Magnetisme Sifat Magnetik Bahan, Penggunaan

Dia daya tarik o Energi magnetik adalah kekuatan alam yang terkait dengan pergerakan muatan listrik dan mampu menghasilkan daya tarik atau tolakan pada zat tertentu. Magnet adalah sumber magnet yang diketahui dengan baik.

Di dalam interaksi ini diproduksi yang diterjemahkan ke dalam adanya medan magnet, yang memberikan pengaruh pada potongan -potongan kecil besi atau nikel, misalnya.

Warna -warna indah dari lampu utara disebabkan oleh fakta bahwa partikel kosmik memancarkan energi saat dialihkan oleh medan magnet bumi. Sumber: Pixabay.

Medan magnet magnet menjadi terlihat saat ditempatkan di bawah kertas tempat file besi tersebar. Batas segera berorientasi di sepanjang garis bidang, menciptakan gambar ini dalam dua dimensi.

Sumber lain yang terkenal adalah kabel yang mengangkut arus listrik; Tetapi tidak seperti magnet permanen, magnetisme menghilang ketika arus berhenti.

Setiap kali medan magnet terjadi di suatu tempat, beberapa agen harus melakukan pekerjaan. Energi yang diinvestasikan dalam proses ini disimpan dalam medan magnet yang dibuat dan kemudian dapat dianggap sebagai energi magnetik.

Perhitungan berapa banyak energi magnetik yang disimpan di lapangan tergantung pada ini dan geometri perangkat atau wilayah tempat ia dibuat.

Induktor.

[TOC]

Sejarah dan Penemuan

Aplikasi lama

Legenda yang diceritakan oleh Pliny tentang Yunani Kuno berbicara tentang Pastor Magnes, yang lebih dari 2000 tahun yang lalu menemukan mineral misterius yang mampu menarik potongan besi, tetapi bukan bahan lain. Itu magnetit, oksida besi dengan sifat magnetik yang kuat.

Alasan untuk daya tarik magnetik tetap tersembunyi selama ratusan tahun. Dalam kasus terbaik itu dikaitkan dengan fakta supernatural. Meskipun bukan karena alasan itu mereka berhenti menemukan aplikasi yang menarik untuk itu, seperti kompas.

Kompas yang ditemukan oleh orang Cina memanfaatkan magnetisme tanah itu sendiri sehingga pengguna berorientasi selama navigasi.

Studi Ilmiah Pertama

Studi fenomena magnetik memiliki kemajuan besar berkat William Gilbert (1544 - 1603). Ilmuwan Inggris ini dari era Elizabethan mempelajari medan magnet magnet bola dan menyimpulkan bahwa bumi harus memiliki medan magnetnya sendiri.

Dari studinya tentang magnet, dia juga memperhatikan bahwa dia tidak bisa mendapatkan tiang magnetik yang terpisah. Saat magnet dipotong menjadi dua, magnet baru juga memiliki kedua tiang.

Namun, itu pada awal abad ke -19 ketika para ilmuwan memperhatikan keberadaan hubungan antara arus listrik dan magnetisme.

Hans Christian Oersted (1777 - 1851), lahir di Denmark, pada tahun 1820 terjadinya melewati arus listrik melalui pengemudi dan mengamati efek yang terjadi pada kompas. Kompas dialihkan, dan ketika arus berhenti mengalir, kompas menunjuk lagi seperti biasa ke utara.

Fenomena ini dapat diperiksa dengan membawa kompas ke salah satu kabel yang meninggalkan baterai mobil, saat start diaktifkan.

Pada saat menutup sirkuit, jarum harus mengalami defleksi yang dapat diamati, karena baterai mobil dapat memasok arus yang cukup tinggi untuk menyimpang kompas.

Dapat melayani Anda: Pleiades: Sejarah, Asal dan Komposisi

Dengan cara ini jelas bahwa tuduhan bergerak adalah tuduhan yang menimbulkan magnetisme.

Penelitian Modern

Beberapa tahun setelah percobaan Oersted, peneliti Inggris Michael Faraday (1791 - 1867) menandai tonggak sejarah lain ketika menemukan bahwa medan magnet variabel pada gilirannya memunculkan arus listrik listrik.

Kedua fenomena, listrik dan magnetik, saling terkait erat, adalah bahwa masing -masing dapat mengarah ke yang lain. Menyatukan mereka ditugaskan oleh murid Faraday, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), dalam persamaan yang menyandang namanya.

Persamaan ini berisi dan merangkum teori elektromagnetik dan masih valid dalam fisika relativistik.

Sifat magnetik bahan

Mengapa beberapa bahan menunjukkan sifat magnetik atau mendapatkan magnet dengan mudah? Kita tahu bahwa medan magnet disebabkan oleh beban yang bergerak, oleh karena itu di dalam magnet harus ada arus listrik yang tidak terlihat yang menimbulkan magnetisme.

Semua materi mengandung elektron yang mengorbit inti atom. Elektron dapat dibandingkan dengan bumi, yang memiliki gerakan terjemahan di sekitar matahari dan juga salah satu rotasi pada porosnya sendiri.

Fisika klasik menghubungkan gerakan serupa dengan elektron, meskipun analoginya tidak sepenuhnya tepat. Namun, intinya adalah bahwa kedua sifat elektron membuatnya berperilaku seperti spira kecil yang menciptakan medan magnet.

Properti yang berkontribusi paling banyak berkontribusi pada medan magnet atom adalah elektron. Dalam atom dengan banyak elektron, ini dikelompokkan berpasangan dan dengan duri yang berlawanan. Dengan demikian, medan magnetnya dibatalkan satu sama lain. Inilah yang terjadi di banyak bahan.

Namun, ada beberapa mineral dan senyawa di mana ada elektron yang menghilang. Dengan cara ini, medan magnet bersih tidak batal. Ini menciptakan a Momen magnetik, Vektor yang besarnya adalah produk arus oleh area sirkuit.

Momen magnetik yang berdekatan berinteraksi satu sama lain dan membentuk daerah yang disebut Domain magnetik, di mana banyak putaran selaras ke arah yang sama. Medan magnet yang dihasilkan sangat intens.

Feromagnetisme, paramagnetisme dan diamagnetisme

Bahan yang memiliki kualitas ini disebut Feromagnetik. Ada beberapa: besi, nikel, kobalt, gadolinio dan beberapa paduannya.

Sisa elemen dalam tabel periodik tidak memiliki efek magnetik yang diucapkan ini. Termasuk dalam kategori paramagnetik salah satu diamagnetik.

Faktanya, diamagnetisme adalah sifat dari semua bahan, yang mengalami sedikit tolakan di hadapan medan magnet eksternal. Bismuth adalah elemen dengan diamagnetisme yang paling ditekankan.

Untuk bagiannya, paramagnetisme terdiri dari respons magnetik yang kurang intens daripada feromagnetisme tetapi sama -sama menarik. Zat paramagnetik misalnya aluminium, udara dan beberapa oksida besi seperti goetita.

Penggunaan energi magnetik

Magnetisme adalah bagian dari kekuatan fundamental alam. Karena manusia juga menjadi bagian dari itu, mereka disesuaikan dengan adanya fenomena magnetik, serta sisa kehidupan di planet ini. Misalnya, beberapa hewan menggunakan medan magnet bumi untuk memandu secara geografis.

Dapat melayani Anda: analisis dimensi

Faktanya, diyakini bahwa burung melakukan migrasi panjang mereka berkat fakta bahwa di otak mereka mereka memiliki semacam kompas organik yang memungkinkan mereka untuk memahami dan menggunakan bidang geomagnetik.

Sementara manusia tidak memiliki kompas seperti ini, sebaliknya mereka memiliki kemampuan untuk memodifikasi lingkungan dengan lebih banyak cara daripada sisa kerajaan hewan. Dengan demikian, anggota spesies kita telah menggunakan magnetisme untuk manfaatnya dari saat yang sama ketika pendeta Yunani pertama menemukan batu itu.

Beberapa aplikasi energi magnetik

Sejak saat itu ada banyak aplikasi magnet. Inilah beberapa:

- Kompas yang telah disebutkan, yang memanfaatkan bidang geomagnetik Bumi untuk memandu secara geografis.

- Televisi lama, komputer dan osiloskop, berdasarkan tabung sinar katoda, yang menggunakan kumparan yang menghasilkan medan magnet. Ini bertanggung jawab untuk mengalihkan balok elektron untuk memengaruhi tempat -tempat tertentu di layar, sehingga membentuk gambar.

- Spektrometer massa, digunakan untuk mempelajari berbagai jenis molekul dan dengan banyak aplikasi dalam biokimia, kriminologi, antropologi, sejarah dan disiplin ilmu lainnya. Mereka memanfaatkan medan listrik dan magnet untuk mengalihkan partikel yang diisi dalam lintasan yang tergantung pada kecepatannya.

- Magnetohydrodynamic Propulsion, di mana gaya magnet mempromosikan jet air laut (pengemudi yang baik) kembali, sehingga oleh hukum ketiga Newton, kendaraan atau kapal menerima impuls ke depan.

- Resonansi magnetik, metode non -invasif untuk mendapatkan gambar dari bagian dalam tubuh manusia. Pada dasarnya ia menggunakan medan magnet yang sangat intens dan respons inti hidrogen (proton) yang ada dalam jaringan dianalisis, yang memiliki sifat putaran yang disebutkan di atas.

Aplikasi ini sudah ditetapkan, tetapi di masa depan diyakini bahwa magnetisme juga dapat kombia penyakit seperti kanker payudara, melalui teknik Hypertermic, yang menghasilkan panas yang diinduksi secara magnetis.

Idenya adalah menyuntikkan magnetit cairan langsung ke tumor. Berkat panas yang dihasilkan oleh arus yang diinduksi secara magnetis, partikel besi akan cukup panas untuk menghancurkan sel -sel ganas.

Keuntungan dan kerugian

Ketika memikirkan penggunaan jenis energi tertentu, konversi diperlukan dalam beberapa jenis gerakan seperti turbin, lift atau kendaraan, misalnya; atau bahwa itu diubah menjadi energi listrik yang menyalakan beberapa perangkat: televisi, televisi, ATM dan hal -hal seperti itu.

Energi adalah besarnya dengan beberapa manifestasi yang dapat dimodifikasi dalam banyak hal. Dapatkah energi magnet kecil memperkuat lebih dari beberapa koin secara terus menerus?

Agar dapat digunakan, energi harus memiliki jangkauan yang bagus dan melanjutkan dengan sumber yang sangat berlimpah.

Energi primer dan sekunder

Di alam adalah energi seperti itu, dari mana jenis lain diproduksi. Mereka dikenal sebagai energi primer:

- Energi matahari.

- Energi Atom.

- Energi panas bumi.

- Tenaga angin.

- Energi biomassa.

- Energi bahan bakar fosil dan mineral.

Energi sekunder, seperti listrik dan panas, terjadi dari ini. Dimana energi magnetik di sini?

Listrik dan Magnetisme bukan dua fenomena terpisah. Faktanya, keduanya bersatu dikenal sebagai fenomena elektromagnetik. Asalkan ada salah satu dari mereka akan ada yang lain.

Dapat melayani Anda: induktansi timbal balik: formula/koefisien, aplikasi, latihan

Di mana ada listrik, akan ada energi magnetik dalam beberapa cara. Tapi ini adalah energi sekunder, yang membutuhkan transformasi sebelumnya dari beberapa energi utama.

Karakteristik energi primer dan sekunder

Keuntungan atau kerugian dari penggunaan beberapa jenis energi ditetapkan sesuai dengan banyak kriteria. Di antara mereka adalah seberapa mudah dan murah produksinya, dan juga seberapa banyak mampu memengaruhi proses di lingkungan dan orang -orang secara negatif.

Sesuatu yang penting untuk dipertimbangkan adalah bahwa energi diubah berkali -kali sebelum dapat digunakan.

Berapa banyak transformasi yang harus terjadi untuk memproduksi magnet yang dengannya daftar belanja akan meninggalkan pintu kulkas? Berapa banyak untuk membangun mobil listrik? Tentunya cukup.

Dan seberapa bersih energi magnetik atau elektromagnetik? Ada orang yang percaya bahwa paparan terus -menerus terhadap medan elektromagnetik yang berasal dari manusia menyebabkan masalah kesehatan dan lingkungan.

Saat ini ada banyak jalur penelitian yang didedikasikan untuk mempelajari pengaruh bidang -bidang ini terhadap kesehatan dan lingkungan, tetapi menurut organisasi internasional yang bergengsi, tidak ada bukti konklusif bahwa mereka berbahaya.

Contoh energi magnetik

Perangkat yang berfungsi mengandung energi magnetik dikenal sebagai induktor. Ini adalah kumparan yang dibentuk dengan menggulung kawat tembaga dengan jumlah belokan yang cukup, dan berguna di banyak sirkuit untuk membatasi arus dan mencegahnya berubah dengan tajam.

Kumparan tembaga. Sumber: Pixabay.

Dengan mengedarkan arus melalui belokan kumparan, medan magnet dibuat di dalam.

Jika arus berubah, begitu juga garis medan magnet. Perubahan ini menyebabkan arus yang menentang mereka, menurut undang-undang induksi Faraday-Lenz.

Ketika arus meningkat atau berkurang secara tiba -tiba, koil menentangnya, oleh karena itu ia dapat memiliki efek perlindungan pada sirkuit.

Energi magnetik kumparan

Dalam medan magnet yang dibuat dalam volume yang dibatasi oleh belokan koil, energi magnetik disimpan, yang akan dilambangkan sebagai ATAU_B Dan itu tergantung pada:

- Intensitas medan magnet B.

- Luas penampang kumparan KE.

- Panjang kumparan l.

- Permeabilitas vakum μ_{salah satu.}

Itu dihitung sebagai berikut:

Produk KE.l Itu setara dengan volume yang dikunci oleh koil.

Persamaan ini valid di wilayah mana pun ruang di mana ada medan magnet. Jika volumenya diketahui V dari wilayah tersebut, permeabilitasnya dan intensitas lapangan, dimungkinkan untuk menghitung berapa banyak energi magnetik yang dimilikinya.

Olahraga diselesaikan

Medan magnet di dalam kumparan penuh udara 2.Berdiameter 0 cm dan panjang 26 cm adalah 0.70 t. Berapa banyak energi yang disimpan di bidang ini?

Data: Permeabilitas vakum adalah μ_{salah satu} = 4π . 10^-7 T.m/a

Larutan

Nilai numerik diganti dalam persamaan sebelumnya, berhati -hati untuk mengonversi nilai ke unit sistem internasional.

Referensi

1. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. Edisi Keenam. Prentice Hall. 606-607.
2. Wilson, J.D. 2011. Fisika 12. Pearson. 135-146.