ألف سنة أخرى قبل الملاحظات الأولى الظواهر الكهربائيةلقد بدأت البشرية بالفعل في التراكم المعرفة حول المغناطيسية. وقبل أربعمائة عام فقط، عندما بدأ تشكيل الفيزياء كعلم للتو، انفصل الباحثون الخواص المغناطيسيةالمواد من خصائصها الكهربائية، وفقط بعد ذلك بدأوا في دراستها بشكل مستقل. كانت هذه بداية بداية تجريبية ونظرية، والتي أصبحت بحلول منتصف القرن التاسع عشر أساسًا لـ e النظرية الديناميكية للظواهر الكهربائية والمغناطيسية.

يبدو أن الخصائص غير العادية لخام الحديد المغناطيسي كانت معروفة منذ العصر البرونزي في بلاد ما بين النهرين. وبعد أن بدأ تطوير تعدين الحديد، لاحظ الناس أنه يجذب منتجات الحديد. كما فكر الفيلسوف وعالم الرياضيات اليوناني القديم طاليس من مدينة ميليتس (640-546 قبل الميلاد) في أسباب هذا الانجذاب، حيث فسر هذا الانجذاب من خلال الرسوم المتحركة للمعدن؛

تخيل المفكرون اليونانيون كيف تغلف الأبخرة غير المرئية المغنتيت والحديد، وكيف تجذب هذه الأزواج المواد لبعضها البعض. كلمة "مغناطيس"من الممكن أن يكون قد أتى من اسم مدينة مغنيسيا إي سيبيلا في آسيا الصغرى، التي ليست بعيدة عن مكان وجود المغنتيت. تقول إحدى الأساطير أن الراعي ماجنيس وجد نفسه بطريقة ما مع أغنامه بجوار صخرة، مما جذب الطرف الحديدي من عصاه وحذائه.

تذكر الأطروحة الصينية القديمة "سجلات الربيع والخريف للسيد ليو" (240 قبل الميلاد) خاصية المغنتيت في جذب الحديد. بعد مائة عام، لاحظ الصينيون أن المغنتيت لا يجذب النحاس ولا السيراميك. وفي القرنين السابع والثامن، لاحظوا أن إبرة حديدية ممغنطة، عندما تكون معلقة بحرية، تتجه نحو نجم الشمال.

لذلك، بحلول النصف الثاني من القرن الحادي عشر، بدأت الصين في إنتاج البوصلات البحرية، التي أتقنها البحارة الأوروبيون بعد مائة عام فقط من الصينيين. ثم اكتشف الصينيون بالفعل قدرة الإبرة الممغنطة على الانحراف في اتجاه شرق الشمال، وبالتالي اكتشفوا الانحراف المغناطيسي، قبل الملاحين الأوروبيين، الذين توصلوا إلى نفس النتيجة تمامًا فقط في القرن الخامس عشر.

في أوروبا، كان أول من وصف خصائص المغناطيس الطبيعي هو الفيلسوف الفرنسي بيير دي ماريكورت، الذي خدم عام 1269 في جيش الملك الصقلي تشارلز أنجو. وأثناء حصار إحدى المدن الإيطالية، أرسل إلى صديق في بيكاردي وثيقة دخلت في تاريخ العلم تحت اسم "رسالة على المغناطيس"، تحدث فيها عن تجاربه مع خام الحديد المغناطيسي.

وأشار ماريكورت إلى أنه يوجد في أي قطعة من المغنتيت منطقتان تنجذبان بقوة إلى الحديد. وقد لاحظ هذا التشابه مع القطبين المجال السماويلذلك استعرت أسمائهم لتحديد المناطق ذات القوة المغناطيسية القصوى. ومن هنا جاء تقليد تسمية أقطاب المغناطيس بالأقطاب المغناطيسية الجنوبية والشمالية.

كتب ماريكورت أنه إذا قمت بكسر أي قطعة من المغنتيت إلى جزأين، فسيكون لكل جزء أقطاب خاصة به.

كان ماريكورت أول من ربط بين تأثير التنافر والجذب أقطاب مغناطيسيةمع تفاعل القطبين المعاكسين (الجنوب والشمال) أو المتشابهين. يعتبر ماريكور بحق رائداً في التجربة الأوروبية المدرسة العلميةتم طبع ملاحظاته حول المغناطيسية في عشرات النسخ، ومع ظهور الطباعة تم نشرها في شكل كتيب. وقد استشهد بها العديد من علماء الطبيعة المتعلمين حتى القرن السابع عشر.

كان عالم الطبيعة والعالم والطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت أيضًا على دراية بعمل ماريكورا. في عام 1600، نشر عملاً بعنوان "حول المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس العظيم - الأرض". في هذا العمل، قدم جيلبرت جميع المعلومات المعروفة في ذلك الوقت عن الخصائص الطبيعية المواد المغناطيسيةوممغنط الحديد، ووصفه أيضاً التجارب الخاصةباستخدام كرة مغناطيسية، أعاد فيها إنتاج نموذج للمغناطيسية الأرضية.

على وجه الخصوص، أثبت تجريبيًا أنه عند قطبي "الأرض الصغيرة" تتحول إبرة البوصلة بشكل عمودي على سطحها، وعند خط الاستواء تكون متوازية، وعند خطوط العرض الوسطى تتحول إلى موضع متوسط. وهكذا تمكن هيلبرت من المحاكاة الميل المغناطيسي، والتي كانت معروفة في أوروبا منذ أكثر من 50 عامًا (في عام 1544 وصفها جورج هارتمان، ميكانيكي من نورمبرغ).

أعاد جيلبرت أيضًا إنتاج الانحراف المغناطيسي الأرضي، والذي أرجعه ليس إلى السطح الأملس تمامًا للكرة، ولكن على مقياس الكواكب فسر هذا التأثير من خلال الجذب بين القارات. اكتشف كيف يفقد الحديد الساخن خصائصه المغناطيسية، وعندما يبرد فإنه يستعيدها. وأخيرا، كان جيلبرت أول من ميز بوضوح بين جاذبية المغناطيس وجاذبية الكهرمان المدكوك بالصوف، وهو ما أسماه القوة الكهربائية. لقد كان عملاً مبتكرًا حقًا، وقد حظي بتقدير كل من المعاصرين والأحفاد. اكتشف جيلبرت أنه سيكون من الصحيح التفكير في الأرض باعتبارها "مغناطيسًا كبيرًا".

حتى جدا أوائل التاسع عشرفي القرن العشرين، لم يتقدم علم المغناطيسية إلا قليلاً. في عام 1640، أوضح بينيديتو كاستيلي، أحد تلاميذ جاليليو، جاذبية الماجنتيت للعديد من العناصر الصغيرة جدًا. جزيئات مغناطيسية، المدرجة في تكوينها.

في عام 1778، لاحظ سيبالد بروغمانز، وهو مواطن هولندي، كيف يتنافر البزموت والأنتيمون مع أقطاب الإبرة المغناطيسية، وهو أول مثال على ظاهرة فيزيائية أطلق عليها فاراداي فيما بعد اسم نفاذية مغناطيسية.

أثبت تشارلز أوغستين كولومب في عام 1785، من خلال قياسات دقيقة على ميزان الالتواء، أن قوة التفاعل بين الأقطاب المغناطيسية تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين القطبين - تمامًا مثل قوة التفاعل. الشحنات الكهربائية.

منذ عام 1813، كان الفيزيائي الدنماركي أورستد يحاول جاهداً إثبات العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية بشكل تجريبي. استخدم الباحث البوصلات كمؤشرات، لكنه لفترة طويلة لم يتمكن من تحقيق الهدف، لأنه توقع أن القوة المغناطيسية موازية للتيار، ووضع السلك الكهربائي بزاوية قائمة على إبرة البوصلة. لم يتفاعل السهم بأي شكل من الأشكال مع حدوث التيار.

في ربيع عام 1820، خلال إحدى محاضراته، قام أورستد بسحب سلك موازٍ للسهم، وليس من الواضح ما الذي دفعه إلى هذه الفكرة. وبعد ذلك تأرجح السهم. ولسبب ما، أوقف أورستد تجاربه لعدة أشهر، ثم عاد إليها بعد ذلك وأدرك أن “التأثير المغناطيسي التيار الكهربائيموجهة على طول دوائر تحيط بهذا التيار."

كان الاستنتاج متناقضًا، لأن القوى الدوارة سابقًا لم تظهر نفسها لا في الميكانيكا ولا في أي مكان آخر في الفيزياء. كتب أورستد مقالًا أوجز فيه استنتاجاته، ولم يدرس الكهرومغناطيسية مرة أخرى أبدًا.

وفي خريف العام نفسه، بدأ الفرنسي أندريه ماري أمبير تجاربه. بادئ ذي بدء، بعد تكرار نتائج واستنتاجات أورستد وتأكيدها، اكتشف في أوائل أكتوبر تجاذب الموصلات إذا كانت التيارات فيها في نفس الاتجاه، والتنافر إذا كانت التيارات معاكسة.

كما درس أمبير التفاعل بين الموصلات غير المتوازية مع التيار، وبعد ذلك وصفه بالصيغة التي سميت فيما بعد قانون أمبير.كما أظهر العالم أن الأسلاك الملتفة التي تحمل التيار تدور تحت تأثير المجال المغناطيسي، كما يحدث مع إبرة البوصلة.

أخيرًا، طرح فرضية التيارات الجزيئية، والتي بموجبها يوجد داخل المواد الممغنطة موازية مجهرية مستمرة لبعضها البعض التيارات الدائرية، مما تسبب في العمل المغناطيسيمواد.

في الوقت نفسه، أخرج بيو وسافارد بشكل مشترك شكل رياضيلووالذي يسمح لك بحساب شدة المجال المغناطيسي التيار المباشر.

وهكذا، بحلول نهاية عام 1821، صنع مايكل فاراداي، الذي كان يعمل بالفعل في لندن، جهازًا يدور فيه موصل يحمل تيارًا حول مغناطيس، ويدور مغناطيس آخر حول موصل آخر.

اقترح فاراداي أن كلا من المغناطيس والسلك مغلفان بخطوط قوة متحدة المركز، والتي تحدد تأثيرهما الميكانيكي.

وبمرور الوقت، أصبح فاراداي مقتنعًا بالواقع الفيزيائي لخطوط القوة المغناطيسية. بحلول نهاية ثلاثينيات القرن التاسع عشر، كان العالم يدرك بوضوح أن الطاقة كذلك مغناطيس دائم، والموصلات الحاملة للتيار، موزعة في الفضاء المحيط بها المملوء بالطاقة الخطوط المغناطيسية. في أغسطس 1831، الباحث تمكن من إجبار المغناطيسية على توليد تيار كهربائي.

يتكون الجهاز من حلقة حديدية بها ملفان متقابلان. يمكن توصيل الملف الأول ببطارية كهربائية، والثاني بموصل موضوع فوق إبرة البوصلة المغناطيسية. عندما يتدفق التيار المباشر عبر سلك الملف الأول، لم تغير الإبرة موضعها، ولكنها بدأت في التأرجح في لحظات إيقاف تشغيلها وتشغيلها.

توصل فاراداي إلى نتيجة مفادها أنه في هذه اللحظات تنشأ نبضات كهربائية في سلك الملف الثاني مرتبطة باختفاء أو ظهور المغناطيسية خطوط الكهرباء. لقد توصل إلى هذا الاكتشاف سبب ظهورها القوة الدافعة الكهربائيةهو تغير في المجال المغناطيسي .

في نوفمبر 1857، كتب فاراداي رسالة إلى البروفيسور ماكسويل في اسكتلندا يطلب منه إعطاء شكل رياضي لمعرفة الكهرومغناطيسية. امتثل ماكسويل للطلب. مفهوم حقل كهرومغناطيسي وجد مكانا في عام 1864 في مذكراته.

قدم ماكسويل مصطلح "المجال" للإشارة إلى جزء الفضاء الذي يحيط ويحتوي على الأجسام التي تكون في حالة مغناطيسية أو كهربائية، وشدد بشكل خاص على أن هذا الفضاء نفسه يمكن أن يكون فارغًا ومملوءًا بأي نوع من المادة على الإطلاق، والحقل سيظل هناك مكان.

في عام 1873، نشر ماكسويل بحثًا عن الكهرباء والمغناطيسية، حيث قدم نظامًا من المعادلات التي تجمع بين الظواهر الكهرومغناطيسية. أعطاهم اسما معادلات عامةالمجال الكهرومغناطيسي، وتسمى حتى يومنا هذا بمعادلات ماكسويل. وفقا لنظرية ماكسويل المغناطيسية هي نوع خاص من التفاعل بين التيارات الكهربائية. وهذا هو الأساس الذي بنيت عليه جميع الأعمال النظرية والتجريبية المتعلقة بالمغناطيسية.

الشريحة 2

مراحل العمل

تحديد الأهداف والغايات الجزء العملي. البحث والملاحظة. خاتمة.

الشريحة 3

الغرض: دراسة خصائص الظواهر المغناطيسية بشكل تجريبي. الأهداف: - دراسة الأدب. - إجراء التجارب والملاحظات.

الشريحة 4

المغناطيسية

المغناطيسية هي شكل من أشكال تفاعل الشحنات الكهربائية المتحركة، والتي تتم على مسافة من خلال مجال مغناطيسي. يلعب التفاعل المغناطيسي دور مهمفي العمليات التي تحدث في الكون. وإليك مثالين يؤكدان ما قيل. ومن المعروف أن المجال المغناطيسي للنجم يولد رياحًا نجمية، تشبه الرياح الشمسية، والتي من خلال تقليل كتلة النجم وعزم قصوره الذاتي، تغير مسار تطوره. ومن المعروف أيضًا أن الغلاف المغناطيسي للأرض يحمينا من التأثيرات الكارثية الأشعة الكونية. ولو لم تكن موجودة، لكان من الواضح أن تطور الكائنات الحية على كوكبنا قد اتخذ مسارًا مختلفًا، وربما لم تكن الحياة على الأرض قد نشأت على الإطلاق.

الشريحة 5

الشريحة 6

المجال المغناطيسي للأرض

السبب الرئيسي لوجود المجال المغناطيسي للأرض هو أن نواة الأرض تتكون من الحديد الساخن (موصل جيد للتيارات الكهربائية الناشئة داخل الأرض). بيانياً، يشبه المجال المغناطيسي للأرض المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. يشكل المجال المغناطيسي للأرض غلافًا مغناطيسيًا يمتد من 70 إلى 80 ألف كيلومتر في اتجاه الشمس. فهو يحمي سطح الأرض، ويحميها من التأثيرات الضارة للجسيمات المشحونة والطاقات العالية والأشعة الكونية، ويحدد طبيعة الطقس. المجال المغناطيسي للشمس أكبر 100 مرة من المجال المغناطيسي للأرض.

الشريحة 7

تغير المجال المغناطيسي

سبب التغيرات المستمرة هو وجود الرواسب المعدنية. هناك مناطق على الأرض حيث يتشوه مجالها المغناطيسي بشكل كبير بسبب وجود خامات الحديد. على سبيل المثال، الشذوذ المغناطيسي كورسك، الموجود في منطقة كورسك. سبب التغيرات قصيرة المدى في المجال المغناطيسي للأرض هو عمل "الرياح الشمسية"، أي. عمل تيار من الجسيمات المشحونة المنبعثة من الشمس. ويتفاعل المجال المغناطيسي لهذا التدفق مع المجال المغناطيسي للأرض، وتنشأ "العواصف المغناطيسية".

الشريحة 8

الرجل والعواصف المغناطيسية

نظام القلب والأوعية الدموية والدورة الدموية، وزيادة ضغط الدم، وتدهور الدورة الدموية التاجية. تسبب العواصف المغناطيسية تفاقمًا في جسم الشخص الذي يعاني من أمراض القلب والأوعية الدموية (احتشاء عضلة القلب، والسكتة الدماغية، وأزمة ارتفاع ضغط الدم، وما إلى ذلك). أعضاء الجهاز التنفسي تحت التأثير العواصف المغناطيسيةتتغير الإيقاعات الحيوية. تتفاقم حالة بعض المرضى قبل العواصف المغناطيسية والبعض الآخر بعدها. إن قدرة هؤلاء المرضى على التكيف مع ظروف العواصف المغناطيسية منخفضة للغاية.

الشريحة 9

الجزء العملي

الهدف: جمع بيانات عن عدد مكالمات الإسعاف لعام 2008 واستخلاص النتائج. لمعرفة العلاقة بين أمراض الطفولة والعواصف المغناطيسية.

طبيعة المغناطيسية

1 دورة الكيمياء الفيزيائية(ed. Gerasimov Ya.I.) M.: الكيمياء، 1969. T.1.

2. دورة الكيمياء الفيزيائية (تحرير كراسنوف ك.س.) الكتاب الأول. م، العالي المدرسة، 1995.

3. كتاب مرجعي موجز للكميات الفيزيائية والكيميائية، أد. أ.أ. رافديل وأ.م.بونوماريفا. ل.، الكيمياء، 1983.

4. رابينوفيتش ف.أ.، خافين ز.يا. كتاب مرجعي كيميائي مختصر. لام، الكيمياء.

الفصل 1

التبرير المادي للمغناطيسي

قياسات

طبيعة المغناطيسية

تم اكتشاف ظاهرة المغناطيسية في العصور القديمة كمجال للمغناطيس الدائم. لفترة طويلة مثل المغناطيسية شكل خاصتم تفسير المادة بواسطة نموذج كولوم، الذي يمثل مجموعة من الشحنات ذات علامتين. ولا يزال هذا الاكتشاف يجد تطبيقًا في البحث العلمي. البحث النظريوتطوير الاستنتاجات. بعد اكتشاف أورستد للمجال المغناطيسي للتيارات والبحث اللاحق الذي أجراه عدد من علماء الفيزياء الآخرين، تم إنشاء التكافؤ الكامل لخصائص المجالات المغناطيسية للتيارات والمغناطيس. وفقا لنظرية أمبير، يمكن اعتبار المجال المغناطيسي للتيار المباشر المغلق بمثابة مجال ثنائي القطب يتكون من الشحنات المغناطيسيةعلامات إيجابية وسلبية. واقترح أمبير ظهور تيارات جزيئية كهربائية في وجود المغناطيس، مما يخلق مجالا مغناطيسيا. لكن هذه ليست تيارات مجهرية حرة، بل تيارات مجهرية مقيدة تدور داخل الجزيئات الفردية للمادة. تم تأكيد افتراض أمبيري لاحقًا.

كل مادة في الطبيعة هي مادة مغناطيسية، فهي قابلة للمغنطة تحت تأثير المجال المغناطيسي وتكتسب العزم المغناطيسي الخاص بها. المغناطيس عبارة عن مواد تتغير عند إدخالها إلى مجال خارجي بحيث تصبح هي نفسها مصادر لمجال مغناطيسي إضافي. المادة الممغنطة تخلق مجالا مغناطيسيا في 1، والذي يتم فرضه على الحقل الأساسي فييا. يضيف كلا الحقلين إلى الحقل الناتج

ب = ب س + ب 1.(1.1)

يشرح أمبير مغنطة الأجسام عن طريق تداول التيارات الدائرية (التيارات الجزيئية) في جزيئات المادة. للتيارات لحظات مغناطيسية تخلق مجالًا مغناطيسيًا في الفضاء المحيط. في ظل غياب المجال الخارجي التيارات الجزيئيةيتم توجيهها بشكل عشوائي، ونتيجة لذلك فإن الحقل الناتج الناتج عنها يساوي الصفر. إجمالي العزم المغناطيسي للجسم في هذه الحالة هو صفر. تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي لحظات مغناطيسيةتكتسب الجزيئات اتجاهًا سائدًا في اتجاه واحد، ونتيجة لذلك يتم ممغنطة المغناطيس ويصبح عزمه الإجمالي غير صفر. لم تعد المجالات المغناطيسية للتيارات الجزيئية الفردية تعوض بعضها البعض، وينشأ مجال في 1. تم اكتشاف هذه الظاهرة تجريبيا من قبل فاراداي في عام 1845.

تكتسب الجزيئات خصائص مغناطيسية بسبب الخواص المغناطيسية للذرات المكونة لها. ومن المعروف أن الذرة تتكون من نواة موجبة محاطة بإلكترونات سالبة. إلكترون يتحرك في مدار حول النواة سرعة ثابتةمقابل حلقة مغلقةالتيار المداري ي:

ي = ه¦ ,

أين ه– قيمه مطلقهشحنة الإلكترون، ¦ – تردد ثورتها المدارية. العزم المغناطيسي المداري ص مالإلكترون متساوي

Р م = J S ن،

أين س- المنطقة المدارية، ن– حتى النصرطبيعي للمستوى المداري.

مجموع هندسيتسمى العزوم المغناطيسية المدارية لجميع الإلكترونات الموجودة في الذرة بالعزم المغناطيسي المداري μ ذرة. بالإضافة إلى ذلك، فمن المعروف أن الإلكترون لا يزال لديه اللحظة الخاصةالدافع، الذي لا علاقة له بحركته المدارية. يتصرف وكأنه يدور باستمرار المحور الخاص. وتسمى هذه الخاصية دوران الإلكترون. يعتمد معامل دوران الإلكترون على ثابت بلانك ح:

ويرتبط بهذا الزخم الزاوي الداخلي لحظة مغناطيسية ذات حجم ثابت. ويتزامن اتجاه هذه العزم المغناطيسي مع الاتجاه المتوقع للإلكترون إذا تم تمثيله على شكل كرة سالبة الشحنة تدور حول محور. حجم العزم المغناطيسي المغزلي هو نفسه دائمًا؛ ولا يمكن للمجال الخارجي أن يؤثر إلا على اتجاهه.

إذا كان من الممكن توجيه عزوم دوران الإلكترون بحرية في المادة، فيمكننا أن نتوقع أنها ستصطف بسهولة في اتجاه المجال المطبق في، أي. سيختار اتجاه الطاقة بأنفسهم. يمكننا أن نفترض أن الخواص المغناطيسية للمادة تعتمد على المجال المستحث المطبق.

تكوين النوى الذرية عناصر مختلفةيتم تضمين البروتونات أيضًا. عددهم في النواة يتوافق رقم سريعنصر في الجدول الدوريدي مندليف. يمتلك البروتون شحنة كهربائية موجبة، تساوي عدديًا شحنة الإلكترون. كتلة البروتون هي 1836.5 مرة كتلة الإلكترون. في النموذج الكلاسيكي، يتم تمثيل البروتون ككتلة تحمل شحنة موجبة وتدور حول محورها. يتم تمثيل البروتون ككتلة دوارة أولية لها زخم زاوي بسبب دورانها حول محورها. إن دوران البروتون الذي يحمل شحنة كهربائية يخلق تيارًا حلقيًا، والذي بدوره ينتج لحظة مغناطيسية تسمى اللحظة المغناطيسية الجوهرية، أو العزم المغناطيسي المغزلي للبروتون.

حركة الجسيمات الأوليةذرة مادة ما في المجال المغناطيسي تخلق تأثيرا مغناطيسيا كليا، وهو الخصائص الكميةحالة المادة الممغنطة. تسمى هذه الكمية المتجهة بالمغنطة، وهي تساوي نسبة العزم المغناطيسي لحجم صغير من المادة بالعين المجردة υ إلى قيمة هذا الحجم:

ي = , (1.2)

أين هو العزم المغناطيسي للذرة الموجودة في الحجم υ . وبعبارة أخرى، المغنطة هي الكثافة الظاهريةالعزم المغناطيسي للمغناطيس.

مادة تحتوي على توزيع موحد في كامل الحجم عدد كبير منتسمى ثنائيات الأقطاب المغناطيسية الذرية الموجهة بشكل متماثل ممغنطة بشكل موحد. ناقلات المغنطة جهو نتاج عدد ثنائيات القطب الموجهة لكل وحدة حجم والعزم المغناطيسي μ كل ثنائي القطب.

أرز. 1.1. المجال المغناطيسي حول اسطوانة ممغنطة

دعونا نفكر في الدراسات التجريبية. المجال المغناطيسي بالقرب من قضيب ممغنط، مثل إبرة البوصلة، يشبه إلى حد كبير المجال الكهربائي لقضيب مستقطب كهربائيًا، والذي له فائض شحنات إيجابيةمن جهة وزيادة الشحنات السالبة من جهة أخرى. ونجد أن المجال المغناطيسي له مصادره الخاصة التي ترتبط به كما ترتبط الشحنة الكهربائية الحقل الكهربائي. يمكن استدعاء شحنة مغناطيسية واحدة القطب الشماليوالآخر جنوبي.

في التين. يوضح الشكل 1.1 المجال المغناطيسي حول الأسطوانة الممغنطة، والذي يمكن رؤيته بسبب اتجاه قطع صغيرة من سلك النيكل مغمورة في الجلسرين. أجريت الأبحاث في مختبر بالمر للفيزياء جامعة برينستون(إ. بورسيل) /21/. وتظهر التجربة أنه لم يكن من الممكن الحصول على فائض من الشحنات المغناطيسية المعزولة لنفس العلامة، بل على العكس تؤكد أن الشحنات موجودة في أزواج ويوجد اتصال بينها. يدعي الباحثون أن المادة العادية «مصنوعة» من شحنات كهربائية، وليس من شحنات مغناطيسية.

يمكننا أن نستنتج أن مصدر المجال المغناطيسي هو التيارات الكهربائية. وهذا يؤكد فكرة أمبير بأن المغناطيسية يمكن تفسيرها بوجود العديد من الحلقات الصغيرة من التيار الكهربائي الموزعة في جميع أنحاء المادة.

طبيعة الظواهر المغناطيسية

جميع المواد دون استثناء تتفاعل عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي. إذا نظرنا إلى مدار الإلكترون كدائرة ذات تيار، فعند تطبيق مجال مغناطيسي، وفقًا لقاعدة لينز، يجب أن يتم تحفيز القوة الدافعة الكهربية، والتي بدورها ستنشئ مجالًا مغناطيسيًا موجهًا ضد المجال الخارجي. وبالتالي، فإن شدة المجال المغناطيسي داخل المادة ستنخفض. الانخفاض النسبي - القابلية للديامغناطيسية - هو في حدود 10 -8. جميع المواد لديها نفاذية مغناطيسية، وقيمتها تكاد تكون مستقلة عن درجة الحرارة.

بالإضافة إلى العزم المغناطيسي الناتج عن حركة الإلكترون على طول المدار، فإن الإلكترون، الذي يمتلك زخمًا زاويًا دورانيًا خاصًا به، لديه عزم دوران مغناطيسي. لذلك في الحالة العامةيمكن أن يكون لذرة المادة عزم مغناطيسي محصلة خاص بها. في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي، يكون العزم المغناطيسي للجسم صفرًا بسبب التوزيع العشوائي للعزوم المغناطيسية الذرية. سيتم تقليل تأثير المجال المغناطيسي إلى اتجاه اللحظات المغناطيسية للذرات في اتجاه المجال المطبق، وداخل المادة ستزداد قوة المجال المغناطيسي - التأثير البارامغناطيسي.

تعتبر البارامغناطيسية، مثل النفاذية المغناطيسية، تأثيرًا ضعيفًا نسبيًا، والمواد التي تحدث فيها هذه التأثيرات فقط تسمى المغناطيس الضعيف (). عند إزالة الحقل، يتم التخلص من كلا التأثيرين. يتم وصف الاعتماد على درجة الحرارة للتأثير البارامغناطيسي بواسطة قانون كوري-فايس:

حيث و Θ p ثوابت وهي القابلية للمغناطيسية.

في استجابتها للمجال المغناطيسي الخارجي، تختلف المواد التي لها حالة مرتبة مغناطيسيًا (المغناطيسات الحديدية، والمغناطيسات المضادة، والمغناطيسات الحديدية) بشكل حاد عن المغناطيسات شبه القطرية والمغناطيسية. هذه هي المواد التي، بغض النظر عن المجال الخارجي، تكون العزوم المغناطيسية لسبينات الإلكترون متوازية مع بعضها البعض (المغناطيسية الحديدية) أو معاكسة للتوازي (المغناطيسية المضادة). الحالة المرتبة مغناطيسيًا لها طبيعة ميكانيكية كمومية. التعريف الاحتماليموقع الإلكترون "الجسيم الموجي" محدد ميكانيكا الكم، جعل من الممكن فهم ما الذي يجعل اللحظات المغناطيسية تصطف بالتوازي - وهذا ما يسمى طاقة تفاعل التبادل. يمكننا القول أن هذه هي الطاقة الكهروستاتيكية الناتجة عن تفاعل إلكترونين، عندما يكون الإلكترون الأول في مكان الثاني، والثاني في مكان الأول. احتمالية حدوث مثل هذا الموقف في ميكانيكا الكملا يساوي الصفر. في مسافة معينةبين الذرات المتفاعلة، ستكون طاقة تفاعل التبادل ضئيلة إذا كانت العزوم المغناطيسية للدوران متوازية (المغناطيسية الحديدية) أو غير متوازية (المغناطيسية المضادة).

لذا، فإن المحاذاة المرتبة للعزوم المغناطيسية لدوران الإلكترون هي نتيجة تفاعل الإلكترونات. السؤال الذي يطرح نفسه: في أي اتجاه ستختار العزوم المغناطيسية للدوران؟ شعرية الكريستال؟ في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الموقع المكاني لمدار الإلكترون في الشبكة البلورية. التفاعل بين العزوم المغناطيسية للمدارات والعزوم المغناطيسية للدوران يدخل حيز التنفيذ. يحدد هذا التفاعل، الذي يُشار إليه باسم طاقة التباين البلوري المغناطيسي، الاتجاه الذي تتم فيه محاذاة العزوم المغناطيسية للسبينات. ينشأ تباين البلورات المغناطيسية (الاختلاف في الاتجاهات) للمغنطة التلقائية في الشبكة البلورية. بالنسبة للحديد، على سبيل المثال، فإن الاتجاه الذي تصطف فيه العزوم المغناطيسية هو حافة مكعب خلية الوحدة.

تحياتي لكم أيها القراء الأعزاء. الطبيعة تخفي العديد من الأسرار. تمكن الإنسان من إيجاد تفسيرات لبعض الألغاز، ولكن ليس للآخرين. الظواهر المغناطيسيةتحدث في الطبيعة على أرضنا ومن حولنا، وأحيانًا لا نلاحظها.

ويمكن رؤية إحدى هذه الظواهر من خلال التقاط مغناطيس وتوجيهه نحو مسمار أو دبوس معدني. انظر كيف ينجذبون لبعضهم البعض.

ولا يزال الكثير منا يتذكر دورة المدرسةيقوم الفيزيائيون بتجربة هذا الجسم الذي له مجال مغناطيسي.

أتمنى أن تتذكر ما هي الظواهر المغناطيسية؟ بالطبع، هذه هي القدرة على جذب الأجسام المعدنية الأخرى، وجود مجال مغناطيسي.

دعونا نفكر في المغناطيسية خام الحديد، الذي يصنع منه المغناطيس. من المحتمل أن كل واحد منكم لديه مثل هذه المغناطيسات على باب ثلاجته.

قد تكون مهتمًا بمعرفة الأنواع المغناطيسية الأخرى الموجودة. ظاهرة طبيعية؟ من دروس المدرسةفي الفيزياء، نعلم أن المجالات يمكن أن تكون مغناطيسية وكهرومغناطيسية.

وليكن معلوما لكم ذلك خام الحديد المغناطيسيفي الطبيعة الحية كانت معروفة حتى قبل عصرنا. في هذا الوقت تم إنشاء البوصلة، والتي الامبراطور الصينيلقد استخدمته خلال رحلاتي العديدة ورحلات القوارب فقط.

مترجم من اللغة الصينيةكلمة المغناطيس مثل الحجر المحب. ترجمة مذهلة، أليس كذلك؟

وقد لاحظ ذلك كريستوفر كولومبوس، الذي استخدم البوصلة المغناطيسية في رحلاته الإحداثيات الجغرافيةتؤثر على انحراف إبرة البوصلة. وفي وقت لاحق، قادت نتيجة الملاحظة هذه العلماء إلى استنتاج مفاده أن هناك مجالات مغناطيسية على الأرض.

تأثير المجال المغناطيسي في الطبيعة الحية وغير الحية

إن القدرة الفريدة للطيور المهاجرة على تحديد مواقع موائلها بدقة كانت دائمًا موضع اهتمام العلماء. يساعدهم المجال المغناطيسي للأرض على الاستلقاء بشكل لا لبس فيه. وهجرات العديد من الحيوانات تعتمد على هذا المجال من الأرض.

لذلك ليس فقط الطيور، ولكن أيضًا حيوانات مثل:

• السلاحف
• المحار البحري
• سمك السلمون
• السلمندر
• والعديد من الحيوانات الأخرى.

لقد وجد العلماء أن في جسم الكائنات الحية مستقبلات خاصة، وكذلك جزيئات المغنتيت، التي تساعد على استشعار المجالات المغناطيسية والكهرومغناطيسية.

ولكن كيف بالضبط أي شخص كائن حي، يعيش في الحياة البريةيجد المعلم المطلوب، لا يستطيع العلماء الإجابة بشكل لا لبس فيه.

العواصف المغناطيسية وتأثيرها على الإنسان

نحن نعرف بالفعل عن المجالات المغناطيسيةارضنا. إنها تحمينا من تأثيرات الجسيمات الدقيقة المشحونة التي تصل إلينا من الشمس. العاصفة المغناطيسية ليست أكثر من تغير مفاجئ في المجال الكهرومغناطيسي للأرض الذي يحمينا.

ألم تلاحظ أنه في بعض الأحيان تشعر بألم حاد مفاجئ في صدغ رأسك ثم يظهر صداع شديد على الفور؟ وكل هذه الأعراض المؤلمة التي تحدث في جسم الإنسان تشير إلى وجود هذه الظاهرة الطبيعية.

يمكن أن تستمر هذه الظاهرة المغناطيسية من ساعة إلى 12 ساعة، أو يمكن أن تكون قصيرة العمر. وكما لاحظ الأطباء، في إلى حد كبيروهذا يؤثر على كبار السن الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية.

وقد لوحظ أنه خلال العاصفة المغناطيسية الطويلة يزداد عدد النوبات القلبية. هناك عدد من العلماء الذين يراقبون حدوث العواصف المغناطيسية.

لذا، عزيزي القراء، في بعض الأحيان يكون من المفيد التعرف على مظهرهم ومحاولة منع عواقبهم الوخيمة إن أمكن.

الشذوذات المغناطيسية في روسيا

في جميع أنحاء الأراضي الشاسعة لأرضنا هناك أنواع مختلفة الشذوذات المغناطيسية. دعونا معرفة القليل عنهم.

درس العالم والفلكي الشهير P. B. Inokhodtsev في عام 1773 الموقع الجغرافيجميع المدن في وسط روسيا. عندها اكتشف شذوذًا قويًا في منطقة كورسك وبيلغورود، حيث كانت إبرة البوصلة تدور بشكل محموم. فقط في عام 1923 تم حفر البئر الأول الذي كشف عن خام المعادن.

لا يستطيع العلماء حتى اليوم تفسير التجمعات الضخمة خام الحديدفي شذوذ كورسك المغناطيسي.

نعلم من كتب الجغرافيا أن جميع خامات الحديد يتم استخراجها من المناطق الجبلية. ومن غير المعروف كيف تشكلت رواسب خام الحديد في السهل.

الشذوذ المغناطيسي البرازيلي

قبالة ساحل المحيط في البرازيل على ارتفاع أكثر من 1000 كيلومتر، تحلق معظم الأجهزة فوق هذا المكان الطائرات- توقف الطائرات وحتى الأقمار الصناعية عملياتها.

تخيل برتقالة برتقالية. قشرتها تحمي اللب والمجال المغناطيسي للأرض من طبقة حاميةالغلاف الجوي يحمي كوكبنا من تأثيرات مؤذيةمن الفضاء. والشذوذ البرازيلي يشبه الانبعاج في هذا القشر.

بالإضافة إلى ذلك، لوحظت أشياء غامضة أكثر من مرة في هذا المكان غير العادي.

لا يزال هناك الكثير من ألغاز وأسرار أرضنا التي يجب كشفها للعلماء يا أصدقائي. أود أن أتمنى لك صحة جيدة وأن الظواهر المغناطيسية غير المواتية سوف تتجاوزك!

آمل أن تكونوا قد أحببت الألغام مراجعة قصيرةالظواهر المغناطيسية في الطبيعة. أو ربما تكون قد لاحظتها بالفعل أو شعرت بتأثيرها على نفسك. اكتب عنها في تعليقاتك، سأكون مهتمًا بالقراءة عنها. وهذا كل شيء لهذا اليوم. اسمحوا لي أن أقول وداعا لك ورؤيتك مرة أخرى.

أقترح عليك الاشتراك في تحديثات المدونة. يمكنك أيضًا تقييم المقالة وفقًا لنظام العشرة، مع تمييزها بعدد معين من النجوم. تفضلوا بزيارتي وأحضروا أصدقائكم، لأن هذا الموقع تم إنشاؤه خصيصًا لكم. أنا متأكد من أنك ستجد بالتأكيد الكثير من المعلومات المفيدة والمثيرة للاهتمام هنا.