Állandó mágnesek alkalmazása az elektrotechnikában és az energiaiparban.
Mi az állandó mágnes
Állandó mágnesnek nevezzük azt a ferromágneses terméket, amely a külső mágneses tér eltávolítása után jelentős maradék mágnesezettséget képes megtartani. Az állandó mágnesek anyaga különféle fémek, mint például: kobalt, vas, nikkel, ritkaföldfémek ötvözetei (neodímium mágnesekhez), valamint természetes ásványokból, például magnetitokból.
Az állandó mágnesek hatóköre manapság igen széles, de rendeltetésük alapvetően mindenhol ugyanaz - tápellátás nélküli állandó mágneses tér forrásaként. Így a mágnes olyan test, amelynek megvan a sajátja.
Maga a „mágnes” szó a görög kifejezésből származik, amelynek fordítása „magnéziából származó kő”, annak az ázsiai városnak a neve után, ahol az ókorban magnetit, mágneses vasérc lelőhelyeit fedezték fel. Fizikai szempontból az elemi mágnes egy elektron, és a mágnesek mágneses tulajdonságait általában a mágnesezett anyagot alkotó elektronok mágneses momentumai határozzák meg.
Az állandó mágnest alkotó anyag demagnetizáló szakaszának jellemzői határozzák meg az állandó mágnes tulajdonságait: minél nagyobb a Hc koercitív erő, és minél nagyobb a Br maradék mágneses indukció, annál erősebb és stabilabb a mágnes.
Kényszerítő erő (szó szerint lefordítva latinból - "tartó erő") - ez szükséges egy ferro- vagy ferrimágneses anyag teljes demagnetizálásához. Így minél nagyobb a kényszerítő ereje egy adott mágnesnek, annál jobban ellenáll a demagnetizáló tényezőknek.
A kényszerítő erő mértékegysége Amper/méter. És, mint tudod, egy vektormennyiség, ami a mágneses tér teljesítményjellemzője. Az állandó mágnesek maradék mágneses indukciójának jellemző értéke körülbelül 1 Tesla.
Az állandó mágnesek típusai és tulajdonságai
ferrit
A ferritmágnesek, bár törékenyek, jó korrózióállósággal rendelkeznek, ami alacsony ár mellett a leggyakoribb. Az ilyen mágnesek vas-oxid és bárium- vagy stroncium-ferrit ötvözetből készülnek. Ez az összetétel lehetővé teszi, hogy az anyag megőrizze mágneses tulajdonságait széles hőmérsékleti tartományban - -30°C és +270°C között.
A mágneses termékeket ferritgyűrűk, rudak és patkók formájában széles körben használják mind az iparban, mind a mindennapi életben, a technikában és az elektronikában. ben használják akusztikai rendszerek, generátorokban, ben. Az autóiparban a ferritmágneseket indítókba, elektromos ablakemelőkbe, hűtőrendszerekbe és ventilátorokba szerelik be.
A ferritmágneseket körülbelül 200 kA/m koercitív erő és körülbelül 0,4 Tesla maradék mágneses indukció jellemzi. Egy ferritmágnes átlagosan 10-30 évig tarthat.
Alnico (alumínium-nikkel-kobalt)
Az alumínium, nikkel és kobalt ötvözetén alapuló permanens mágneseket felülmúlhatatlan hőállóság és stabilitás jellemzi: +550 ° C-ig képesek megőrizni mágneses tulajdonságaikat, bár a rájuk jellemző kényszerítő erő viszonylag kicsi. Viszonylag kis mágneses tér hatására az ilyen mágnesek elvesztik eredeti mágneses tulajdonságaikat.
Ítélje meg maga: a tipikus kényszerítő erő körülbelül 50 kA/m körülbelül 0,7 Tesla maradék mágnesezettséggel. Ennek ellenére azonban az Alnico mágnesek nélkülözhetetlenek bizonyos tudományos kutatásokhoz.
A nagymágneses alumíniumötvözetek tipikus tartalma 7-10% alumínium, 12-15% nikkel, 18-40% kobalt és 3-4% réz.
Minél több kobalt, annál nagyobb a telítési indukció és az ötvözet mágneses energiája. A 2-8% titán és csak 1% nióbium formájú adalékok hozzájárulnak a nagyobb kényszerítő erő eléréséhez - 145 kA/m-ig. 0,5-1% szilícium hozzáadása biztosítja a mágneses tulajdonságok izotrópiáját.
Samariaceae
Ha rendkívüli ellenállásra van szüksége a korrózióval, oxidációval és +350 °C-ig terjedő hőmérséklettel szemben, akkor a szamárium és a kobalt mágneses ötvözetére van szüksége.
A költség szempontjából a szamárium-kobalt mágnesek drágábbak, mint a neodímium mágnesek a ritkább és drágább fém - kobalt miatt. Mindazonáltal célszerű ezeket szükség esetén használni, hogy a végtermékek mérete és súlya minimális legyen.
Ebben a legmegfelelőbb űrhajó, repülés- és számítástechnika, miniatűr elektromos motorok és mágneses csatlakozók, hordható eszközökben és eszközökben (órák, fejhallgatók, mobiltelefonok stb.)
Speciális korrózióállóságának köszönhetően a szamárium mágneseket használják stratégiai fejlesztésekben és katonai alkalmazásokban. Elektromos motorok, generátorok, emelőrendszerek, gépjárművek – az erős szamárium-kobalt ötvözet mágnes ideális agresszív környezetben és nehéz körülmények művelet. A kényszerítő erő körülbelül 700 kA/m, körülbelül 1 Tesla maradék mágneses indukció mellett.
neodímium
A neodímium mágnesek ma nagyon keresettek, és a legígéretesebbnek tűnnek. A neodímium-vas-bór ötvözet lehetővé teszi, hogy szupermágneseket hozzon létre különféle mezőkhöz, a reteszektől és játékoktól az erős emelőgépekig.
A nagy, 1000 kA/m nagyságrendű koercitív erő és az 1,1 Tesla nagyságrendű maradék mágnesezettség lehetővé teszi, hogy a mágnes hosszú évekig fennmaradjon; 10 év alatt a neodímium mágnes csak 1%-ot veszít mágnesezettségéből, ha működési hőmérséklete alacsony. a feltételek nem haladják meg a +80°C-ot (egyes minőségeknél akár +200°C). Így a neodímium mágneseknek csak két hátránya van - a ridegség és az alacsony üzemi hőmérséklet.
A mágneses por a kötőanyaggal együtt puha, rugalmas és könnyű mágnest képez. Az olyan kötőanyagok, mint a vinil, gumi, műanyag vagy akril, mágneseket tesznek lehetővé különféle formákés méretek.
A mágneses erő természetesen alacsonyabb, mint a tiszta mágneses anyagé, de néha ilyen megoldásokra van szükség bizonyos szokatlan mágneses célok eléréséhez: reklámtermékek gyártása során, autók eltávolítható matricáinak gyártása során, valamint a gyártás során. különböző írószerek és ajándéktárgyak.
Mint a mágnesek pólusai taszítják, az ellentétes pólusok pedig vonzzák. A mágnesek kölcsönhatása azzal magyarázható, hogy minden mágnesnek van mágneses tere, és ezek a mágneses terek kölcsönhatásba lépnek egymással. Mi az oka például a vas mágnesezettségének?
A francia tudós, Ampère hipotézise szerint az anyag belsejében elemi elemek vannak. elektromos áramok(Amperáramok), amelyek az elektronok atommagok körüli és saját tengelyük körüli mozgása következtében jönnek létre.
Amikor az elektronok mozognak, elemi mágneses mezők keletkeznek. És ha egy vasdarabot egy külső mágneses mezőbe vezetünk, akkor ebben a vasban minden elemi mágneses mező ugyanúgy orientálódik a külső mágneses térben, és egy vasdarab saját mágneses terét képezi. Tehát, ha az alkalmazott külső mágneses tér elég erős volt, akkor kikapcsolása után egy vasdarab állandó mágnessé válik.
Az állandó mágnes alakjának és mágnesezettségének ismerete lehetővé teszi a számításokat, amelyek helyettesítik azt egy egyenértékű elektromos mágnesezési áramrendszerrel. Az ilyen csere lehetséges mind a mágneses tér jellemzőinek kiszámításakor, mind a külső térből a mágnesre ható erők kiszámításakor. Például kiszámítjuk két állandó mágnes kölcsönhatási erejét.
Legyen a mágnesek vékony henger alakúak, sugarukat jelöljük r1 és r2-vel, vastagságukat h1, h2, a mágnesek tengelyei azonosak, a mágnesek távolságát jelöljük z-vel, feltételezzük, hogy jelentős több méretben mágnesek.
Megmagyarázzák a mágnesek közötti kölcsönhatási erő kialakulását hagyományos módon: az egyik mágnes mágneses teret hoz létre, amely hatással van a második mágnesre.
A kölcsönhatási erő kiszámításához cseréljük ki gondolatban az egyenletes J1 és J2 mágnesezettségű mágneseket a hengerek oldalfelülete mentén folyó köráramokkal. Ezen áramok erősségét a mágnesek mágnesezettségével fejezzük ki, és sugarukat egyenlőnek tekintjük a mágnesek sugaraival.
Bontsuk fel az első mágnes által a második helyén létrehozott mágneses tér B indukciós vektorát két komponensre: axiális, a mágnes tengelye mentén irányított és sugárirányú, arra merőleges komponensre.
A gyűrűre ható összerő kiszámításához gondolatban fel kell osztani kis IΔl elemekre, és összegezni kell az egyes ilyen elemekre ható erőket.
A bal oldali szabály segítségével könnyen kimutatható, hogy a mágneses tér axiális komponense Ampère-erők megjelenéséhez vezet, amelyek hajlamosak a gyűrű megnyújtására (vagy összenyomására) - ezen erők vektorösszege nulla.
A tér sugárirányú komponensének jelenléte a mágnesek tengelye mentén irányított Amper-erők kialakulásához vezet, vagyis azok vonzásához vagy taszításához. Az Ampererők kiszámítása hátra van - ezek lesznek a két mágnes közötti kölcsönhatás erői.
A munka legelején hasznos lesz néhány definíciót és magyarázatot adni.
Ha egy helyen a mozgó töltésű testekre olyan erő hat, amely nem hat az álló vagy töltetlen testekre, akkor azt mondják, hogy van egy egy mágneses mező egyik formája az általánosabbnak elektromágneses mező .
Vannak testek, amelyek képesek mágneses teret létrehozni maguk körül (és az ilyen testre a mágneses tér ereje is hat), állítólag mágnesezettek és van egy mágneses momentum, ami meghatározza a test azon tulajdonságát, hogy egy mágneses mező. Az ilyen testeket ún mágnesek .
Megjegyzendő különböző anyagok eltérően reagál a külső mágneses térre.
Vannak olyan anyagok, amelyek gyengítik magukban a külső mező hatását paramágnesek és megerősítik magukban a külső mezőt diamágnesek .
Vannak olyan anyagok, amelyek hatalmas képességgel (több ezerszer) képesek fokozni magukban a külső mezőt - vas, kobalt, nikkel, gadolínium, ezen fémek ötvözetei és vegyületei, ún. ferromágnesek .
A ferromágnesek között vannak olyan anyagok, amelyek kellően erős külső mágneses tér hatására maguk is mágnesekké válnak. kemény mágneses anyagok.
Vannak olyan anyagok, amelyek egy külső mágneses teret koncentrálnak magukban, és miközben az működik, mágnesként viselkednek; de ha a külső tér eltűnik, nem válnak mágnessé lágy mágneses anyagok
BEVEZETÉS
Megszoktuk a mágnest, és kissé lekezelően kezeljük az iskolai fizikaórák elavult attribútumaként, néha nem is sejtjük, mennyi mágnes van körülöttünk. Lakásainkban tucatnyi mágnes található: villanyborotvákban, hangszórókban, magnókban, órákban, szöges üvegekben, végre. Mi magunk is mágnesek vagyunk: a bennünk áramló bioáramok mágneses erővonalak bizarr mintázatát keltik körülöttünk. A föld, amelyen élünk, egy óriási kék mágnes. A nap egy sárga plazmagolyó, a mágnes még grandiózusabb. A teleszkópokkal alig megkülönböztethető galaxisok és ködök felfoghatatlan méretű mágnesek. A termonukleáris fúzió, a magnetodinamikai energiatermelés, a töltött részecskék felgyorsítása a szinkrotronokban, az elsüllyedt hajók helyreállítása mind olyan területek, ahol soha nem látott méretű grandiózus mágnesekre van szükség. Az erős, szupererős, ultraerős és még erősebb mágneses mezők létrehozásának problémája a modern fizika és technológia egyik fő problémája lett.
A mágnest ősidők óta ismeri az ember. Referenciákat kaptunk
a mágnesekről és tulajdonságaikról Milétoszi Thalész (kb. Kr. e. 600) és Platón (Kr. e. 427347) írásaiban. Maga a mágnes szó annak köszönhető, hogy természetes mágnesek a görögök fedezték fel Magnéziában (Thesszáliában).
A természetes (vagy természetes) mágnesek a természetben mágneses ércek lerakódásai formájában találhatók meg. A Tartui Egyetemen található a legnagyobb ismert természetes mágnes. Tömege 13 kg, 40 kg teher emelésére képes.
A mesterséges mágnesek olyan mágnesek, amelyeket az ember hozott létre különféle anyagok alapján ferromágnesek. Az úgynevezett pormágnesek (vasból, kobaltból és néhány egyéb adalékanyagból) a saját súlyuk 5000-szeresét is elbírják.
Két mesterséges mágnes van különböző típusok:
Néhány ún állandó mágnesek készült kemény mágneses anyagokat. Mágneses tulajdonságaik nem kapcsolódnak külső források vagy áramok használatához.
Egy másik típusba tartoznak az úgynevezett elektromágnesek, amelyek magja van lágy mágneses mirigy. Az általuk létrehozott mágneses mezők elsősorban abból adódnak, hogy a magot borító tekercs vezetékén elektromos áram halad át.
1600-ban jelent meg Londonban W. Gilbert királyi orvos könyve „A mágnesről, a mágneses testekről és a nagy mágnesről – a Földről”. Ez a munka volt az első ismert kísérletünk a mágneses jelenségek tudomány szemszögéből történő tanulmányozására. Ez a munka az elektromosságról és a mágnesességről akkor rendelkezésre álló információkat, valamint a szerző saját kísérleteinek eredményeit tartalmazza.
Mindenből, amivel az ember találkozik, mindenekelőtt gyakorlati haszonra törekszik. Nem ment el ez a sors és a mágnes
Munkám során megpróbálom nyomon követni, hogyan használják a mágneseket az emberek nem háborúra, hanem békés célokra, beleértve a mágnesek használatát a biológiában, az orvostudományban és a mindennapi életben.
IRÁNYTŰ, vízszintes irányok meghatározására szolgáló eszköz a talajon. A tenger, repülőgép, földi jármű mozgási irányának meghatározására szolgál; a gyalogos haladási iránya; útbaigazítást valamilyen objektumhoz vagy tereptárgyhoz. Az iránytűket két fő osztályba sorolják: mágneses iránytűkre, például nyilakra, amelyeket topográfusok és turisták használnak, valamint nem mágneses iránytűkre, például giroiránytűre és rádióiránytűre.
A 11. századra utal a kínai Shen Kua és Chu Yu üzenetére az iránytűk természetes mágnesekből történő gyártásáról és a navigációban való használatáról. Ha egy
A mágnes fő alkalmazása az elektrotechnikában, a rádiótechnikában, a műszerekben, az automatizálásban és a telemechanikában. Itt ferromágneses anyagokat használnak mágneses áramkörök, relék stb. .
Az elektromos gépgenerátorok és az elektromos motorok olyan forgógépek, amelyek vagy mechanikai energiát alakítanak át elektromos energiává (generátorok), vagy elektromos energiát mechanikai energiává (motorok). A generátorok működése az elektromágneses indukció elvén alapul: a mágneses térben mozgó vezetékben elektromotoros erő (EMF) indukálódik. Az elektromos motorok működése azon alapul, hogy a keresztirányú mágneses térben elhelyezett áramvezető vezetékre erő hat.
Magnetoelektromos eszközök. Az ilyen eszközökben a mágneses mező és az áram kölcsönhatási erejét használják a mozgó rész tekercsének fordulataiban, ami az utóbbit elfordítja.
Indukciós árammérők. Az indukciós mérő nem más, mint egy kis teljesítményű villanymotor váltakozó áram két tekercseléssel - áram- és feszültségtekerccsel. A tekercsek közé elhelyezett vezetőképes tárcsa a bemeneti teljesítménnyel arányos nyomaték hatására forog. Ezt a pillanatot az állandó mágnes által a tárcsában indukált áramok kiegyenlítik, így a tárcsa forgási sebessége arányos a fogyasztott teljesítménnyel.
Elektromos karóra miniatűr akkumulátorral működik. Sokkal kevesebb alkatrészt igényelnek a működésükhöz, mint mechanikus óra; például egy tipikus elektromos hordozható óra két mágnessel, két induktorral és egy tranzisztorral rendelkezik.
Fékpad - mechanikus ill elektromos készülék gép, szerszámgép vagy motor vonóerejének vagy nyomatékának mérésére.
A fékpad a legtöbb különféle kivitelek; ezek közé tartozik például a Prony fék, a hidraulikus és az elektromágneses fékek.
Kismotorok jellemzőinek mérésére alkalmas miniatűr készülék formájában elektromágneses dinamométer készíthető.
A galvanométer egy érzékeny eszköz gyenge áramok mérésére. A galvanométer egy patkó alakú állandó mágnes és a mágnes pólusai közötti résben felfüggesztett kis áramvezető tekercs (gyenge elektromágnes) kölcsönhatásából származó nyomatékot használja. A forgatónyomaték, és így a tekercs elhajlása arányos az árammal és a teljes mágneses indukcióval. légrés, így a műszer skálája a tekercs kis eltéréseihez szinte lineáris. Az erre épülő eszközök a leggyakoribb készüléktípusok.
Az anyag mágneses tulajdonságait széles körben használják a tudományban és a technológiában a különféle testek szerkezetének tanulmányozására. Így keletkeztek a tudományok:
Magnetokémia - a fizikai kémia ága, amely az anyagok mágneses és kémiai tulajdonságai közötti kapcsolatot vizsgálja; emellett a magnetokémia a mágneses terek kémiai folyamatokra gyakorolt hatását vizsgálja. a magnetokémia támaszkodik modern fizika mágneses jelenségek. A mágneses és kémiai tulajdonságok kapcsolatának vizsgálata lehetővé teszi a tulajdonságok megismerését kémiai szerkezete anyagokat.
Mágneses hibadetektálás, hibakeresési módszer a ferromágneses anyagokból készült termékek hibáinak helyén fellépő mágneses tértorzulások vizsgálatán alapuló módszer.
Részecskegyorsító, olyan eszköz, amelyben a hőenergiánál jóval nagyobb energiájú elektronok, protonok, ionok és más töltött részecskék irányított nyalábjai elektromos és mágneses terek segítségével keletkeznek.
A modern gyorsítókban számos és sokféle technológia használatos, pl. erős precíziós mágnesek.
A gyorsítók fontos gyakorlati szerepet töltenek be az orvosi terápiában és diagnosztikában. Sok kórházi létesítmények Ma világszerte kisméretű elektronikus lineáris gyorsítók állnak a rendelkezésükre, amelyek intenzív röntgensugárzást generálnak, amelyet daganatterápiában használnak. Kisebb mértékben ciklotronokat vagy protonnyalábokat generáló szinkrotronokat használnak. A protonok előnye a daganatterápiában a röntgensugárzással szemben a lokalizáltabb energiafelszabadulás. Ezért a protonterápia különösen hatékony az agy- és szemdaganatok kezelésében, amikor a környező egészséges szövetek károsodásának a lehető legkisebbnek kell lennie.
A különböző tudományok képviselői kutatásaik során figyelembe veszik a mágneses tereket. Egy fizikus az atomok és elemi részecskék mágneses terét méri, egy csillagász a kozmikus mezők szerepét vizsgálja az új csillagok keletkezésének folyamatában, egy geológus a Föld mágneses terének anomáliáit használja fel mágneses ércek lelőhelyeinek felkutatására, a közelmúltban pedig a biológia. is aktívan részt vett a mágnesek tanulmányozásában és használatában.
A 20. század első felének biológiai tudománya magabiztosan írta le az életfunkciókat, egyáltalán nem vette figyelembe a mágneses mezők létezését. Sőt, egyes biológusok szükségesnek tartották hangsúlyozni, hogy még egy erős mesterséges mágneses tér sincs semmilyen hatással a biológiai tárgyakra.
Az enciklopédiákban semmit sem mondtak a mágneses terek biológiai folyamatokra gyakorolt hatásáról. Az egész világ tudományos irodalmában minden évben megjelentek egyetlen pozitív megfontolás a mágneses mezők egyik vagy másik biológiai hatásáról. Ez a gyenge patak azonban még magában a probléma megfogalmazásában sem tudta felolvasztani a bizalmatlanság jéghegyét... És hirtelen a patak kavargó patakká változott. A magnetobiológiai publikációk lavina, mintha valamiféle csúcsról esett volna le, a 60-as évek eleje óta folyamatosan növekszik, és elnyomja a szkeptikus kijelentéseket.
A 16. század alkimistáitól napjainkig a mágnes biológiai hatása sokszor talált tisztelőket és kritikusokat. Évszázadok során ismételten megugrott és visszaesett az érdeklődés terápiás hatás mágnes. Segítségével megpróbálták kezelni (és nem sikertelenül) idegbetegségeket, fogfájást, álmatlanságot, máj- és gyomorfájdalmat - több száz betegséget.
Gyógyászati célokra a mágnest valószínűleg korábban kezdték használni, mint a sarkpontok meghatározására.
Helyi külső szerként és amulettként a mágnes nagyon népszerű volt a kínaiak, hinduk, egyiptomiak, arabok, görögök, rómaiak stb. Róla gyógyászati tulajdonságaitírásaikban említik Arisztotelész filozófust és Plinius történészt.
A 20. század második felében elterjedtek a mágneses karkötők, amelyek jótékony hatással voltak a vérnyomászavarban (hipertóniában és hipotóniában) szenvedő betegekre.
Az állandó mágnesek mellett elektromágneseket is használnak. A tudomány, a technológia, az elektronika, az orvostudomány számos problémájára is használják (idegbetegségek, végtagok érbetegségei, szív- és érrendszeri betegségek). érrendszeri betegségek, rákos megbetegedések).
A tudósok leginkább azt gondolják, hogy a mágneses mezők növelik a test ellenállását.
Léteznek elektromágneses vérsebesség-mérők, miniatűr kapszulák, amelyeket külső mágneses terek segítségével az ereken keresztül mozgatva kitágítjuk azokat, mintát venni az út egyes szakaszain, vagy éppen ellenkezőleg, helyileg eltávolítani a különböző gyógyszereket a kapszulákból.
Széles körben használják a mágneses módszert a fémrészecskék szemből való eltávolítására.
A legtöbben ismerik a szív munkájának tanulmányozását elektromos érzékelők - elektrokardiogram - segítségével. A szív által keltett elektromos impulzusok a szív mágneses terét hozzák létre, ami max értékekben a Föld mágneses térerősségének 10-6-a. A magnetokardiográfia értéke abban rejlik, hogy információt nyújt a szív elektromosan "néma" területeiről.
Meg kell jegyezni, hogy a biológusok most arra kérik a fizikusokat, hogy adjanak elméletet a mágneses tér biológiai hatásának elsődleges mechanizmusáról, a fizikusok pedig válaszul több igazolt biológiai tényt követelnek a biológusoktól. Egyértelmű, hogy a szoros együttműködés sikeres lesz különféle szakemberek.
A magnetobiológiai problémákat összekötő fontos láncszem a reakció idegrendszer mágneses mezőkre. Az agy az, amely először reagál a külső környezet változásaira. Reakcióinak tanulmányozása lesz a kulcs a magnetobiológiai számos probléma megoldásához.
A 20. század végi technológiai forradalmak közül az egyik legfontosabb a fogyasztók nukleáris üzemanyagra való átállása. Ismét a mágneses mezők állnak a reflektorfényben. Csak ők lesznek képesek megfékezni az eltévedt plazmát egy "békés" termonukleáris reakcióban, amely felváltja a radioaktív urán- és tóriummagok hasadási reakcióit.
Mit kell még égetni? - A megszállott refrén olyan kérdés, amely örökké kínozza az energetikusokat. Sokáig a tűzifa segített, de alacsony az energiaintenzitása, ezért a fatüzelésű civilizáció primitív. Jelenlegi jólétünk alapja a fosszilis tüzelőanyagok elégetése, de a könnyen hozzáférhető olaj-, szén- és földgáz lassan, de biztosan elmúlnak. Akarva-akaratlanul át kell irányítanunk az ország üzemanyag- és energiamérlegét valami másra. A következő évszázadban a fosszilis tüzelőanyagok maradványait meg kell őrizni a kémia nyersanyagszükségleteihez. És a fő energiaforrás, mint tudják, a nukleáris üzemanyag lesz.
A plazmamágneses hőszigetelés ötlete ezen alapul ismert ingatlan A mágneses térben mozgó elektromosan töltött részecskék elhajlítják a pályájukat és térvonalak spiráljában mozognak. A pálya ezen görbülete egy nem egyenletes mágneses térben azt okozza, hogy a részecske olyan tartományba kerül, ahol a mágneses tér gyengébb. A feladat az, hogy a plazmát minden oldalról erősebb mezővel vegyük körül. Ezt a problémát a világ számos laboratóriumában oldják meg. A plazma mágneses elzárását szovjet tudósok fedezték fel, akik 1950-ben javasolták a plazma úgynevezett mágneses csapdákba (vagy ahogy gyakran nevezik, mágneses palackokba) zárását.
Példa egy nagyon egyszerű rendszerre a plazma mágneses behatárolására a mágneses tükrökkel vagy tükrökkel ellátott csapda (tükörcső). A rendszer az hosszú cső, amelyben hosszanti mágneses tér jön létre. A cső végein masszívabb tekercsek vannak feltekerve, mint a közepén. Ez oda vezet, hogy a cső végén lévő mágneses erővonalak sűrűbbek, és ezeken a területeken a mágneses tér erősebb. Így a mágneses palackba került részecske nem hagyhatja el a rendszert, mert át kellene lépnie az erővonalakon, és a Lorentz-erő hatására "szélelnie" kellene körülöttük. Ezen az elven készült az Ogra-1 installáció hatalmas mágneses csapdája, amelyet az I.V.-ről elnevezett Atomenergia Intézetben indítottak útnak. Kurchatov 1958-ban. Az Ogra-1 vákuumkamra hossza 19 m, belső átmérője 1,4 m. A mágneses teret létrehozó tekercs átlagos átmérője 1,8 m, a térerősség a kamra közepén 0,5 T, csatlakozókban 0,8 T
Az áram költsége a termonukleáris erőművek, nagyon alacsony lesz az alapanyag (víz) olcsósága miatt. Eljön az idő, amikor az erőművek szó szerint óceánnyi elektromosságot fognak termelni. Ennek az elektromos áramnak a segítségével talán nemcsak a földi életkörülmények gyökeresen megváltoztatható - visszafordítható a folyók, lecsapolható a mocsarak, megöntözhető a sivatagok -, hanem a környező világűr megjelenése is megváltoztatható. - benépesíteni és "újjáéleszteni" a Holdat, légkörrel körülvenni a Marsot.
Ezen az úton az egyik fő nehézség egy adott geometriájú és nagyságú mágneses tér létrehozása. A modern termonukleáris csapdák mágneses mezői viszonylag kicsik. Mindazonáltal, ha figyelembe vesszük a kamrák hatalmas térfogatát, a ferromágneses mag hiányát, valamint a mágneses tér alakjára vonatkozó speciális követelményeket, amelyek megnehezítik az ilyen rendszerek létrehozását, akkor el kell ismerni, hogy a meglévő a csapdák nagy technikai vívmánynak számítanak.
A fentiek alapján megállapítható, hogy jelenleg nincs olyan iparág, amelyben ne alkalmaznának mágnest vagy a mágnesesség jelenségét.
A mágnesek taszító tulajdonságai és technológiai alkalmazása
Mágnesek és az anyag mágneses tulajdonságai.
A mágnesesség legegyszerűbb megnyilvánulásai nagyon régóta ismertek, és legtöbbünk számára ismerősek. Két különböző típusú mágnes létezik. Egyesek az úgynevezett állandó mágnesek, amelyek "kemény mágneses" anyagokból készülnek. Egy másik típusba tartoznak az úgynevezett elektromágnesek, amelyek magja „puha mágneses” vas.
A legvalószínűbb, hogy a szó mágnes"a névből ered ősi város Magnézia Kis-Ázsiában, ahol ennek az ásványnak nagy lelőhelyei voltak
Mágneses pólusok és mágneses tér.
Ha egy nem mágnesezett vasrudat a mágnes egyik pólusának közelébe visznek, az utóbbi átmenetileg mágnesezetté válik. Ebben az esetben a mágnesezett rúdnak a mágnes pólusához legközelebb eső pólusa név szerint ellentétes, a távolabbi pedig azonos nevű lesz.
Coulomb tudós torziós mérleg segítségével két hosszú és vékony mágnes kölcsönhatását vizsgálta. Coulomb megmutatta, hogy minden pólust egy bizonyos "mágnesességgel" vagy "mágneses töltéssel" lehet jellemezni, és a mágneses pólusok kölcsönhatásának törvénye megegyezik a kölcsönhatás törvényével elektromos töltések: két hasonló pólus taszítja egymást, két ellentétes pólus pedig olyan erővel vonzza egymást, amely egyenesen arányos az ezekben a pólusokban koncentrálódó "mágneses töltésekkel", és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.
Mágnesek alkalmazása
Számtalan példa van a mágneses anyagok alkalmazására. Az állandó mágnesek nagyon fontos részét képezik számos, nálunk használt eszköznek Mindennapi élet. Megtalálhatóak a hangszedő fejében, hangszóróban, elektromos gitárban, elektromos autó generátorban, magnók kismotorjaiban, rádiómikrofonban, elektromos mérőórákban és egyéb eszközökben. Még "mágneses pofákat" is gyártanak, vagyis erősen mágnesezett acélpofákat, amelyek taszítják egymást, és ennek következtében nincs szükségük rögzítőelemekre.
A mágneseket széles körben használják modern tudomány. Mágneses anyagok szükségesek a mikrohullámú tartományban történő működéshez, a mágneses rögzítéshez és lejátszáshoz, valamint a mágneses tárolóeszközök létrehozásához. A magnetostrikciós jelátalakítók lehetővé teszik a tenger mélységének meghatározását. A rendkívül érzékeny mágneses elemekkel rendelkező magnetométerek nélkül nehéz megtenni, ha elhanyagolhatóan gyenge, a térben tetszőlegesen finoman elosztott mágneses tereket kell mérni.
És voltak esetek, amikor mágnesekkel harcoltak, amikor kiderült, hogy károsak. Íme a Nagy korszak története Honvédő Háború szemlélteti a mágnesezéssel foglalkozó szakemberek felelősségteljes munkáját azokban a zord években... Vegyük például a hajótest mágnesezését. Egy ilyen „spontán” mágnesezés egyáltalán nem ártalmatlan: nemcsak a hajó iránytűi kezdenek „hazudni”, magának a hajónak a mezőjét veszik a Föld mezőjének, és helytelenül jelzik az irányt, a lebegő mágneses hajók vonzhatják a vastárgyakat. Ha az ilyen tárgyakat aknákkal társítják, a vonzás eredménye nyilvánvaló. Ezért kellett a tudósoknak beavatkozniuk a Természet trükkjeibe, és speciálisan demagnetizálniuk kellett a hajókat, hogy elfelejtsék, hogyan kell fellépni a mágneses aknák ellen.
A mágnes fő alkalmazása az elektrotechnikában, a rádiótechnikában, a műszerekben, az automatizálásban és a telemechanikában.
Elektromos gép generátorok és villanymotorok - forgógépek, amelyek vagy mechanikai energiát alakítanak át elektromos energiává (generátorok), vagy elektromos energiát mechanikai energiává (motorok). A generátorok működése az elektromágneses indukció elvén alapul: a mágneses térben mozgó vezetékben elektromotoros erő (EMF) indukálódik. Az elektromos motorok működése azon alapul, hogy a keresztirányú mágneses térben elhelyezett áramvezető vezetékre erő hat.
Elektromágneses dinamométer kismotorok jellemzőinek mérésére alkalmas miniatűr készülék formájában készíthető.
Az anyag mágneses tulajdonságait széles körben használják a tudományban és a technológiában a különféle testek szerkezetének tanulmányozására. Így keletkezett Tudományok:
magnetokémia(magnetokémia) - a fizikai kémia része, amely az anyagok mágneses és kémiai tulajdonságai közötti kapcsolatot vizsgálja; emellett a magnetokémia a mágneses terek kémiai folyamatokra gyakorolt hatását vizsgálja. A magnetokémia a mágneses jelenségek modern fizikán alapul. A mágneses és kémiai tulajdonságok kapcsolatának vizsgálata lehetővé teszi egy anyag kémiai szerkezetének sajátosságainak feltárását.
Mikrohullámú technológia
Kapcsolat. A mikrohullámú rádióhullámokat széles körben használják a kommunikációs technológiában. A különféle katonai rádiórendszereken kívül számos kereskedelmi mikrohullámú kapcsolat működik a világ minden országában. Mivel az ilyen rádióhullámok nem követik a földfelszín görbületét, hanem egyenes vonalban terjednek, ezek a kommunikációs kapcsolatok jellemzően dombtetőkre vagy rádiótornyokra telepített közvetítőállomásokból állnak, mintegy 50 km-es időközönként.
hőkezelés élelmiszer termékek. A mikrohullámú sugárzást élelmiszerek hőkezelésére használják otthon és az élelmiszeriparban. Az erős vákuumcsövek által termelt energia kis térfogatban koncentrálható a termékek rendkívül hatékony főzéséhez az ún. mikrohullámú sütők vagy mikrohullámú sütők, amelyeket tisztaság, zajtalanság és tömörség jellemez. Az ilyen eszközöket repülőgépkonyhákban, vasúti étkezőkocsikban és automatákban használják, ahol gyorsételek elkészítésére és főzésére van szükség. Az iparág háztartási mikrohullámú sütőket is gyárt.
Mágnes segítségével próbálták kezelni (és nem is sikertelenül) idegbetegségeket, fogfájást, álmatlanságot, máj- és gyomorfájdalmat - több száz betegséget.
A 20. század második felében elterjedtek a mágneses karkötők, amelyek jótékony hatással voltak a vérnyomászavarban (hipertóniában és hipotóniában) szenvedő betegekre.
egy" kutató”- Spence cipész a skót Linlithgow városból, aki a 18. és 19. század fordulóján élt, azt állította, hogy felfedezett valami fekete anyagot, amely semlegesíti a mágnes vonzó és taszító erejét. Elmondása szerint ezzel a titokzatos anyaggal és két állandó mágnessel állítólag könnyedén fenntarthatta két saját gyártmányú örökmobil folyamatos mozgását. Ezeket az információkat ma a naiv elképzelések és az egyszerű hiedelmek tipikus példájaként idézzük, amelyektől a tudomány még a későbbi időkben is alig szabadult meg. Feltételezhető, hogy Spence kortársainak árnyéka sem lenne kétségnek az ambiciózus cipész fantáziájának értelmetlensége felől. Ennek ellenére egy skót fizikus szükségesnek tartotta megemlíteni ezt az esetet a folyóiratban megjelent levelében. Kémiai Évkönyvek 1818-ban, ahol ezt írja:
"... Mr. Playfair és Cater kapitány megvizsgálta mindkét gépet, és elégedettségüket fejezték ki amiatt, hogy az örökmozgó problémája végre megoldódott."
Így kiderül, hogy a mágnesek tulajdonságait sok mindenben széles körben használják, és az egész emberiség számára igencsak hasznosak.
A munka legelején hasznos lesz néhány definíciót és magyarázatot adni.
Ha egy helyen a mozgó töltésű testekre olyan erő hat, amely nem hat az álló vagy töltetlen testekre, akkor azt mondják, hogy van egy egy mágneses mező az egyik általánosabb forma elektromágneses mező .
Vannak testek, amelyek képesek mágneses teret létrehozni maguk körül (és az ilyen testre a mágneses tér ereje is hat), állítólag mágnesezettek és van egy mágneses momentum, ami meghatározza a test azon tulajdonságát, hogy egy mágneses mező. Az ilyen testeket ún mágnesek .
Meg kell jegyezni, hogy a különböző anyagok eltérően reagálnak a külső mágneses térre.
Vannak olyan anyagok, amelyek gyengítik a belső tér hatását – paramágnesek és megerősítik magukban a külső mezőt – diamágnesek.
Vannak olyan anyagok, amelyek hatalmas képességgel (több ezerszer) képesek fokozni magukban a külső mezőt - vas, kobalt, nikkel, gadolínium, ezen fémek ötvözetei és vegyületei, ún. - ferromágnesek.
A ferromágnesek között vannak olyan anyagok, amelyek kellően erős külső mágneses tér hatására maguk is mágnesekké válnak – ezek kemény mágneses anyagok.
Vannak olyan anyagok, amelyek egy külső mágneses teret koncentrálnak magukban, és miközben az működik, mágnesként viselkednek; de ha a külső tér eltűnik, nem válnak mágnesekké – ez van lágy mágneses anyagok
BEVEZETÉS
Megszoktuk a mágnest, és kissé lekezelően kezeljük az iskolai fizikaórák elavult attribútumaként, néha nem is sejtjük, mennyi mágnes van körülöttünk. Lakásainkban tucatnyi mágnes található: villanyborotvákban, hangszórókban, magnókban, órákban, szöges üvegekben, végre. Mi magunk is mágnesek vagyunk: a bennünk áramló bioáramok mágneses erővonalak bizarr mintázatát keltik körülöttünk. A föld, amelyen élünk, egy óriási kék mágnes. A nap egy sárga plazmagolyó – még grandiózusabb. A teleszkópokkal alig megkülönböztethető galaxisok és ködök felfoghatatlan méretű mágnesek. Termonukleáris fúzió, elektromos áram magnetodinamikai előállítása, töltött részecskék felgyorsítása a szinkrotronokban, elsüllyedt hajók visszanyerése – ezek mind olyan területek, ahol grandiózus, eddig soha nem látott mágnesekre van szükség. Az erős, szupererős, ultraerős és még erősebb mágneses mezők létrehozásának problémája a modern fizika és technológia egyik fő problémája lett.
A mágnest ősidők óta ismeri az ember. Referenciákat kaptunk
a mágnesekről és tulajdonságaikról Milétoszi Thalész (Kr. e. 600 körül) és Platón (Kr. e. 427-347) műveiben. Maga a "mágnes" szó annak a ténynek köszönhető, hogy a természetes mágneseket a görögök fedezték fel Magnéziában (Thesszáliában).
A természetes (vagy természetes) mágnesek a természetben mágneses ércek lerakódásai formájában találhatók meg. A Tartui Egyetemen található a legnagyobb ismert természetes mágnes. Tömege 13 kg, 40 kg teher emelésére képes.
A mesterséges mágnesek olyan mágnesek, amelyeket az ember hozott létre különféle anyagok alapján ferromágnesek. Az úgynevezett "por" mágnesek (vasból, kobaltból és néhány egyéb adalékanyagból) a saját súlyuknál több mint 5000-szeres terhelést képesek elviselni.
Kétféle mesterséges mágnes létezik:
Az egyik az ún állandó mágnesek készült " kemény mágneses » anyagok. Mágneses tulajdonságaik nem kapcsolódnak külső források vagy áramok használatához.
Egy másik típusba tartoznak az úgynevezett elektromágnesek, amelyek magja " lágy mágneses » vas.Az általuk létrehozott mágneses mezők elsősorban annak köszönhetőek, hogy a magot körülvevő tekercsvezetéken elektromos áram halad át.
1600-ban a királyi orvos könyve, V. Gilbert "A mágnesen, a mágneses testeken és egy nagy mágnesen - a Földön." Ez a munka volt az első ismert kísérletünk a mágneses jelenségek tudomány szemszögéből történő tanulmányozására. Ez a munka az elektromosságról és a mágnesességről akkor rendelkezésre álló információkat, valamint a szerző saját kísérleteinek eredményeit tartalmazza.
Mindenből, amivel az ember találkozik, mindenekelőtt gyakorlati haszonra törekszik. Ez a sors nem múlt el, és a mágnes
Munkám során megpróbálom nyomon követni, hogyan használják az emberek a mágneseket nem háborúra, hanem békés célokra, beleértve a mágnesek használatát a biológiában, az orvostudományban és a mindennapi életben.
IRÁNYTŰ, földi vízszintes irányok meghatározására szolgáló eszköz.Tengeri, repülőgép, földi jármű mozgási irányának meghatározására szolgál; az irány, amerre a gyalogos sétál; útbaigazítás valamilyen objektumhoz vagy tereptárgyhoz. Az iránytűket két fő osztályba sorolják: mágneses iránytűkre, például nyilakra, amelyeket topográfusok és turisták használnak, valamint nem mágneses iránytűkre, például giroiránytűre és rádióiránytűre.
A 11. századra utal a kínai Shen Kua és Chu Yu üzenetére az iránytűk természetes mágnesekből történő gyártásáról és a navigációban való használatáról.
természetes mágnesből készült hosszú tűt egy tengelyen egyensúlyoznak ki, amely lehetővé teszi, hogy vízszintes síkban szabadon forogjon, majd az egyik végével mindig észak felé, a másikkal déli irányba néz. iránytű az irány meghatározásához.
A mágneses hatások egy ilyen tű végén koncentrálódtak, ezért ezeket pólusoknak (északi és déli) nevezték.
A mágnes fő alkalmazása az elektrotechnikában, a rádiótechnikában, a műszergyártásban, az automatizálásban és a telemechanikában. Itt ferromágneses anyagokat használnak mágneses áramkörök, relék stb.
1820-ban G. Oersted (1777–1851) felfedezte, hogy egy leeresztővel ellátott vezető egy mágneses tűre hat, és elfordítja azt. Szó szerint egy héttel később Ampère kimutatta, hogy két párhuzamos, azonos irányú áramot vezető vezeték vonzza egymást. Később azt javasolta, hogy minden mágneses jelenség az áramoknak köszönhető, és az állandó mágnesek mágneses tulajdonságai a mágnesek belsejében folyamatosan keringő áramokhoz kapcsolódnak. Ez a feltevés teljes mértékben konzisztens modern ötletek.
Elektromos gép generátorok és villanymotorok - forgó típusú gépek, amelyek vagy mechanikai energiát alakítanak át elektromos energiává (generátorok), vagy elektromos energiát mechanikai energiává (motorok). A generátorok működése az elektromágneses indukció elvén alapul: a mágneses térben mozgó vezetékben elektromotoros erő (EMF) indukálódik. Az elektromos motorok működése azon alapul, hogy a keresztirányú mágneses térben elhelyezett áramvezető vezetékre erő hat.
Magnetoelektromos eszközök. Az ilyen eszközökben a mágneses mező és az áram kölcsönhatási erejét használják a mozgó rész tekercsének fordulataiban, és hajlamosak forgatni az utolsó
Indukciós árammérők. Az indukciós mérő nem más, mint egy kis teljesítményű váltakozó áramú motor két tekercseléssel - egy áramtekerccsel és egy feszültségtekerccsel. A tekercsek közé elhelyezett vezetőképes tárcsa a bemeneti teljesítménnyel arányos nyomaték hatására forog. Ezt a pillanatot az állandó mágnes által a tárcsában indukált áramok kiegyenlítik, így a tárcsa forgási sebessége arányos a fogyasztott teljesítménnyel.
Elektromos karóra miniatűr akkumulátorral működik. Sokkal kevesebb alkatrészt igényelnek a működésükhöz, mint a mechanikus órákhoz; például egy tipikus elektromos hordozható óra két mágnessel, két induktorral és egy tranzisztorral rendelkezik.
Zár- mechanikus, elektromos vagy elektronikus eszköz, amely korlátozza valami jogosulatlan felhasználásának lehetőségét. A zár működtethető egy bizonyos személy által birtokolt eszközzel (kulccsal), az általa megadott információval (numerikus vagy alfabetikus kód), vagy bármilyen egyéni jellemző(például egy retina mintázata) az adott arcra. A zár általában átmenetileg két csomópontot vagy két részt köt egymással egy eszközben. A zárak leggyakrabban mechanikusak, de egyre gyakrabban használják az elektromágneses zárakat.
Mágneses zárak. Egyes modellek hengeres zárai mágneses elemeket használnak. A zár és a kulcs állandó mágnesekből álló válaszkód-készlettel van felszerelve. Amikor a megfelelő kulcsot behelyezzük a kulcslyukba, az magához vonzza és a zár belső mágneses elemeit olyan helyzetbe állítja, amely lehetővé teszi a zár nyitását.
dinamométer - mechanikus vagy elektromos műszer egy gép, szerszámgép vagy motor vonóerejének vagy nyomatékának mérésére.
Fékpadok sokféle minta létezik; ezek közé tartozik például a Prony fék, a hidraulikus és az elektromágneses fékek.
Elektromágneses dinamométer kismotorok jellemzőinek mérésére alkalmas miniatűr készülék formájában készíthető.
Galvanométer- érzékeny készülék gyenge áramok mérésére. A galvanométer egy patkó alakú állandó mágnes és a mágnes pólusai közötti résben felfüggesztett kis áramvezető tekercs (gyenge elektromágnes) kölcsönhatásából származó nyomatékot használja. A tekercs forgatónyomatéka és ebből következően az elhajlása arányos az áramerősséggel és a légrés teljes mágneses indukciójával, így a készülék skálája a tekercs kis eltéréseivel szinte lineáris.Az erre épülő műszerek a leginkább elterjedt hangszertípus.
A gyártott készülékek választéka széles és változatos: egyen- és váltóáramú kapcsolótáblák (magnetoelektromos, magnetoelektromos egyenirányítós és elektromágneses rendszerek), kombinált készülékek, amper-voltmérők, gépkocsik elektromos berendezéseinek diagnosztizálására, beállítására, hőmérséklet mérésére. sík felületek, iskolai tantermek felszerelésére szolgáló eszközök, különböző elektromos paraméterek tesztelői és mérői
Termelés csiszolóanyag- kicsi, kemény, éles részecskék, amelyeket szabad vagy kötött formában használnak megmunkálás(beleértve a formázást, hámozást, csiszolást, polírozást) különféle anyagok és ezekből készült termékek (a nagy acéllemezektől a rétegelt lemezekig, optikai üvegekig és számítógépes mikroáramkörökig) A csiszolóanyagok lehetnek természetesek vagy mesterségesek. A csiszolóanyagok célja az anyag egy részének eltávolítása a kezelt felületről. A mesterséges csiszolóanyagok gyártása során a keverékben jelenlévő ferroszilícium a kemence aljára ülepedik, de kis mennyiségben bekerül a csiszolóanyagba, majd mágnes segítségével eltávolítják belőle.
Az anyag mágneses tulajdonságait széles körben használják a tudományban és a technológiában a különféle testek szerkezetének tanulmányozására. Így keletkezett Tudományok:
magnetokémia(magnetokémia) - a fizikai kémia része, amely az anyagok mágneses és kémiai tulajdonságai közötti kapcsolatot vizsgálja; emellett a magnetokémia a mágneses terek kémiai folyamatokra gyakorolt hatását vizsgálja.a magnetokémia a mágneses jelenségek modern fizikájára támaszkodik. A mágneses és kémiai tulajdonságok kapcsolatának vizsgálata lehetővé teszi egy anyag kémiai szerkezetének sajátosságainak feltárását.
Mágneses hiba észlelése, a ferromágneses anyagokból készült termékek hibáinak helyén fellépő mágneses tér torzítások vizsgálatán alapuló hibakeresési módszer.
. Mikrohullámú technológia
Szuper nagy frekvenciatartomány (SHF) - az ultramagas televíziós frekvenciák és a távoli infravörös frekvenciák közötti spektrumban elhelyezkedő elektromágneses sugárzás frekvenciatartománya (100¸300 000 millió hertz)
Kapcsolat. A mikrohullámú rádióhullámokat széles körben használják a kommunikációs technológiában. A különféle katonai rádiórendszerek mellett a világ minden országában számos kereskedelmi mikrohullámú kapcsolat működik, mivel az ilyen rádióhullámok nem követik a föld felszínének görbületét, hanem egyenes vonalban terjednek, ezek a kommunikációs kapcsolatok általában közvetítő állomásokból állnak. dombtetőkre vagy rádiótornyokra telepítve körülbelül 50 km-es időközönként.
Élelmiszeripari termékek hőkezelése. A mikrohullámú sugárzást élelmiszerek hőkezelésére használják otthon és az élelmiszeriparban. Az erős elektronikus lámpák által termelt energia kis térfogatban koncentrálható a termékek rendkívül hatékony termikus feldolgozásához az ún. mikrohullámú sütők vagy mikrohullámú sütők, amelyeket tisztaság, zajtalanság és tömörség jellemez. Az ilyen eszközöket repülőgépkonyhákban, vasúti étkezőkocsikban és automatákban használják, ahol gyorsételek elkészítésére és főzésére van szükség. Az iparág háztartási mikrohullámú sütőket is gyárt.
A mikrohullámú technológia terén elért gyors fejlődés nagyrészt a speciális elektrovákuum eszközök - a magnetron és a klystron - feltalálásával függ össze, amelyek nagy mennyiségű mikrohullámú energia előállítására képesek. A hagyományos vákuumtriódára épülő oszcillátor, amelyet alacsony frekvencián használnak, nagyon nem hatékony a mikrohullámú tartományban.
Magnetron. A második világháború előtt Nagy-Britanniában feltalált magnetronban ezek a hiányosságok hiányoznak, mivel a mikrohullámú sugárzás előállításának teljesen más megközelítésén alapulnak - az üreges rezonátor elvén.
A magnetron több üreges rezonátorral rendelkezik, amelyek szimmetrikusan vannak elrendezve a középen elhelyezkedő katód körül. A készülék az oszlopok közé kerül erős mágnes.
Utazó hullám lámpa (TWT). A mikrohullámú tartományban elektromágneses hullámok generálására és erősítésére szolgáló másik elektrovákuum készülék a mozgóhullámú lámpa. Ez egy vékony kiürített cső, amelyet egy fókuszáló mágneses tekercsbe helyeznek.
részecskegyorsító, olyan berendezés, amelyben elektromos és mágneses mezők segítségével irányított elektron-, proton-, ion- és egyéb töltött részecskék nyalábjait nyerik, amelyek energiája sokkal nagyobb, mint a hőenergia.
A modern gyorsítókban számos és sokféle technológia használatos, pl. erős precíziós mágnesek.
Az orvosi terápiában és diagnosztikában in a gyorsítóknak fontos gyakorlati szerepük van. Napjainkban a világ számos kórházában kis elektron lineáris gyorsítók állnak rendelkezésre, amelyek intenzív röntgensugárzást generálnak, amelyet a tumorterápiához használnak. Kisebb mértékben ciklotronokat vagy protonnyalábokat generáló szinkrotronokat használnak. A protonok előnye a daganatterápiában a röntgensugárzással szemben a lokalizáltabb energiafelszabadulás. Ezért a protonterápia különösen hatékony az agy- és szemdaganatok kezelésében, amikor a környező egészséges szövetek károsodásának a lehető legkisebbnek kell lennie.
A különböző tudományok képviselői kutatásaik során figyelembe veszik a mágneses tereket. Fizikus az atomok és elemi részecskék mágneses terét méri, egy csillagász a kozmikus mezők szerepét vizsgálja új csillagok képződésében, egy geológus mágneses érclerakódásokat keres a Föld mágneses terének anomáliái alapján, és az utóbbi időben a biológia is aktívan fejlődik. részt vesz a mágnesek tanulmányozásában és használatában.
biológiai tudomány század első felének alkotásai magabiztosan írták le a létfontosságú funkciókat, anélkül, hogy figyelembe vették volna a mágneses mezők létezését. Sőt, egyes biológusok szükségesnek tartották hangsúlyozni, hogy még egy erős mesterséges mágneses tér sincs semmilyen hatással a biológiai tárgyakra.
Az enciklopédiákban semmit sem mondtak a mágneses terek biológiai folyamatokra gyakorolt hatásáról. Az egész világ tudományos irodalmában minden évben megjelentek egyetlen pozitív megfontolás a mágneses mezők egyik vagy másik biológiai hatásáról. Ez a gyenge patak azonban még magában a probléma megfogalmazásában sem tudta felolvasztani a bizalmatlanság jéghegyét... És hirtelen a patak kavargó patakká változott. A magnetobiológiai publikációk lavina, mintha valami csúcsról szakadna le, a 60-as évek eleje óta folyamatosan növekszik, és elnyomja a szkeptikus kijelentéseket.
A 16. század alkimistáitól napjainkig a mágnes biológiai hatása sokszor talált tisztelőket és kritikusokat. Évszázadok során ismétlődően megfigyelték a mágnes terápiás hatásának érdeklődésére számot tartó hullámokat és recessziókat. Segítségével megpróbálták kezelni (és nem sikertelenül) idegbetegségeket, fogfájást, álmatlanságot, máj- és gyomorfájdalmat - több száz betegséget.
Gyógyászati célokra a mágnest valószínűleg korábban kezdték használni, mint a sarkpontok meghatározására.
Helyi kültéri gyógymódként és amulettként a mágnes nagyon népszerű volt a kínaiak, hinduk, egyiptomiak és arabok körében. GÖRÖGEK, rómaiak stb. Gyógyászati tulajdonságait Arisztotelész filozófus és Plinius történész említi írásaiban.
A 20. század második felében terjedtek el a mágneses karkötők, amelyek jótékony hatással vannak a vérnyomászavarban (hipertóniában és hipotóniában) szenvedő betegekre.
Az állandó mágnesek mellett elektromágneseket is használnak. A tudomány, a technológia, az elektronika, az orvostudomány számos problémájára is használják (idegbetegségek, végtagok érbetegségei, szív- és érrendszeri betegségek, daganatos betegségek).
A tudósok leginkább azt gondolják, hogy a mágneses mezők növelik a test ellenállását.
Léteznek elektromágneses vérsebesség-mérők, miniatűr kapszulák, amelyeket külső mágneses terek segítségével az ereken keresztül mozgatva kitágítjuk azokat, mintát venni az út egyes szakaszain, vagy éppen ellenkezőleg, helyileg eltávolítani a különböző gyógyszereket a kapszulákból.
Széles körben alkalmazott mágneses módszer a fémrészecskék szemből való eltávolítására.
A legtöbben ismerik a szív munkájának tanulmányozását elektromos érzékelők - elektrokardiogram - segítségével. A szív által generált elektromos impulzusok a szív mágneses terét hozzák létre, amely max. értékekben a Föld mágneses mezejének erősségének 10-6-a. A magnetokardiográfia értéke, hogy lehetővé teszi a szív elektromosan "néma" területeiről való információszerzést.
Meg kell jegyezni, hogy a biológusok most arra kérik a fizikusokat, hogy adjanak elméletet a mágneses tér biológiai hatásának elsődleges mechanizmusáról, a fizikusok pedig válaszul több igazolt biológiai tényt követelnek a biológusoktól. Nyilvánvaló, hogy a különböző szakemberek szoros együttműködése sikeres lesz.
A magnetobiológiai problémákat összekötő fontos láncszem az idegrendszer reakciója a mágneses mezőkre. Az agy az, amely először reagál a külső környezet változásaira. Reakcióinak tanulmányozása lesz a kulcs a magnetobiológiai számos probléma megoldásához.
A fentiekből levonható legegyszerűbb következtetés az, hogy az emberi tevékenységnek nincs olyan területe, ahol ne használnának mágneseket.
Referenciák:
1) TSB, második kiadás, Moszkva, 1957.
2) Kholodov Yu.A. „Ember a mágneses hálóban”, „Tudás”, Moszkva, 1972
3) Anyagok az internetről - enciklopédia
4) Putilov K.A. "Fizika tanfolyam", "Physmatgiz", Moszkva, 1964.
