Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера

 
 

Причину, унаслідок якої тіла мають магнітні властивості, уперше встановив французький учений Андре Марі Ампер. Під враженням від спостережень магнітної стрілки, що повертається поблизу провідника зі струмом у дослідах Ерстеда, він припустив, що магнетизм Землі спричинений струмами, які проходять усередині земної кулі. Отже, магнітні властивості тіла можна пояснити струмами, що циркулюють усередині нього. Далі Ампер узагальнив висновок: магнітні властивості будь-якого тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього. Свідченням наукової сміливості Ампера вважається його крок від можливості пояснення магнітних властивостей тіл струмами до категоричного ствердження, що магнітні взаємодії - це взаємодії струмів.

За гіпотезою Ампера, усередині молекул та атомів циркулюють елементарні електричні струми.

На сьогодні ми добре знаємо, що ці струми утворюються внаслідок руху електронів в атомах, тобто кожен атом має магнітні властивості. Якщо атоми всередині тіла орієнтовані хаотично внаслідок теплового руху, то дії внутрішньоатомних струмів взаємно компенсуються і магнітних властивостей тіло не виявляє (мал. 25, а). У намагніченому стані елементарні струми в тілі орієнтовані так, що їхні дії додаються (мал. 25, б).

Гіпотеза Ампера пояснює, чому магнітна стрілка й рамка зі струмом у магнітному полі поводяться однаково. Стрілку (постійний магніт) можна розглядати як велику складну сукупність маленьких рамок зі струмом, зорієнтованих однаково.



 

У згадуваних раніше феромагнетиках (речовини, до складу яких входять Fe, Co, Ni тощо) елементарні магнітики-атоми утворюють ділянки спонтанної (самочинної) намагніченості (з лінійними розмірами 0,001-0,01 мм), які називають доменами. У доменах міститься велика кількість однаково орієнтованих атомів, тому намагніченість домена максимальна. У ненамагніче-ному феромагнетику сусідні домени розміщені так, що їхні намагніченості взаємно компенсуються (мал. 26, а). Якщо зразок такого феромагнетика вмістити в магнітне поле постійного магніту або всередину котушки зі струмом, то під впливом зовнішнього магнітного поля атоми в різних доменах переважно набувають такої орієнтації, що напрям їхнього магнітного поля збігається з напрямком зовнішнього (мал. 26, б). При цьому магнітне поле всередині зразка може збільшитися в тисячі разів (мал. 26, в). Кажуть, що зразок намагнітився. За певних умов цей стан намагніченості залишається і після зникнення зовнішнього поля, тобто зразок стає постійним магнітом.

Якщо постійний магніт нагрівати, то за певної температури (для заліза 769 °С) домени руйнуються і його намагніченість втрачається.

Температуру, за якої феромагнетик втрачає намагніченість, називають температурою, або точкою, Кюрі, на честь видатного французького фізика Фредеріка Жоліо-Кюрі, який відкрив і дослідив це явище.

Магнітні властивості речовин знайшли широке застосування. Одним із цікавих прикладів використання дії магнітного поля на речовину є «омагнічування» води. Така вода не створює накипу в парових котлах, що дає змогу використовувати її без додаткової хімічної обробки. Бетон, замішаний на такій воді, міцніший за звичайний.


Явище підсилення магнітного поля магнітними речовинами (феромагнетиками) застосовується в різних електротехнічних пристроях: електромагнітних кранах, реле, електродвигунах, трансформаторах. Для цього використовують спеціальні сорти електротехнічної сталі.

Важко уявити собі сучасну електроніку без елементів, виготовлених зі штучних феромагнетиків - феритів. З них виготовляють антени, осердя коливальних контурів та трансформаторів. Поширені феритові постійні магніти.

Без магнітних матеріалів важко було уявити методи запису інформації. Типовим прикладом пристрою для запису на магнітній плівці був магнітофон. У цьому апараті використовували спеціальну плівку, покриту тонким шаром феромагнітного матеріалу. Змінний електричний струм від підсилювача надходив на записуючу голівку - котушку з феромагнітним осердям, у якому була вузька щілина. При проходженні змінного струму по котушці в щілині голівки з’являлося змінне магнітне поле, магнітна індукція якого також змінювалася. На сьогодні зберігання інформації в комп’ютері відбувається на жорсткі магнітні диски. Це металеві диски, на які нанесено шар речовини, що має магнітні властивості.

Магнітні лікарські препарати містять магнітний наповнювач. Створення таких препаратів є новим перспективним науковим напрямом розвитку сучасної фармації. Серед них можна виділити рідини, мікрокапсули, пластирі, мазі.

Існує кілька напрямків використання магнітних рідин у медицині та фармації: магнітокеровані рентгеноконтрастні композиції; штучні тромби та магнітні рідини для закриття зовнішніх свищів порожнистих органів; магнітокероване транспортування лікарських речовин; магнітні рідини для виготовлення штучних органів; визначення швидкості кровообігу та

мікроциркуляції; магнітогідродинамічна сепарація формених елементів крові, нормальних та злоякісних клітин тощо. Магнітні мікрокапсули -це мікроконтейнери, в які одночасно з лікарською речовиною вводяться частинки магнітних матеріалів. Можливе використання магнітних мікро-контейнерів для доставки лікарських речовин у природні клітини - еритроцити, в які одночасно з лікарськими речовинами вводяться частинки магнетиту. Магнітні пластирі одержують шляхом уведення магнітного наповнювача в пластирну масу, що містить допоміжні та лікарські речовини протизапальної та знеболювальної дії. Використання магнітних пластирів є ефективним при лікуванні різних захворювань. Лікувальні магнітні мазі застосовують у гастроентерології та офтальмохірургії.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Поміркуйте, що дала для науки гіпотеза Ампера.

2. Які властивості мають магнітні речовини?

3. Назвіть основні галузі, де застосовують магнітні речовини.

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Розв’язуємо разом

1. Чи можна виготовити магніт з одним полюсом?

Відповідь: ні, тому що магніт може мати тільки парне число полюсів (2, 4, 6 і т. д.).

2. Згадайте, як взаємодіють магніти, і поясніть, де розміщені магнітні Північний і Південний полюси Землі.

Відповідь: у Північній півкулі всі магнітні силові лінії Землі сходяться в точці, що розміщена на 70°50' північної широти і 96° західної довготи. Ця точка і є Південним магнітним полюсом Землі. Північний магнітний полюс розміщений у Південній півкулі. Його координати: 70° 10' південної широти і 150°45' східної довготи.

3. Як за допомогою магнітної стрілки визначити, чи намагнічена сталева спиця?

Відповідь: потрібно піднести кінець спиці до середини стрілки. Якщо стрілка притягнеться, то спиця намагнічена.

Рівень А

1. Назвіть та перевірте на дослідах, які з перелічених речовин чи предметів притягуються магнітом: а) деревина (олівець); б) папір; в) залізо (цвях, скріпка, гвинт); г) скло; д) алюмінієвий та мідний дроти; е) сталевий циркуль.

2. До магніту, підвішеного на нитці (мал. 27), наближають інший магніт. Як вони взаємодіятимуть?

3. Поясніть результати дослідів, зображених на малюнках 28-29.

4. Розгляньте малюнок 30. З якою метою використали магніт?

5. Чому до магніту притягуються ненамагнічені залізні цвяхи?

6. Чи є правильними покази компаса всередині автобуса?

7. Чому залізничні рейки, які довго пролежали на складі, намагнічуються?


Рівень Б

8. Чому під час нагрівання магніт втрачає магнітні властивості?

9. Дві голки підвісили на нитці. Коли до них наблизили магніт, вони почали відштовхуватися одна від одної (мал. 31). Чому?

10. Залізні ошурки притягнулися до полюса магніту. Чому з них на полюсі утворюються «китиці», у яких окремі ошурки відштовхуються один від одного?

11. Намалюйте, як зберігають два штабових магніти в коробочці. Проставте полюси.

12. Чому для кращого збереження підковоподібний магніт замикають залізною пластинкою (якорем)?

13. Чому на поверхні намагніченої деталі, укритої мильною водою із залізним порошком, у тих місцях, де є ззовні або всередині тріщини, залізний порошок згущується?

14. Чому корпус компаса виготовляють з міді, алюмінію, пластмаси, а не із заліза?

15. Розгляньте компас. Вивчіть його будову. Покладіть компас на стіл або підставку так, щоб він лежав горизонтально (стрілка повинна вільно рухатися). Віддаліть від нього магнітні речовини (предмети). Повертаючи компас (залишаючи його горизонтальним), визначте північну (N), південну (S), західну (W) і східну (Е) сторони світу. Визначте, у якій стороні світу щодо вас розташований ваш будинок, головна вулиця села або міста, сусіднє село або місто.

ЦЕ ЦІКАВО ЗНАТИ

У північноамериканських преріях росте невеличка рослина - сильфіум, яку називають «живим магнітом». її широкі мережані листки розміщені в одній площині, ніби їх щойно витягли з-під преса, і завжди орієнтовані ребрами на північ-південь, широким боком - на захід-схід. Для подорожніх сильфіум слугує надійним компасом. Опівдні листя рослини звернене ребром до сонця. Ця дивовижна властивість захищає рослину від спекотних сонячних променів і надмірного випаровування вологи.

В Україні найпоширеніша «компасна» рослина - латук дикий, або латук компасний.

Магнітне поле Землі є орієнтиром для слимаків. Якщо на шляху молюска покласти магніт, що діє трохи сильніше, ніж магнітне поле Землі, то, повертаючи магніт у той чи інший бік, можна змінювати напрямок руху слимака. Виявлено, що навіть мухи в якийсь спосіб відчувають магнітне поле Землі. Німецький учений Е. Гюнтер помітив, що в 90 випадках із 100 вони сідають на горизонтальну поверхню точно в напрямку північ-південь або схід-захід. Таку саму особливість він виявив у хрущів і термітів.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.