wŁaŚciwoŚci magnesÓw trwaŁych
DESCRIPTION
WŁAŚCIWOŚCI MAGNESÓW TRWAŁYCH. CELE LEKCJI: Uczeń potrafi: nazwać bieguny magnetyczne magnesu, opisać oddziaływania między magnesami, opisać oddziaływania magnesu z metalami, wnioskować o istnieniu pola magnetycznego,. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
WŁAŚCIWOŚCI MAGNESÓW TRWAŁYCH
CELE LEKCJI:
Uczeń potrafi:
- nazwać bieguny magnetyczne magnesu,
- opisać oddziaływania między magnesami,
- opisać oddziaływania magnesu z metalami,
- wnioskować o istnieniu pola magnetycznego,
• Magnetyt – Fe3O4 – ruda żelaza wykazująca właściwości magnetyczne, tzn. przyciąga żelazo.
• Wykryta w Azji Mniejszej koło Magnezji.
BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNESÓW
Magnesy zbliżane do siebie biegunami jednoimiennymi odpychają się, a różnoimiennymi się przyciągają.
BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNESÓW
Najsilniejsze oddziaływanie magnesu na przedmioty stalowe występuje przy jego biegunach, swoją środkową częścią
magnes nie przyciąga tych przedmiotów.
BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNESÓW
WNIOSKI:
• Drobne przedmioty stalowe i żelazne umieszczone w pobliżu magnesu są przyciągane przez ten magnes.
• Nie wszystkie metale umieszczone w pobliżu magnesu są przyciągane przez magnes (np. miedź, aluminium, złoto, srebro).
Końce magnesu nazywamy biegunami magnetycznymi.
a) biegun północny magnetyczny – koniec magnesu zwracający się w stronę bieguna północnego geograficznego (N),
b) biegun południowy magnetyczny – koniec magnesu zwracający się w stronę bieguna południowego geograficznego (S).
magnes sztabkowy magnes podkowiasty
Igła magnetyczna – mały magnes podparty w środku (ustawia się wzdłuż południka magnetycznego Ziemi.
POLE MAGNETYCZNE MAGNESÓW
Pole magnetyczne jest to przestrzeń otaczająca magnes trwały lub przewodnik, w którym płynie prąd.
Pole magnetyczne - stan przestrzeni, w której na poruszające się ładunki elektryczne, inne magnesy, a także na przedmioty wykonane stali i żelaza działają siły magnetyczne.
Pole magnetyczne można przedstawić graficznie za pomocą linii sił pola.
Zwrot linii pola wskazuje północny biegun igły magnetycznej umieszczonej w tym polu.
Linie sił pola magnesu sztabkowego
We wnętrzu Ziemi istnieje ciekłe jądro zewnętrzne, w którym występują prądy konwekcyjne. Prądy takie unoszą ze sobą olbrzymie ilości wolnych elektronów, które są równoważne z prądem elektrycznym, który z kolei skutkuje powstaniem otaczającego pola magnetycznego.
POLE MAGNETYCZNE ZIEMI
Pole magnetyczne w pobliżu Ziemi jest podobne do pola wytworzonego
przez magnes sztabkowy
Bieguny magnetyczne Ziemi Dipol magnetyczny umieszczony w środku Ziemi, nachylony względem
osi obrotu o kąt 11,5°. Na rysunku zaznaczone są bieguny geograficzne, magnetyczne i geomagnetyczne oraz równik
geograficzny, magnetyczny i geomagnetyczny
Jak wyjaśnić magnetyczne własności ciał?
Model atomu – elektrony krążące wokół jądra
• Elektron poruszający się po zamkniętej powłoce jest równoważny mikroskopijnej pętli z prądem, wytwarzającej własne pole magnetyczne
Jądro atomowe
Elektron
Własności magnetyczne atomu:
Wypadkowy moment magnetyczny atomu jest sumą wszystkich momentów magnetycznych elektronów (a także w bardzo niewielkim, zazwyczaj pomijanym stopniu również i protonów i neutronów). Z uwagi na dążenie w przyrodzie do minimalnego stanu energetycznego pojedyncze momenty magnetyczne elektronów mają tendencję do ustawiania się w przeciwnych kierunkach (zarówno momenty orbitalne jak i spinowe) czym powodują znoszenie udziału magnetycznego takich sparowanych elektronów. Dlatego też, dla atomu z całkowicie wypełnionymi powłokami i podpowłokami elektronowymi wewnętrzne magnetyczne momenty znoszą się całkowicie. Tylko atomy z częściowo wypełnionymi powłokami elektronowymi posiadają wypadkowy moment magnetyczny, którego wartość zależy głównie od ilości niesparowanych elektronów.
Podstawowe materiały magnetyczne
• Paramagnetyki• Ferromagnetyki• Diamagnetyki
Paramagnetyki• W zewnętrznym polu magnetycznym paramagnetyki ustawiają się wzdłuż linii sił pola magnetycznego [para w języku greckim oznacza wzdłuż]
N S
paramagnetyk
• W nieobecności zewnętrznego pola magnetycznego paramagnetyk nie jest namagnesowany
Paramagnetyki
• Do paramagnetyków należą m.in. tlen (O2), tlenek azotu(II) (NO), lit, sód, potas, magnez, wapń, glin, ebonit, hemoglobina krwi, roztwory wodne soli zawierających jony pierwiastków przejściowych, niektóre z tych soli w postaci krystalicznej, …
N S
• W zewnętrznym polu magnetycznym paramagnetyk magnesuje się zgodnie z tym polem
Diamagnetyki• Należą do nich: rtęć, miedź, złoto, cynk, woda, wodór, chlor, kwarc,
jednoatomowe gazy szlachetne, azot, rodzynki …
N S
diamagnetyk
• W zewnętrznym polu magnetycznym diamagnetyki ustawiają się prostopadle do linii sił pola magnetycznego.
Diamagnetyki
• Diamagnetyki samorzutnie nie wykazują właściwości magnetycznych - nie są przyciągane przez magnes.
N S
• Umieszczenie diamagnetyka w zewnętrznym polu magnetycznym powoduje powstanie w tym materiale pola magnetycznego skierowanego przeciwnie do zewnętrznego pola.
Ferromagnetyk
• Do ferromagnetyków należą m.in.: żelazo, kobalt, nikiel oraz niektóre stopy
• Nazwa ferromagnetyk pochodzi od łacińskiej nazwy żelaza „ferrum”
Domena magnetyczna - wymiary około 0,0001-0,01 m
Ferromagnetyk w niezerowym polu magnetycznym
N SB
Zastosowanie ferromagnetykówMiękkie -to np. stopy Fe i Si, Fe i Ni, Fe i Co,
-stosowane: w transformatorach, do generacji energii elektrycznej (generatory, alternatory i prądnice) oraz zamiany energii elektrycznej w mechaniczną (silniki elektryczne), do zapisu danych cyfrowych na dyskach lub
kartach magnetycznych.
Twarde – magnetyt, stal i inne stopy metali ferromagnetycznych, np. Alnico zawierające Fe, Co, Ni,
- stosowane do wytwarzania magnesów trwałych,
Półtwarde - wykorzystywane do wytwarzania pamięci magnetycznych, gdzie powierzchnia magnetyczna jest namagnesowana w kierunku dodatnich (logiczna jedynka) lub ujemnych (logiczne zero) wartości indukcji magnetycznej, systemów zabezpieczeń towarowych, czujników
PODSUMOWANIE• Każdy magnes ma dwa bieguny: północny (N) i południowy (S).
Nie można rozdzielić biegunów magnesu. Każdy podział daje magnesy dwubiegunowe.
• Bieguny jednoimienne magnesów odpychają się, a bieguny różnoimienne przyciągają się wzajemnie.
• Ruda magnetytu, magnes stały (namagnesowany stalowy przedmiot), kula ziemska wytwarzają wokół siebie pole magnetyczne, które możemy badać za pomocą igiełki magnetycznej lub opiłków żelaza.
• Pole magnetyczne przedstawiamy na rysunku w postaci tzw. linii pola magnetycznego. Linie przebiegają od bieguna północnego do bieguna południowego.
• Pole magnetyczne w pobliżu Ziemi jest podobne do pola wytworzonego przez magnes sztabkowy.