трусики женские украина

На головну

Історія дослідження магніта і явища магнитизма - Фізика

МІНІСТЕРСТВО СЕЛЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РФ

ИРКУТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕНАЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ

ІСТОРІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТА І ЯВИЩА МАГНИТИЗМА

Реферат для здачі кандидатського екзамена по історії і філософії науки 05.20.02 - Електротехнології і енергоустаткування в сільському господарстві

Підготував аспірант Ланін А.В.

Попередня експертиза

проведена «___»_____________200__г.

_______________ Наумов И.В.

(Підпис наукового керівника)

Остаточна перевірка реферату проведена «___»____________200__г.

Оценка___________ __________________Бондаренко О.В.

(Підпис перевіряючого)

Іркутськ

2009 р.

Зміст

Введення

1. Історія використання магнітів в древні часи

2. Історія створення і використання электромагнитов3. Природні і штучні магніти

4. Застосування магнітів в різних сферах діяльності сучасного суспільства

5. Надпровідники і їх застосування

Висновок

Список літератури,

що використовується Введення

Наука - одна з форм суспільної свідомості (нарівні з філософією, релігією і інш.), орієнтована на отримання і систематизацію знань про об'єктивну реальність, включаючи діяльність по виробітку нового знання, а також і її результат. Наука є система знань, що історично розвивається про властивості і відносини об'єктів, що вивчаються, якими є природа, чоловік і социокультурная середовище мешкання [5].

Електрифікація, т. е. виробництво, розподіл і застосування електроенергії, залишалася і залишається одним з предметів наукового дослідження.

Актуальність наукового дослідження електрифікації пов'язана з тим, що на базі останній розвиваються промисловість, сільське господарство, транспорт і інші найважливіші державні галузі.

Енергетична система (енергосистема) - це, як відомо, сукупність електростанцій, електричних і теплових мереж, сполучених між собою і пов'язаних спільністю режимів в безперервному процесі виробництва, перетворення, передачі і розподілу електричної і теплової енергії при загальному управлінні цим режимом.

Одним з невід'ємних елементів енергосистеми є магніт. Саме про нього, більш детально, піде мова в даному рефераті.

Ми звикли до магніта і відносимося до нього трішки поблажливо як до застарілого атрибута шкільних уроків фізики, часом навіть не підозрюючи, скільки магнітів навколо нас. У наших квартирах десятки магнітів: в електробритвах, динаміках, магнітофонах, в годинах, в банках з цвяхами, нарешті. Самі ми - також магніти: биотоки, поточні в нас, народжують навколо нас химерний узор магнітних силових ліній. Земля, на якій ми живемо, - гігантський блакитний магніт. Сонце - жовта плазмова куля - магніт ще більш грандіозний. Галактик і туманності, ледве помітні телескопами, - незбагненні по розмірах магніти. Термоядерний синтез, магнитодинамическое генерування електроенергії, прискорення заряджених частинок в синхротронах, підйом затонулих судів - все це області, де потрібно грандіозні, небачені раніше по розмірах магніти. Проблема створення сильних, сверхсильных, ультрасильных і ще більш сильних магнітних полів стала однією з основних в сучасній фізиці і техніці.

1. Історія використання магнітів в древні часи

Самі старі «документальні» свідчення про знайомство людей з магнітами прийшли до нас з Центральної Америки. На міській площі гватемальского містечка Демокрасия стоїть дюжина древніх фігур, знайдених при розкопках городища ольмеков. «Товсті хлопчики», як їх називали за округлість і масивність, - символи ситості, благополуччя, плодючості. Ці скульптури більш трьох тисяч років назад висічені з брил магнітної породи. Цікаво, що магнітні силові лінії як би вийдуть з живота «товстунів»! До речі, крім «товстих хлопчиків», древні ольмеки уміли висікати фігури морських черепах з намагніченою головою, зв'язуючи, можливо, здатність черепах знаходити курс у відкритому морі з властивостями магніта орієнтуватися в магнітному поле Землі [4].

У китайських літописах зустрічаються описи магнітних воріт, через які не міг пройти недоброзичливець із зброєю, а також магнітних бруківок і інших застосувань чарівного каменя нісенітниці, просто магнітного железняка. У іншій легенді розказується про військову перемогу імператора Хуанг-Ти, отриману більш трьох тисяч років тому. Цією перемогою він був зобов'язаний своїм майстрам, що виготували вози, на яких були встановлені фігурка людини з рукою, довгастою уперед. Фігурка могли обертатися, але довгаста рука завжди вказувала на південь. За допомогою таких возів Хуанг-Ти зміг в густому тумані напасти на ворога з тилу і розгромити його. Спираючись на відомості, приведені в древнейших китайських енциклопедіях, можна висловити здогадку про те, що між 300 і 400 рр. до н. е. магнітна стрілка використовувалася на кораблях. Якщо ж перейти від легенд до твердо встановлених фактів, то компас значно «помолодіє». Так, в музеї зберігається китайський компас «лише» тисячолітньої давності, що нагадує за формою нашу хохломскую ложку.

З інших древнейших згадок про магніти потрібно виділити розповідь про каплицю Магомета з магнітним зведенням, під яким парить залізна скриня з прахом пророка [2]. Однак європейським мандрівникам ні разу не вдалося побачити цієї дивини, навіть тим, хто, прикинувшись правовірним і обдуривши пильність мулл, проник в храм Кааби.

Назва «магніт», як затверджує Платон, дане магнетиту Евріпідом, що називав його в своїх драмах «каменем з Магнезії». По іншій, значно більш красивій і відомої, але менш правдоподібній притчі Плінія (запозиченої ним у Нікандра) назва дана в честь казкового волопаса Магніса, цвяхи від сандаль і залізна палиця якого прилипали до незнаних каменів. Мабуть, слово «магніт» дійсно відбувається від назви провінції Магнезія (в Греції), жителів якої кликали магнетами. Так затверджував Тіт Лукреций Покарань в своїй поемі «Про природу віщу». Російський мандрівник В.А. Теплов, що відвідав Магнезію в 80-х роках минулого віку, затверджував, що гора відома частими ударами в неї блискавок (цим же славилася і гора Магнітна на Уралі, що майже цілком складається з магнетита). Найбільш поширена з казок про чудодійну силу магніта, Тисяча, що війшла в казки «і однієї ночі», запозичена у Плінія, який затверджував, що в Ефіопії існує гора Зімір, що витягає з кораблів всі цвяхи і залізні частини [2].

І в Азії, і в Європі, мабуть, давно використали магнетизм Землі, застосовуючи для орієнтування магнітний камінь, підвішений на нитці або встановлений на дощечці, плаваючій на спокійній поверхні води. У старому французькому романові «Про троянду» магніт описувався під назвою «маринетта», з чого можна зробити висновок про використання його на морських судах. Ці обставини не змогли перешкодити італійцям побудувати в Неаполе пам'ятник Флавіо Джойя, жителю міста Амальфі, який ніби винайшов магнітний компас в 1302 р., і відсвяткувати в 1902 р. шестисотріччя відкриття. Не за легенду говорять хоч би згадки про компас ченця з монастиря св. Альбана Олександра Некема в 1187 р. і вірші поета Гюйо Прованського, написаний в 1206 р. Але красива легенда об Флавіо Джойя, «винахідникові компаса», досі живе у італійців [4].

Магнітна сила залучала не тільки мореплавців. Нею всерйоз цікавилися і древні будівники. Плиний писав, що александрійський архітектор Хинократ (або Тімохарес) почав робити зведення храму Арсиної з магнітного каменя, для того щоб залізна фігура Арсиної висіла в повітрі; цей задум не був, повидимому, здійснений через смерть Хинократа і брата Арсиної, Птолемея, який, як виразилися б зараз, «фінансував» це підприємство. Багато які історики церкви одностайно і незалежно затверджують, що в александрийском храмі Серапіса статуя бога Сонця могла, до подиву що моляться, злетіти до стелі, що принаджується силою великого магніта. А через тисячі років ідея «храму Арсиної» знову знайшла своїх прихильників: молоді автори - наші сучасники - запропонували проекти пам'ятників з використанням магнітних склепінь, що нагадують зведення Хинократа [9].

Аристотель, тлумачачи думці Фалеса в своєму трактаті про душу, писав: він (Фалес) шанував причиною всякого руху душу, і, отже, лише завдяки їй магніт може повідомляти рух залізу. Отже, душа. Ще Орфей співав, що «залізо тягнеться до магніта, як наречена до жениха». Можливо, в магніті живе душа зла? Можливо, магніти створені злими демонами на погибель людям і на користь злодіям? Адже те, що володіє властивістю відсувати замки і відмикати замки, напевно створено ради крадіжки. Платон затверджував, що властивості магніта мають божественне походження, і тим самим уник багатьох роздумів і сумнівів.

Тисячі років тому кабиры (так називали бродячих фокусників Древньої Греції) мандрували по своїй землі і давали в тіні оливи дивні уявлення. Одне з них завжди приковувало увагу мешканців навколишніх селищ. Те, що робили кабиры, вселяло благоговійну повагу до їх таємної могутності. Декілька важких залізних кілець висіли, нічим не пов'язані між собою, одні під іншим, не падаючи. Здавалося, могутній Зевс, сильний і невидимий, підтримує долонями на вазі ці кільця. Секрет кабиров полягав в тому, що кільця ці були зроблені з «геркулесова каменя», що добувався десь в Маніссе [4]. Унікальна здатність магніта притягати залізні предмети асоціювалася в уяві древніх з плотською любов'ю, і тому перші пояснення притягаючої дії цих каменів були пов'язані з приписуванням магніту жіночого, а залозу чоловічого начала. Сьогодні добре відомо, що є матеріали, які магнітом відштовхуються. До їх числа, наприклад, належить мідь. Правда, це відштовхування дуже слабе, але хто знає - чи не могли древні якимсь чином помітити його і створити своє вчення об феамеде - антимагніті. Зараз такі речовини називають диамагнетиками [4].

2. Історія створення і використання електромагнітів

До XVIII віку слова «магніт» і «залізо» були синонімами. Потім на авансцену упевнено вийшов електричний струм, він став господарем положення. Мало кому помітний, але справді радикальний переворот від заліза до заліза з струмом здійснився в 20-е роки минулого сторіччя в лабораторіях вчених. Після опублікування памфлета Ерстеда багато які зацікавилися проблемами електромагнетизм: в тому ж 1820 р. Араго продемонстрував дріт з струмом, обліплений залізними опилками, а Ампер довів, що спіраль з струмом - соленоїд - володіє всіма властивостями природного магніта, притягаючи дрібні залізні предмети. Що стосується першого електромагніту, тобто котушки, обтічної струмом і вмісної всередині залізний сердечник, то його винаходу довелося чекати ще п'ять років. Цей пристрій створив Вільям Стерджен [4].

Першим внеском Стерджена в науку стала розробка ним модифікованої моделі циліндрів Ампера, що обертаються, описаної в «Філософському журналі» в 1823 р. На наступний рік він написав чотири статті по термоелектриці, а 23 травня 1825 р. представив Суспільству мистецтв декілька вдосконалених приладів для електромагнітних експериментів, серед яких був той, що став тепер славнозвісним перший електромагніт. Ідея циліндричного і подковообразного магнітів захопила його ще в 1823 р. Тоді Стерджен і побудував колесо, що обертається «Стерджена» - фактично одну з перших модифікацій електромотора. Стерджен зробив ряд дуже важливих відкриттів, про які написав декілька статей, однак «Філософський журнал», для якого вони призначалися, відмовився їх друкувати, і Стерджену не залишалося нічого, як створити свій власний журнал - «Аннали електрики». Музей науки в Манчестере, директором якого став Стерджен в 1840 р., був дуже науковим, щоб бути прибутковим, і Стерджен жив в бідняцтві. У 1850 р. винахідник електромагніту помер, так і не отримавши в нагороду за свій великий винахід ні багатства, ні слави.

Перший в світі електромагніт, продемонстрований Стердженом 23 травня 1825 р. суспільству мистецтв, являв собою зігнений в підкову лакований залізний стержень довжиною 30 і діаметром 1,3 см, покритий зверху одним шаром ізольованого мідного дроту. Електроенергією він забезпечувався від гальванічної батареї (вольтова стовпа). Електромагніт втримував на вазі 3600 г і значно перевершував по силі природні магніти такої ж маси. Це було блискуче на ті часи досягнення.

Правління суспільства оцінило заслуги Стерджена. Він отримав медаль і грошову премію, а перший електромагніт був виставлений в музеї суспільства. Джоуль, експериментуючи з самим першим магнітом Стерджена, зумів довести його підіймальну силу до 20 кг. Це було в тому ж 1825 р. У 1828 р. лондонський часовий майстер Воткинс виготував електромагніт, який підіймав 30 кг. Тоді ж професор Молл з Утрехта, взявши за основу конструкцію Воткинса, виготував магніт, «що підіймав ковадло масою 60 кг і що не підіймав ковадло масою 80 кг». У 1832 р. Стерджен виготував магніт, що підіймав 160 кг, але вже в тому ж році Марш створив магніт, здатний підняти більше за 200 кг. Однак Стерджен не мав намір втрачати першість. На його замовлення в 1840 р. був виконаний електромагніт, здатний підняти вже 550 кг! До того часу у Стерджена знайшовся дуже сильний суперник за океаном. У квітні 1831 р. професор Йельського університету Джозеф Генрі (його ім'ям названа одиниця індуктивності) побудував електромагніт масою біля 300 кг, що підіймав біля 1т [6].

Перший внесок в теорію розрахунку електромагнітів внесли російські вчені Е.X. Ленц і Б.С. Якобі, що вказали на зв'язок підіймальної сили електромагніту і твір амперажу в котушках на число витків обмотки. Після Ленца і Якобі великий внесок в теорію розрахунку магнітів внесли англійці брати Гопкинсони, які запропонували метод обліку насичення - явища, давно поміченого проектувальниками магнітів і що полягає в тому, що в магніті заданої форми після деякої межі збільшенням струму в котушках не можна підвищити його підіймальну силу.

Сучасна теорія зв'язує це явище з тим, що при досягненні деякого намагнічуючого струму елементарні магнитики (діполь) заліза (феромагнетика), раніше розташовані безладно, в основному орієнтовані в одному напрямі і при подальшому посиленні намагнічуючого струму істотного збільшення числа магнитиков, орієнтованих в одному напрямі, не відбувається. Насичення сталі привело до того, що індукція магнітного поля перших магнітів не перевищувала 2 Тл [3].

Самий вражаючий і незвичайний дослідницький електромагніт, який ніколи не був побудований, запропонував славнозвісний американський винахідник Томас Альва Едісон. На початку 90-х років позаминулого сторіччя він запропонував створити могутній приймач, який би реєстрував електромагнітні процеси на Сонці. Проект полягав в наступному. У місті Огдене, штат Нью-Джерсе, є прямовисна скеля з магнітного железняка, маса якої не менше за 100 млн. т. Якби обмотати цю скелю великою кількістю дроту так, щоб скеля грала роль гігантського сердечника колосального електромагніту, то за допомогою цієї обмотки, внаслідок її великої індуктивності, можна було б стежити за зміною магнітного стану Сонця. У цей час, звісно, в такому датчику магнітного поля космічних тіл немає необхідності. Електромагнітні процеси на Сонці можна добре вивчати за допомогою радіотелескопів і інших приладів, хоч і громіздких, але все-таки в декілька тисяч разів більш легких і зручних, чим магнітна скеля. Однак для свого часу ідея Едісона була дивно сміливою і передовой.3. Природні і штучні магніти

Природні (або природні) магніти зустрічаються в природі у вигляді покладів магнітних руд. У Тартуськом університеті знаходиться самий великий відомий природний магніт. Його маса становить 13 кг, і він здатний підняти вантаж в 40 кг.

Штучні магніти - це магніти створені людиною на основі різних феромагнетиків. Так звані "порошковые" магніти (із заліза, кобальту і деяких інших добавок) можуть втримати вантаж більш ніж 5000 раз що перевищує їх власну масу [3].

Існують штучні магніти двох різних видів:

Одні - так звані постійні магніти, що виготовляються з "магнітно-твердих" матеріалів. Їх магнітні властивості не пов'язані з використанням зовнішніх джерел або струмів.

До іншого вигляду відносяться так звані електромагніти з сердечником з "магнітно-м'якого" заліза. Магнітні поля, що Створюються ними зумовлені в основному тим, що по проводу обмотки, що охоплює сердечник, проходить електричний струм.

Штучні магніти, отримані методом натирання, стали виготовляти в Англії ще в XVIII віці. При виготовленні магнітів не всі сорти заліза поводилися однаково - в одному випадку швидко отримували бажаний результат, в іншому - намагніченість була нікчемною. Легконамагничивающиеся речовини, як правило, так само легко і розмагнічуються (чисте залізо); труднонамагничивающиеся речовини (сталь) залишаються сильнонамагниченными і після видалення зовнішнього магнітного поля. Перші речовини звичайно називають магнитомягкими, другі - магнитожесткими. У кінці минулого століття помітили, що добавка до заліза 3% вольфраму приблизно в 3 рази поліпшує властивості штучних магнітів. Добавка кобальту поліпшує властивості ще в 3 рази.

Магнитожесткие матеріали проводяться особливою галуззю металургії, де використовуються найбільш сучасні способи плавки і контролю якості.

Висхідні матеріали попадають в млини з атмосферою інертних газів, порошки змішуються, пресуються жахливо великим тиском при одночасному накладенні величезних магнітних полів, який орієнтує домены для посилення їх дії.

Сплав ЮНКД-ЗБТ, наприклад, крім заліза містить алюміній (Ю), нікель (Н), кобальт (ДО), мідь (Д), титан (Т). Пропорції підібрані таким чином, щоб злитки різної форми володіли найбільшою магнітною індукцією, їх структуру можна на замовлення робити то однорідної, то анізотропної, в ній проращиваются в заданому напрямі голчаті кристали, теплові і електромагнітні хвилі допомагають металлофизикам варіювати властивості заготівель, домагаючись об'ємного розподілу їх якостей. У результаті вдається створити магніти з вельми високою підіймальною силою. Сплав кобальту з рідкоземельними елементами дозволяє, наприклад, підняти вантаж 200 г на 1 г масу магніта.

Самий великий в світі постійний магніт важить 2 т. З його допомогою створюється магнітне поле інтенсивністю 0,11 Тл в об'ємі приблизно 10 л. Такий магніт застосовують у допоміжному обладнанні ядерного реактора Чикагського університету; це - частина магнитогидродинамической установки для перекачування рідких металів [6].

4. Застосування магнітів в різних сферах діяльності сучасного суспільства

Основне застосування магніт знаходить в електротехнікові, радіотехнікові, приладобудуванні, автоматиці і телемеханике. Тут феромагнітні матеріали йдуть на виготовлення магнитопроводов, реле і т.д. [4].

Электромашинные генератори і електродвигуни - машини обертального типу, що перетворюють або механічну енергію в електричну (генератори), або електричну в механічну (двигуни). Дія генераторів заснована на принципі електромагнітної індукції: в проводі, рухомому в магнітному полі, наводиться електрорухома сила (ЭДС). Дія електродвигунів заснована на тому, що на провід з струмом, вміщений в поперечне магнітне поле, діє сила.

Магнитоэлектрические прилади. У таких приладах використовується сила взаємодії магнітного поля з струмом у витках обмотки жвавої частини, прагнуча повернути останню.

Індукційні лічильники електроенергії. Індукційний лічильник являє собою не що інакше, як малопотужний електродвигун змінного струму з двома обмотками - струмової і обмоткой напруження. Провідний диск, вміщений між обмотками, обертається під дією моменту, що крутить, пропорційного споживаній потужності. Цей момент урівноважується струмами, що наводяться в диску постійним магнітом, так що частота обертання диска пропорційна споживаній потужності.

Електричні наручні годинники харчуються мініатюрною батарейкою. Для їх роботи потрібно набагато менше деталей, ніж в механічних годинах; так, в схему типових електричних портативних годин входять два магніти, дві котушки індуктивності і транзистор.

Динамометр - механічний або електричний прилад для вимірювання сили тяги або моменту машини, що крутить, станка або двигуна.

Гальмівні динамометри бувають самих різних конструкцій; до них відносяться, наприклад, гальмо Проні, гідравлічний і електромагнітний гальма [10].

Електромагнітний динамометр може бути виконаний у вигляді мініатюрного приладу, придатного для вимірювань характеристик малогабаритних двигунів.

Гальванометр - чутливий прилад для вимірювання слабих струмів. У гальванометрі використовується обертаючий момент, виникаючий при взаємодії подковообразного постійного магніта з невеликою токонесущей котушкою (слабим електромагнітом), підвішеною в зазорі між полюсами магніта. Обертаючий момент, а отже, і відхилення котушки пропорційні струму і повній магнітній індукції в повітряному зазорі, так що шкала приладу при невеликих відхиленнях котушки майже лінійна. Прилади на його базі - самий поширений вигляд приладів [1].

Магнітні властивості речовини знаходять широке застосування в науці і техніці як засіб вивчення структури різних тіл. Так виникли науки:

Магнитохимия - розділ фізичної хімії, в якому вивчається зв'язок між магнітними і хімічними властивостями речовин; крім того, магнитохимия досліджує вплив магнітних полів на хімічні процеси. магнитохимия спирається на сучасну фізику магнітних явищ. Вивчення зв'язку між магнітними і хімічними властивостями дозволяє з'ясувати особливості хімічної будови речовини.

Магнітна дефектоскопія, метод пошуку дефектів, заснований на дослідженні спотворень магнітного поля, виникаючих в місцях дефектів у виробах з феромагнітних матеріалів.

Прискорювач частинок, установка, в якій за допомогою електричних і магнітних полів виходять направлені пучки електронів, протонів, іонів і інших заряджених частинок з енергією, що значно перевищує теплову енергію.

У сучасних прискорювачах використовуються численні і різноманітні види техніки, в т.ч. могутні прецизионные магніти.

У медичній терапії і діагностиці у скорители грають важливу практичну роль. Багато які лікарняні установи у всьому світі сьогодні мають в своєму розпорядженні невеликі електронні лінійні прискорювачі, що генерують інтенсивне рентгенівське випромінювання, вживане для терапії пухлин. У меншій мірі використовуються циклотрони або синхротрони, що генерують протонні пучки. Перевага протонів в терапії пухлин перед рентгенівським випромінюванням складається в більш локалізованому енерговиділенні. Тому протонна терапія особливо ефективна при лікуванні пухлин мозку і очей, коли пошкодження навколишніх здорових тканин повинне бути по можливості мінімальним [8].

Представники різних наук враховують магнітні поля в своїх дослідженнях. Фізик вимірює магнітні поля атомів і елементарних частинок, астроном вивчає роль космічних полів в процесі формування нових зірок, геолог по аномаліях магнітного поля Землі відшукує поклади магнітних руд, з недавнього часу біологія також активно включилася у вивчення і використання магнітів.

Біологічна наука першої половини XX віку упевнено описувала життєві функції, зовсім не враховуючи існування яких-небудь магнітних полів. Більш того деякі біологи вважали потрібним підкреслити, що навіть сильне штучне магнітне поле не впливає ніякого чином на біологічні об'єкти.

У енциклопедіях про вплив магнітних полів на біологічні процеси нічого не говорилося. У науковій літературі всього світу щорічно з'являлися одиничні позитивні міркування про той або інакший біологічний ефект магнітних полів. Однак цей слабий струмочок не міг розтопити айсберг недовір'я навіть до постановки самої проблеми... І раптом струмочок перетворився в бурхливий потік. Лавина магнитобиологических публікацій, немов зірвавшись з якою - те вершини, з початку 60 - х років невпинно збільшується і заглушає скептичне висловлювання.

Від алхіміків XVI віку і до наших днів біологічна дія магніта багато разів знаходило поклонників і критиків. Неодноразово протягом декількох віків спостерігалися сплески і спади інтересу до лікувальної дії магніта. З його допомогою намагалися лікувати (і не безуспішно) нервові хвороби, зубний біль, безсоння, болі в печінці і в шлунку - сотні хвороб [9].

Для лікувальних цілей магніт став вживатися, ймовірно, раніше, чим для визначення сторін світла.

Як місцевий зовнішній засіб і як амулет магніт користувався великим успіхом у китайців, індусів, єгиптян, арабів, греків, римлян і т.д. Про його лікувальні властивості згадують в своїх трудах філософ Арістотель і історик Пліній.

У другій половині XX віку широко розповсюдилися магнітні браслети, що благотворно впливають на хворі з порушенням кров'яного тиску (гіпертонія і гіпотонія).

Крім постійних магнітів використовуються і електромагніти. Їх також застосовують для широкого спектра проблем в науці, техніці, електроніці, медицині (нервові захворювання, захворювання судин кінцівок, сердечно - судинні захворювання, ракові захворювання).

Більш усього вчені схиляються до думки, що магнітні поля підвищують опірність організму.

Існують електромагнітні вимірювачі швидкості руху крові, мініатюрні капсули, які за допомогою зовнішніх магнітних полів можна переміщувати по кровоносних судинах щоб розширювати їх, брати проби на певних дільницях шляху або, навпаки, локально виводити з капсул різні медикаменти.

Широко поширений магнітний метод видалення металевих частинок з ока.

Більшості з нас відоме дослідження роботи серця за допомогою електричних датчиків - електрокардіограма. Електричні імпульси, що виробляються серцем, створюють магнітне поле серця, яке в max значеннях становить 10-6 напруженості магнітного поля Землі. Цінність магнитокардиографии в тому, що вона дозволяє отримати зведення про електрично "німі" області серця.

Треба відмітити, що біологи зараз просять фізиків дати теорію первинного механізму біологічної дії магнітного поля, а фізики у відповідь вимагають від біологів побільше перевірених біологічних фактів. Очевидно, що успішною буде тісна співпраця різних фахівців [3].

Важливою ланкою, об'єднуючою магнитобиологические проблеми, є реакція нервової системи на магнітні поля. Саме мозок першим реагує на будь-які зміни у зовнішній середі. Саме вивчення його реакцій буде ключем до рішення багатьох задач магнитобиологии.

Серед технологічних революцій кінця XX віку однієї з самих головних є переклад споживачів на атомне паливо. І знов магнітні поля виявилися в центрі уваги. Тільки вони зможуть приборкувати примхливу плазму в «мирній» термоядерній реакції, яка повинна прийти на зміну реакціям ділення радіоактивних ядер урану і торію.

Що б ще спалити? - нав'язливим рефреном звучить питання, що вічно мучить енергетиків. Досить довго нас виручали дрова, але у них мала енергоємність, а тому дров'яна цивілізація примітивна. Сьогоднішній наш добробут заснований на спаленні викопного палива, однак легкодоступные запаси нафти, вугілля і природного газу повільно, але вірно вичерпуються. Волею-неволею доводиться переорієнтувати паливно-енергетичний баланс країни на щось інше. У майбутньому віці залишки органічного палива доведеться зберігати для сировинних потреб хімії. А основним энергосырьем, як відомо, стане ядерне паливо.

Ідея магнітної термоізоляції плазми заснована на відомій властивості електрично заряджених частинок, рухомих в магнітному полі, викривляти свою траєкторію і рухатися по спіралі силових ліній поля. Це викривлення траєкторії в неоднорідному магнітному полі приводить до того, що частинка виштовхується в область, де магнітне поле більш слабе. Задача складається в тому, щоб плазму з всіх сторін оточити більш сильним полем. Ця задача вирішується в багатьох лабораторіях світу. Магнітне утримання плазми відкрили радянські вчені, які в 1950 р. запропонували втримувати плазму в так званих магнітних пастках (або, як часто їх називають, в магнітних пляшках).

Прикладом вельми простої системи для магнітного утримання плазми може служити пастка з магнітними пробками або дзеркалами (пробкотрон). Система являє собою довгу трубу, в якій створене подовжнє магнітне поле. На кінцях труби намотані більш масивні обмотки, ніж в середині. Це приводить до того, що магнітні силові лінії на кінцях труби розташовані гущавині і магнітне поле в цих областях сильніше. Таким чином, частинка, що попала в магнітну пляшку, не може покинути систему, бо їй довелося б перетинати силові лінії і внаслідок лоренцевой сили «накручуватися» на них. На цьому принципі була побудована величезна магнітна пастка установки «Огра-1», пущеної в Інституті атомної енергії імені І.В. Курчатова в 1958 р. Вакуумна камера «Огра-1» має довжину 19 м при внутрішньому діаметрі 1,4 м. Середній діаметр обмотки, що створює магнітне поле, становить 1,8 м, напруженість поля в середині камери 0,5 Тл, в пробках 0,8 Тл.

Вартість електроенергії, що отримується від термоядерних електростанцій, буде дуже низкой внаслідок дешевизни початкової сировини (води). Настане час, коли електростанції будуть виробляти буквально океани електроенергії. За допомогою цієї електроенергії стане можливим, бути може, не тільки кардинально змінити умови життя на Землі - повернути назад ріки, осушити болота, обводнить пустелі, - але і змінити вигляд навколишнього космічного простору - заселити і «надихнути» Місяць, оточити Марс атмосферою.

Одна з основних труднощів на цьому шляху - створення магнітного поля заданої геометрії і величини. Магнітні поля в сучасних термоядерних пастках відносно невелики. Проте, якщо врахувати величезні об'єми камер, відсутність феромагнітного сердечника, а також спеціальні вимоги до форми магнітного поля, що утрудняють створення таких систем, то потрібно визнати, що пастки, що є - велике технічне досягнення.

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що в цей час немає галузі, в якій би не застосовувався магніт або явище магнетизма.5. Надпровідники і їх застосування магніт надпровідник

Надпровідники часто називають ключем до електротехніки майбутнього. Це пояснюється їх справді дивними властивостями. Взагалі-то, надпровідників як особливих матеріалів не існує. Це звичайні матеріали з елементів таблиці Менделеєва, у яких в певних умовах з'являються незвичайні властивості. Алюміній, наприклад, вважається хорошим провідником, непогано пропускає тепло і в своїй товщі трохи посилює магнітне поле (парамагнетик). При охолоджуванні нижче за 1,2 До електропровідність алюмінію зростає нескінченно (надпровідник), теплопровідність так само сильно гіршає (теплоизолятор), а магнітне поле в нього вже не може проникнути (диамагнетик). Здавалося б, що за досягнення так корисних якостей треба платити дуже дорого - досягнення низьких температур - задоволення недешеве. Виявилося, однак, що вартість рефрижераторів і теплового захисту холодних зон незрівнянна з перевагами, що досягаються. Стало можливим без надмірних витрат отримувати величезні струми (в декілька тисяч разів більші, ніж в звичайних провідниках) і величезні магнітні поля при скромних перетинах токонесущих шин: саме це є надзвичайно важливим при створенні могутніх електроенергетичних пристроїв [9].

Ясно, що для створення генераторів більшої потужності знадобляться нові конструкторські рішення і матеріали. У зв'язку з цим особливі надії вчені і інженери покладають на надпровідність. Недаремно одним з основних напрямів розвитку науки намічені теоретичні і експериментальні дослідження в області надпровідних матеріалів, а одним з основних напрямів розвитку техніки - розробка сверхпроводниковых турбогенераторів. Надпровідне енергоустаткування дозволить різко збільшити електричні і магнітні навантаження в елементах пристроїв і завдяки цьому різко скоротити їх розміри. У надпровідному проводі допустима густина струму, в 10...50 разів перевищуюча густина струму в звичайному енергоустаткуванні. Магнітні поля можна буде довести до значень порядку 10 Тл, в порівнянні з 0,8...1 Тл в звичайних машинах. Якщо врахувати, що розміри електротехнічних пристроїв зворотно пропорційні твору допустимої густини струму на індукцію магнітного поля, то ясно, що застосування надпровідників зменшить розміри і масу енергоустаткування у багато разів!

Багато які перешкоди самі по собі відпадають, якщо використати ефект надпровідності і застосувати надпровідні матеріали. Тоді втрати в роторной обмотке можна практично звести до нуля, оскільки постійний струм не буде зустрічати в ній опори. А раз так, підвищується КПД машини. Що Протікає по надпровідній обмотке збудження струм великої сили створює так сильне магнітне поле, що вже немає необхідності застосовувати стальну магнитопровод, традиційну для будь-якої електричної машини. Усунення сталі знизить масу ротора і його інерційність. Створення кріогенних електричних машин - не данина моді, а необхідність, природне слідство науково-технічного прогресу. І є всі основи затверджувати, що до кінця віку надпровідні турбогенератори потужністю більше за 1000 МВт будуть працювати в енергосистемах [4].

Енергетикам потрібні не тільки холодні генератори. Вже виготовлено і перевірено декілька десятків надпровідних трансформаторів (перший з них побудований американцем Мак-Фи в 1961 р.; трансформатор працював на рівні 15 кВт). Є проекти надпровідних трансформаторів на потужність до 1 млн. кВт. При досить великих потужностях надпровідні трансформатори будуть легше звичайних на 40...50% при приблизно однакових із звичайними трансформаторами втратах потужності (в цих розрахунках враховувалася і потужність ожижителя).У надпровідних трансформаторів, однак, є і істотні недоліки. Вони пов'язані з необхідністю захисту трансформатора від виходу його з надпровідного стану при перевантаженнях, короткими замыканиях, перегрівах, коли магнітне поле, струм або температура можуть досягнути критичних значень.

У останні роки стає все більш близькою до здійснення мрія про надпровідні лінії електропередачі. Все зростаюча потреба в електроенергії робить дуже привабливою передачу великої потужності на великі відстані. Радянські вчені переконливо показали перспективність надпровідних ліній передачі. Вартість ліній буде порівнянна з вартістю звичайних повітряних ліній передачі електроенергії (вартість надпровідника, якщо врахувати високе значення критичної густини його струму в порівнянні з економічно доцільною густиною струму в мідних або алюмінієвих проводах, невелика) і нижче за вартість кабельних ліній. Здійснювати сверхпроводниковые лінії електропередачі передбачається так: між кінцевими пунктами передачі в землі прокладається трубопровід з рідким азотом. Всередині цього трубопровода розташовується трубопровід з рідким гелієм. Гелій і азот протікають по трубопроводах внаслідок створення між початковим і кінцевим пунктами різниці тиску. Таким чином, ожижительно-насосні станції будуть лише на кінцях лінії. Рідкий азот можна використати одночасно і як діелектрик. Гелієвий трубопровід підтримується всередині азотного діелектричними стойками (у більшості ізоляторів діелектричні властивості при низьких температурах поліпшуються). Гелієвий трубопровід має вакуумну ізоляцію. Внутрішня поверхня трубопровода рідкого гелію покрита шаром надпровідника. Втрати в такій лінії з урахуванням неминучих втрат на кінцях лінії, де надпровідник повинен стыковаться з шинами при звичайній температурі, не перевищать декількох часткою відсотка, а в звичайних лініях електропередачі втрати в 5...10 разів більше!

Основою енергетики початку XXI віку можуть стати атомні і термоядерні станції з надзвичайно могутніми електрогенераторами. Електричні поля, породжені надпровідними електромагнітами, могутніми ріками зможуть перетекать по надпровідних лініях електропередачі в надпровідні накопичувачі енергії, звідки по мірі необхідність буде відбиратися споживачами. Електростанції зможуть рівномірно виробляти потужність і вдень, і вночі, а звільнення їх від планових режимів повинно підвищити економічність і термін служби головних агрегатів [9].

До наземних електростанцій можна додати космічні сонячні станції. Зависши над фіксованими точками планети, вони повинні будуть перетворювати сонячні промені в короткохвильове електромагнітне з лучение, щоб посилати сфокусированные потоки енергії до наземних перетворювачів в струми промислової призначення. Все енергоустаткування наземно-космічних електричних систем повинне бути надпровідним, у іншому разі втрати в провідниках кінцевої електропровідності виявляться, мабуть, неприйнятно великими.

Висновок

Світогляд і добробут людини в достатній мірі залежить від прогресу науки.

Маленькій тремтячій стрілці, з одного кінця фарбованої в чорний колір, з іншого - в червоний, ми зобов'язані дивними відкриттями. Невідомі світи, екзотичні тварини, запашні острови, крижані континенти і не знаючі цивілізації народи з'явилися перед очима здивованих «водіїв фрегатів», що звіряли свій шлях з маленькою стрілкою компаса...

У величезному арсеналі коштів сучасної науки магніт поміщається абсолютно особливу. Без нього неможливе ніяке дослідження, ніяка наука, ніяка промисловість, ніяке цивілізоване життя. Якщо пригадати ще і про те, що не володій Земля магнітним полем, вона була б зараз спопеленою космічним випромінюванням планетою, як Марс, то можна відчути до магнітів щось на зразок вдячності.

Але крім вдячності магніт гідний і поваги - адже якщо мислити в історичних масштабах, то доводиться зізнатися, що ми небагато що ще можемо сказати про природу тяжіння магніта.

Питання магнітного тяжіння ще сотні років буде хвилювати розуми хлопчиськ і вчених. Не станемо переоцінювати своїх знань. Хто це робить, часто попадає впросак. Пригадаємо, що було написано про електрику в 1755 р. в одному лондонському тижневику: «Електрика - сила, добре вивчена людиною. Її з успіхом застосовують для лікування хвороб, ця сила здатна прискорювати розвиток рослин» [2].

Ці слова були написані до Фарадея, Ампера, Максвелла, коли люди, як тепер сміливо можна затверджувати, майже нічого не знали про електрику. А тепер, у другій половині XX віку, навряд чи який-небудь вчений знайде в собі сміливість затверджувати: «Електрика - сила, добре вивчена людиною».

Ми багато знаємо про електрику і магнетизм і з кожним днем взнаємо все більше і більше. Але за однією проблемою встають інші, не менш складні і цікаві. Життя завжди буде повне загадок. І нарівні з самими складними - загадкою життя і загадкою Вселеною - загадка магніта завжди буде давати їжу для допитливого розуму.

Альберт Ейнштейн на все життя запам'ятав той день, коли йому, чотирирічній дитині, подарували нову іграшку - компас. На все життя зберіг він дитячу удивленность чудовими властивостями магніта, тими самими властивостями, які тисячі років назад хвилювали наші предки [2].

Навряд чи коли-небудь знайдеться людина, яка візьме на себе сміливість затверджувати: «Я осяг загадку магніта!» Однак вчені, що пізнали дивно невелику толику таємниці, змогли створити пристрої, здатні суперничати з самими сильними магнітами, створеними природою.

Список літератури, що використовується

1. Велика радянська енциклопедія. Видавництво "Радянська енциклопедія", М., 1974.

2. Дягилев, Ф.М. Із історії фізики і життя її творців: учбова допомога для вузів / Ф.М. Дягильов. - М.: Освіта, 1986 р. - 280 з.

3. Кабардин, О.Ф. Фізіка: Справ. Матеріали: Навчань. Допомога для учнів. / О.Ф. Кабардін. - 3-е изд. - М.: Освіта, 1991. - 367с.: мул.

4. Карцев, В.П. Магніт за три тисячоліття / В.П. Карцев. - М.: Знання, 1986 р. - 230 з.

5. Лось, В.А. Історія і філософія науки. Основи курсу: учбова допомога / В.А. Лось. - М.: Видавництво - торгова корпорація «Дашков і К0», 2004.- 404 з.

6. Милковская, Л.Б. Повторім фізику: учбова допомога для вузів / Л.Б. Мілковська. - М.: Вища школа, 1991- 307с.: мул.

7. Симоненко, О.Д. Електротехнічеська наука в першій половині XX віку. / О.Д. Симоненко. - М.: Знання, 1988 р. - 325с.

8. Сучасна радіоелектроніка (50-80-е рр.) / В.П. Борісов [і інш.]; під ред. В.П. Борісова, В.М. Родіонова. - М.: Омега-Л, 1993. - 340 з.

9. Холодів, Ю.А. Человек в магнітній павутині: / Ю.А. Холодов. - М.: Знання, 1972 р. - 173 з.

10. Електромагнітні динамометри//Наука і техніка. - 2008. - №5. - с.25-27

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка