Суббота 03 июня 2023 года

 

Вы здесь:  Главная» Статьи» Интересные факты» Почему магниты имеют северный и южный полюса?


Почему магниты имеют северный и южный полюса?

Воскресенье, 30 Апреля 2023 23:49
Почему магниты имеют северный и южный полюса? Фото из открытых источников

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
В Белгородской области несколько человек погибли при украинском обстреле В Белгородской области несколько человек погибли при украинском обстреле В Белгородской области несколько человек погибли при обстреле ВСУ, сообщил глава региона Вячеслав Гладков в Telegram-канале. Он уточнил, что украинские военные вели огонь сразу по нескольким населенным пунктам области. "ВСУ…
Система ПВО сбила несколько украинских беспилотников рядом с Курском Система ПВО сбила несколько украинских беспилотников рядом с Курском Система ПВО сбила несколько украинских беспилотников рядом с Курском, сообщил губернатор региона Роман Старовойт в Telegram-канале. "Сегодня ночью рядом с Курском системой ПВО сбито несколько украинских беспилотников. Просим курян сохранять…
Два беспилотника атаковали объекты ТЭК в Смоленской области Два беспилотника атаковали объекты ТЭК в Смоленской области Два беспилотника дальнего радиуса действия ночью в пятницу атаковали объекты топливно-энергетического комплекса в Смоленской области, пострадавших и критических повреждений нет, сообщил врио губернатора региона Василий Анохин. "Сегодня около трех часов…
Интернет и СМИ
Читайте также
Почему природа полна узоров? Почему природа полна узоров? В науке мы часто сталкиваемся с глубокими вопросами о том, что реально, а что воспринимается. Один из таких вопросов, с которым мы можем столкнуться, касается естественных паттернов. От снежинок до…
Квадриллион тонн алмазов может быть заперт глубоко в недрах Земли Квадриллион тонн алмазов может быть заперт глубоко в недрах Земли Ученые использовали звуковые волны для оценки состава верхней мантии Земли и обнаружили доказательства того, что около квадриллиона тонн алмазов могут быть похоронены где-то на глубине более 160 километров под нашими…
Какая цивилизация была самой долгоживущей? Какая цивилизация была самой долгоживущей? Древний Египет, Китай и Месопотамию часто называют долгоживущими цивилизациями, существующими тысячи лет. Но какое из этих обществ просуществовало дольше всех? Оказывается, это не простой вопрос по нескольким причинам. Во-первых, современные…
Тема дня
Молдавия пытается затащить Приднестровье в Евросоюз Молдавия пытается затащить Приднестровье в Евросоюз

Майя Санду посулила молдаванам членство в Евросоюзе уже через семь лет. Президента не смутил тот фак...

Фото
Бактерии добывают редкоземельные элементы лучше, чем люди Бактерии добывают редкоземельные элементы лучше, чем люди

Белок, вырабатываемый некоторыми бактериями, может не только извлекать элементы неодим и диспрозий и...

Опрос

Начнется ли украинское контрнаступление этим летом?

 

Анекдот дня

Первое правило работы на компьютере: пока не научишься восстанавливать информацию сам, удалять ничего нельзя!

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Ученые выяснили, как мозг реагирует на привлекательные лица
Невероятная история с бриллиантовым ожерельем королевы Франции
Infox
СМИ2

Последние комментарии
 

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.