μαγνητική ενέργεια

Φυσικός

2022

Εξηγούμε τι είναι η μαγνητική ενέργεια, την ιστορία της, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και άλλα χαρακτηριστικά. Επίσης, πώς λειτουργεί και παραδείγματα.

Η μαγνητική ενέργεια επηρεάζει όλα τα υλικά αλλά ιδιαίτερα ορισμένα μέταλλα.

Τι είναι η μαγνητική ενέργεια;

ο μαγνητισμός Είναι ένα φαινόμενο που σχετίζεται με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, μια από τις στοιχειώδεις δυνάμεις του σύμπαν. Επηρεάζει σε μικρότερο ή μεγαλύτερο βαθμό όλα τα υπάρχοντα υλικά, αλλά τα αποτελέσματά του μπορούν να αποδειχθούν κυρίως σε ορισμένα μέταλλα, Όπως το νικέλιο, σίδηρος, κοβάλτιο και τα διαφορετικά τους κράματα (γνωστός ως μαγνήτες).

Αυτή η δύναμη εκδηλώνεται με τη μορφή μαγνητικά πεδία, ικανό να δημιουργεί έλξη ή απώθηση μεταξύ των αλληλεπιδρώντων στοιχείων, ανάλογα με τις μαγνητικές πολικότητες τους: όπως οι πόλοι απωθούνται, οι αντίθετοι πόλοι έλκονται.

Η μαγνητική ενέργεια μπορεί να γίνει κατανοητή ως η ικανότητα της μαγνητικής δύναμης να εκτελεί μηχανικό έργο, αλλά αναφερόμαστε επίσης σε αυτήν όταν μιλάμε για την ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα αγώγιμο στοιχείο ή ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτή η ενέργεια είναι ικανή να ακτινοβολεί μέσω του χώρος, ακόμη και απουσία φυσικού μέσου, μέσω αυτού που είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Τα μαγνητικά πεδία σχηματίζονται από μαγνητική ακτινοβολία. ο φως Το ορατό, για παράδειγμα, αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και καταλαμβάνει μόνο μία λωρίδα του ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Ανάλογα με τις ιδιότητες του κυματιστά που αποτελούν αυτό το φάσμα, θα υπάρχει ορατό φως, υπεριώδης ακτινοβολία ή υπέρυθρη ακτινοβολία, για παράδειγμα.

Ο μαγνητισμός, εξάλλου, είναι ένα φαινόμενο με αναρίθμητες εφαρμογές που χρησιμοποιεί η σύγχρονη ανθρωπότητα, ειδικά στα σύνορά της με την ηλεκτρική ενέργεια, όπως στην περίπτωση των κινητήρων, των υπεραγωγών, των εναλλάκτη κ.λπ.

Ιστορία της μαγνητικής ενέργειας

Οι πυξίδες λειτουργούν χάρη στη μαγνητική ενέργεια.

Η μαγνητική ενέργεια ανακαλύφθηκε από τον ανθρώπινο ον στο αρχαιότητα. Μαγνητικά φαινόμενα λέγεται ότι παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά στο Αρχαία Ελλάδα, στο πόλη Μαγνησίας του Μαιάνδρου, όπου η ορυκτό μαγνητίτης ήταν ιδιαίτερα άφθονο. Από εκεί ακριβώς προέρχεται το όνομά του.

Ο πρώτος μαθητής του μαγνητισμού ήταν ο Έλληνας φιλόσοφος Θαλής από τη Μίλητο (625-545 π.Χ.). Ωστόσο, στην Αρχαία Κίνα μελετήθηκε επίσης παράλληλα, όπως αποδεικνύεται από μια αναφορά του στο Devil's Valley Master's Book από τον 4ο αιώνα π.Χ. ΝΤΟ.

Ο μαγνητισμός μελετήθηκε ευρέως στους μεταγενέστερους αιώνες, και από τους δύο αλχημιστές, φυσιοδίφες και θρησκευόμενους, όπως από εξερευνητές και φιλοσόφους και ιδιαίτερα μετά την εφεύρεση της πυξίδας τον δέκατο τρίτο αιώνα. Επιπλέον, το μαγνητικό πεδίο του Γη Ανακαλύφθηκε στη Γροιλανδία το 1551.

Ωστόσο, μόλις τον 19ο αιώνα αποκαλύφθηκαν επιστημονικά τα θεμέλια του μαγνητισμού, χάρη στην πρόοδο στον τομέα της φυσικός, χημεία και ηλεκτρικής ενέργειας. Απαραίτητο ρόλο σε αυτό έπαιξαν οι Hans Christian Orsted, André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday και ιδιαίτερα ο James Clerk Maxwell, με τις περίφημες εξισώσεις του.

Πώς λειτουργεί η μαγνητική ενέργεια;

Ο μαγνητισμός εμφανίζεται λόγω κίνηση από ηλεκτρικά φορτία σε αλληλεπιδρώντα αντικείμενα: εάν τα φορτία που υπάρχουν σε δύο αντικείμενα (για παράδειγμα δύο καλώδια με ρεύμα) κινούνται στο ίδιο διεύθυνση, τα αντικείμενα βιώνουν μια ελκτική δύναμη. αλλά αν κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις, αυτή η δύναμη είναι απωθητική.

Γύρω από τα κινούμενα φορτία θα υπάρχει πάντα ένα μαγνητικό πεδίο, που δημιουργείται ακριβώς από την κίνηση αυτών των φορτίων. Εάν άλλα κινούμενα φορτία πλησιάσουν αυτό το μαγνητικό πεδίο, θα αλληλεπιδράσουν μαζί του. Είναι απαραίτητο τα φορτία να βρίσκονται σε κίνηση για να υπάρχουν μαγνητικά πεδία, δυνάμεις ή ενέργεια. Τα φορτία σε ηρεμία (στάσιμα) δεν παράγουν μαγνητικά πεδία ή μαγνητικά φαινόμενα. Οι μαγνήτες έχουν το «δικό» τους μαγνητικό πεδίο λόγω της ιδιαίτερης κίνησης και προσανατολισμού των μαγνητών. ηλεκτρόνια μέσα στο άτομα.

Η μαγνητική ενέργεια μπορεί να παραχθεί από ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι αποτελούνται από ένα τυλιγμένο ηλεκτρικό καλώδιο που καλύπτει ένα μαγνητικό υλικό, όπως ο σίδηρος. Μπορεί επίσης να παραχθεί με μαγνήτιση ευαίσθητων υλικών, είτε είναι προσωρινά (αυτά στα οποία το μαγνητικό πεδίο είναι εξωτερικό και, επομένως, εξασθενεί και εξαφανίζεται) είτε μόνιμα.

Χαρακτηριστικά μαγνητικής ενέργειας

Δύο θετικοί ή αρνητικοί πόλοι απωθούνται μεταξύ τους.

Η μαγνητική ενέργεια έχει μεταβλητή ένταση, ανάλογα με τα υλικά που την παράγουν ή την ένταση της ηλεκτρικό ρεύμα που το δημιουργεί. Λόγω της κατεύθυνσης κίνησης των ηλεκτρονίων, τα μαγνητικά υλικά έχουν πάντα δύο πόλους: θετικό και αρνητικό. Αυτό είναι γνωστό ως μαγνητικό δίπολο.

Αν και οτιδήποτε υπάρχει είναι επιρρεπές σε έναν ορισμένο βαθμό μαγνητικής απόκρισης (τη λεγόμενη μαγνητική επιδεκτικότητα), ανάλογα με τον βαθμό επιδεκτικότητάς του μπορούμε να μιλήσουμε για:

  • Σιδηρομαγνητικά υλικά. Είναι έντονα μαγνητικά.
  • Διαμαγνητικά υλικά. Είναι ασθενώς μαγνητικά.
  • Μη μαγνητικά υλικά. Έχουν αμελητέες μαγνητικές ιδιότητες.

Πλεονεκτήματα της μαγνητικής ενέργειας

Η μαγνητική ενέργεια στον σύγχρονο κόσμο είναι εξαιρετικά συμφέρουσα, καθώς η αποθήκευση και παραγωγή της έχει πολύ σημαντικές εφαρμογές για την ανθρώπινη ζωή, για παράδειγμα, στην μεταφορά, φάρμακο ή βιομηχανία της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Πολλά μαγνητικά υλικά μας βοηθούν να κάνουμε τη ζωή μας πιο εύκολη, από τους μαγνήτες που προσαρμόζουμε στο ψυγείο μέχρι τα μαγνητικά υλικά στο εσωτερικό μας. Υπολογιστές και τον εναλλάκτη των αυτοκινήτων μας, μέσω μετασχηματιστών και μιας ολόκληρης σειράς διαμορφωτών ηλεκτρικής ενέργειας, που χρησιμοποιούν μαγνήτες για τη διαχείρισή του.

Από την άλλη πλευρά, οι εμπειρίες με αυτό το είδος Ενέργεια και οι εφαρμογές σε σύγχρονες πρωτοβουλίες είναι πιο ελπιδοφόρες κάθε μέρα. Θα μπορούσαν να έρθουν να μας πλησιάσουν στο εγγύς μέλλον καθαρές πηγές ενέργειας.

Μειονεκτήματα της μαγνητικής ενέργειας

Η αδύναμη πλευρά της χρήσης του μαγνητισμού είναι ότι τα φυσικά μαγνητικά υλικά δεν έχουν την απαραίτητη ένταση μαγνητικού πεδίου για να κινητοποιήσουν ογκώδη αντικείμενα ή να μεταδώσουν την ενέργειά τους επ' αόριστον σε άλλους. συστήματα. Επομένως, το σύνηθες πράγμα κατά τη χρήση του μαγνητισμού είναι η χρήση του ηλεκτρομαγνήτη, ο οποίος απαιτεί μια συνεχή εισαγωγή του ηλεκτρική ενέργεια.

Παραδείγματα μαγνητικής ενέργειας

Οι μαγνητικοί τομογράφοι σας επιτρέπουν να δείτε το εσωτερικό του σώματος.

Μερικά παραδείγματα μαγνητικής ενέργειας:

  • Η πυξίδα. Η μεταλλική του βελόνα ευθυγραμμίζεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης για να δείχνει συνεχώς βόρεια.
  • Ηλεκτρικοί μετασχηματιστές. Είναι τεράστια κυλινδρικά κουτιά που βρίσκονται συνήθως σε πόλους ηλεκτρικής ενέργειας και λειτουργούν εσωτερικά με τη δύναμη πολλών μαγνητών, για να ρυθμίζουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος και να το κάνουν αναλώσιμο στα σπίτια μας.
  • Μαγνητικοί τομογράφοι. Είναι ιατρικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για την αποστολή και λήψη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μέσω του σώματος, τα οποία μας επιτρέπουν να έχουμε μια ιδέα για το πώς είναι τα πράγματα μέσα μας χωρίς να χρειάζεται να λειτουργήσουμε.
  • Τρένα Maglev. Λειτουργούν σε πολλές χώρες του πρώτου κόσμου και είναι σε θέση να συγκρατούνται στον αέρα λόγω της απωστικής ώθησης των ηλεκτρομαγνητών στη βάση τους.
  • ο βόρειο σέλας. Αν και έμμεσα, αποτελούν απόδειξη της δύναμης του μαγνητικού πεδίου της Γης, ικανό να απωθεί τον ηλιακό άνεμο (σωματίδια του ηλιακού πλάσματος που εκτοξεύεται στο διάστημα). Τα φώτα που μπορούν να φανούν στις περιοχές κοντά στους πόλους είναι αυτά τα σωματίδια όταν σβήνουν ατμόσφαιρα και ταξιδεύει προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου χωρίς να διεισδύσει προς τον πλανήτη.
!-- GDPR -->