magnétique dans la matière est créé par deux champs: le champ externe créé par les macrocours et le champ interne formé par les microcours.

La substance la plus magnétique

Un fait intéressant est que, dans la nature, il existe un véritable aimant – un minéral magnétique. Mais la masse de corps qui possèdent leur propre champ magnétique, mais fabriqué artificiellement. Les plus forts sont ceux qui sont un alliage de néodyme, de fer et de bore. Et quelle est la substance la plus magnétique pour aujourd'hui? Les scientifiques ont répondu à cette question. Un groupe de physiciens de l'état du Minnesota a créé un nouveau matériau composé de 16 atomes de fer et de 2 atomes d'azote, caractérisé par une perméabilité magnétique de 18% supérieure à celle du plus fort – l'aimant de néodyme.

Quels sont les aimants

En bref, le champ magnétique en cause dépend des aimants. Le placement de l'un d'entre eux dans un champ magnétique forme son champ magnétique dans la matière. Les types d'aimants distinguent les éléments suivants: diamagnétique, paramagnétique et ferromagnétique. Les champs les plus puissants sont créés par les ferromagnétiques, car ils possèdent des propriétés magnétiques élevées. De telles substances comprennent le fer, le nickel, le cobalt, les métaux des terres rares et leurs alliages, ainsi que les alliages de chrome et de manganèse. Les aimants permanents les éloignent, car le champ du ferromagnétique ne disparaît pas après la fin du champ magnétique.

Les paramagnétiques ont une perméabilité magnétique juste au-dessus de l'unité à température ambiante. De telles substances dans un champ magnétique sont faiblement magnétisées, mais à mesure que la température diminue, leurs propriétés magnétiques augmentent. Les paramètres comprennent, par exemple, l'oxygène, le platine, l'aluminium, les métaux des terres rares.

Les diamagnétiques sont un autre type de substance dont la perméabilité magnétique est légèrement inférieure à l'unité, leurs propriétés magnétiques sont encore plus faibles. Pour beaucoup de ces métaux, tels que le bismuth, l'argent, l'or, le cuivre, ainsi que l'eau et les composés organiques. Un fait intéressant est que lorsqu'ils sont chauffés à une certaine température (point Curie), les propriétés ferromagnétiques disparaissent et les métaux se démagnétisent et deviennent paramagnétiques.

Utilisation d'un champ magnétique

Les gens ont appris à utiliser pour eux-mêmes les propriétés mentionnées ci-dessus de la matière dans un champ magnétique: les ferromagnétiques sont indispensables dans la production d'équipements électriques et informatiques. On les trouve dans des transformateurs, des moteurs électriques et divers instruments de mesure, ils permettent plusieurs fois d'augmenter le champ magnétique sans changer le courant dans la bobine.

L'utilisation de tels matériaux peut réduire considérablement la consommation d'électricité. Ils sont utilisés pour l'enregistrement magnétique et la détection des défauts, les gisements de minerai. De nos jours, la médecine utilise des aimants pour diagnostiquer et traiter diverses maladies. En général, le travail des équipements de diagnostic repose sur l'action des aimants permanents. Par exemple, un indicateur de tonomètre de l'œil est nécessaire pour la détection du glaucome au stade initial. Utilisé en chirurgie et microchirurgie, dispositifs magnétiques pour éliminer les fragments de métaux du corps humain. Le principe de leur fonctionnement repose également sur les propriétés des aimants sans connexion du réseau. Un large effet thérapeutique est fourni par divers bandages et applicateurs magnétiques. Ils soulagent la douleur et arrêtent le processus d'inflammation, ainsi que de traiter de nombreuses maladies par la méthode d'influence du champ magnétique sur les zones actives du corps humain. On sait que la Reine Cleopatra a également utilisé des ornements magnétiques pour améliorer le flux sanguin et retarder le vieillissement.

La valeur du champ magnétique pour la planète

Le champ magnétique joue un rôle important dans la vie de la planète. Tout d'abord, il sert de protection aux habitants de la Terre et aux satellites de l'influence dangereuse des corps cosmiques. Sous l'influence du champ magnétique, leur trajectoire change. Les chercheurs admettent que certaines planètes n'ont pas de noyau métallique et, par conséquent, un champ magnétique qui réduit considérablement le nombre de planètes éventuellement habitées. Les Landlings courent également le risque de rester sans protection du terrain. Mais pour informer, lorsque cela se produit, les géophysiciens ne s'engagent pas. Des études ont révélé que plus de 160 millions d'années, les pôles magnétiques – nord et sud – ont varié entre eux environ une centaine de fois. Le dernier phénomène de ce genre a eu lieu il y a 720 mille ans, et la Terre a été attaquée par des particules cosmiques. L'une des théories expliquant l'extinction des dinosaures indique que ces géants ont disparu pour cette raison.

Le champ magnétique devient plus mince

La géophysique, analysant les propriétés du champ magnétique, a découvert qu'il crée des déplacements dangereux qui n'ont pas été corrigés plus tôt. Au sud de l'océan Atlantique, la couche du champ magnétique devient progressivement plus mince. Au cours des 150 dernières années, le champ ici est devenu plus faible de dix pour cent. Les scientifiques affirment que le changement de pôles se produira assez rapidement, dans les 100 ans suivant le début de l'inversion. Quel genre de génération va observer ce phénomène et comment cela affectera les habitants de la Terre n'est pas encore connu, mais il est affirmé qu'un tel changement de pôles affectera négativement le génie électrique.

Tempêtes magnétiques et leur impact sur les personnes

Parfois, dans le champ magnétique de la Terre, il y a des perturbations – ce sont des orages magnétiques qui dépendent directement du Soleil. Au cours de la période d'augmentation de l'activité solaire , une énorme libération d'énergie est observée, ce qui contribue à la formation d' éruptions solaires. En même temps, un flux gigantesque de particules chargées se précipite vers la Terre à une vitesse élevée – 500-1000 kilomètres par seconde, créant ainsi un fort champ magnétique. Ce flux atteint la planète en quelques jours seulement. Deux champs magnétiques puissants entrent en collision et, par conséquent, le champ magnétique terrestre est violé. L'homme est habitué à un champ magnétique normal et, avec des orages magnétiques, son état de santé change.

Les personnes ont une magnétosistivité différente, l'effet sur une personne d'une tempête magnétique dépend directement de son état de santé. L'état de santé s'aggrave, la vitalité diminue, la capacité de travail diminue, la faiblesse apparaît, la tête nuit, le sommeil est perturbé, le système nerveux se détériore (le nombre d'erreurs augmente, le nombre d'accidents et de catastrophes augmente). En ce qui concerne l'apparition d'électricité de surface sur les appareils à ces jours, leur travail peut être perturbé.

La réaction des animaux à un champ magnétique

Il est prouvé que les oiseaux sentent le champ magnétique de la Terre très bien et même le voient. Les scientifiques croient que les oiseaux sont des créatures uniques de ce genre: la force magnétique les aide à trouver leur propre maison pendant les vols à des distances colossales.

Un champ magnétique en tant que navigateur utilise des tortues marines. Les animaux avec une forte magnétosistivité, par exemple les chats, réagissent à l'avance aux changements de la tension du champ magnétique. Le comportement inhabituel des animaux est observé avant les ouragans et les tremblements de terre. Déterminer l'approche d'un tsunami ou d'un tremblement de terre au Japon dans de grands aquariums contient de l'acné qui, avant que les cataclysmes ne se lèvent à la surface et ne s'inquiètent, ressentent de fortes perturbations du champ magnétique.

Au lieu d'un mot d'ordre

L'influence du champ magnétique sur les habitants de notre planète n'a pas encore été pleinement étudiée, les scientifiques du monde entier ont ouvert le rideau du mystère de la planète Terre et essaient de trouver des réponses à des questions particulièrement importantes. Mais les progrès ne s'arrêtent pas, et la science se développe rapidement de nos jours, alors, qui sait, la prochaine génération connaîtra peut-être la réponse à la plupart des questions sur lesquelles les meilleurs esprits de l'homme se battaient.