ИСТОЧНИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
В древности железные руды, обладающие свойствами притягивать железные предметы, находили вблизи города Магнесса (в Малой Азии). Предполагают, что отсюда и произошло слово магнетизм. В настоящее время желез- ную руду, обладающую магнитными свойствами, находят во многих местах земного шара. На Урале, например, имеются целые горы, состоящие из этой руды. Она называется магнитным железняком или магнетитом. Магнетит — один из лучших сортов железной руды для выплавки железа и стали.
В годы первых пятилеток на Урале вблизи горы Магнитной, почти сплошь состоящей из магнетита, был построен крупный металлургический комбинат. При нём вырос большой город Магнитогорск.
|
Рис. 7. Стальной брусок можно сделать искусственным магнитом. |
Кроме естественных магнитов — кусков магнетита,— бывают и искусственные магниты. Они делаются так: берут брусок закалённой стали и по концам его проводят двумя кусками магнетита, как это показано на рис. 7. При этом куски магнетита должны касаться концов бруска разноимёнными полюсами. В результате стальной брусок становится магнитом.
Учёные разработали также специальные сплавы, из которых изготовляются очень «сильные» магниты. Это обычно сплавы железа, никеля и алюминия (иногда с добавками других металлов, например, кобальта). Небольшие магниты, изготовленные из такого материала, могут притягивать очень большие куски железа.
Постоянные, искусственные магниты выгоднее делать не в форме прямых и коротких брусков, а согнутые в виде дуги. В этом случае сила притяжения получается гораздо большей.
В настоящее время постоянные магниты разнообразной формы и размеров используются в самых различных приборах и аппаратах как источники постоянного магнитного поля.
|
Рис. 8. Лабораторный электромагнит. Рядом — упрощённая схема электромагнита. |
|
J U v V V V |
|
Пропускается постоянный электрический ток, но и переменное (по величине и направлению). В последнем случае через катушку пропускается переменный электрический ток. Таким образом, намагничивающая катушка может быть источником как постоянного, так и переменного магнитных полей. Чем сильнее ток в катушке, тем большее магнитное поле будет возникать внутри неё. Но слишком большой ток длительное время пропускать нельзя, так как провод катушки сильно разогревается и в конце концов может перегореть Советский учёный академик П. J1. Капица пропускал через катушку кратковременный (продолжительностью менее 0,1 сек.) электрический ток очень большой силы. За короткий промежуток времени провод не успевает |
Ещё большее распространение получили намагничивающие катушки. В них можно получать не только постоянное магнитное поле, для чего через витки катушки
сильно разогреться. Этим путём ему удалось получить магнитное поле огромной силы.
Если внутри катушки находится стержень из мягкого железа, то он, намагничиваясь, усиливает магнитное поле. Поле получается достаточно сильным, даже если в катушке течёт сравнительно небольшой ток. Такая катушка с железным сердечником получила название электромагнита. Как и в случае обычных магнитов, железный сердечник здесь выгоднее делать в форме подковы. На рис. 8 показан типичный электромагнит, используемый в научно- исследовательских лабораториях. Рядом дана его упрощённая схема.
Электромагниты широко применяются как источники постоянного и переменного магнитных полей в самых различных отраслях техники. Без них невозможно действие многих аппаратов, машин и приборов.
|
Рис. 9. Огромный электромагнит, применяемый для изучения атомного ядра. |
На рис. 9 приведена фотография огромного электромагнита, который применяется в научно-исследовательской практике при изучении строения атомного ядра. Установки, главными частями которых являются такие электромагниты, называются бетатронами и циклотронами. Эти установки служат для получения очень быстрых элементарных частиц (электронов, протонов и др.), тех самых ядерных снарядов, которые разрушают атомные ядра [2]).
Источником магнитного поля является и земной шар. Уже давно было установлено, что не только отдельные минералы обладают магнитными свойствами, но и сама Земля в целом представляет как бы гигантский магнит
|
Рис. 10. Земной шар представляет собой как бы гигантский магнит. |
(рис. 10). Полюсы этого магнита не совпадают с географическими полюсами земного шара, они несколько смещены.
Магнитное поле Земли сравнительно мало по величине. Оно может быть обнаружено по отклонению стрелки компаса или с помощью других достаточно чувствительных магнитных приборов.
Происхождение магнитного поля Земли учёные ещё не выяснили. Есть предположение, что оно объясняется магнетизмом железных руд, находящихся в глубоких недрах земли. Согласно другому предположению магнетизм
Земли возникает за счёт электрических токов, текущих внутри неё. Какое из этих предположений правильно, наука ещё не установила.
В нашей стране изучением земного магнетизма (его величины и направления в различных точках земного шара, а также его изменения со временем), занимаются целые институты. Это имеет большое значение для кораблевождения и воздушных полётов.
Учёные установили, что и другие космические тела (Солнце, планеты и звёзды) также создают магнитные поля. Однако поля этих космических тел пока ещё изучены очень мало.
