bieguny magnetyczne

bieguny magnetyczne

Magnetyzm-fizyka

Zjawisko magnetyzmu fascynuje człowieka od tysięcy lat – Święty Augustyn pisał, że był “jak uderzony piorunem” gdy zobaczył magnetyt przyciągający żelazo. Chociaż przyciąganie magnetyczne zaobserwowano jeszcze w starożytności, proces zrozumienia tego zjawiska trwał relatywnie długo. W minionym stuleciu w tej dziedzinie nastąpił skokowy przyrost zarówno wiedzy, jak i dostępnych rozwiązań technologicznych

Magnetyzm

Historia magnetyzmu

Historia magnetyzmu zaczyna się jeszcze przed narodzeniem Chrystusa, kiedy między innymi Grecy i Chińczycy zauważają własności magnetytu, będącego naturalnym magnesem. Nazwa magnes pochodzi od regionu Grecji o nazwie Magnesia, gdzie odkryto, jeszcze w starożytności, złoża tegoż magnetytu. 636-546 p.n.e Tales z Miletu opisał przyciąganie żelaza do magnetytu - wierzył, że materiał ten posiada duszę; inni greccy filozofowie tłumaczyli przyciąganie magnetyczne “wysysaniem powietrza” przez magnetyt, co miało powodować swoistą próżnię i przyciąganie żelaza; nie potrafiono jednak przekonująco wytłumaczyć dlaczego materiały takiej jak złoto czy drewno nie są przyciągane

+ info

Bieguny magnetyczne ziemi

Biegun magnetyczny to miejsce igły magnetycznej, magnesu trwałego lub elektromagnesu, w którym natężenie pola magnetycznego ma największą wartość. Igła magnetyczna ma dwa bieguny. Umieszczona w stałym polu magnetycznym ustawia się zgodnie z kierunkiem linii pola. W polu magnetycznym Ziemi jest to w przybliżeniu (na większości powierzchni Ziemi) kierunek zgodny z kierunkiem południków. W związku z tym końce igły nazywa się północnym (N) i południowym (S) – północnym jest koniec wskazujący geograficzny kierunek północny, południowym zaś koniec wskazujący geograficzne południe. Nazwy te w oczywisty sposób rozciągnięto na wszelkie magnesy, określając odpowiednio ich bieguny jako północne i południowe.

Magnesy w zależności która stroną są do siebie odwrócone - odpychają się lub przyciągają. Dzieje się tak dlatego, że magnes posiada dwa bieguny - N (północny) i S (południowy).Magnesy dzięki tym biegunom przyciągają się i odpychają w zależnosci którą stroną są do siebie zwrócone Magnesy zwrócone do siebie biegunami jednoimiennymi odpychają się, a zwrócone do siebie biegunami różnoimiennymi przyciągają się

Oddziaływania magnetyczne

Czy magnesy oddziałują ze wszystkimi metalami?

• Złoto
• Srebro
• Miedź
• Cynk

Słabe właściwości magnetyczne

• Żelazo
• Stal
• Nikiel
• Kobalt

Silne właściwości magnetyczne

Kompas

Jeśli kompas znajdzie się blisko metalowych przedmiotów – może przestać działać prawidłowo. Z tego powodu klasyczne kompasy są całkowicie bezużyteczne na przykład na stalowych okrętach – stal zawiera żelazo. Innym przypadkiem, kiedy kompas przestaje działać, jest bliskość urządzeń elektrycznych lub magnesów.

Ziemia posiada pole magnetyczne z biegunem północnym i biegunem południowym. Biegun geograficzny północny jest tożsamy z biegunem północnym magnetycznym, a biegun geograficzny południowy jest zgodny z biegunem południowym magnetycznym.Kompas to proste urządzenie służące do nawigacji, czyli ustalania trasy do wyznaczonego celu i odnajdywania drogi. Najważniejszym elementem kompasu jest obracająca się igła magnetyczna. Dzięki niej można określić kierunki świata. Skoro igła kompasu posiada właściwości magnesu, to oznacza także, że ma dwa bieguny: północny i południowy. Igła obraca się więc tak, że jednym końcem wskazuje północ, a drugim południe. Dlaczego tak się dzieje? Czy igła wskazuje dokładnie te strony świata? Aby odpowiedzieć na te pytania, musimy dowiedzieć się, na jakiej zasadzie działa kompas.

Południowy biegun magnetyczny Ziemi znajduje się w pobliżu północnego bieguna geograficznego, a północny biegun magnetyczny w pobliżu geograficznego bieguna południowego.

Ziemia zachowuję się tak, jak gdyby w jej wnętrzu tkwił olbrzymi magnes, a igła kompasu przy jej powierzchni ustawia się podobnie jak obok magnesu sztabkowego.

Ziemia jako magnes

01

02

+ info

Ferromagnetyki to substancje zbudowane z tak zwanych domen magnetycznych, które możemy wyobrażać sobie jak miniaturowe magnesy wewnątrz substancji. Początkowo domenu ułożone są chaotycznie. Po zbliżeniu silnego magnesy domeny porządkują się (bieguny różnoimienne zwracają się ku sobie). Mówimy, że nastąpiło namagnesowanie. Po zabraniu dodatkowego magnesu domeny mogą zostać uporządkowane (mówimy wtedy o stałym namagnesowaniu) lub wrócić do chaotycznego ukłądu (namagesowanie nietrwałe).

Ferromagnetyki

Teraz na podstawie całej prezentacji czeka nas mały quiz.Osoba z największą ilością dobrze podanych odpowiedzi wygrywa niespodziankę.

Dziękujemy za uważne słuchanie!

Koniec!

Słowa "magnes" , "magnetyt" (jedna z rudy żelaza), "magnetyzm" pochodzą prawdopodobnie od nazwy starożytnego miasta Magnezja w Azji Mniejszej, w którym znaleziono magnetyt. Zdolności magnetytu do przyciągania małych kawałków żelaza opisał Tales z Miletu (przełom VII i VI w p.n.e). Przetrwała też legenda, zgodnie z którą słowa "magnes" , "magnetyt" i "magnetyzm" pochodzą od imienia pasterza Magnesa, który zauważył zjawisko przyciągania się kawałków rudy żalaza - magnetytu.

Ciekawostka

Igła kompasu wykonana jest z materiału, który ma właściwości magnetyczne. Czyżby istniało dookoła nas jakieś pole magnetyczne, o którym nie wiemy? Głęboko we wnętrzu naszej planety znajduje się jądro. To ono wytwarza pole magnetyczne Ziemi. Linie tego pola układają się w przybliżeniu wzdłuż kierunku północ–południe. To właśnie na to pole reaguje igła kompasu. Ustawia się ona wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi.

Jak działa kompas?

Zastanówmy się, dlaczego i jak działa kompas.

Termin „biegun magnetyczny” oznacza najczęściej miejsce, w którym inklinacja magnetyczna osiąga 90°, tj. swobodnie zawieszona igła kompasu znalazłaby się w pozycji dokładnie pionowej (dla kompasu ustawionego pionowo, tj. oś igły jest ustawiona poziomo, a igła obraca się w płaszczyźnie pionowej). Miejsca przecięcia osi dipola ziemskiego pola magnetycznego z powierzchnią Ziemi nazywa się biegunami geomagnetycznymi. Bieguny te nie pokrywają się z biegunami magnetycznymi, jako że pole magnetyczne Ziemi ma nie tylko składową dipolową, lecz także składowe o wyższej multipolowości.

Pierwsze kompasy skonstruowano już ponad 1000 lat temu w Chinach, a składały się one z ruchomo osadzonej igły posiadającej właściwości magnetyczne. Później zaczęły przypominać łyżkę osadzoną ruchomo na płycie, na której mogły się obracać, wskazując odpowiedni kierunek.

Ciekawostka

(Rysunek na następnej stronie)

Ferromagnetyki to substancje krystaliczne, wykazujące ferromagnetyzm, czyli trwałą polaryzację magnetyczną poniżej pewnej temperatury. To trwałe namagnesowanie, zwane pozostałością magnetyczną, jest wynikiem równoległego ustawienia momentów spinowych całych obszarów substancji, nazywanych domenami ferromagnetycznymi. Umieszczenie ferromagnetyka w zewnętrznym polu magnetycznym powoduje ruch ścianek domen w taki sposób, że momenty magnetyczne tych domen ustawiają się zgodnie z liniami sił pola zewnętrznego. Gdy momenty magnetyczne wszystkich domen ustawią się zgodnie z kierunkiem linii sił pola magnetycznego zewnętrznego, mamy do czynienia z całkowitym namagnesowaniem. To namagnesowanie pozostaje nawet po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego. W procesie namagnesowania ferromagnetyka najpierw następuje powiększanie się objętości domen, których namagnesowanie jest zgodne z kierunkiem pola zewnętrznego. Odbywa się to kosztem domen przyległych. Następnie w kolejnych domenach następuje odwrócenie domen w kierunku pola zewnętrznego.

Jako biegun północny igły magnetycznej (i ogólnie magnesów) przyjęło się wskazywać ten z jej końców, który wskazuje geograficzną północ. Jest on przyciągany przez odwrotnie spolaryzowany biegun magnetyczny Ziemi, skąd wynika, iż na północnej półkuli Ziemi znajduje się południowy biegun jej pola magnetycznego, i odwrotnie: na półkuli południowej znajduje biegun północny. Mimo to często stosowane jest oznaczanie biegunów magnetycznych Ziemi zgodnie z nazwami biegunów geograficznych, a odwrotnie w stosunku do oznaczeń biegunów magnesu stosowanych w fizyce.