Jeder ist schon lange an einen solchen Gegenstand wie einen Magneten gewöhnt. Wir sehen darin nichts Besonderes. Wir verbinden es normalerweise mit Physikunterricht oder einer Demonstration in Form von Tricks der Eigenschaften eines Magneten für Vorschulkinder. Und selten denkt jemand darüber nach, wie viele Magnete uns im Alltag umgeben. In jeder Wohnung gibt es Dutzende davon. Im Gerät jedes Lautsprechers, Tonbandgeräts, Elektrorasierers und jeder Uhr befindet sich ein Magnet. Sogar ein Glas Nägel ist einer.
Und was noch?
Wir - die Menschen - sind da keine Ausnahme. Dank der im Körper fließenden Bioströme gibt es ein unsichtbares Muster seiner Kraftlinien um uns herum. Die Erde ist ein riesiger Magnet. Und noch grandioser - die Plasmakugel der Sonne. Die für den menschlichen Verstand unbegreiflichen Dimensionen von Galaxien und Nebeln lassen selten die Vorstellung zu, dass all dies auch Magnete sind.
Die moderne Wissenschaft erfordert die Schaffung neuer großer und superstarker Magnete, deren Anwendungsgebiete mit der thermonuklearen Fusion, der Erzeugung elektrischer Energie, der Beschleunigung geladener Teilchen in Synchrotrons und dem Anheben versunkener Schiffe verbunden sind. Erstellen Sie ein superstarkes Feld mit magnetischen EigenschaftenMagnet ist eines der Probleme der modernen Physik.
Konzepte klären
Ein Magnetfeld ist eine Kraft, die auf Körper mit einer Ladung wirkt, die sich bewegen. Es "funktioniert nicht" mit stationären Objekten (oder ohne Ladung) und dient als Form eines elektromagnetischen Feldes, das als allgemeineres Konzept existiert.
Wenn Körper ein magnetisches Feld um sich herum erzeugen und die Kraft seiner Wirkung selbst erfahren können, nennt man sie Magnete. Das heißt, diese Objekte sind magnetisiert (haben das entsprechende Moment).
Verschiedene Materialien reagieren unterschiedlich auf ein externes Feld. Diejenigen, die ihre Wirkung in sich selbst abschwächen, werden Paramagnete genannt, und diejenigen, die sie verstärken, werden Diamagnete genannt. Einzelne Materialien haben die Eigenschaft, ein äußeres Magnetfeld tausendfach zu verstärken. Dies sind Ferromagnete (Kob alt, Nickel mit Eisen, Gadolinium, sowie Verbindungen und Legierungen der genannten Metalle). Diejenigen von ihnen, die unter dem Einfluss eines starken äußeren Feldes selbst magnetische Eigenschaften erh alten, werden als hartmagnetisch bezeichnet. Andere, die sich nur unter direktem Einfluss des Feldes wie Magnete verh alten können und dies bei dessen Verschwinden nicht mehr sind, sind weichmagnetisch.
Ein bisschen Geschichte
Die Menschen haben die Eigenschaften von Permanentmagneten seit sehr, sehr alten Zeiten studiert. Sie werden in den Schriften von Wissenschaftlern des antiken Griechenlands bereits 600 Jahre v. Chr. Erwähnt. Natürliche (natürlichen) Magnete können in Lagerstätten von magnetischen Erzen gefunden werden. Der berühmteste der großen Naturmagnete wird in Tartu aufbewahrtUniversität. Es wiegt 13 Kilogramm und die Last, die mit seiner Hilfe gehoben werden kann, beträgt 40 kg.
Die Menschheit hat gelernt, aus verschiedenen Ferromagneten künstliche Magnete herzustellen. Der Wert von Pulver (aus Kob alt, Eisen usw.) liegt in der Fähigkeit, eine Last zu h alten, die das 5000-fache ihres Eigengewichts wiegt. Künstliche Proben können permanent (aus hartmagnetischen Materialien erh alten) oder Elektromagnete mit einem Kern sein, dessen Material weichmagnetisches Eisen ist. Das Spannungsfeld in ihnen entsteht durch den Durchgang von elektrischem Strom durch die Drähte der Wicklung, die vom Kern umgeben ist.
Das erste ernsthafte Buch mit Versuchen, die Eigenschaften eines Magneten wissenschaftlich zu untersuchen, war das Werk des Londoner Arztes Gilbert, das 1600 veröffentlicht wurde. Diese Arbeit enthält die Gesamtheit der damals verfügbaren Informationen über Magnetismus und Elektrizität sowie die Experimente des Autors.
Eine Person versucht, irgendwelche der existierenden Phänomene an das praktische Leben anzupassen. Natürlich war der Magnet keine Ausnahme.
Wie Magnete verwendet werden
Welche Eigenschaften des Magneten hat die Menschheit übernommen? Sein Anwendungsbereich ist so groß, dass wir nur kurz auf die wichtigsten und bekanntesten Geräte und Anwendungen dieses wunderbaren Artikels eingehen können.
Kompass ist ein bekanntes Gerät zur Bestimmung von Richtungen am Boden. Dank ihm ebnen sie den Weg für Flugzeuge und Schiffe, Landtransporte und Fußgängerverkehrsziele. DieseGeräte können magnetisch (Zeigertyp) sein, die von Touristen und Topographen verwendet werden, oder nicht magnetisch (Funk- und Hydrokompasse).
Die ersten Kompasse aus natürlichen Magneten wurden im 11. Jahrhundert hergestellt und in der Navigation verwendet. Ihre Wirkung basiert auf der freien Drehung einer langen Nadel aus magnetischem Material in der horizontalen Ebene, die auf der Achse ausbalanciert ist. Eines seiner Enden zeigt immer nach Süden, das andere nach Norden. So können Sie die Hauptrichtungen bezüglich der Himmelsrichtungen immer genau ermitteln.
Hauptsphären
Bereiche, in denen die Eigenschaften des Magneten ihre Hauptanwendung gefunden haben - Funk- und Elektrotechnik, Messtechnik, Automatisierung und Telemechanik. Aus ferromagnetischen Materialien erhält man Relais, Magnetkreise etc. 1820 wurde die Eigenschaft eines stromdurchflossenen Leiters entdeckt, auf die Magnetnadel einzuwirken und diese zum Drehen zu zwingen. Gleichzeitig wurde eine weitere Entdeckung gemacht - ein Paar paralleler Leiter, durch die Ströme gleicher Richtung fließen, haben die Eigenschaft der gegenseitigen Anziehung.
Aus diesem Grund wurde eine Annahme über die Ursache der Eigenschaften des Magneten gemacht. All diese Phänomene treten in Verbindung mit Strömen auf, einschließlich solcher, die innerhalb magnetischer Materialien zirkulieren. Moderne Ideen in der Wissenschaft stimmen voll und ganz mit dieser Annahme überein.
Über Motoren und Generatoren
Auf dieser Grundlage wurden viele Arten von Elektromotoren und elektrischen Generatoren geschaffen, dh Rotationsmaschinen, deren Funktionsprinzip auf der Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie beruht (Redewir sprechen über Generatoren) oder elektrisch zu mechanisch (über Motoren). Jeder Generator arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, dh EMF (elektromotorische Kraft) tritt in einem Draht auf, der sich in einem Magnetfeld bewegt. Der Elektromotor arbeitet auf der Grundlage des Phänomens des Auftretens von Kraft in einem Draht mit Strom, der in ein Querfeld gebracht wird.
Unter Verwendung der Stärke der Wechselwirkung des Feldes mit dem Strom, der durch die Windungen der Wicklung ihrer beweglichen Teile fließt, arbeiten Geräte, die als magnetoelektrische Arbeit bezeichnet werden. Ein Induktionsstromzähler fungiert als neuer leistungsstarker Wechselstrommotor mit zwei Wicklungen. Die zwischen den Wicklungen befindliche leitfähige Scheibe wird durch ein der Leistungsaufnahme proportionales Drehmoment in Drehung versetzt.
Und im Alltag?
Mit einer Miniaturbatterie betrieben, sind elektrische Armbanduhren jedem ein Begriff. Ihre Vorrichtung ist dank der Verwendung von zwei Magneten, zwei Induktoren und einem Transistor in Bezug auf die Anzahl der verfügbaren Teile viel einfacher als mechanische Uhren.
Elektromagnetische Schlösser oder Zylinderschlösser, die mit Magnetelementen ausgestattet sind, werden immer häufiger verwendet. Bei ihnen sind sowohl der Schlüssel als auch das Schloss mit einem Kombinationssatz ausgestattet. Wenn der richtige Schlüssel in das Schloss eingeführt wird, werden die inneren Elemente des Magnetschlosses in die gewünschte Position gezogen, wodurch es geöffnet werden kann.
Das Gerät aus Dynamometern und einem Galvanometer (ein hochempfindliches Gerät, mit dem schwache Ströme gemessen werden) basiert auf der Wirkung von Magneten. Die Eigenschaften des Magneten haben Anwendung bei der Herstellung von Schleifmitteln gefunden. Sosogenannte scharfe kleine und sehr harte Partikel, die für die mechanische Bearbeitung (Schleifen, Polieren, Schruppen) einer Vielzahl von Gegenständen und Materialien benötigt werden. Während ihrer Herstellung setzt sich Ferrosilicium, das für die Zusammensetzung der Mischung notwendig ist, teilweise am Boden der Öfen ab und wird teilweise in die Zusammensetzung des Schleifmittels eingebracht. Um es von dort zu entfernen, sind Magnete erforderlich.
Wissenschaft und Kommunikation
Aufgrund der magnetischen Eigenschaften von Substanzen hat die Wissenschaft die Möglichkeit, die Struktur verschiedener Körper zu untersuchen. Wir können nur die Magnetochemie oder die magnetische Fehlererkennung (Methode zur Erkennung von Fehlern durch Untersuchung der Verzerrung des Magnetfelds in bestimmten Bereichen von Produkten) erwähnen.
Sie werden auch bei der Herstellung von Mikrowellengeräten, Funkkommunikationssystemen (militärische und kommerzielle Leitungen), Wärmebehandlung, sowohl zu Hause als auch in der Lebensmittelindustrie (Mikrowellenöfen sind jedem bekannt) verwendet. Es ist fast unmöglich, alle komplexesten technischen Geräte und Anwendungen, in denen die magnetischen Eigenschaften von Stoffen heute genutzt werden, im Rahmen eines Artikels aufzuzählen.
medizinischer Bereich
Der Bereich der Diagnostik und medizinischen Therapie war da keine Ausnahme. Dank Elektronen-Linearbeschleuniger, die Röntgenstrahlen erzeugen, wird Tumortherapie durchgeführt, Protonenstrahlen werden in Zyklotrons oder Synchrotrons erzeugt, die Vorteile gegenüber Röntgenstrahlen in lokaler Richtwirkung und erhöhter Effizienz bei der Behandlung von Augen- und Gehirntumoren haben.
Was das biologische betrifftWissenschaft, schon vor der Mitte des letzten Jahrhunderts wurden die lebenswichtigen Funktionen des Körpers in keiner Weise mit der Existenz von Magnetfeldern in Verbindung gebracht. Die wissenschaftliche Literatur wurde gelegentlich mit einzelnen Meldungen über die eine oder andere ihrer medizinischen Wirkungen ergänzt. Aber seit den sechziger Jahren sind die Veröffentlichungen über die biologischen Eigenschaften des Magneten wie eine Lawine.
Damals und heute
Allerdings versuchten Alchemisten bereits im 16. Jahrhundert Menschen damit zu behandeln. Es gab viele erfolgreiche Versuche, Zahnschmerzen, nervöse Störungen, Schlaflosigkeit und viele Probleme mit inneren Organen zu heilen. Spätestens in der Navigation scheint der Magnet seine Verwendung in der Medizin gefunden zu haben.
Seit einem halben Jahrhundert sind Magnetarmbänder weit verbreitet und bei Patienten mit eingeschränktem Blutdruck beliebt. Wissenschaftler glaubten ernsthaft an die Fähigkeit eines Magneten, den Widerstand des menschlichen Körpers zu erhöhen. Mit Hilfe von elektromagnetischen Geräten lernten sie, die Geschwindigkeit des Blutflusses zu messen, Proben zu entnehmen oder die notwendigen Medikamente aus Kapseln zu injizieren.
Der Magnet entfernt kleine Metallpartikel, die ins Auge gefallen sind. Der Betrieb elektrischer Sensoren basiert auf ihrer Wirkung (jeder von uns ist mit dem Verfahren zur Aufnahme eines Elektrokardiogramms vertraut). In unserer Zeit wird die Zusammenarbeit von Physikern mit Biologen zur Erforschung der zugrunde liegenden Mechanismen des Einflusses eines Magnetfeldes auf den menschlichen Körper immer enger und notwendiger.
Neodym-Magnet: Eigenschaften und Anwendungen
Neodym-Magnete gelten als die größten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Sie bestehen ausNeodym, Eisen und Bor. Ihre chemische Formel ist NdFeB. Der Hauptvorteil eines solchen Magneten ist die starke Wirkung seines Feldes bei relativ geringer Größe. Das Gewicht eines Magneten mit einer Kraft von 200 Gauß beträgt also etwa 1 g. Zum Vergleich: Ein gleich starker Eisenmagnet wiegt etwa das 10-fache.
Ein weiterer unbestrittener Vorteil der genannten Magnete ist die gute Stabilität und die Fähigkeit, die gewünschten Eigenschaften über Hunderte von Jahren zu bewahren. Im Laufe eines Jahrhunderts verliert ein Magnet seine Eigenschaften nur um 1 %.
Wie genau werden Neodym-Magnete behandelt?
Verbessert die Durchblutung, stabilisiert den Blutdruck, bekämpft Migräne.
Die Eigenschaften von Neodym-Magneten wurden vor etwa 2000 Jahren für die Behandlung genutzt. Erwähnungen dieser Art von Therapie finden sich in den Manuskripten des alten China. Die Behandlung bestand dann darin, magnetisierte Steine auf den menschlichen Körper aufzubringen.
Therapie existierte auch in Form der Befestigung am Körper. Die Legende besagt, dass Cleopatra ihre hervorragende Gesundheit und überirdische Schönheit dem ständigen Tragen eines Magnetverbandes auf ihrem Kopf verdankte. Im 10. Jahrhundert beschrieben persische Wissenschaftler ausführlich die wohltuende Wirkung der Eigenschaften von Neodym-Magneten auf den menschlichen Körper bei der Beseitigung von Entzündungen und Muskelkrämpfen. Nach den erh altenen Beweisen aus dieser Zeit kann man ihre Verwendung zur Steigerung der Muskelkraft, der Knochenstärke und zur Verringerung von Gelenkschmerzen beurteilen.
Von allen Übeln…
Beweise für die Wirksamkeit eines solchen Einflusses wurden 1530 veröffentlichtJahr vom berühmten Schweizer Arzt Paracelsus. In seinen Schriften beschrieb der Arzt die magischen Eigenschaften eines Magneten, der die Kräfte des Körpers anregen und Selbstheilung bewirken könnte. Viele Krankheiten wurden damals mit einem Magneten bekämpft.
Die Selbstbehandlung mit Hilfe dieses Mittels verbreitete sich in den USA in den Nachkriegsjahren (1861-1865), als Medikamente kategorisch fehlten. Benutzte es sowohl als Medizin als auch als Schmerzmittel.
Seit dem 20. Jahrhundert sind die heilenden Eigenschaften des Magneten wissenschaftlich begründet. 1976 führte der japanische Arzt Nikagawa das Konzept des Magnetfeld-Mangel-Syndroms ein. Die Forschung hat die genauen Symptome davon festgestellt. Sie bestehen in Schwäche, Müdigkeit, verminderter Leistungsfähigkeit und Schlafstörungen. Dazu kommen Migräne, Gelenk- und Wirbelsäulenschmerzen, Probleme mit dem Verdauungs- und Herz-Kreislauf-System in Form von Hypotonie oder Bluthochdruck. Es betrifft das Syndrom und den Bereich Gynäkologie und Hautveränderungen. Mit der Magnetfeldtherapie können diese Zustände recht erfolgreich normalisiert werden.
Wissenschaft steht nicht still
Wissenschaftler experimentieren weiterhin mit Magnetfeldern. Experimente werden sowohl an Tieren und Vögeln als auch an Bakterien durchgeführt. Die Bedingungen eines abgeschwächten Magnetfelds verringern den Erfolg von Stoffwechselvorgängen bei Versuchsvögeln und Mäusen, Bakterien hören abrupt auf, sich zu vermehren. Bei einem anh altenden Felddefizit unterliegen lebende Gewebe irreversiblen Veränderungen.
Es ist die Bekämpfung all dieser Phänomene und verursacht durchDie Magnetfeldtherapie als solche wird von ihnen mit zahlreichen negativen Folgen angewendet. Es scheint, dass derzeit noch nicht alle nützlichen Eigenschaften von Magneten ausreichend untersucht wurden. Ärzte haben viele interessante Entdeckungen und neue Entwicklungen vor sich.