Mọi người từ lâu đã quen với một vật thể như một nam châm. Chúng tôi không thấy điều gì đặc biệt trong đó. Chúng tôi thường liên kết nó với các bài học vật lý hoặc một cuộc biểu diễn dưới dạng thủ thuật về các tính chất của nam châm cho trẻ mẫu giáo. Và hiếm ai nghĩ đến việc có bao nhiêu nam châm vây quanh chúng ta trong cuộc sống hàng ngày. Có hàng chục người trong số họ trong bất kỳ căn hộ nào. Mỗi thiết bị loa, máy ghi âm, dao cạo điện, đồng hồ đều có nam châm. Ngay cả một lọ móng tay cũng là một.
Và gì nữa?
Chúng tôi - những con người - cũng không ngoại lệ. Nhờ các dòng sinh học chảy trong cơ thể, có một mô hình vô hình của các đường lực của nó xung quanh chúng ta. Trái đất là một nam châm khổng lồ. Và hoành tráng hơn nữa - quả cầu plasma của mặt trời. Kích thước của các thiên hà và tinh vân, không thể hiểu được đối với tâm trí con người, hiếm khi cho phép ý tưởng rằng tất cả những thứ này cũng là nam châm.
Khoa học hiện đại đòi hỏi phải tạo ra các nam châm lớn và siêu mạnh mới, các lĩnh vực ứng dụng của chúng liên quan đến phản ứng tổng hợp nhiệt hạch, tạo ra năng lượng điện, gia tốc các hạt mang điện trong các đồng bộ, nâng tàu chìm. Tạo ra một trường siêu mạnh bằng cách sử dụng các đặc tính từ tínhnam châm là một trong những vấn đề của vật lý hiện đại.
Làm rõ các khái niệm
Từ trường là lực tác dụng lên các vật mang điện tích chuyển động. Nó "không hoạt động" với các vật thể đứng yên (hoặc không mang điện tích) và đóng vai trò như một dạng trường điện từ, tồn tại như một khái niệm tổng quát hơn.
Nếu các vật thể có thể tạo ra từ trường xung quanh mình và tự chịu tác động của lực từ trường, thì chúng được gọi là nam châm. Có nghĩa là, những vật thể này bị nhiễm từ (có mômen tương ứng).
Các vật liệu khác nhau phản ứng khác nhau với trường bên ngoài. Những chất làm suy yếu hoạt động của nó bên trong được gọi là paramagnet, và những chất làm mạnh nó được gọi là diamagnets. Các vật liệu riêng lẻ có đặc tính khuếch đại từ trường bên ngoài lên gấp nghìn lần. Đây là những sắt từ (coban, niken với sắt, gadolinium, cũng như các hợp chất và hợp kim của các kim loại đã đề cập). Những chất trong số chúng, khi chịu tác động của một trường mạnh bên ngoài, bản thân chúng có được các đặc tính từ tính, được gọi là từ trường cứng. Những người khác, có khả năng hoạt động như nam châm chỉ dưới tác động trực tiếp của trường và không còn như vậy khi nó biến mất, là từ tính mềm.
Một chút lịch sử
Người ta đã nghiên cứu các đặc tính của nam châm vĩnh cửu từ thời rất, rất xa xưa. Chúng được đề cập đến trong các bài viết của các nhà khoa học thời Hy Lạp cổ đại cách đây 600 năm trước Công nguyên. Nam châm tự nhiên (có nguồn gốc tự nhiên) có thể được tìm thấy trong các mỏ quặng từ tính. Nam châm tự nhiên lớn nổi tiếng nhất được lưu giữ ở Tartutrường đại học. Nó nặng 13 kg và tải trọng có thể nâng lên với sự trợ giúp của nó là 40 kg.
Nhân loại đã học cách tạo ra nam châm nhân tạo bằng cách sử dụng nhiều loại nam châm khác nhau. Giá trị của bột (từ coban, sắt, v.v.) nằm ở khả năng giữ một tải trọng gấp 5000 lần trọng lượng của chính nó. Các mẫu vật nhân tạo có thể là vĩnh cửu (lấy từ vật liệu từ cứng) hoặc nam châm điện có lõi, vật liệu là sắt từ mềm. Trường điện áp trong chúng phát sinh do dòng điện chạy qua các dây của cuộn dây, được bao quanh bởi lõi.
Cuốn sách nghiêm túc đầu tiên chứa đựng những nỗ lực nghiên cứu một cách khoa học các đặc tính của nam châm là công trình của bác sĩ người London Gilbert, được xuất bản vào năm 1600. Tác phẩm này chứa toàn bộ thông tin có sẵn tại thời điểm đó liên quan đến từ trường và điện, cũng như các thí nghiệm của tác giả.
Một người cố gắng thích ứng bất kỳ hiện tượng nào đang tồn tại với cuộc sống thực tiễn. Tất nhiên, nam châm cũng không ngoại lệ.
Nam châm được sử dụng như thế nào
Nhân loại đã áp dụng những tính chất nào của nam châm? Phạm vi của nó rất rộng nên chúng ta chỉ có thể chạm nhẹ vào các thiết bị và ứng dụng chính, nổi tiếng nhất của món đồ tuyệt vời này.
La bàn là một thiết bị nổi tiếng để xác định phương hướng trên mặt đất. Nhờ anh ta, họ mở đường cho máy bay và tàu thủy, vận tải đường bộ và các mục tiêu giao thông dành cho người đi bộ. Nàythiết bị có thể có từ tính (loại con trỏ), được sử dụng bởi khách du lịch và các nhà địa hình học, hoặc không có từ tính (radio và la bàn thủy lực).
Những chiếc la bàn đầu tiên từ nam châm tự nhiên được chế tạo vào thế kỷ 11 và được sử dụng trong điều hướng. Hoạt động của chúng dựa trên chuyển động quay tự do trong mặt phẳng nằm ngang của một kim dài làm bằng vật liệu nhiễm từ, nằm cân bằng trên trục. Một trong những đầu của nó luôn hướng về phía nam, đầu kia - hướng bắc. Do đó, bạn luôn có thể tìm ra chính xác các hướng chính liên quan đến các điểm chính.
Mặt cầu chính
Các lĩnh vực mà các đặc tính của nam châm được tìm thấy ứng dụng chính của chúng - kỹ thuật vô tuyến và điện, thiết bị đo đạc, tự động hóa và điện từ. Rơle, mạch từ,… được lấy từ vật liệu sắt từ, năm 1820, người ta phát hiện ra tính chất của vật dẫn dòng điện tác dụng lên kim nam châm, buộc nó phải quay. Đồng thời, một khám phá khác đã được thực hiện - một cặp dây dẫn song song, cho dòng điện có cùng chiều chạy qua, có đặc tính hút lẫn nhau.
Vì điều này, một giả thiết đã được đưa ra về nguyên nhân của các đặc tính của nam châm. Tất cả các hiện tượng như vậy phát sinh liên quan đến dòng điện, bao gồm cả những dòng điện lưu thông bên trong vật liệu từ tính. Các ý tưởng hiện đại trong khoa học hoàn toàn phù hợp với giả định này.
Về động cơ và máy phát điện
Trên cơ sở đó, nhiều loại động cơ điện và máy phát điện đã được tạo ra, tức là các loại máy quay, nguyên lý hoạt động dựa trên sự chuyển đổi cơ năng thành năng lượng điện (phát biểuchúng ta đang nói về máy phát điện) hoặc điện thành cơ học (về động cơ). Bất kỳ máy phát điện nào cũng hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, nghĩa là EMF (suất điện động) xuất hiện trong một dây dẫn chuyển động trong từ trường. Động cơ điện hoạt động trên cơ sở hiện tượng xuất hiện lực trong dây dẫn có dòng điện đặt trong điện trường ngang.
Sử dụng cường độ tương tác của trường với dòng điện đi qua các vòng dây của các bộ phận chuyển động của chúng, các thiết bị được gọi là công từ điện. Đồng hồ đo điện cảm ứng hoạt động như một động cơ xoay chiều mạnh mới có hai cuộn dây. Đĩa dẫn điện nằm giữa các cuộn dây phải chịu quay bởi một mômen quay tỷ lệ với công suất đầu vào.
Và trong cuộc sống hàng ngày?
Chạy bằng pin thu nhỏ, đồng hồ đeo tay điện rất quen thuộc với mọi người. Thiết bị của họ, nhờ sử dụng một cặp nam châm, một cặp cuộn cảm và một bóng bán dẫn, về số lượng bộ phận có sẵn đơn giản hơn nhiều so với đồng hồ cơ.
Ổ khóa kiểu điện từ hoặc ổ khóa được trang bị phần tử từ tính ngày càng được sử dụng nhiều hơn. Trong đó, cả chìa khóa và ổ khóa đều được trang bị bộ tổ hợp. Khi chìa đúng vào ổ khóa tốt, các phần tử bên trong của khóa từ sẽ bị hút về vị trí mong muốn, cho phép mở khóa.
Thiết bị đo động lực kế và điện kế (thiết bị có độ nhạy cao dùng để đo dòng điện yếu) dựa trên hoạt động của nam châm. Các đặc tính của nam châm đã được ứng dụng trong sản xuất vật liệu mài mòn. Cho nênđược gọi là các hạt nhỏ sắc bén và rất cứng cần thiết cho quá trình gia công cơ khí (mài, đánh bóng, gia công thô) nhiều loại đồ vật và vật liệu. Trong quá trình sản xuất, ferrosilicon, cần thiết trong thành phần của hỗn hợp, một phần lắng xuống đáy lò, và một phần được đưa vào thành phần của chất mài mòn. Cần có nam châm để loại bỏ nó khỏi đó.
Khoa học và truyền thông
Do tính chất từ tính của các chất, khoa học có khả năng nghiên cứu cấu trúc của các cơ thể khác nhau. Chúng ta chỉ có thể đề cập đến phương pháp phát hiện khuyết tật từ tính hoặc từ tính (phương pháp phát hiện khuyết tật bằng cách nghiên cứu sự biến dạng của từ trường trong một số khu vực nhất định của sản phẩm).
Chúng cũng được sử dụng trong sản xuất thiết bị vi sóng, hệ thống liên lạc vô tuyến (dây chuyền quân sự và thương mại), xử lý nhiệt, cả trong gia đình và trong ngành công nghiệp thực phẩm (lò vi sóng được mọi người biết đến nhiều). Hầu như không thể liệt kê hết các thiết bị và ứng dụng kỹ thuật phức tạp nhất mà tính chất từ của các chất được sử dụng ngày nay trong khuôn khổ một bài báo.
Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực chẩn đoán và điều trị y tế cũng không ngoại lệ. Nhờ các máy gia tốc tuyến tính điện tử tạo ra tia X, liệu pháp điều trị khối u được thực hiện, các chùm proton được tạo ra ở dạng cyclotron hoặc synctron, có ưu điểm hơn tia X ở tính định hướng cục bộ và tăng hiệu quả trong điều trị các khối u ở mắt và não.
Đối với sinh họckhoa học, ngay cả trước giữa thế kỷ trước, các chức năng quan trọng của cơ thể không hề liên quan đến sự tồn tại của từ trường. Các tài liệu khoa học đôi khi được bổ sung bằng các thông điệp đơn lẻ về một hoặc một số tác dụng y học khác của chúng. Nhưng kể từ những năm sáu mươi, các ấn phẩm về các đặc tính sinh học của nam châm đã bị lở.
Sau đó và bây giờ
Tuy nhiên, những nỗ lực chữa trị cho mọi người bằng nó đã được các nhà giả kim thuật thực hiện vào đầu thế kỷ 16. Đã có rất nhiều nỗ lực thành công trong việc chữa khỏi bệnh đau răng, rối loạn thần kinh, mất ngủ và nhiều vấn đề về cơ quan nội tạng. Có vẻ như nam châm được sử dụng trong y học không muộn hơn trong điều hướng.
Trong nửa thế kỷ qua, vòng đeo tay từ tính đã được sử dụng rộng rãi, phổ biến ở những bệnh nhân bị suy giảm huyết áp. Các nhà khoa học hết sức tin tưởng vào khả năng tăng sức đề kháng của nam châm cho cơ thể con người. Với sự trợ giúp của các thiết bị điện từ, họ đã học cách đo tốc độ dòng chảy của máu, lấy mẫu hoặc tiêm các loại thuốc cần thiết từ viên nang.
Nam châm loại bỏ các hạt kim loại nhỏ bị rơi vào mắt. Hoạt động của cảm biến điện dựa trên hoạt động của nó (bất kỳ ai trong chúng ta đều quen thuộc với quy trình lấy điện tâm đồ). Trong thời đại của chúng ta, sự hợp tác của các nhà vật lý với các nhà sinh học để nghiên cứu các cơ chế cơ bản của ảnh hưởng của từ trường đối với cơ thể con người ngày càng trở nên gần gũi và cần thiết hơn.
Nam châm Neodymium: đặc tính và ứng dụng
Nam châm Neodymium được đánh giá là có tác động tối đa đến sức khỏe con người. Chúng bao gồmneodymium, sắt và bo. Công thức hóa học của chúng là NdFeB. Ưu điểm chính của một nam châm như vậy là tác dụng mạnh của trường với kích thước tương đối nhỏ. Vì vậy, trọng lượng của một nam châm chịu lực 200 gauss là khoảng 1 g. Để so sánh, một nam châm sắt có độ bền tương đương có trọng lượng lớn hơn khoảng 10 lần.
Một ưu điểm chắc chắn khác của nam châm được đề cập là độ ổn định tốt và khả năng bảo tồn các phẩm chất mong muốn trong hàng trăm năm. Trong suốt một thế kỷ, một nam châm chỉ mất đi 1% các đặc tính của nó.
Nam châm neodymium được xử lý chính xác như thế nào?
Nó cải thiện lưu thông máu, ổn định huyết áp, chống lại chứng đau nửa đầu.
Các đặc tính của nam châm neodymium bắt đầu được sử dụng để điều trị khoảng 2000 năm trước. Đề cập về loại liệu pháp này được tìm thấy trong các bản thảo của Trung Quốc cổ đại. Phương pháp điều trị sau đó là đắp đá từ tính lên cơ thể người.
Liệu pháp cũng tồn tại dưới hình thức gắn chúng vào cơ thể. Truyền thuyết cho rằng Cleopatra có được sức khỏe tuyệt vời và vẻ đẹp tuyệt trần nhờ việc thường xuyên đeo một chiếc băng từ tính trên đầu. Vào thế kỷ thứ 10, các nhà khoa học Ba Tư đã mô tả chi tiết tác dụng có lợi của các đặc tính của nam châm neodymium đối với cơ thể con người trong trường hợp loại bỏ chứng viêm và co thắt cơ. Theo những bằng chứng còn sót lại của thời đó, người ta có thể đánh giá công dụng của chúng trong việc tăng sức mạnh cơ bắp, sức mạnh của xương và giảm đau khớp.
Khỏi mọi bệnh tật…
Bằng chứng về hiệu quả của tác động như vậy đã được xuất bản vào năm 1530năm của bác sĩ nổi tiếng người Thụy Sĩ Paracelsus. Trong các bài viết của mình, bác sĩ đã mô tả các đặc tính kỳ diệu của một nam châm có thể kích thích lực của cơ thể và tự chữa lành. Một số lượng lớn bệnh tật trong những ngày đó đã bắt đầu được khắc phục bằng cách sử dụng nam châm.
Tự điều trị với sự trợ giúp của phương thuốc này đã trở nên phổ biến ở Hoa Kỳ trong những năm sau chiến tranh (1861-1865), khi thuốc men thiếu thốn. Nó vừa được sử dụng như một loại thuốc vừa là một loại thuốc giảm đau.
Kể từ thế kỷ 20, các đặc tính chữa bệnh của nam châm đã nhận được sự chứng minh của khoa học. Năm 1976, bác sĩ Nikagawa người Nhật Bản đã đưa ra khái niệm về hội chứng thiếu hụt từ trường. Nghiên cứu đã xác định các triệu chứng chính xác của nó. Họ bị suy nhược, mệt mỏi, giảm hiệu suất và rối loạn giấc ngủ. Ngoài ra còn có chứng đau nửa đầu, đau khớp và cột sống, các vấn đề với hệ tiêu hóa và tim mạch dưới dạng hạ huyết áp hoặc tăng huyết áp. Nó liên quan đến hội chứng và lĩnh vực sản phụ khoa, và những thay đổi về da. Với việc sử dụng liệu pháp từ trường, những tình trạng này có thể được bình thường hóa khá thành công.
Khoa học không đứng yên
Các nhà khoa học tiếp tục thử nghiệm với từ trường. Các thí nghiệm được thực hiện trên cả động vật và chim, và trên vi khuẩn. Điều kiện từ trường suy yếu làm giảm sự thành công của quá trình trao đổi chất ở chim và chuột thí nghiệm, vi khuẩn đột ngột ngừng sinh sôi. Với tình trạng thâm hụt trường kéo dài, các mô sống trải qua những thay đổi không thể đảo ngược.
Đó là chống lại tất cả các hiện tượng như vậy và gây ra bởiliệu pháp từ trường như vậy được sử dụng bởi họ với nhiều hậu quả tiêu cực. Có vẻ như hiện nay tất cả các đặc tính hữu ích của nam châm vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Các bác sĩ có rất nhiều khám phá thú vị và những phát triển mới ở phía trước.
