Từ trường là một hiện tượng rất thú vị. Hiện nay, các đặc tính của nó đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Bạn có biết nguồn của từ trường là gì không? Sau khi đọc bài viết, bạn sẽ biết về nó. Ngoài ra, chúng ta sẽ nói về một số sự kiện liên quan đến từ tính. Hãy bắt đầu với lịch sử.
Một chút lịch sử
Từ tính và điện học không phải là hai hiện tượng khác nhau, như người ta vẫn lầm tưởng trong một thời gian dài. Mối quan hệ của họ chỉ trở nên rõ ràng vào năm 1820, khi nhà khoa học Đan Mạch Hans Christian Oersted (1777-1851) chỉ ra rằng dòng điện chạy qua dây dẫn làm lệch kim la bàn. Dòng điện luôn tạo ra từ trường. Nó chảy ở đâu không quan trọng - giữa đám mây và trái đất dưới dạng tia chớp hay trong cơ thể chúng ta.
Ngay cả trong thời cổ đại, con người đã cố gắng tìm ra nguồn gốc của từ trường. Hơn nữa, những khám phá được thực hiện đã được áp dụng vào thực tế. Từ tính đã được quan sát và sử dụng (đặc biệt cho mục đích định hướng) hàng nghìn năm trước khi nó được làm sáng tỏ.bản chất của điện, và nó đã được tìm thấy những ứng dụng thực tế. Chỉ khi người ta biết rằng vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử thì cuối cùng người ta mới xác định được rằng từ tính và điện được kết nối với nhau. Bất cứ nơi nào quan sát được từ tính, luôn phải có một loại dòng điện nào đó xuất hiện. Tuy nhiên, khám phá này chỉ là bước khởi đầu của nghiên cứu mới.
Điều gì quyết định sự biểu hiện của tính chất từ của vật liệu khi không có bất kỳ nguồn dòng điện bên ngoài nào? Sự chuyển động của các electron tạo ra dòng điện trong nguyên tử. Đó là loại từ tính mà chúng ta sẽ xem xét ở đây. Chúng tôi đã mô tả ngắn gọn nguồn của từ trường xoáy (dòng điện xoay chiều).
Magnetite và các vật liệu khác
Khả năng thu hút sắt và các vật liệu chứa sắt được quan sát thấy trong tự nhiên trong một loại khoáng chất thú vị. Chúng ta đang nói về magnetit, một trong những hợp chất hóa học của sắt. Có lẽ một số loại của nó đã được sử dụng trong la bàn đầu tiên do người Trung Quốc phát minh ra. Nguồn gốc của từ trường không chỉ có khoáng chất này. Nó cũng tương đối dễ dàng đối với một số vật liệu để truyền đạt các đặc tính mong muốn một cách có chủ ý. Trong đó, sắt thép là nổi tiếng nhất. Cả hai vật liệu đều dễ dàng trở thành nguồn từ trường.
Nam châm vĩnh cửu
Chất hút sắt tạo thành lớp đặc biệt. Chúng được gọi là nam châm vĩnh cửu. Mặc dù có tên, chúng chỉ có thể giữ lại các thuộc tính cần thiết trong một thời gian giới hạn. nam châm vĩnh cửu hìnhthanh thể hiện sức mạnh của từ trường trên cạn. Nếu nó có thể chuyển động tự do, thì một đầu luôn quay theo hướng Bắc Cực của Trái Đất, và đầu kia - theo hướng Nam. Hai đầu của nam châm lần lượt được gọi là cực bắc và cực nam.
Nam châm có thể có hầu hết mọi hình dạng: thanh, móng ngựa, hình nhẫn hoặc phức tạp hơn. Chúng được sử dụng trong các dụng cụ đo điện. Các cực của nam châm được ký hiệu như sau: N (phía bắc) và S (phía nam). Hãy nói về cách họ tương tác.
Thu hút và đẩy lùi
Các cực từ trái dấu thì hút nhau. Chúng tôi đã biết điều này từ khi đi học. Bằng cách thu hút một số vật chất khác, nam châm đầu tiên biến nó thành một nam châm yếu. Các cực cùng tên đẩy nhau (mặc dù điều này không rõ ràng bằng lực hút). Khi tiếp xúc với nam châm, sắt thép tự trở thành nam châm, thu được các cực ngược lại. Đó là lý do tại sao họ bị thu hút bởi anh ta. Nhưng nếu đặt hai nam châm giống nhau có “điện tích” bằng nhau, có cùng cực thì điều gì sẽ xảy ra? Lực đẩy quan sát được sẽ bằng lực hút tác dụng giữa hai cực trái dấu đặt cách nhau một khoảng.
Không phải chỉ những vật liệu chứa sắt mới bị ảnh hưởng bởi từ tính. Tuy nhiên, hiện tượng nhiễm từ dễ dàng quan sát thấy nhất ở kim loại nguyên chất. Ví dụ, chúng là sắt, niken, coban.
Miền
Kim loại có thểtrở thành nguồn của từ trường, bao gồm các nam châm nhỏ nằm ngẫu nhiên bên trong chất. Chúng được định hướng bằng nhau chỉ trong các khu vực nhỏ, được gọi là miền, có thể được nhìn thấy qua kính hiển vi điện tử. Trong vật chất không nhiễm từ - vì bản thân các miền cũng được định hướng ở đó theo các hướng khác nhau - từ trường bằng không. Do đó, không có đặc tính từ nào được quan sát thấy trong trường hợp này. Do đó, chất có được các đặc tính cần thiết chỉ trong những điều kiện nhất định.
Quá trình từ hóa là tất cả các miền buộc phải thẳng hàng theo cùng một hướng. Khi được xoay đúng cách, các hành động của chúng sẽ xếp chồng lên nhau. Toàn bộ chất trở thành nguồn của từ trường. Nếu tất cả các miền thẳng hàng theo cùng một hướng, vật liệu sẽ đạt đến giới hạn từ của nó. Một mô hình quan trọng cần được lưu ý. Từ hóa của vật liệu cuối cùng phụ thuộc vào độ từ hóa của các miền. Và đến lượt nó, được xác định bởi cách các nguyên tử riêng lẻ nằm bên trong các miền.
Từ trường của Trái đất
Từ trường của Trái đất từ lâu đã được đo lường và mô tả chính xác, nhưng cho đến nay nó vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Một cách rất đơn giản, nó có thể được biểu diễn như thể một nam châm phẳng đơn giản nằm giữa hai cực địa lý Bắc và Nam. Đây là những gì gây ra một số hiệu ứng quan sát được. Nhưng điều này không giải thích được những thay đổi rất bất thường về cường độ hoặc thậm chí là hướng của các đường sức từ phía trên trái đất.bề mặt, cũng không phải tại sao hàng triệu năm trước vị trí của các cực từ lại đối lập với hiện tại, cũng như tại sao chúng, mặc dù chậm, vẫn liên tục chuyển động. Do đó, mọi thứ có phần phức tạp hơn.
Mô hình từ trường của Trái đất
Hãy mô tả chi tiết hơn phiên bản đơn giản của nó. Hãy tưởng tượng một nam châm phẳng dài ở trung tâm Trái đất, nó sẽ là nguồn của từ trường. Điều gì khác cần được xem xét? Các chất từ trên bề mặt địa cầu phải được sắp xếp sao cho cực bắc của chúng quay theo hướng mà chúng ta gọi là bắc (thực ra là cực nam của nam châm tưởng tượng), và cực còn lại hướng nam (cực bắc của nam châm.).
Hiểu các quá trình vật lý phức tạp gây ra một số khó khăn. Cả từ tính trên mặt đất và từ tính của các miếng sắt nhỏ đều dễ giải thích hơn bằng cách giả thiết rằng các đường sức từ (thường được gọi là đường sức từ) phát ra từ đầu bắc của nam châm và đi vào đầu nam. Đây là cách biểu diễn rất tùy ý, chỉ được sử dụng để thuận tiện, tương tự như cách sử dụng các đường vĩ độ và kinh độ trên bản đồ. Tuy nhiên, nó giúp chúng ta hiểu được nguồn gốc của từ trường Trái đất là gì.
Các đường sức của một nam châm phẳng đơn giản, truyền từ cực này sang cực khác và bao phủ toàn bộ nam châm, tạo thành một cái gì đó giống như một hình trụ. Các đường sức cùng chiều dường như đẩy nhau. Chúng luôn bắt đầu ở một loại cực và kết thúc ở một loại cực khác và không bao giờ giao nhau.
Bkết luận
Như vậy là chúng ta đã mở ra chủ đề "Nguồn của từ trường". Như bạn có thể thấy, nó khá rộng rãi. Chúng tôi chỉ xem xét các khái niệm cơ bản liên quan đến chủ đề này.
