Магнит

Магнит — үҙ магнит ҡыры булған есем. Һүҙ боронғо грек һүҙенән килеп сыҡҡан булыуы мөмкин Μαγνῆτις λίθος (Magnētis líthos), «Магнезия ташы» — Магнисия өлкәһе һәм боронғо Магний ҡалаһы Кесе Азияла^[1] боронғо магнизия исеменән, боронғо заманда магнит ятҡылыҡтары табылған.^[2]

Электронды иң ябай һәм иң бәләкәй магнит тип һанарға мөмкин. Башҡа магниттарҙың магнит үҙенсәлектәре электрондарҙың эсендәге магнит мометына бәйле. Элетромагнит тәьҫир итешеүҙең квант теорияһына ярашлы (квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие) тәьҫир итешеү массаһы булмаған бозон — фотон (электромагнит ҡырының квант тулҡынланыуы сифатында сағылдырыусы киҫәксә) ярҙамында башҡарыла.

Даими магнит — ферромагнеттан эшләнгән продукт, тышҡы магнит ҡырын һүндергәс тә магнит үҙенсәлеген һаҡлап ҡала. Даими магниттар өсөн материалдар булып ғәҙәттә тимер, никель, кобальт, һирәк ер металдарының ҡайһы бер иретмәләре (мәҫәлән, неодим магниттарҙа), шулай уҡ ҡайһы бер тәбиғи минералдар, мәҫәлән, магниттар тора.

Даими магниттар магнит ҡырының автономиялы (энергия ҡулланмаусы) сығанағы булараҡ ҡулланыла. Магниттың үҙенсәлектәре магнит материалының магнит гистерез элмәгенең демагнетлаусы киҫелешенең үҙенсәлектәре менән билдәләнә: ҡалдыҡ индукция (остаточная индукция) Br һәм коэрциатив көс (коэрцитивная сила ) H_c ни тиклем юғары булһа, магниттың магнитланыуы һәм тотороҡлолоғо ла шул тиклем юғарыраҡ була. Даими магниттарҙың характерлы ҡырҙары 1 Т (10 кгф) булыуы мөмкин.

Электромагнит — магнит ҡыры электр тогы аҡҡанда ғына барлыҡҡа килгән ҡоролма. Ҡағиҙә булараҡ, был соленоид катушка, эсендә юғары магнитлы үтәлеүсәнлекле ферромагнит (ғәҙәттә тимер) сердечник ҡуйыла.

Электромагниттарының характерлы ҡырҙары тимерҙең туйыныуы, йәғни магнит ҡырының юғары ҡиммәттәре буйынса дифференциаль магнит үтәлеүсәнлегенең ҡырҡа түбәнәйеүе менән билдәләнә.

Асыу тарихы

Магнус исемле көтөүсе тураһында боронғо легенда бар. (Лев Толстойҙың балалар өсөн «Магнит» хикәйәһендә был көтөүсе Магнис тип атала). Бер заман ул таяғының тимер осо һәм итегенең ҡаҙаҡтары ҡара ташҡа тартылыуын белеп ҡалған. Был ташты табылған Кесе Азиялағы Магнезия ҡалҡыулығы исеме менән «Магнус ташы» йәки ябай ғына «магнит» тип атала башлай.

Шулай итеп, беҙҙең эраға тиклем күп быуаттар дауамында ҡайһы бер тау тоҡомдарының тимер киҫәктәренең тартыу үҙенсәлегенә эйә булыуы билдәле булған. Был турала беҙҙең эраға тиклем VI быуатта грек физигы һәм философы Фалес Милетский яҙып үткән. Магнит үҙенсәлектәрен беренсе фәнни өйрәнеү XIII быуатта ғалим Петр Перегрин тарафынан үткәрелгән. 1269 йылда уның «Магнит китабы» х баҫылып сыға, унда ул магнетизмдың күп кенә факттары тураһында яҙа: магниттың ике полюсы бар, уларҙы ғалим төньяҡ һәм көньяҡ тип атай; һындырып полюстарҙы бер-береһенән айырыу мөмкин түгел. Перегрин шулай уҡ полюстарҙың үҙ-ара тәьҫир итешеүенең ике төрө — тартылыу һәм этәрелешеү тураһында яҙған. Беҙҙең эраның XII—XIII быуаттарына Европала, Ҡытайҙа һәм донъяның башҡа илдәрендә навигацияла магнит компастары ҡулланылған.^[3].

1600 йылда инглиз табибы Уильям Хильберттың «Магнит тураһында» хеҙмәте баҫылып сыға. Билдәле факттарға Хильберт мөһим күҙәтеүҙәр өҫтәй: магнит көсөн тимер арматура ярҙамында көсәйтеү, йылытҡанда магнетизмды юғалыуы һәм башҡалар. 1820 йылда дат физигы Ханс Кристиан Орстед лекцияла үҙенең уҡыусыларына магнит энәһе янында электр тогын ҡабыҙып, электр менән магнетизм араһында бәйләнеш булмауын күрһәтергә тырыша.

Тыңлаусыларының береһе әйтеүенсә, ағымды ҡабыҙғандан һуң магнит энәһе тирбәлә башлағанын күреп, ул ысын мәғәнәһендә «хайран ҡалған». Эрстедтың ҙур ҡаҙанышы — ул күҙәтеүенең әһәмиәтен юғары баһалай һәм экспериментты ҡабатлай. Гальвания батареяһының полюстарын оҙон сым менән тоташтырып, Орстед сымды горизонталь һәм ирекле аҫылмалы магнит энәһенә параллель һуҙып тора. Ток ҡабыҙылғас энә тиҙ генә борола, сым йүнәлешенә перпендикуляр торорға тырыша. Токтың йүнәлеше үҙгәргәс, икенсе яҡҡа борола. Тиҙҙән Эрстед магниттың ток аҡҡан сымда ниндәйҙер көс менән эш итеүен иҫбатлай.

Электр тогы менән магниттың үҙ-ара тәьҫир итешеүен асыу ҙур әһәмиәткә эйә була. Электр һәм магнетизм тәғлимәтендә яңы дәүер башлана. Был үҙ-ара тәьҫир итешеү физик эксперимент техникаһын эшләүҙә мөһим роль уйнай.

Эрстедтың асышы тураһында белгәс, француз физигы Доминик Франсуа Араго тәжрибәләр серияһын башлай. Баҡыр сымды быяла көпшәгә урап, уға тимер таяҡ ҡуя. Электр схемаһы ялғағас, таяҡ магнитлана һәм тимер асҡыстар таяҡҡа йәбешәләр; электр тогы һүндерелгәс асҡыстар төшөп китә.

Араго ток үткәреүсе сымды магнит тип уйлаған. Был күренеште өйрәнгәндән һуң дөрөҫ аңлатмаһын француз физигы Андре Ампер бирә, ул электр энергияһы менән магнетизм араһында эске бәйләнеш бар тип белдерә. 1820 йылдың сентябрендә үҙенең һөҙөмтәләре тураһында Француз Фәндәр академияһына хәбәр итә.

Һуңынан Ампер үҙенең «станогында» раманы ирекле аҫылмалы спираль сымға алмаштыра. Был сым аша ток үткәндә сым магнитлана. Ампере уны соленоид тип атай. Соленоидтың магнит үҙенсәлектәре нигеҙендә Ампер магнетизм электр тогы түңәрәк буйынса хәрәкәт иткәндә барлыҡҡа килә тип белдерә. Ул магнит түңәрәк токтары булған молекулаларҙан тора, тип иҫәпләгән. Һәр молекула — ҙур булмаған магнит, бер полюстарҙа йыйылып, был ваҡ магниттар һәм ҙур магнит барлыҡҡа килтерә.

Ҡорос пластина буйлап магнит йөрөтөп (бер йүнәлештә бер нисә тапҡыр) түңәрәк токлы молекулаларҙы бер төрлө ориентирлайбыҙ. Шулай, ҡорос пластина магнитҡа әйләнә. Хәҙер Арагоның баҡыр сым уратылған быяла көпшә менән булған тәжрибәһе аңлашылда. Эсендәге тимер таяҡ тирәләй ток йөрөй. Был электромагнит тип атала.

1825 йылда инглиз инженеры Уильям Бекіре беренсе электромагнит яһай. Бөгөлгән таяҡ тирәләй сым урай, электр сымын изоляциялау өсөн лак буяй. Ток үткәндә тимер таяҡ магнитлана, әммә ток өҙөлгәс, шунда уҡ магнит көсө юғала. Тап электромагниттарҙың ошо үҙенсәлеге уларҙы техникала киң ҡулланырға мөмкинлек бирә.

Магнит материалдар

«Магнит» термины, ҡағиҙә булараҡ, магнит ҡыры булмаған осраҡта ла ҡулланыла. Был материалдарҙың ҡайһы бер кластарында мөмкин. Ҡайһы бер материалдарҙа ситтән магнит ҡыры йоғонтоһонда магнит үҙенсәлектәре барлыҡҡа килә; был күренеш магнетизм булараҡ билдәле. Магнетизмдың бер нисә төрө бар, һәр материалда кәм тигәндә бер төрө бар.

Ғөмүмән, магнит материалының тәртибе материалдың төҙөлөшөнә һәм, кәм тигәндә, уның электрон конфигурацияһына ҡарап һиҙелерлек үҙгәрергә мөмкин. Материалдарҙың магнит ҡыры менән үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең бер нисә төрө бар, шул иҫәптән:

Ферромагнетиктарҙы һәм ферримагнетиктар — ғәҙәттә магнит тип иҫәпләнгән материалдар. Улар магнитҡа ныҡ тартыла - тартылыу көсө ныҡ һиҙелә. Был материалдар ғына магнитлыҡ һаҡлай һәм даими магнит була ала. Ферримагнетика ферромагнетикаға оҡшаш, әммә улар көсһөҙ. Ферро- һәм ферримагнит материалдары араһындағы айырмалар уларҙың микроскопик структураһы менән бәйле.
Парамагнетиктар —платина, алюмин һәм кислород кеүек матдәләр магнитҡа көсһөҙ тартыла. Был эффект ферромагнит материалдар тартылыуға ҡарағанда йөҙҙәрсә мең тапҡырға көсһөҙөрәк, шуға күрә уны тик һиҙгер инструменттар йәки бик көслө магниттар ярҙамында ғына асыҡларға мөмкин.
Диамагнетик — тышҡы магнит ҡыры йүнәлешенә ҡаршы магнитлаусы матдәләр. Диамагнит, пара- һәм ферромагнит менән сағыштырғанда, магнит ярҙамында углерод, баҡыр, һыу һәм пластмасса кеүек матдәләр магниттан этәрелә. Магнетизмдың бер төрөнә лә эйә булмаған материалдар диамагнит тип атала; уларға күпселек матдәләр инә.^[4].Диамагнит объекттарға магнит тәьҫире бик көсһөҙ, әммә юғары үткәреүсәнлеле (сверхпроводящие) магнит ҡырында диамагнит материалдар, мәҫәлән ҡурғаш киҫәге һауала эленеп тороуы (витать в воздухе) мөмкин. Шулай уҡ углерод һәм һыу диамагнит матдәләр, шулай ҙа көслө магнит ҡырында сысҡан һәм тәлмәрйен кеүек органик объекттар ҙа һауала эленеп тора.^[5]

Магнетизмдың спин-быяла, суперпарамагнетизм, супердиамагнетизм, метамагнетизм кеүек башҡа төрҙәре лә бар.

Үлсәү берәмеге

СИ системаһында магнит ағымы берәмеге вебер (Вб), магнит үткәреүсәнлеге (магнитная проницаемость) — метрға генри (Гн/м), магнит ҡырҙарының көсөргәнеше — метрға ампер (А/м.), магнит магнит ҡырының индукцияһы — тесла.

Вебер — магнит ағымын үлсәү берәмеге.

Генри — халыҡ-ара индукциктивлыҡ үлсәү берәмеге.

Тесла — СИ системаһында магнит ҡырын үлсәү берәмеге.

Магниттарҙы ҡулланыу

Мәғлүмәт һаҡлаусы магниттар: магнитофон катушкалары (бобиналар), компакт-кассеталар, VHS кассеталарҙа мәғлүмәт магнит таҫмаға яҙыла. Кодранған тауыш йәки видео йоҡа ғына магнит ҡаплауына яҙыла. Мәғлүмәт ҙаҡлаусылар магнит түгел, уларға металдар тартылмай. Ҡаты дисктарҙа магнит йөрөтөү һәм позициялау механизмында өулланыла.
Пластик карталары (кредит, дербетов, ATM һәм һәм башҡа карталар) — элекке карталарҙа магнитлы информация һаҡлаған чип булған. Чип ярҙамында финанс учреждениеһы менән бәйләнеш булған.
ЭЛТ телевизор һәм компьютер мониторҙарында электромагнит ярҙамында электрон пушкаһының хәрәкәте идара ителгән һәм экранда һүрәт формалашҡан. Хәҙерге плазменный панелдәр һәм ЖК экранлы телевизорҙар башҡа технология ҡуллана..
Громкоговоритель һәм микрофондар: күпселек громкоговорителдәр электр энергияһын (сигнал) механик энергияға (тауыш тыуҙырыусы хәрәкәткә) әйләндереү өсөн даими магнит һәм ток катушаһын ҡуллана. Катушка урауы диффузорға беркетелә һәм уның аша алмаш ток аға, ул даими магнит ҡырында хәрәкәт итә һәм тауыш барлыҡҡа килә. Микрофонда тауыш тулҡындары тәьҫирендә беркетелгән мембрана даими магнит янында хәрәкәт итә, һөҙөмтәлә был катушкала электр этәргес көс барлыҡҡа килә.
Электогитарала тауыш тирбәлеүен электр сигналына әйләндереүсе төп элемент — магнит.
Башҡа тауыш техникаһында ҡулланыу миҫалы: электофон звукоснимателендә һәм магнитофон лентаһын юйыу өсөн даими магнит ҡулланыла.

Двигателдәр һәм генераторҙар: электр двигателдәр (шулай уҡ,, громкоговоритель кеүек) даими магнит һәм электромагниттан эшләй. Электродвигателдә электр энергияһы механик энергияға әүерелә. Генераторҙа, киреһенсә, механик эгергия электр энергияһына әүрелә.
Трансформатор (автотрансформатор): электр энергияһын магнит ҡырҙары аша тапшырыу өсөн ике обмоткалы (ике сылбыры) ҡоролма.
Магниттар полярлашҡан релелә (поляризованное реле) ҡулланыла. Электрҙы һүндергән ваҡытты был реле торошо үҙгәрмәй.
Компастар: Ерҙең магнит ҡырына ярашлы уҡтары оринтлаша.
Сәнғәт: декоратив винил магниттар һыуытҡыс һәм башҡа металға магнит көсө ярҙамында беркетелә.

Уйынсыҡтар: магниттың тартылыу көсө уйынсыҡтарҙы ҡулланыла.
Магнит биҙәнеү әйберҙәре эшләү өсөн ҡулланырға мөмкин. Магнит беләҙек беләҙектәр һәм ҡаптырмалар булырға мөмкин.
Сумкаларҙың магнит элмәге булыуы мөмкин..
Хәҙерге заман гаджеттары (смартфон, смарт-сәғәт) зарядлау ҡоролмаһы тоташыу өсөн магнит ҡуллана.
Тимер беркетеү әйберҙәрен тотоу өсөн, мәҫәлән магнитлы отверткалар өулланыла..
Металдарҙы магнит ярҙамында сортлау өсөн.
Маглев: магнит аҫылмалы поезды, магнит көсө менән идара ителә.. Бындай состав, традицион поездарҙыҡынан айырмалы рәүештә, хәрәкәт ваҡытында рельсҡа теймәй. Поезд менән хәрәкәттең өҫкө йөҙө араһында бушлыҡ булғанға, ҡаршылыҡ көсө булмай, аэродинамика ғына ҡаршылыҡ күрһәтә.
Мебель ишектәренә магнит-фиксатор ҡуйыла.
Домофон ишектәрендә магнит асҡыс ҡулланыла.
Магнит беркетелгән губкалар ярҙамында магнит булмаған материалдарҙы йыуырға мөмкин,мәҫәлән аквариумдарҙы, тәҙрәләрҙе, балконды.
Магниттар ярҙамында әйләнеү көсөн стена аша тапшырырға мөмкин.Был герметик контейнерҙарҙа ҡулланыла, мәҫәлән һыу аҫты кәмәһе, һыу үлсәү счётчиктарында.
Магниттар геркон менән берлектә махсус датчиктарҙа ҡулланыла. Мәҫәлән, һыуытҡыс ишегендә, һаҡлау сигнализацияһында.
Магниттар Холл датчигы менән берлектә ауышлыҡ торошон һәм мөйөшсә тиҙлеген (угловая скорость) билдәләү өсөн ҡулланыла.
Магнит-порошок ысулы (магнитопорошковый метод (МПК)) материалдарҙа емермәйенсә (неразрушающий контроль) тикшереү ысулында ҡулланыла.
Вильсон камераһында элементар киҫәксәрәҙең ағымына (пучок) тәьҫир итеү өсөн магнит ҡулланыла.
Һиҙгер приборҙарҙа күрһәтеүсе уҡты (стрелка) бороусы итеп магнит ҡулланыла,мәҫәлән амперметрҙа.
Энергия һаҡлау законын асҡанға тиклем кешеләр магниттың бөткөһөҙ энергияһынан "мәңгелек двигатель" эшләргә тырышы. Әммә әлегә тиклем эшләү торған макеты эшләнмәгән.

Магнит уйынсыҡтар

Geomag
NeoCube
Uberorbs
Конструктор магнит
Рәсем төшөрөү өсөн магнит таҡта
Магнит хәреф һәм цифрҙар
Магнит шашка һәм шахмат
Һыуытҡысҡа магниттар

Медицина һәм хәүефһеҙлек мәсьәләләре

Кеше туҡымаларының статик магнит ҡырына һиҙгерлеге бик түбән булғанлыҡтан, уның ниндәй ҙә булһа ауырыуҙарҙы дауалауҙа ҡулланыу һөҙөмтәлелеге тураһында фәнни дәлилдәр юҡ.. Шул уҡ сәбәптән был өлкәгә тәьҫир итеү менән бәйле һаулыҡ өсөн хәүефле булыуы тураһында фәнни дәлилдәр юҡ. Әммә кеше туҡымаларында ферромагнит сит организм булһа, уның менән магнит ҡыры үҙ-ара тәьҫир итешәсәк, был етди хәүеф тыуҙырыуы мөмкин.^[6].

Атап әйткәндә, кардиостимулятор пациенттың күкрәгенә ҡуйылһа, уны магнит ҡырҙарынан алыҫ тоторға кәрәк. Тап шуның өсөн кардиостимулятор ҡуйылған пациенттарҙы МРТ ярҙамында тикшереү мөмкин түгел, МРТ эске органдарҙы һәм туҡымаларҙы күҙ алдына килтереү өсөн магнит ҡоролма булып тора.

Балалар ҡайһы саҡта уйынсыҡтарҙан ваҡ магниттарҙы йота. Әгәр бала ике йәки күберәк магнит йотҡан булһа, был хәүефле булырға мөмкин, сөнки магниттар тартылып эске туҡымаларға зыян килтереүе ихтимал; бер үлем осрағы булығаны билдәле^[7].

Магнитһыҙландырыу

Ҡайһы берҙә материалдарҙы магнитлашыуы кәрәкмәй һәм уларҙы магнитһыҙландырыу ихтыяжы тыуа. Материалдарҙы магнитһыҙландырыуҙың өс ысулы бар:

Магнитты Кюри температураһынан юғарыраҡҡа йылытҡанда магнит һәләтен юғалта;
мангитҡа сүкеш менән һуҡҡанда магнит магнитһыҙлана..
магнитты коэрцитив көстән артығыраҡ алмаш магнит ҡараны ҡуйғанда һәм магнит йоғонтоһон әкренләп кәметкәндә магнит көсөн юғалта.

Һуңғы ысул сәнәғәттә ҡоралдарҙы, ҡаты дисктарҙы магнитһыҙландырыуҙа, магнит карталарындағы мәғлүмәтте юйыуҙа һәм башҡа осраҡта ҡулланыла.

Иҫкәрмәләр

↑ Этимологический словарь русского языка М. Фасмера
↑ Название «магнит», как утверждал Платон, было дано магнетиту Еврипидом, называвшим его в своих драмах «камнем из Магнезии» (Греция): Карцев В. П. Магнит за три тысячелетия. — М.: Атомиздат, 1978.
↑ Petra G. Schmidl Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass (инг.) // Journal of Arabic and Islamic Studies (инг.)баш. : journal.
↑ Mice Levitated in Lab (ингл.). Livescience.com (9 сентябрь 2009). Дата обращения: 21 апрель 2012. Архивировано 31 май 2012 года.
↑ Mice Levitated in Lab (ингл.). Livescience.com (9 сентябрь 2009). Дата обращения: 21 апрель 2012. Архивировано 31 май 2012 года.
↑ Schenck J. F. Safety of strong, static magnetic fields (билдәһеҙ) // J Magn Reson Imaging. — 2000. — Т. 12. — № 1. — С. 2—19. — DOI:[[DOI:10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V|10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V]] — PMID 10931560.
↑ Oestreich A. E. Worldwide survey of damage from swallowing multiple magnets (инг.) // Pediatr Radiol : journal. — 2008. — Т. 39. — С. 142. — DOI:10.1007/s00247-008-1059-7 — PMID 19020871.

Әҙәбиәт

Савельев И. В. Курс общей физики. — М.: Наука, 1998. — Т. 3. — 336 с. — ISBN 9785020150003.
Постоянные магниты: Справочник под ред. Ю. М. Пятина — М.: Энергия, 1980. — 488 б.

[1] Этимологический словарь русского языка М. Фасмера

[2] Название «магнит», как утверждал Платон, было дано магнетиту Еврипидом, называвшим его в своих драмах «камнем из Магнезии» (Греция): Карцев В. П. Магнит за три тысячелетия. — М.: Атомиздат, 1978.

[3] Petra G. Schmidl Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass (инг.) // Journal of Arabic and Islamic Studies (инг.)баш. : journal.

[4] Mice Levitated in Lab (ингл.). Livescience.com (9 сентябрь 2009). Дата обращения: 21 апрель 2012. Архивировано 31 май 2012 года.

[5] Mice Levitated in Lab (ингл.). Livescience.com (9 сентябрь 2009). Дата обращения: 21 апрель 2012. Архивировано 31 май 2012 года.

[6] Schenck J. F. Safety of strong, static magnetic fields (билдәһеҙ) // J Magn Reson Imaging. — 2000. — Т. 12. — № 1. — С. 2—19. — DOI:[[DOI:10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V|10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V]] — PMID 10931560.

[7] Oestreich A. E. Worldwide survey of damage from swallowing multiple magnets (инг.) // Pediatr Radiol : journal. — 2008. — Т. 39. — С. 142. — DOI:10.1007/s00247-008-1059-7 — PMID 19020871.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]