9 coole Fakten über Magnete


Die Linie "f-Ing Magnete, wie funktionieren sie?" wurde im Jahr 2009 von der Hip-Hop-Duo Insane Clown Posse geprägt. Magnete sind nicht wirklich so geheimnisvoll – die Grundlagen schon seit zwei Jahrhunderten bekannt. Als Grundkomponente von Festplattenlaufwerken Magnete sind Bestandteil fast jeder Laptop oder desktop-Computer, und sie haben ihren Weg in Kassettenspieler und natürlich die Dinge, die wir benutzen, um Sachen auf einen Kühlschrank zu halten. Vor dem Aufkommen der Flachbildschirme, Fernseher und Monitore waren einige der stärksten Magnete im durchschnittlichen Haus.

Obwohl die Physik der Magnete ziemlich gut verstanden werden (außer vielleicht von einigen Hip-Hop-Musikern), und sie sind Teil unseres Lebens seit Jahrhunderten gewesen, sie überraschen und begeistern. Hier ist ein Blick auf einige faszinierende Fakten über Magnete.

1. Magnete gibt es in vier Geschmacksrichtungen: Ferromagnete — die enthalten Substanzen wie Eisen und Nickel – bestehen aus Atomen mit ungepaarten Elektronen, deren Spins ausgerichtet sind. Sie machen gute Permanentmagnete. In einer anderen Art des Magneten – Ferrimagnets genannt – sind nur einige der Elektronen-Spins ausgerichtet.

Die meisten chemischen Elemente gelten jedoch als paramagnetisch, was bedeutet, dass sie nur in einem anderen Magnetfeld magnetisiert werden. Paramagnets bieten zudem ungepaarte Elektronen.

Wenn Sie schauen, um Objekte zu schweben, sind diamagnetische Materialien der Weg zu gehen. Diese Materialien sind magnetisiert, wenn in einem Feld, aber sie erzeugen Felder gegenüber den in dem sie sich befinden. Maglev Züge arbeiten nach diesem Prinzip.

2. Magnetismus ist Licht: Warum halten die Magnete? Magnete ziehen sich gegenseitig da sie austauschen Photonen oder die Teilchen, aus denen sich Licht. Aber im Gegensatz zu den Photonen streaming aus eine Schreibtischlampe oder reflektieren aus alles was du um dich herum siehst, diese Photonen sind virtuell, und Ihre Augen (oder irgendwelche Teilchendetektor) nicht "sehen" sie. Sie tauschen jedoch an Dynamik, und deshalb sie abstoßen sie oder halten Sie sich an Dinge. Wenn ein Kind einen Dodge Ball wirft, sie sind den Austausch Schwung mit dem Ball, und der Werfer fühlt sich einen leichten Schub zurück. In der Zwischenzeit die Zielperson fühlt die Kraft des Balles und (vielleicht) umgestoßen wird — sie sind "abgestoßen" aus der Werfer. Mit Photonen kann der Prozess auch in umgekehrter Richtung, passieren, als ob ein Kind streckte die Hand aus und ergriff den Ball, während die andere noch, hing auf, die eine anziehende Kraft aussehen würde.

Photonen sind die Kraft Träger nicht nur für Magnete, sondern auch für elektrostatische Phänomene wie statische Elektrizität, und es ist, warum Elektromagnetismus der Begriff verwenden wir für Einflüsse durch diese Phänomene ist – einschließlich Licht, das eine elektromagnetische Welle ist.

3. Magnetismus ist relativistischen: das ist richtig – wann immer Sie einen Elektromagneten schalten und kleben Sie es auf einen Kühlschrank, Sie demonstrieren Relativitätstheorie. Warum? Nach der Theorie der speziellen Relativität, wird der Abstand entlang der Bewegungsrichtung immer kürzer – das heißt, ein schnell bewegendes Auto aussehen würde gequetscht, obwohl die Person im Auto nicht bemerken würde. Diese Person würde alles um ihn oder sie zu sehen, wie in Richtung verkleinert dargestellt, in denen die einzelnen unterwegs war.

Dies hat Konsequenzen für geladene Teilchen in Drähten. Normalerweise, aufheben die negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Protonen in einem Draht gegenseitig. Aber wenn Strom durch einen Draht fließt, die Elektronen bewegen. Aus Sicht der stationären geladenen Partikel außerhalb der Draht wird der Abstand zwischen Elektronen kleiner. Das heißt, es sieht aus wie es mehr Elektronen als Protonen in einem gegebenen Raum – plötzlich gibt es eine negative Nettoladung. Alle positiv geladenen Teilchen (oder Draht) neben den Draht mit Strom hinein, und Sie fühlen eine magnetische Kraft der Anziehung. Setzen Sie ein negativ geladenes Teilchen in der Nähe und es wird abstoßen – und dies ist, warum, wenn den Strom in entgegengesetzter Richtung durch zwei Drähte ausführen, sie sich gegenseitig ziehen werden und wenn der Strom in die gleiche Richtung läuft, werden sie abstoßen.

Etwas ähnliches geschieht, wenn ein geladenes Teilchen durch ein Magnetfeld, sagen, in der Nähe eine (dauerhafte) bewegt Stabmagneten. Das Teilchen erfährt Kraft. Aber nach der Relativitätstheorie, man kann nicht sagen, dass das Teilchen bewegt und der Magnet ist nicht. Aus der Sicht des Partikels, der Bar Magnet ist in Bewegung. Maxwell Gleichungen, die elektromagnetischen Wellen und Kräfte beschreiben, zeigen, dass Sie unterschiedliche Kräfte sehen würden Sie, je nachdem, welche Referenz-Frame wählen. Für einen stationären Beobachter sieht es wie eine magnetische Kraft schieben oder ziehen auf das Teilchen, und es ist für einen beweglichen eine elektrostatische Kraft. Dieses Problem wurde ein wichtiges Stück von Einsteins Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie, die für die Diskrepanz entfielen.

4. stärksten Magnete der Welt: die beiden größten Magneten befinden sich am Los Alamos National Laboratory in New Mexico und Florida State Universität (FSU). Die zwei Schwester Labore haben Magnete, die 100 und 45 Tesla bzw. erreichen können. Vergleich: Schrottplatz Magnete – diejenigen, die Autos zu heben – sind etwa 2 Tesla.

Los Alamos Magnet soll Felder erzeugen, die nur ein paar Sekunden dauern, während der FSU-Magnet seine Felder für pflegen kann, solange das Gerät eingeschaltet ist. Jeder Magnet entworfen, um verschiedene Arten von Experimenten durchführen, bemerkt Ross McDonald, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in Los Alamos.

Ein interessanter Effekt geschieht mit der FSU-Magnet, wenn diamagnetische Materialien, wie Aluminium-Kanister gibt es rund. Die Diamagnetism erstellt Felder mit entgegengesetzter Orientierung an den Magneten, also nichts aus solchen Materialien gefertigt in Ort steckt. "Es ist wie der Versuch, durch Melasse bewegen," sagte McDonald.

Es ist nicht sicher, mit Aluminium Kanister in der Nähe von Los Alamos Magnet, aus dem gleichen Grund zu spielen, das ist nicht sicher im Raum zu stehen, in dem der Magnet befindet. "Jeder gepulster Magnet schließlich selbst zerstören wird," sagte McDonald, wegen der betont die magnetischen Kräfte an den Spulen. Wenn sie versagen, können sie katastrophal scheitern. "Wir haben etwas wie 100 Stangen Dynamit im Wert von Energie drin und wir enthalten 99,9 Prozent davon", sagte er. Aber diese letzten Prozentpunkt noch viel ist, also LANL evakuiert des Gebäudes der Magneten eingeschaltet.

5. Magnete haben gezeigt, dass die Quantenmechanik arbeitete: die Entdeckung eines der grundlegenden mechanischen Quanteneigenschaften der Elementarteilchen – Spin – Magnete beteiligt. Es ist der Stern-Gerlach-Experiment nach dem Physiker Otto Stern und Walter Gerlach genannt. Sie führte das Experiment im Jahr 1922, Ideen über die damals neue Theorien der Quantenmechanik zu testen. Sie werden zwei Magneten, übereinander, jeweils so geformt, dass um eine lange, asymmetrische Magnetfeld zu erzeugen. Dann feuerte sie ungeladene Teilchen – Silber-Atome – durch das Feld auf ein Ziel. Die asymmetrische Feld wird der Silberatome Flugbahn geringfügig verändern. , Da die Atome in zufällige Richtungen ausgerichtet werden werden und ihre Angular Momenta auch zufällige werden, die Flugbahn für jedes Silber Atom anders sein sollte, aber es nicht, wie viel bekannt war. Das Ziel sollte eine reibungslose Verteilung der Treffer von einem Ende zum anderen gezeigt haben.

Das ist nicht geschehen. Stattdessen bekam die Experimentatoren zwei Cluster von Treffern, als ob der Strahl in zwei Richtungen mit den Partikeln, die nicht in der Lage, um überall in-between abzulenken aufgeteilt hatte. Stern und Gerlach hatte nur gezeigt, dass Partikel Spins quantisiert wurden – sie kann nach oben oder unten, aber sonst nichts.

6. Magnete müssen nicht Eisen oder auch Metall sein: die meisten der Magnete, die wir verwenden sind aus Eisen (wie Kühlschrank-Magnete). Aber das muss nicht so sein. Magnete können aus jedem Material mit ungepaarten Elektronen erfolgen. Dazu gehören viele Metalle und Legierungen, wie Neodym, die in Festplatten verwendet wird. Ferrimagnetischen Materialien sind in der Tat oft Metalle überhaupt nicht. Dazu gehören Spinelle, die in die Magnete verwendet werden, die Kühlschranktüren versiegeln.

7. magnetische Medizin: Es gibt keine Anhaltspunkte dafür, die Magnete zur Schmerzlinderung zu arbeiten. Der Grund dafür? Obwohl Eisen in Ihrem Blut vorhanden ist, es aus Atomen besteht, die zu weit auseinander und zu diffus für Magnete zu beeinflussen sind. Wenn Sie dies von Ihrem Finger stechen und Blutvergießen in der Nähe eines Magneten getestet, würden Sie feststellen, dass weder Blut noch den Magneten einander anziehen würde. [11 überraschende Fakten über das Herz-Kreislauf-System]

Das heißt, Magnete Magnet-Resonanz-Tomographie Maschinen verwendet werden, die stärker als die Schrottplätze Magnete verwenden, die Autos zu heben. In den meisten Fällen MRI sind Magnete supraleitende und mit flüssigem Helium gekühlt.

8. seit langem bekannt, aber nicht verstanden: die alten Griechen und Chinesen aufgefallen war etwas mit bestimmten Materialien, bekannt als Orientierungshilfen. Magnetsteine waren eigentlich Magnetit, eine Form von Eisenoxid, das bildet, wenn Magma langsam abkühlt. Die Magnetsteine Metalle ironlike angezogen, und noch besser, können gewöhnliche Eisen magnetisieren. Wenn kleine Metallstücke waren magnetisiert, dann hing aus einer Zeichenfolge oder Schwamm im Wasser, sie mit dem Erdmagnetfeld ausgerichtet – immer die erste Magnetkompasse.

9. Tiere sport Magnete: einige Tiere und Bakterien haben Magnetit in ihren Körpern. Ein Weichtier forderte sogar einen Chiton hat Magnetit in seiner "Zähne", die eigentlich seine Zunge zu decken. Die Magnetit ist abschleifend und lässt die Tiere kratzen Algen könnte, aber es auch homing gewisser ermöglicht Käferschnecken, ihren Weg zurück zu bestimmten Orten zu finden, wo sie wie zu Paaren und zu ernähren. Studien von Brieftauben scheinen zu zeigen, dass sie einen magnetischen Sinn haben, der ihnen navigieren hilft. Magnetit im Schnabel der Tiere scheint der Schlüssel sein, aber wie groß eine Rolle magnetische Sinn (genannt Magnetoception) unklar ist.

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