Magnetism şi electromagnetism



Yüklə 120,51 Kb.
səhifə1/2
tarix31.10.2017
ölçüsü120,51 Kb.
  1   2

Clondir Adelina Gabriela Magnetism şi electromagnetism




MAGNETISM ŞI ELECTROMAGNETISM

APLICAŢIILE PRACTICE ALE MAGNEŢILOR ŞI ELECTROMAGNEŢILOR

Clondir Adelina Gabriela

clasa a VI-a C;Şcoala nr. 5 Nicolae Titulescu ,Călăraşi

prof. coordonator Petrache Fănica

Secţiunea FIZICĂ TEORETICĂ-Electricitate şi magnetism

I. MAGNETISM


DESCOPERIREA MAGNEŢILOR



În antichitate, grecii au găsit roci magnetice în zona Magnesia(Asia Mică) teritoriu care acum aparţine Turciei. Aceştia au fost descoperiţi sub formă de roci care poartă denumirea de magnetită.Numele sub care sunt cunoscuţi în zilele noastre provine de la denumirea localităţii Magnesia. Magnetita se mai găseşte în munţii Norvegiei,Suediei, pe insula Elba, precum şi în alte zone ale scoarţei terestre.



MAGNEŢII
Corpurile care, în anumite condiţii, atrag metalele din familia fierului se numesc magneţi, iar proprietatea acestora – proprietate magnetică. Apropiind o bucată de fier de un magnet, fără a-l atinge, observăm că fierul este acţionat de orice capăt al magnetului.Interesant,este faptul că de această bucată de fier se prind ace, cuie, unele monede etc. Cu alte cuvinte, bucata de fier,capătă proprietăţi magnetice. Aceste experienţe demonsterază că în jurul magneţilor există un câmp, ale cărui proprietăţi şi materialitate sunt scoase în evidenţă prin atragerea obiectelor din fier şi prin orientarea piliturii de fier în apropierea magneţilor.Acest câmp a fost numit câmp magnetic.
TIPURI DE MAGNEŢI
Există două tipuri de magneţi:-naturali

-artificiali

Cei aritificiali sunt de două feluri: -temporari:care se obţin prin magnetizarea fierului,

iar proprietaţile magnetice se păstrează un timp

mai scurt

-permanenţi:care se obţin prin magnetizarea

oţelului,iar proprietaţile magnetice se păstrează un

timp mai îndelungat


După formă ,magneţii pot fi:-bară

-disc


-în formă de U

-ac magnetic


Magnet bară Magnet U Magnet disc Ac magnetic




PROPRIETĂŢILE MAGNEŢILOR
Magnetul atrage numai corpurile care conţin fier.

Un corp care conţine fier,prin contact sau frecare cu un magnet capătă proprietăţi magnetice,adică se magnetizează.Magnetizarea unui corp este rezultatul unei intracţiuni.



Experienţa arată că acţiunea magneţilor se exercită în orice mediu(lemn,metale,hârtie).


POLII MAGNETICI


Magneţii prezintă o trăsătură comună: caracterul magnetic pare a fi concentrat în două puncte, numite poli, unul care arată nordul şi unul care arată sudul. Extremităţile magnetului se numesc poli, deoarece lăsând liber magnetul în poziţie orizontală, magnetul se va aşeza cu vârfurile către polii magnetici ai Pământului ( Polul Sud si Polul Nord ), care este şi el un magnet gigantic. Acesta este principiul de funcţionare al busolei.

Ambele extremităţi ale magnetului atrag fierul nemagnetizat, dar dacă apropiem doi magneţi, atunci polul nord al unuia atrage polul sud al celuilalt şi viceversa. În acelaşi timp, cei doi poli sud-sud, respectiv nord-nord, se vor respinge reciproc. Aşadar, polii de acelasi nume se resping. Totuşi, pare paradoxal că polul nord al magnetului se orientează către Polul Nord al Pământului. Aceasta se explică prin faptul că polul magnetic al Pământului din apropierea Polului Nord este de fapt un Polul Sud Magnetic.




DIPOLII ŞI SFERELE
Un material feromagnetic are molecule care se comportă ca nişte mici magneţi. Acestea se numesc dipoli şi sunt grupate în sfere ,în care toate arată aceeaşi direcţie.Când materialul este magnetizat,toate sferele devin ordonate şi arată aceeaşi direcţie.Materialul îşi pierde magnetismul dacă sferele sunt dezordonate din nou.

Când materialele magnetice nu sunt magnetizate,sferele sunt în dezordine.





Când sunt magnetizate,sferele se aliniază cu polii orintaţi în aceeaşi direcţie.

Dipolii ordonaţi formează împreună un magnet,dar separat,fiecare încearcă să se rotească,pentru că polii săi sunt atraşi de polii opuşi ai magnetului mare.În timp ce se rotesc,magnetul îşi pierde magnetismul.



CÂMP MAGNETIC
Câmpul magnetic este o mărime fizică ce caracterizează spaţiul din vecinătatea unui magnet, electromagnet sau a unei sarcini electrice în mişcare.

Încă din secolul al VI-lea î.Hr., filozofii greci descriau şi încercau să explice proprietăţile mineralelor ce conţineau magnetit, tip de mineral găsit în regiunea Magnesia



(Thesalia), de unde şi numele mineralului.Acul magnetic care "arăta sudul" este menţionat pentru prima dată în secolul al XI-lea î.Hr. ca fiind folosit în China.De abia din secolul al XII-lea d.Hr. se utilizează în mod curent busola în navigaţie.Unul dintre primii învăţaţi europeni care au studiat magnetismul a fost Pierre de Marincourt (Petrus Peregrinus), savant medieval ce l-a avut ca discipol pe Roger Bacon şi care a scris, în 1269, un tratat remarcabil asupra magneţilor.






EXPERIMENT:Pentru a vedea liniile de câmp magnetic, presărăm puţină pilitură de fier pe o bucată de plastic curat sau pe o bucată de hârtie albă,apoi ţinem sub plastic sau hârtie un magnet. Pilitura se va aşeza după nişte linii numite linii de câmp magnetic.

Câmpul magnetic din jurul unui magnet este o formă de existenţă a materiei care se manifestă prin acţiuni asupra piliturii de fier şi a acului magnetic.

Un câmp magnetic poate fi descris cu ajutorul liniilor de câmp,iar totalitatea liniilor de câmp magnetic formează spectrul câmpului magnetic.




Spectrul câmpului magnetic al magnetului bară.

Liniile sunt mai apropiate la poli, unde câmpul este mai puternic.




CÂMPUL MAGNETIC PRODUS DE CURENT ELECTRIC

Un fir conductor drept, străbătut de un curent electric, creează în jurul lui un câmp magnetic. Dacă firul formează o buclă, câmpul magnetic o va străbate. Este ceea ce se întamplă cu câmpul magnetic al unei bare magnetizate, o tijă de fier, de exemplu. Pentru a crea un câmp magnetic mai intens, putem înfăşura un fir conductor pe un cilindru.Acest câmp poate fi intensificat dacă introducem o bară din fier de-a lungul axei acestui cilindru: acesta constituie principiul de funcţionare al unui electromagnet.

Electromagnetul este ansamblul format dintr-o bobină şi un miez de fier.
BAZELE FABRICĂRII MAGNEŢILOR

Multe dintre dispozitivele electronice din ziua de azi au nevoie de magneţi pentru a funcţiona. Cel mai puternic magnet natural este o formă a magnetitei. Acesta poate atrage obiecte mici, precum agrafele sau pionezele.





În secolul XX, oamenii au descoperit că pot utiliza magneţii naturali pentru a magnetiza o bucată de fier, creând o busolă. Frecând repetat magnetul natural de un cui de fier într-o direcţie, cuiul se va magnetiza. Apoi, prin suspendare, el se va alinia pe linia nord-sud geografică. În cele din urmă, cercetătorul Wiliam Gilbert a explicat că această orientare a cuiului pe direcţia nord-sud se întâmplă datorită faptului că Pământul se comportă ca un magnet uriaş.

Un ac de busolă nu este nici pe departe la fel de puternic ca magneţii permanenţi din ziua de astăzi. Dar procesul fizic care magnetizează acele de busolă şi bucăţile de aliaj din neodinium este în principiu la fel. Acest proces lasă regiuni microscopice cunoscute ca domenii magnetice, care sunt părţi ale structurii fizice a materialelor feromagnetice, precum fierul, cobaltul şi nichelul. Fiecare domeniu este în esenţă un mic magnet cu polii nord şi sud. Într-un material feromagnetic nemagnetizat, au polii acestor mici magneţi îndreptaţi direcţii diferite. Domeniile magnetice care sunt orientate în direcţii opuse se anulează reciproc, aşadar materialul nu produce câmp magnetic.


În magneţi, majoritatea polilor domeniilor magnetice sunt îndreptaţi în aceeaşi direcţie. Prin aliniament, microscopicii magneţi nu se mai anulează reciproc, ci îşi combină câmpurile magnetice pentru a forma un câmp magnetic mare. Cu cât sunt mai multe domenii magnetice îndreptate în aceaşi direcţie, cu atât câmpul magnetic general va fi mai puternic. Fiecare domeniu magnetic se extinde de la polul nord la polul sud al domeniului din faţa sa.

Fig. Cum funcţionează magneţii?(b),explică de ce prin „ruperea” unui magnet în două se formează doi magneţi mai mici cu polii nord şi sud proprii.



FABRICAREA MAGNEŢILOR
Pentru a face un magnet, tot ce trebuie să faceţi este să încurajaţi domeniile magnetice dintr-o bucată de metal să se îndrepte în aceeaşi direcţie. Acest lucru se întâmplă atunci când frecaţi un ac de un magnet – expunerea la un câmp magnetic încurajează alinierea domeniilor magnetice. Alte căi de a alinia domeniile magnetice dintr-o bucată de metal sunt:

  • Aşezându-l într-un câmp magnetic puternic pe direcţia nord-sud a acestuia

  • Ţinându-l pe direcţia nord-sud şi lovindu-l repetat cu un ciocan, vibraţiile forţând domeniile magnetice să capete un aliniament slab;

  • Trecând prin el un curent electric.

Două dintre aceste metode sunt printre teoriile ştiinţifice despre cum s-au format magneţii naturali. Unii cercetători au speculat că magnetita, devine magnetică după ce este lovită de un fulger. Alţii au sugerat,că aceste bucăţi de rocă au devenit magnetice când s-a format Pământul, domeniile magnetice, aliniindu-se cu câmpul magnetic terestru atunci când fierul era încă lichid.

Cea mai comună metodă de fabricare a magneţilor de astăzi implică poziţionarea unui metal într-un câmp magnetic. Câmpul exercită o forţă pe material, încurajând alinierea domeniilor. Acolo există şi o mică întârziere, cunoscută sub numele de istereză, între introducerea matalului în câmpul magnetic şi alinierea domeniilor – dureză câteva momente pentru ca domeniile să înceapă să se mişte. Mai jos veţi vedea ce se întâmplă:



  • Domeniile magnetice se rotesc, aliniindu-se de-a lungul liniei nord-sud a câmpului magnetic la care au fost supuse.

  • Domeniile deja aliniate pe această direcţie devin mai mari, în timp ce domeniile din jurul lor devin mai mici.

  • Zidurile domeniului, sau marginile dintre domeniile apropiate se mişcă fizic pentru a se adapta la mărirea domeniului. Într-un câmp magnetic foarte puternic, unele ziduri dispar în întregime.

Puterea magnetului rezultat depinde de forţa cu care domeniile au fost mişcate, altfel spus, de puterea câmpului magnetic la care a fost supus metalul. Permanenţa sau retentivitatea* sa depinde de cât de greu a fost pentru a încuraja domeniile să se alinieze. Materialele puternic magnetizate reţin magnetismul lor pe perioade lungi de timp, pe când materialele uşor magnetizate revin adesea la starea lor originală, nemagnetică.
Puteţi reduce puterea unui magnet sau să îl demagnetizaţi total expunându-l la un câmp magnetic în direcţie opusă cu aliniajul domeniilor magnetice. Puteţi de asemenea demagnetiza un magnet încălzindu-l aproape de punctul curie**. Căldura deformează materialul şi excită particulele magnetice, cauzând distrugerea aliniamentului.

*Retentivitatea=oprirea ,reţinerea

**Punctul Curie=temperatura la care magnetul îşi pierde proprietăţile magnetice




UTILIZĂRILE MAGNEŢILOR
Se crede că Thales din Milet* a fost primul care a cercetat forţa de atracţie ciudată a feritului magnetic asupra fierului obişnuit, în 600 î.e.n. Au trecut multe secole până când s-a găsit o utilizare practică a forţei magnetice, în busolele de navigaţie. În 200 e.n. chinezii utilizau deja o formă rudimentară a busolei, dar în Europa a aparut doar în jurul anului 1200. Oare de ce se poziţionează ferita magnetică întotdeauna în aceeaşi direcţie? Acest fenomen a rămas un mister de-a lungul secolelor. Azi,ştim însă că fierul şi alte materiale magnetizabile se compun din magneţi mici numiţi domenii magnetice sau regiuni magnetice. Acestea de obicei sunt direcţionate aleator,iar prin suprapunerea forţelor nu rezultă o forţă magnetică detectabilă. Dacă dintr-o oarecare cauză aceste domenii se orientează toate în aceeaşi direcţie, atunci metalul va avea caracteristici magnetice şi va atrage bucăţile de fier.




*Thales din Milet (c. 635 î.Hr. – c. 543 î.Hr.) a fost un filozof grec presocratic care a contribuit la dezvoltarea matematicii, astronomiei, filozofiei. Este considerat părintele ştiinţelor.



MITURI DESPRE MAGNEŢI

De fiecare dată când utilizaţi un computer, utilizaţi magneţi. Un hard-drive utilizează magneţi pentru a stoca date, iar unele monitoare utilizează magneţi pentru a crea imagini pe ecran. Dacă aveţi o sonerie la uşă, aceasta utilizează probabil un electromagnet pentru a lovi o piesă de metal de alta. Magneţii sunt de asemenea componente vitale în televiziunea CRT*, difuzoare, microfoane, generatoare, transformatoare, motoare electrice, casete audio/video sau benzi de magnetofon, compase şi vitezometre de maşini.

În plus la utilizările lor practice, magneţii au şi multe proprietăţi distractive. Ei pot induce curent electric în conductoare pentru a mări cuplul motoarelor. Un câmp magnetic destul de puternic poate face obiectele mici să leviteze. Trenurile Maglev utilizează propulsia magnetică pentru a călători la viteze foarte mari, iar fluidele magnetice ajută la umplerea motoarelor de rachetă cu combustibil. Câmpul magnetic terestru, cunoscut ca magnetosferă, ne protejează de vântul solar. Conform revistei Wired, unii oameni chiar şi-au implantat mici magneţi de neodim în degete pentru a-i ajuta să detecteze câmpurile magnetice.
Scanarea cu Rezonanţă Magnetică (MRI) utilizează câmpuri magnetice pentru a ajuta doctorii să examineze tri-dimensional oraganele interne ale pacienţilor. Doctorii utilizează câmpuri magnetice pulsative pentru a trata fracturile care nu s-au vindecat corect. Această metodă, aprobată de administraţia americană a mâncării şi drogurilor în anii ’70, poate îndrepta oasele care nu au răspuns la alt tratament. Pulsaţii similare de energie electromagnetică poate ajuta la oprirea degradătii oaselor şi muşchilor astronauţilor care stau în medii lipsite de gravitaţie pentru perioade lungi.
Magneţii pot de asemenea proteja şi sănătatea animalelor.Obiectele metalice pot perfora stomacul unei vaci şi afecta diafragma sau inima. Magneţii pot preveni acest lucru. O practică include trecera unui magnet peste mâncarea vacilor pentru a elimina obiectele metalice. Alta este de a hrăni vacile cu magneţi. Aceşti magneţi alinco pentru vaci atrag obiectele metalice şi previn lezarea stomacului sau a altor organe interne. Magneţii ingeraţi ajută la protecţia vacilor, dar este de preferat ca mâncarea acestora să nu conţină obiecte metalice. Pe cealaltă parte, oamenii nu ar trebui să mănânce magneţi deoarece ei se pot lipi de pereţii intestinali, blocând fluxul de hrană şi ucigând ţesutul. La oameni, magneţii înghiţiţi necesită intrervenţie chirurgicală pentru a fi eliminaţi.

Alţi susţinători au sugerat de asemenea utilizarea magneţilor pentru a reduce duritatea apei din case. Conform fabricanţilor de astfel de produse, magneţii pot reduce duritatea apei prin eliminarea elementelor feromagnetice din apă. Totuşi, materialele care fac apa dură nu sunt feromagnetice. Chiar dacă magneţii nu elimină durerile cronice şi nu vindecă cancerul, ei tot sunt fascinanţi.


*Televiziunea CRT=televizoare cu tub catodic.Tubul catodic este elmentul principal al oscilopului. În interiorul lui se generează fasciculul de electroni care deviat sub actiunea câmpurilor produse de semnalele de studiat, ciocneşte ecranul, descriind pe acesta curbele dorite.




CEL MAI PUTERNIC MAGNET DIN LUME
Cercetatorii americani de la National High Magnetic Field Laboratory din Florida construiesc cel mai puternic magnet din lume, de circa două milioane de ori mai puternic decât un magnet obişnuit,folosit pentru decorarea frigiderelor. Magnetul va fi o combinaţie de coliere circulare ce cântăresc peste 8.100 de kilograme şi va avea energie de la un generator cu putere de 1.200 de megajouli.Electromagnetul este format din două părţi. Partea exterioară va fi un cilindru cu diametrul de 1,5 metri şi înălţimea de 1,5 metri, având în mijloc o gaură cu lărgimea de 20 de centimetri. În interiorul găurii sunt inserate nouă coliere din cupru consolidate cu sârmă de argint. Împreună, cuprul şi argintul creează cel mai puternic material cunoscut oamenilor, spune Greg Boebinger, directorul National High Magnetic Field Laboratory. Presiunea generată în interiorul inserţiilor va fi echivalentă cu cea a exploziei generate de 200 de batoane de dinamită. Cercetatorii se aşteaptă ca fiecare inserţie, care costă aproape 14.000 de euro, să reziste circa 100 de pulsaţii. Partea exterioară a magnetului, în valoare totală de 5,7 milioane de euro, ar trebui să reziste la 10.000 de pulsaţii. De fiecare dată când acţionează, magnetul îndoaie sârmele de cupru şi argint, creând crăpături minore în metal. Crăpăturile desprinse din cupru se opresc în sârmele de argint şi nu se răspândesc.

„Noul magnet de la High Field Lab este un avans extraordinar din punct de vedere al capacităţii noastre de a explora materiale în condiţii extreme", a declarat Ian Fisher, cercetător la Universitatea Stanford. La finalul testelor, magnetul va fi transportat la Los Alamos National Laboratory.


DE CE ESTE CONSIDERAT PĂMÂNTUL UN MAGNET GIGANTIC ?
Din antichitate se cunoştea faptul că la suprafaţa Pământului acul magnetic se

orientează strict într-o anumită direcţie. Folosind această proprietate a fost construită busola ca instrument de orientare pe teren.

Experimental s-a stabilit că orientarea acului magnetic al busolei strict pe o anumită direcţie şi într-un anumit sens se datorează câmpului magnetic al Pamîntului, numit şi câmp geomagnetic. La început se credea că acul magnetic se orientează spre polii geografici ai Pământului. Mai târziu s-a constatat că, de fapt, acul magnetic e orientat spre polii magnetici ai Pământului care nu coincid cu cei geografici.

Reprezentările despre magnetism sunt legate de numele savantului William Gilbert*

(1540-1603). Anume Gilbert a clasificat mulţimea efectelor magnetice cunoscute astăzi,

utilizând şi unele concluzii formulate de Peregrin care în 1269 a publicat manuscrisul său

despre polii magnetului şi interacţiunea acestora. În lucrarea „Despre magnet” Gilbert a

descris experienţele efectuate asupra magneţilor, inclusiv renumitul său experiment de

determinare a câmpului magnetic terestru. Gilbert a confecţionat o sferă din minereu magnetic şi a cercetat acţiunea acesteia asupra unui ac din fier. El a stabilit că acul de fier are acelaşi comportament ca şi acul magnetic al busolei la suprafaţa Pământului. Astfel, a fost formulată concluzia că Pământul este un magnet gigantic.

* La 24 mai 1544 se naşte William Gilbert (decedat la 10 decembrie 1603), om de ştiinţă englez, „părintele studiului electricităţii” şi unul dintre primii cercetători în domeniul magnetismului. Gilbert a petrecut numeroşi ani cercetând atracţia magnetică şi cea electrică. El a stabilit denumirile conceptelor de atracţie electrică, forţă electrică şi pol magnetic. A devenit cel mai important om de ştiinţă din Anglia în timpul domniei reginei Elisabeta I. Observând că acul busolei nu arată doar nordul şi sudul, a dedus că Pământul se comportă ca un magnet. Asemenea lui Copernic, el credea că Pământul se învârte în jurul axei sale şi că stelele nu sunt toate situate la aceeaşi distanţă de Pământ. Gilbert credea că o anumită formă de magnetism menţine planetele pe orbită.






ECUATORUL MAGNETIC
Ecuatorul magnetic este linia ce uneşte punctele de pe suprafaţa Pământului în care

acele magnetice se află în planul orizontal.




MERIDIANUL MAGNETIC
Meridianul magnetic este linia obţinută prin intersecţia suprafeţei Pământului cu planul vertical în care se află acul magnetic. În emisfera de nord, meridianele magnetice se întretaie într-un punct, numit polul Sud magnetic al Pământului. Acest punct se află pe insula Melvill dintre Groenlanda şi golful Hudson (America de Nord). În emisfera de sud, punctul respectiv se numeşte polul Nord magnetic al Pământului şi se află pe insula Victoria, în sud-estul Australiei. Meridianele magnetice nu sunt atât de periodice şi uniforme („drepte”), precum cele geografice. Ele sunt reprezentate pe hărţi speciale prin linii numite izogone.
DECLINAŢIA MAGNETICĂ
Declinaţia magnetică este unghiul diedru orizontal format de meridianul magnetic al punctului dat de pe suprafaţa terestră cu meridianul geografic al acestui punct. Pentru prima dată, declinaţia magnetică a fost observată în anul 1492 de Cristofor Columb în timpul navigaţiei spre America. Declinaţia magnetică a unui punct dat de pe suprafaţa Pământului se modifică pe parcursul anilor.
ÎNCLINAŢIA MAGNETICĂ
Înclinaţia magnetică este unghiul ascuţit format de acul magnetic cu planul orizontal în locul dat. Dacă acul magnetic este lăsat să se rotească liber în jurul centrului său de greutate,atunci se observă că acul nu rămâne în plan orizontal, ci se înclină spre suprafaţa Pământului.


AXA MAGNETICĂ
Axa magnetică este dreapta ce trece prin polii magnetici ai Pământului. Menţionăm că punctele de convergenţă a liniilor câmpului magnetic terestru nu se află la suprafaţa Pământului, ci în interiorul acestuia. Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii geografici, iar axa magnetică nu trece prin centrul Pământului. Ca urmare, axa magnetică nu coincide cu diametrul Pământului, ci trece la o distanţă de circa 430 km de centrul Terrei, în emisfera de est. Această situaţie poate fi lesne înţeleasă, dacă urmărim modelul idealizat al câmpului geomagnetic din figura de mai jos.Dacă ne imaginăm că în interiorul scoarţei terestre se află un magnet, atunci dimensiunile lui sunt mai mici decât diametrul Pământului. Liniile câmpului magnetic nu se întâlnesc la suprafaţa Pământului, ci în interiorul scoarţei terestre.Este cunoscut faptul că polul magnetic Sud (în manualele franceze acest pol se numeşte Polul magnetic Nord) se află la distanţa de circa 2100 km de polul Nord geografic al Pământului. Centrul magnetic al Pământului este deplasat faţă de centrul propriu-zis al acestuia cu circa 430 km.

În figura de mai sus liniile câmpului magnetic terestru sunt prezentate în mod idealizat, acestea fiind în realitate neregulate şi de diferită densitate, iar drept poli magnetici pe suprafaţa Pământului se consideră punctele de intersecţie a scoarţei terestre cu axa magnetică, în care se întretaie şi meridianele magnetice.


POLII PĂMÂNTULUI
Poziţia polilor magnetici ai Pământului variază cu timpul. De asemenea variază

mărimile fizice ce caracterizează câmpul magnetic terestru în fiecare punct al globului. Unele centre europene de observaţie au întocmit hărţi ce reflectă observaţiile asupra variaţiilor seculare ale câmpului geomagnetic, efectuate timp de circa 400 de ani. S-au întregistrat însă şi modificări anuale, precum şi zilnice ale mărimilor ce descriu acest câmp. Asemenea variaţii destul de mici se numesc variaţii anuale şi variaţii zilnice ale câmpului geomagnetic.Aceste variaţii periodice au loc destul de lent. Totuşi, în anumite perioade, în timp de numai câteva ore parametrii câmpului geomagnetic se modifică brusc şi suficient de puternic.Asemenea fenomene sunt numite perturbaţii (furtuni) magnetice. Aceste furtuni durează în medie 6-12 ore, apoi elementele magnetismului terestru revin la valorile obişnuite. Numărul furtunilor magnetice diferă de la an la an, însă numărul lor maxim se repetă odată la 11-12 ani.

Conform celor mai recente date ,viteza deplasării polilor magnetici creşte. Astfel,

dacă în anii ’70 ai secolului al XX-lea viteza polului Sud magnetic era de 10 km/an, în 2002 această viteză era de 40 km/an. Savanţii presupun că aproximativ peste 40 de ani polul Sud magnetic se va afla în Siberia.




MIGRAŢIA POLILOR PĂMÂNTULUI

Migraţia polilor magnetici e un fenomen real, verificat cu aparatura cea mai modernă. Profeţii spun că schimbarea totală are loc periodic şi durează trei zile. În toate scurgerile de lavă ieşite din vulcani se găsesc particule feromagnetice care, în timpul răcirii, se orientează după liniile câmpului magnetic terestru. Cu ajutorul lor se poate estima unde se află nordul magnetic al Terrei în momentul erupţiei. Analizând compoziţia rocilor din jurul vulcanilor de diferite vârste, geologii au observat că nordul magnetic al planetei noastre călătoreşte îngrijorător de mult.



Răsturnarea axei e posibilă

Pământul e un magnet gigantic care, ca toţi magneţii, are un pol negativ (numit nord magnetic) şi un pol pozitiv (sudul magnetic). Acul busolei indică, de altfel, polul nord magnetic, şi nu pe cel geografic, care - în mod normal - nu e foarte departe. De regulă, axa magnetică este înclinată faţă de cea geografică cu un unghi de 11,3 grade. Matematicianul german Carl Friedrich Gauss a dovedit, în secolul XIX, că Pământul are magnetism propriu, generat de rotaţia stratului de fier lichid în jurul miezului tare al planetei. Uriaşul condensator sferic din centrul Terrei generează un câmp electromagnetic. Influenţa diferitelor corpuri cereşti, a căror poziţie relativă se schimbă permanent din cauza multiplelor rotaţii ale Pământului, face ca axa polilor să migreze neîncetat. Gauss a înfiinţat un "Club al magnetismului terestru" pentru a finanţa măsurarea intensităţii câmpului magnetic în diverse locuri pe glob. Cu ajutorul unor aparate numite magnetometre se măsoară intensitatea şi direcţia câmpului magnetic. După alcătuirea primelor hărţi ale magnetismului terestru a devenit foarte limpede faptul că polii magnetici "migrează" continuu şi, uneori, chiar îşi schimbă locul.



Pământul "se balansează"

Sute de răsturnări ale axei magnetice a Terrei au avut loc în ultimele 160 de milioane de ani, spune profesorul de geofizică Vincenzo Carbone, de la Universitatea din Calabria. Carbone şi echipa sa au calculat că ultima schimbare a polilor magnetici a avut loc acum 780.000 de ani, ceea ce, conform ritmicităţii impuse de analiza rocilor, sugerează că o nouă răsturnare va avea loc în curând, informează revista "Science". Schimbarea climei şi rătăcirile tot mai frecvente ale păsărilor migratoare arată că, în ultimii ani, deplasarea polului nord magnetic se face mult mai repede. Pământul se "balansează" ca un om beat şi, după cum au dovedit profesorii Watkins şi Goodel, de la universitatea din Florida, întreaga biosferă e afectată de această teribilă instabilitate. În prezent, polul nord magnetic al Pământului se deplasează permanent între Canada şi Siberia cu o viteză din ce în ce mai mare. Modelul matematic creat de profesorul Carbone ne asigură că viteza se va accelera în continuare şi, la un moment dat, oscilaţia axei magnetice va fi suficient de mare încât va avea loc răsturnarea ei completă. Nimeni nu ştie însă cu precizie când se va întâmpla acest fenomen.



Fenomene climatice extreme

De când există omul, Pământul a înregistrat câteva sute de răsturnări ale axei magnetice.Nu există măsurători precise care să indice modul cum se desfăşoară acest fenomen.Istoria rocilor arată că răsturnarea e însoţită de o activitate seismică crescută, de furtuni şi valuri uriaşe pe mări şi pe oceane, precum şi de schimbări rapide ale climei.

Geologul Louis Agassiz spune că schimbarea axei va fi bruscă pentru că şi glaciaţiunile trecute au început subit. Animalele preistorice au fost congelate având în esofag plante verzi, pe care abia le mâncaseră. Evanghelia după Matei (XXIV, 15-29) precizează: "Soarele se va întuneca, luna nu-şi va mai da lumina, stele vor cădea din cer şi puterile cerului vor fi clătinate".


DEMAGNETIZAREA
Magneţii ,chiar şi cei permanenţi ,îşi pot pierde proprietăţile magnetice.Acest fenomen are loc numai dacă magnetul este încălzit.

DESCOPERIREA LUI OERSTED
Hans Christian Oersted (14 august 17779 martie 1851) a fost un fizician şi chimist danez, care a influenţat progresul ştiinţei în secolul al XIX-lea. El este cunoscut pentru descoperirea relaţiei dintre electricitate şi magnetism cunoscută ca electromagnetism.

Omul de ştiinţă a legat extremităţile unei baterii cu o sârmă, vrând să demonstreze că sârma se va încălzi când este parcursă de curent electric. În momentul în care a conectat cele două borne ale sursei s-a petrecut un fenomen ciudat: acul busolei din apropiere a deviat şi nu a mai revenit la pozitia iniţială. Oersted şi-a dat seama că curentul din sârmă a generat un câmp magnetic care a acţionat asupra acului busolei. Acest experiment a însemnat descoperirea unuia dintre cele mai importante fenomene din ştiinţa naturii: electromagnetismul.



II.ELECTROMAGNETISMUL

Când curentul electric traversează un conductor*,generează în jurul său un câmp magnetic. Acest efect se numeşte electromagnetism.Câmpul magnetic al bucăţii de sârmă poate fi mai puternic dacă aceasta este bobinată.Când curentul traversează o bobină**, aceasta se comportă ca un magnet bară şi se numeşte solenoid.Regiunea din interiorul bobinei se numeşte miez.






*CONDUCTOR (Corp sau material) care prezintă conductibilitate electrică sau conductibilitate termică

**BOBINA este un dispozitiv electric pasiv folosit în circuitele electrice pentru inductanţa*** sa. Bobina se realizează prin înfăşurarea unui conductor (în general cupru) pe un miez. Acest miez poate fi feromagnetic, în acest caz bobina având inductanţă mare, sau poate fi neferomagnetic, sau chiar să lipsească (miezul fiind aer), în acest caz bobina având inductanţă scăzută. În curent alternativ o bobină prezintă o reactanţă inductivă, dependentă de frecvenţa curentului alternativ.

***INDUCTANŢA (măsurată în henry, H) este o mărime fizică egală cu raportul dintre fluxul magnetic stabilit printr-un circuit de curentul care trece prin el şi intensitatea curentului respectiv. O variaţie a curentului produce o variaţie a fluxului magnetic care la rândul său produce forţă electromotoare ce încearcă să se opună variaţiei curentului.




ELECTROMAGNEŢII

Dacă un solenoid are înăuntru un fir de feromagnet moale,de exemplu de fier, acesta este repede magnetizat şi îşi adaugă propriul câmp magnetic la cel al solenoidului. Împreună, solenoidul şi miezul feromagnetic formează un electromagnet.

EXPERIMENT:Putem obţine un electromagnet folosind o baterie de 4,5 V,un creion,un cui mare de fier şi o bucăţică de sârmă izolată de cupru.Pentru a obţine solenoidul , învârtim sârma strâns în jurul creionului şi legăm amândouă capetele la baterie. Electromagnetul nostru ar trebui să fie destul de puternic pentru a atrage acul busolei ,dar prea slab pentru a ridica ceva.Dacă în loc de creion folosim cuiul, obţinem un magnet ceva mai puternic(electromagnet).

MAGNETISMUL DIN SECOLUL AL XVIII-LEA PÂNĂ ÎN PREZENT
Încă în sec. XVIII s-au făcut încercări de a lega magnetismul de electricitate, dar fără rezultat pentru că se lua în considerare numai electricitatea statică.

În august 1820 Oersted descoperă că un curent electric deviază acul busolei, adică un curent electric produce un câmp magnetic.

În septembrie 1820, Ampere consideră că un solenoid parcurs de curent electric este echivalent cu un magnet (au acelaşi câmp magnetic). De aceea el înlocuieşte busola lui Oersted printr-o conductor mobil şi calculează forţa exercitată asupra lui (decembrie 1820).

În octombrie 1820 Jean-Baptiste Biot şi Felix Savart calculează câmpul magnetic produs de o porţiune de circuit electric.

După descoperirea lui Oersted (că un câmp electric induce un câmp magnetic) apărea evident că şi câmpul magnetic trebuie să inducă un câmp electric. Dar toţi încercau pentru un câmp magnetic static. În 1831 Faraday descoperă inducţia electromagnetică cu ajutorul câmpului magnetic variabil dintr-un solenoid. (bobina originală )

La începutul sec. XXI suntem încă o civilizaţie “electromagnetică”. Până la consolidarea sa, industria electrotehnică a urmat 4 etape: telegraful, galvanostegia, arcul electric şi lampa cu incandescenţă.

La început curentul voltaic era slab, dar în curând şi-a găsit prima aplicaţie: finanţele şi calea ferată aveau nevoie de informaţii la zi şi a apărut telegraful.

Galvanostegia necesita curenţi intenşi şi a folosit principiul lui Faraday dar numai cu magneţi permanenţi. Maşinile aveau putere mică şi erau ineficiente.

Arcul electric necesita generatoare puternice.În 1867 Wilde şi Siemens au descoperit că curentul electric de la o maşină poate excita câmpul electromagnetic al altei maşini şi au creat primul dinam.

În 1881 Thomas Edison înfinţează prima uzină electrică şi introduce iluminatul public cu lămpi de incandescenţă.

Descoperirea lui Hertz i-a permis lui Marconi să inventeze radioul. Evident un fizician ar fi considerat că undele electromagnetice nu se pot propaga la distanţe mari, ele ar porni-o frumuşel de pe suprafaţa globului în aer de unde nu s-ar mai întoarce înapoi.

ÎNTREBUINŢĂRILE ELECTROMAGNEŢILOR ŞI MAGNEŢILOR

Majoritatea electromagneţilor conţin fier,un material feromagnetic moale.Fierul îşi pierde aproape în totaliate magnetismul în momentul în care curentul nu mai trece prin el. Electromagneţii sunt folosiţi în industria siderurgică, turnătorii de oţel, pentru ridicarea şi transportarea greutăţilor mari din fier,dar şi la întrerupătoare,sonerii şi sonerii automate, etc.



Trenul cu levitaţie magnetică

Un tren cu levitaţie magnetică**, sau Maglev, este un tren care utilizează câmpuri magnetice puternice pentru a-şi asigura sustentaţia* şi a avansa. Spre deosebire de trenurile clasice, nu există contact cu şina, ceea ce reduce forţele de frecare şi permite atingerea unor viteze foarte mari (anumite sisteme ajung la 550 km/h). Deoarece nu pot fi folosite cu infrastructura existentă,trenurile Maglev trebuie concepute de la 0. Termenul de maglev nu se referă numai la vehicule, ci şi la interacţiunea dintre acestea şi calea de rulare.

Această interacţiune este foarte importantă, fiecare componentă fiind proiectată în funcţie de cealaltă pentru a crea şi controla levitaţia magnetică. Diferitele tehnologii maglev sunt mai mult sau mai puţin asemănătoare, în funcţie de producător. Liderii mondiali în domeniu sunt companiile germane Siemens şi ThyssenKrupp cu sistemul Transrapid.


*Sustentaţia, (latină sustentatio, "susţinere") este fenomenul de menţinere a unui corp la un anumit nivel în interiorul unui fluid.Dacă susţinerea se face pe baza forţelor electrice sau magnetice, pentru descrierea fenomenului se foloseşte termenul de levitaţie.

** Levitaţie este capacitatea unor indivizi de a face să se ridice diverse corpuri fără să le atingă sau de a se ridica în spaţiu fără sprijin material.






Magnetoterapia
Utilizarea de magneţi pentru scopuri terapeutice sau magnetoterapia există încă din antichitate. Omul atribuia puteri de vindecare pietrelor natural magnetice şi medicii greci fabricau bări de metal magnetizat pentru a uşura durerile provocate de artrită.În evul mediu, magnetoterapia era recomandată pentru dezinfectarea plăgilor şi tratarea tulburărilor de sănătate.Alchimistul Philippus Von Hohenheim*, cunoscut sub numele de Paracelsius, credea că magneţii erau capabili să extragă răul din organism.

Magnetoterapia se bazează pe întelegerea relaţiei dintre magnetism - în sens tradiţional - şi câmpurile electromagnetice ale corpului uman, combinată cu interacţiunile electromagnetice prezente în mediul înconjurător. Terapia presupune aplicarea pe diverse zone ale corpului a magneţilor de anumită putere, care afectează fluxurile ionice şi electromagnetice umane, facilitând, astfel, vindecarea sau ameliorarea stării fizice.

Studiile de specialitate demonstrează că acţiunea magnetului este vizibilă după aproximativ două ore de la momentul aplicării pe zona cu probleme. Câmpul magnetic generat de acesta are efect stimulator asupra celulelor, realizând schimbul de oxigen şi absorbţia elementelor nutritive în organism.

Comform specialiştilor, branţurile, brăţările, colierele, saltelele şi pernele magnetice pot înlătura sau alina orice afecţiune, de la artrită la cancer. Unii specialişti au sugerat că consumul de apă magnetizată poate trata sau preveni boli variate. Americanii cheltuiesc 500 de milioane de dolari pe an pentru tratamente magnetice, iar la nivel global, oamenii cheltuiesc anual 5 miliarde de dolari pe aceste tratamente.


Specialiştii oferă câteva explicaţii pentru aceste contribuţii ale magneţilor în vindecarea unor boli şi afecţiuni. Una este aceea că magnetul atrage fierul din hemoglobina din sânge, mărind circulaţia sanguină într-o anumită zonă. Alta este că în prezenţa unui câmp magnetic, celulele din apropiere suferă modificări. Totuşi, studiile ştiinţifice nu au confirmat că utilizarea magneţilor statici au vreun efect asupra durerii sau bolilor. Probele clinice au sugerat că efectele benefice acordate magneţilor pot fi de fapt datorită scurgerii timpului, cu branţuri magnetice sau brăţări, sau vindecarea poate fi datorită efectului placebo**. În plus, apa de băut nu conţine elemente care pot fi magnetizate, punând sub semnul întrebării ideea de apă magnetică.

Multe personalităţi şi-au tratat bolile prin magnetoterapie,ca de exemplu:



  • Regina Cleopatra purta un talisman magnetic pentru a-şi păstra tinereţea şi frumuseţea.

  • Regina Elisabeta I, care suferea de artrită, a fost vindecată de doctorul ei personal cu ajutorul magneţilor.

Folosirea magneţilor în vindecarea diferitelor boli a cunoscut perioada de maximã înflorire la sfârşitul secolului XVIII.

  • FRANTZ ANTOINE MESMER (1734 - 1815) a tratat si a vindecat multe boli în Viena şi mai târziu în Paris. "Societatea Regală de Medicină" a făcut cercetări în domeniul utilizărilor medicale ale magneţilor. Aceste cercetãri au demonstrat ştiinţific că magneţii sunt folosiţi cu succes în tratarea şi vindecarea bolilor de nervi, durerilor, cârceilor. Sunt recomandate brăţări magnetice, talismane, centuri şi păcuţe.

  • MOZART a fost atât de încântat de succesele lui Mesmer în vindecare, încât a menţionat în opera sa "Cosi van Tutti" puterea eficientă a magnetului.

Cinci milioane de americani mărturisesc despre efectele terapiei cu magneţi în bolile cronice, până la tendovaginitã.

  • BIL CLINTON si Sir ANTHONY HOPKINS s-au convins şi ei de efectele pozitive cu magneţi.

*Paracelsus (Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim) (n. 11 noiembrie 1493 - d. 24 septembrie 1541) a fost un celebru alchimist, medic, fizician, astrolog, teolog, filozof elveţian. A fost cel mai cunoscut reprezentant al iatrochimiei. **Fenomenul şi Efectul Placebo este un ansamblu de modificări clinice şi psihofiziologice ce apar la o persoană sănătoasă, căreia i s-a administrat o substanţă Placebo.


Yüklə 120,51 Kb.

Dostları ilə paylaş:
  1   2




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2020
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə