История магнетизма
От древнегреческих магнитных камней до электродвигателей в каждом доме — история магнетизма охватывает тысячелетия. В тексте рассказывается, как природное явление удерживает планеты на орбитах, вдохновило на создание компаса, а сегодня служит основой промышленности, электроники и передовых медицинских технологий.
Магнит — это объект, обладающий магнитным полем. Это магнитное поле встречается в природе в некоторых минералах или может быть создано с помощью современных технологий. Планеты (или крупные богатые железом породы), составляющие нашу солнечную систему, включая Солнце, являются магнитами.
Магнитное поле Земли удерживает нашу Луну на гравитационном поводке, а Солнце в нашей Солнечной системе контролирует богатые железом, но гораздо меньшие по размеру частицы (планеты и спутники), находящиеся в пределах его магнитного поля. Эти небесные тела удерживаются на орбите вокруг Солнца благодаря магнитным силам, действующим в его поле, или сфере влияния.
Примерно две с половиной тысячи лет назад (600 г. до н. э.) древние греки наткнулись на более приземленное магнитное поле. Природные камни, магниты, притягивали мелкие кусочки железа. Железо — химический элемент, составляющий значительную часть внутреннего и внешнего ядра Земли. Подобно мотыльку, летящему на пламя, как только богатый железом кусок материала попадал в магнитную зону магнита, он неизбежно захватывался и закреплялся на поверхности магнита.
Магнитный камень, словно по божественному повелению, казался способным притягивать к себе все находящиеся поблизости богатые железом породы. Магнитный камень обладал тем, что должно быть у любого материала, чтобы быть магнитом: магнитным полем. Это поле варьируется по величине и силе. Оно зависит от индивидуальных свойств магнита.
В конце Средневековья (500–1500 гг. н. э.) китайцам и викингам приписывают первое применение этой новой технологии в виде компаса. Фрагмент магнита подвешивался на бечевке или кожаном ремешке, либо балансировался на булавке или веретене и вращался самостоятельно. Намагниченная стрелка магнита неизменно указывала на Северный полюс Земли.
Эта технология позволила мореплавателям управлять своими парусными судами в открытом море в плохую или хорошую погоду, днём и ночью, и облегчила осуществление гораздо более масштабных морских экспедиций. Магнитный камень был первым из наиболее распространенных типов магнитов — постоянных магнитов.
В настоящее время постоянные магниты изготавливаются из различных материалов, обычно из железа, стали, никеля и кобальта в различных комбинациях, для обеспечения различной силы, размеров и областей применения. Они действительно широко используются практически во всех отраслях промышленности в различных целях.
Постоянные магниты используются в качестве удерживающих, фиксирующих и разделительных элементов вместо винтов, гвоздей, болтов, пружин и клея. Метод крепления магнитов — это склеивание, и этот тип соединения легко разрывается при желаемой или требуемой силе. Это означает, что материалы не нужно прокалывать или повреждать для соединения или скрепления.
Магнитная связь также обеспечивает интуитивно понятное или постепенное воздействие на компоненты, подверженные магнитному притяжению или отталкиванию. Применение этой тонкой передачи энергии или постепенного воздействия встречается повсюду вокруг нас в строительной среде, особенно в электрических и электронных системах, производстве, горнодобывающей промышленности и водоочистке, и это лишь некоторые примеры.
Электромагнитные устройства, создающие магнитное поле с помощью электрического тока, меняют жизнь людей с момента своего изобретения примерно в 1880-х годах. Двигатели постоянного тока, используемые во многих электроинструментах и бытовой технике, такой как холодильники и стиральные машины, приводятся в движение электрическим магнитным полем.
Эти двигатели преобразуют электрический ток в механическую энергию (силу и движение) и дали в руки почти каждого человека на Земле возможность значительно улучшить качество и продолжительность человеческого опыта.
Возможность создавать и отводить магнитную силу с помощью электрического тока, подобно тому как ветерок вращает лопасти ветряной мельницы, породила невероятные фантазии. Манипулирование мельчайшими частицами посредством магнитных полей позволяет получать настолько яркий свет, что теперь мы можем видеть и читать структуру всей материи.
Развитие физики такого рода привело к значительным достижениям в понимании человеком Вселенной, в которой мы обитаем. Исследования и разработки подобного рода также способствовали лечению самых опасных заболеваний человечества. От наблюдения магнита в Древней Греции до чуда его современного воплощения — электромагнетизма — мир многое узнал о себе благодаря силе, красоте и радостям магнетизма.
