Воскресенье 03 декабря 2023 года

 



Почему магниты имеют северный и южный полюса?

Воскресенье, 30 Апреля 2023 23:49

Разрезание стержневого магнита пополам не избавит его от полюсов. Это просто создаст два магнита, каждый с северным полюсом, который будет притягиваться к южному полюсу другого магнита, и наоборот. Именно это фундаментальное свойство притяжения делает магниты полезными для многих целей.

 

Но как возникают эти полюса? Почему магниты имеют северный и южный полюса?

 

Магниты, по словам ученых, - одна из самых глубоких загадок в физике. В то время как люди использовали магниты в течение тысяч лет, ученые все еще изучают, как они работают. 

 

Самый простой ответ на вопрос, почему у магнитов есть полюса, заключается в поведении электронов. Вся материя, включая магниты, состоит из атомов. В каждом атоме ядро окружено одним или несколькими отрицательно заряженными электронами. Каждый из этих электронов генерирует свое крошечное магнитное поле, которое ученые называют «спин». Если достаточное количество этих небольших магнитных полей направлено в одном направлении, сам материал становится магнитным. 

 

«Спин» электрона — это что-то вроде абстрактного понятия, технически никто не видел, как вращается электрон — он слишком мал, чтобы его можно было увидеть под микроскопом. Но физики знают, что у электронов есть магнитное поле, потому что они его измерили. И один из способов создания этого поля — если бы электрон вращался. Измените направление вращения на противоположное, и магнитное поле перевернется.

 

Когда это возможно, электроны объединяются в пары, так что их спины компенсируются, что делает чистый магнетизм атома нулевым. Но в некоторых элементах, таких как железо, этого не может быть. Количество электронов и то, как они расположены вокруг ядра, означает, что каждый атом железа будет иметь неспаренный электрон, создающий небольшое магнитное поле. 

 

В ненамагниченном материале эти отдельные магнитные поля направлены в разные случайные направления. В этом состоянии они в основном компенсируют друг друга, поэтому материал в целом не является магнитным. Но при правильных условиях крошечные субатомные магнитные поля могут ориентироваться в одном и том же направлении. Можно подумать об этом как о разнице между толпой людей, слоняющихся вокруг, и всеми, кто организуется и смотрит в одном направлении. Комбинация этих очень маленьких магнитных полей создает большее магнитное поле, поэтому материал становится магнитом.

 

Многие магниты, используемые в повседневной жизни, такие как магниты на холодильник, известны как постоянные магниты. В этих материалах магнитные поля многих атомов в материале постоянно выровнены какой-то внешней силой — например, если их поместить внутрь более мощного магнитного поля.

 

Часто это более мощное магнитное поле создается электричеством. Электричество и магнетизм фундаментально связаны, потому что магнитные поля генерируются движением электрических зарядов. Вот почему у вращающегося электрона есть магнитное поле. Но ученые также могут использовать электричество для создания очень мощных магнитов. Пропускание достаточного тока через катушку с проводом создает очень сильное магнитное поле, которое существует, пока течет ток. Эти электромагниты часто используются в физических исследованиях. Они также используются в медицинских инструментах, таких как аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ).

 

У Земли тоже есть свое магнитное поле — это то, что заставляет работать стрелку компаса. Ученые определили северный полюс магнита как конец, который указывал бы на северный полюс Земли, если бы магнит мог свободно вращаться. Но технически это означает, что северный магнитный полюс Земли на самом деле является магнитным южным полюсом, поскольку противоположные полюса притягиваются.

 

Согласно физическому соглашению, линии магнитного поля текут наружу от северного полюса магнита к его южному полюсу, образуя замкнутый контур.

 

Физики также нашли другое расположение магнитных полюсов, включая квадруполи, в котором комбинация северного и южного магнитных полюсов расположены в виде квадрата. Но одна цель остается недостижимой, сказал Феррасин: никто еще не нашел магнитный монополь.

 

Электроны и протоны являются электрическими монополями: каждый из них имеет один электрический заряд, положительный или отрицательный. Но электроны (и другие частицы тоже) имеют два магнитных полюса. И поскольку они являются фундаментальными частицами, их нельзя расщепить дальше. Эта разница между тем, как частицы ведут себя электрически и магнитно, заинтриговала многих физиков, и для некоторых обнаружение частицы с одним магнитным полюсом является священным Граалем. Его открытие бросило бы вызов законам физики, как мы их понимаем в настоящее время.

 
 

 

 

 

Главное за сутки
На западе Украины возник скандал из-за отказа жителей сносить советские памятники На западе Украины возник скандал из-за отказа жителей сносить советские памятники Жители двух сел на западе Украины выступили против сноса памятников советским воинам, сообщил директор Ивано-Франковского "областного музея освободительной борьбы имени Бандеры" Ярослав Коретчук в Facebook*. Коретчука возмутило решение жителей сел…
КНДР будет считать вмешательство в работу своих спутников объявлением войны КНДР будет считать вмешательство в работу своих спутников объявлением войны КНДР посчитает объявлением войны попытки США нейтрализовать ее первый разведывательный спутник на орбите Земли и может ответить аналогичными действиями. Об этом говорится в заявлении официального представителя Министерства обороны КНДР, которое…
Минобороны: российская ПВО за неделю сбила восемь украинских самолетов и вертолет Минобороны: российская ПВО за неделю сбила восемь украинских самолетов и вертолет Российские системы ПВО за минувшую неделю (с 25 ноября по 2 декабря) сбили восемь украинских военных самолетов и один вертолёт, сообщили в субботу в пресс-службе Минобороны РФ. "Средствами противовоздушной обороны…
Интернет и СМИ
Читайте также
Что такое Точка Немо, отдаленное водное кладбище спутников, куда МКС отправится умирать? Что такое Точка Немо, отдаленное водное кладбище спутников, куда МКС отправится умирать? Его называют «самым одиноким местом на земле» — место настолько отдаленное, что потребуется несколько дней, чтобы пересечь 2700 километров океана между этой точкой и ближайшим клочком суши — который даже…
Тема дня
Зачем Украина душит свое Закарпатье Зачем Украина душит свое Закарпатье

В Закарпатской области Украины ввели поголовную проверку документов. Призывные бригады действуют там...

Фото
Экстремальная жара и засуха накроют Европу раньше, чем прогнозировалось Экстремальная жара и засуха накроют Европу раньше, чем прогнозировалось

Согласно новому анализу Max Planck Institute for Meteorology, Европа стоит перед потенциальной угроз...

Опрос

Когда возможно начало мирных переговоров по Украине?

 

Анекдот дня

Специалисты установили, что Тык - это прозвище древнего ученого. Его методом многие в научном мире пользуются до сих пор.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Ученые выяснили, как мозг реагирует на привлекательные лица
Как снизить риск рака — рассказали ученые
СМИ2
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления

информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет",

находящихся на территории Российской Федерации)".