Магнит сияқты затқа бәрі бұрыннан үйренген. Біз одан ерекше ештеңе көрмейміз. Біз оны әдетте физика сабақтарымен немесе мектеп жасына дейінгі балаларға арналған магнит қасиеттерінің трюктары түріндегі демонстрациямен байланыстырамыз. Күнделікті өмірде бізді қанша магнит қоршап тұрғаны туралы ешкім сирек ойлайды. Кез келген пәтерде олардың ондағандары бар. Әрбір динамиктің, магнитофонның, электр ұстараның, сағаттың құрылғысында магнит бар. Тіпті бір банка шеге де бір.
Тағы не?
Біз – халық – ерекшелік емес. Денеде ағып жатқан биотоктардың арқасында біздің айналамызда оның күш сызықтарының көрінбейтін үлгісі бар. Жер – үлкен магнит. Және одан да керемет - күннің плазмалық шары. Адам санасына түсініксіз галактикалар мен тұмандықтардың өлшемдері бұлардың барлығы да магниттер деген ойға сирек мүмкіндік береді.
Қазіргі ғылым жаңа үлкен және аса қуатты магниттерді жасауды талап етеді, олардың қолдану өрістері термоядролық синтезмен, электр энергиясын өндірумен, синхротрондардағы зарядталған бөлшектерді жеделдетумен, суға батқан кемелерді көтерумен байланысты. Магниттік қасиеттерді пайдаланып, өте күшті өріс жасаңызмагнит қазіргі физика мәселелерінің бірі.
Тұжырымдамаларды нақтылау
Магнит өрісі – қозғалыстағы заряды бар денелерге әсер ететін күш. Ол қозғалмайтын объектілермен (немесе зарядсыз) "жұмыс істемейді" және жалпы ұғым ретінде бар электромагниттік өріс нысаны ретінде қызмет етеді.
Егер денелер айналасында магнит өрісін жасап, оның әсер ету күшін өздері сезінсе, оларды магниттер деп атайды. Яғни, бұл нысандар магниттелген (сәйкес моментке ие).
Әртүрлі материалдар сыртқы өріске әртүрлі әрекет етеді. Оның өз ішіндегі әрекетін әлсірететіндерін парамагнетиктер, ал күшейтетіндерін диамагнетиктер деп атайды. Жеке материалдар сыртқы магнит өрісін мың есе күшейтетін қасиетке ие. Бұл ферромагнетиктер (кобальт, темірмен никель, гадолиний, сонымен қатар аталған металдардың қосылыстары мен қорытпалары). Олардың күшті сыртқы өрістің әсерінен магниттік қасиетке ие болатындары қатты магниттер деп аталады. Өрістің тікелей әсерінен ғана магнит сияқты әрекет ете алатын және оның жоғалып кетуіне байланысты болмайтын басқалары жұмсақ магнитті.
Кішкене тарих
Адамдар өте ерте заманнан бері тұрақты магниттердің қасиеттерін зерттеп келеді. Олар біздің дәуірімізге дейінгі 600 жыл бұрынғы Грекия ғалымдарының еңбектерінде айтылған. Табиғи (табиғи) магниттер магнитті кеннің кен орындарында кездеседі. Ең танымал ірі табиғи магниттер Тартуда сақталадыуниверситет. Оның салмағы 13 келі, ал оның көмегімен көтеруге болатын жүк 40 кг.
Адамзат әртүрлі ферромагнетиктердің көмегімен жасанды магниттер жасауды үйренді. Ұнтақтың құндылығы (кобальттан, темірден және т.б.) өз салмағынан 5000 есе ауыр жүкті ұстай алуында. Жасанды үлгілер тұрақты (қатты магниттік материалдардан алынған) немесе материалы жұмсақ магнитті темір болып табылатын өзегі бар электромагниттер болуы мүмкін. Олардағы кернеу өрісі өзекпен қоршалған орамның сымдары арқылы электр тогының өтуіне байланысты туындайды.
Магниттің қасиеттерін ғылыми тұрғыдан зерттеу әрекеттерін қамтитын алғашқы маңызды кітап лондондық дәрігер Гилберттің 1600 жылы жарық көрген еңбегі болды. Бұл жұмыста магнетизм мен электрге қатысты сол кездегі ақпараттың жиынтығы, сондай-ақ автордың эксперименттері бар.
Адам бар құбылыстардың кез келгенін практикалық өмірге бейімдеуге тырысады. Әрине, магнит ерекшелік емес еді.
Магниттер қалай пайдаланылады
Адамзат магниттің қандай қасиеттерін қабылдады? Оның ауқымы соншалық, біз осы тамаша элементтің негізгі, ең танымал құрылғылары мен қолданбаларына қысқаша тоқтала аламыз.
Компас - жердегі бағыттарды анықтауға арналған танымал құрылғы. Оның арқасында олар ұшақтар мен кемелерге, жердегі көліктерге, жаяу жүргіншілер қозғалысына жол ашады. Мыналарқұрылғылар туристер мен топографтар пайдаланатын магнитті (көрсеткіш түрі) немесе магнитті емес (радио және гидрокомпастар) болуы мүмкін.
Табиғи магниттерден жасалған алғашқы компастар 11 ғасырда жасалып, навигацияда қолданылған. Олардың әрекеті ось бойынша теңестірілген магниттік материалдан жасалған ұзын иненің көлденең жазықтықта еркін айналуына негізделген. Оның бір ұшы әрқашан оңтүстікке, екіншісі солтүстікке қарайды. Осылайша, сіз әрқашан негізгі нүктелерге қатысты негізгі бағыттарды дәл біле аласыз.
Негізгі сфералар
Магниттің қасиеттері негізгі қолдануды тапқан өрістер – радио және электротехника, бақылау-өлшеу аспаптары, автоматика және телемеханика. Ферромагниттік материалдардан реле, магниттік тізбектер және т.б. алынады.1820 жылы ток өткізгіштің магниттік инеге әсер ету қасиеті ашылды, оны бұруға мәжбүр етті. Бұл ретте тағы бір жаңалық ашылды - бір бағыттағы ток өтетін параллель өткізгіштер жұбы өзара тартылу қасиетіне ие.
Осыған байланысты магниттің қасиеттерінің себебі туралы болжам жасалды. Осындай құбылыстардың барлығы токтармен, соның ішінде магниттік материалдардың ішінде айналатын құбылыстармен байланысты туындайды. Ғылымдағы заманауи идеялар бұл болжамға толығымен сәйкес келеді.
Қозғалтқыштар мен генераторлар туралы
Оның негізінде электр қозғалтқыштары мен электр генераторларының көптеген сорттары жасалды, яғни жұмыс принципі механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіруге негізделген айналмалы типтегі машиналар (сөйлеубіз генераторлар туралы айтып отырмыз) немесе электрлік механикалық (қозғалтқыштар туралы). Кез келген генератор электромагниттік индукция принципі бойынша жұмыс істейді, яғни ЭҚК (электр қозғаушы күш) магнит өрісінде қозғалатын сымда пайда болады. Электр қозғалтқышы көлденең өрісте орналасқан ток бар сымда күштің пайда болу құбылысы негізінде жұмыс істейді.
Өрістің олардың қозғалатын бөліктерінің орамасының бұрылыстары арқылы өтетін токпен әрекеттесу күшін пайдаланып, құрылғылар магнитоэлектрлік жұмыс деп аталады. Индукциялық электр есептегіш екі орамасы бар жаңа қуатты айнымалы ток қозғалтқышы ретінде әрекет етеді. Орамдардың арасында орналасқан өткізгіш диск қуат кірісіне пропорционалды айналу моменті арқылы айналуға ұшырайды.
Ал күнделікті өмірде?
Шағын батареядан қуат алатын электр қол сағаттары бәріне таныс. Олардың құрылғысы жұп магнитті, жұп индукторды және транзисторды пайдаланудың арқасында механикалық сағаттарға қарағанда қол жетімді бөлшектер саны жағынан әлдеқайда қарапайым.
Магниттік элементтермен жабдықталған электромагниттік түрдегі құлыптар немесе цилиндрлік құлыптар жиі қолданылады. Оларда кілт те, құлып та аралас жинақпен жабдықталған. Дұрыс кілт құлыпқа жақсы кіргенде, магниттік құлыптың ішкі элементтері оны ашуға мүмкіндік беретін қажетті орынға тартылады.
Динамометрлер және гальванометрлер (әлсіз токтар өлшенетін өте сезімтал құрылғы) магниттердің әрекетіне негізделген. Магниттің қасиеттері абразивтерді өндіруде қолдануды тапты. Соныменәртүрлі заттар мен материалдарды механикалық өңдеу (ұнтақтау, жылтырату, өрескел өңдеу) үшін қажет өткір ұсақ және өте қатты бөлшектер деп аталады. Оларды өндіру кезінде қоспаның құрамына қажетті ферросилиций ішінара пештердің түбіне шөгеді, ал абразивтің құрамына ішінара енгізіледі. Оны алып тастау үшін магниттер қажет.
Ғылым және коммуникация
Заттардың магниттік қасиетіне байланысты ғылымда әртүрлі денелердің құрылысын зерттеу мүмкіндігі бар. Біз тек магнитохимияны немесе магниттік ақауларды анықтауды айта аламыз (өнімнің белгілі бір аймақтарындағы магнит өрісінің бұрмалануын зерттеу арқылы ақауларды анықтау әдісі).
Олар сонымен қатар микротолқынды пеш жабдықтарын, радиобайланыс жүйелерін (әскери және сауда желілерін), термиялық өңдеуді үйде де, тамақ өнеркәсібінде де (микротолқынды пештер бәріне жақсы біледі) өндіруде қолданылады. Бүгінгі күні заттардың магниттік қасиеттері қолданылатын барлық күрделі техникалық құрылғылар мен қолданбаларды бір мақала аясында санап шығу мүмкін емес.
Медицина саласы
Диагностика және емдік терапия саласы да ерекшелік болған жоқ. Рентген сәулелерін генерациялайтын электронды сызықтық үдеткіштердің арқасында ісік терапиясы жүзеге асырылады, циклотрондарда немесе синхротрондарда протонды сәулелер түзіледі, олар рентген сәулелерінен жергілікті бағыттылығы бойынша артықшылықтарға ие және көз және ми ісіктерін емдеуде тиімділігі жоғарылайды.
Биологиялыққа келетін болсақғылым, тіпті өткен ғасырдың ортасына дейін дененің өмірлік функциялары магнит өрістерінің болуымен ешқандай байланыста болған жоқ. Ғылыми әдебиеттер кейде олардың бір немесе басқа медициналық әсерлері туралы жеке хабарламалармен толықтырылды. Бірақ алпысыншы жылдардан бері магниттің биологиялық қасиеттері туралы жарияланымдар көшкін болды.
Сосын және қазір
Алайда адамдарды онымен емдеу әрекеттерін алхимиктер 16 ғасырда-ақ жасаған. Тіс ауруын, жүйке ауруларын, ұйқысыздықты және ішкі органдардың көптеген мәселелерін емдеуге көптеген сәтті әрекеттер жасалды. Магнит медицинада навигациядан кешіктірмей қолданылған сияқты.
Соңғы жарты ғасырда қан қысымы бұзылған науқастар арасында танымал магнитті білезіктер кеңінен қолданылды. Ғалымдар магниттің адам ағзасының қарсылығын арттыратын қабілетіне шындап сенді. Олар электромагниттік құрылғылардың көмегімен қан ағымының жылдамдығын өлшеуді, сынамаларды алуды немесе капсулалардан қажетті дәрілерді енгізуді үйренді.
Магнит көзге түскен ұсақ металл бөлшектерін жояды. Электрлік сенсорлардың жұмысы оның әрекетіне негізделген (біздің кез келгеніміз электрокардиограмманы қабылдау тәртібімен таныс). Біздің заманымызда магнит өрісінің адам ағзасына әсер етуінің негізгі тетіктерін зерттеу үшін физиктердің биологтармен ынтымақтастығы барған сайын тығыз және қажет болып отыр.
Неодимий магниті: қасиеттері мен қолданылуы
Неодимий магниттері адам денсаулығына барынша әсер етеді деп саналады. Олар тұрадынеодим, темір және бор. Олардың химиялық формуласы NdFeB. Мұндай магниттің басты артықшылығы оның өрісінің салыстырмалы түрде шағын өлшемі бар күшті әсері болып табылады. Сонымен, 200 гаус күші бар магниттің салмағы шамамен 1 г. Салыстыру үшін, күші бірдей темір магниттің салмағы шамамен 10 есе артық.
Аталған магниттердің тағы бір сөзсіз артықшылығы - жақсы тұрақтылық және қажетті қасиеттерді жүздеген жылдар бойы сақтау мүмкіндігі. Бір ғасыр ішінде магнит өзінің қасиетін тек 1%-ға жоғалтады.
Неодимий магниттері дәл қалай өңделеді?
Қан айналымын жақсартады, қан қысымын тұрақтандырады, мигреньмен күреседі.
Неодимий магниттерінің қасиеттері емдеу үшін шамамен 2000 жыл бұрын қолданыла бастады. Терапияның бұл түрі туралы ескертулер ежелгі Қытайдың қолжазбаларында кездеседі. Одан кейін адам денесіне магниттелген тастарды қолдану арқылы емдеу жүргізілді.
Терапия оларды денеге бекіту түрінде де болған. Аңызда Клеопатра өзінің керемет денсаулығы мен керемет сұлулығы үшін басына магниттік таңғышты үнемі киюге қарыздар деп мәлімдейді. 10 ғасырда парсы ғалымдары неодим магниттерінің қасиеттерінің қабыну мен бұлшықет спазмы жойылған жағдайда адам ағзасына пайдалы әсерін егжей-тегжейлі сипаттады. Сол кездегі сақталған деректерге сәйкес, олардың бұлшықет күшін, сүйек күшін арттыру және буын ауруын азайту үшін қолданылуын бағалауға болады.
Барлық аурудан…
Мұндай әсер етудің тиімділігінің дәлелі 1530 жылы жарияланғанжылы швейцариялық атақты дәрігер Парацельс. Дәрігер өз жазбаларында дененің күштерін қоздыратын және өзін-өзі емдеуге себеп болатын магниттің сиқырлы қасиеттерін сипаттады. Ол кездегі көптеген ауруларды магнит арқылы жеңуге болады.
Бұл құралдың көмегімен өзін-өзі емдеу АҚШ-та соғыстан кейінгі жылдарда (1861-1865), дәрі-дәрмек мүлдем жетіспейтін кезде кеңінен тарады. Оны дәрі ретінде де, ауырсынуды басатын құрал ретінде де қолдандым.
20 ғасырдан бері магниттің емдік қасиеттері ғылыми негіздемеге ие болды. 1976 жылы жапондық дәрігер Никагава магнит өрісінің тапшылығы синдромы деген ұғымды енгізді. Зерттеулер оның нақты белгілерін анықтады. Олар әлсіздік, шаршау, өнімділіктің төмендеуі және ұйқының бұзылуынан тұрады. Сондай-ақ мигреньдер, буындар мен омыртқаның ауыруы, гипотензия немесе гипертония түріндегі ас қорыту және жүрек-тамыр жүйесі проблемалары бар. Бұл синдромға және гинекология саласына, терінің өзгерістеріне қатысты. Магнитотерапияны қолдану арқылы бұл жағдайларды сәтті қалыпқа келтіруге болады.
Ғылым бір орында тұрмайды
Ғалымдар магнит өрісімен тәжірибе жасауды жалғастыруда. Тәжірибелер жануарлар мен құстарға да, бактерияларға да жүргізіледі. Әлсіреген магнит өрісінің жағдайлары тәжірибелік құстар мен тышқандардағы метаболикалық процестердің сәттілігін төмендетеді, бактериялардың көбеюі күрт тоқтайды. Ұзақ уақытқа созылған өріс тапшылығы кезінде тірі тіндер қайтымсыз өзгерістерге ұшырайды.
Бұл барлық осындай құбылыстармен күресу және туындағанолар көптеген теріс салдары бар магнитотерапияны қолданады. Қазіргі уақытта магниттердің барлық пайдалы қасиеттері әлі жеткілікті түрде зерттелмеген сияқты. Дәрігерлерді алда көптеген қызықты жаңалықтар мен жаңа жетістіктер күтіп тұр.
