Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли

Введение

С древнейших времён человек замечал удивительное свойство некоторых камней притягивать железные предметы. Эти камни назывались «магнитами», а их родина — город Магнесия в Малой Азии — дала имя этому явлению. С тех пор прошло много веков, но интерес к магнитам не угас: напротив, он только усилился, ведь магнетизм — одна из важнейших форм проявления природы.

Сегодня магниты используются повсюду: в телефонах и компьютерах, в электродвигателях и генераторах, на производстве и в медицине. Мы пользуемся магнитами, часто даже не замечая этого. Чтобы понять, как они работают, нужно разобраться, что представляет собой магнитное поле, как оно создаётся и чем отличается магнитное поле Земли от поля обычного магнита.

Изучая магнетизм, мы узнаём, как устроен наш мир на глубинном уровне: ведь магнитные поля окружают нас повсюду, от школьного компаса до магнитосферы планеты, защищающей всё живое от космического излучения.

1. Постоянные магниты

Постоянные магниты — это тела, которые сохраняют свои магнитные свойства длительное время без внешнего воздействия. В отличие от электромагнитов, для их работы не требуется электрический ток. Они обладают двумя полюсами — северным (N) и южным (S). Если магнит разрезать, то каждая из полученных частей снова будет иметь оба полюса.

Главное свойство постоянных магнитов — взаимодействие полюсов: одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются.

Современные постоянные магниты изготавливают из различных сплавов: стали, ферритов, а также редкоземельных материалов (например, неодима). Особенно сильные магниты получают из сплава неодима, железа и бора — NdFeB, применяемого в динамиках, двигателях и жёстких дисках.

Постоянные магниты используются в огромном количестве устройств:

• в компасах для определения направления;

• в электрических генераторах и моторах;

• в динамиках и микрофонах;

• в магнитных защёлках и замках;

• в медицинских приборах и датчиках.

2. Магнитное поле постоянных магнитов

Каждый магнит создаёт вокруг себя магнитное поле — особый вид материи, через который проявляются магнитные силы. Магнитное поле невидимо, но его можно обнаружить по действию на другие магниты или железные опилки.

Если насыпать вокруг магнита железные опилки, они выстроятся вдоль определённых линий — магнитных линий поля. Эти линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Чем плотнее расположены линии, тем сильнее поле.

Магнитное поле постоянного магнита имеет следующие свойства:

• оно существует вокруг любого магнита;

• оно проявляется как сила, действующая на другие магниты или ферромагнитные материалы;

• оно невидимо, но может быть визуализировано при помощи железных опилок или компаса;

• направление поля можно определить по движению стрелки компаса.

Магнитное поле всегда замкнуто — его линии не имеют начала и конца. Вне магнита линии идут от северного полюса к южному, а внутри — наоборот.

3. Магнитное поле Земли

Оказывается, и сама Земля — огромный магнит! Её магнитное поле напоминает поле большого стержневого магнита, ось которого наклонена примерно на 11° к оси вращения планеты.

Благодаря магнитному полю Земли стрелка компаса всегда указывает на магнитный север. Однако магнитный северный полюс не совпадает с географическим севером — он находится в другой точке, и со временем медленно смещается.

Магнитное поле Земли возникает из-за движения расплавленного железа в её внешнем ядре. Это движение создаёт электрические токи, а токи, в свою очередь, порождают магнитное поле.

Роль земного магнитного поля трудно переоценить. Оно:

• защищает планету от потоков заряженных частиц Солнца — солнечного ветра;

• формирует магнитосферу, в пределах которой находится всё живое;

• помогает животным и людям ориентироваться в пространстве;

• используется в навигации и геофизических исследованиях.

Без магнитного поля Земли жизнь на нашей планете была бы невозможна: солнечные частицы разрушили бы атмосферу и подвергли поверхность опасному излучению.

Заключение

Изучение магнитных явлений — это ключ к пониманию многих процессов в природе и технике. От маленького магнита на холодильнике до гигантского магнитного поля Земли — везде действуют одни и те же физические законы.

Постоянные магниты помогают человеку в повседневной жизни и промышленности, а магнитное поле Земли охраняет нас от космической опасности. Таким образом, магнетизм — не просто интересное физическое явление, а важнейший фактор существования и развития цивилизации.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое постоянный магнит и чем он отличается от электромагнита?

2. Какие вещества используются для изготовления постоянных магнитов?

3. Что такое магнитные полюса и как они взаимодействуют?

4. Как можно увидеть форму магнитного поля постоянного магнита?

5. Что показывают магнитные линии и как определить направление магнитного поля?

6. Почему магнитное поле Земли называют подобным полю большого магнита?

7. В чём различие между географическим и магнитным полюсами Земли?

8. Как образуется магнитное поле Земли?

9. Какое значение имеет магнитное поле Земли для жизни на планете?

10. Приведите примеры применения постоянных магнитов в технике и быту.