اعتاد الجميع منذ فترة طويلة على شيء مثل المغناطيس. لا نرى أي شيء مميز فيه. عادة ما نربطها بدروس الفيزياء أو عرض توضيحي في شكل حيل لخصائص المغناطيس لمرحلة ما قبل المدرسة. ونادرًا ما يفكر أي شخص في عدد المغناطيسات التي تحيط بنا في الحياة اليومية. هناك العشرات منهم في أي شقة. يوجد مغناطيس في جهاز كل سماعة ، مسجل شريط ، ماكينة حلاقة كهربائية ، ساعة. حتى جرة المسامير واحدة.
وماذا بعد؟
نحن - الشعب - لسنا استثناء. بفضل التيارات الحيوية التي تتدفق في الجسم ، هناك نمط غير مرئي لخطوط قوتها من حولنا. الأرض مغناطيس ضخم. وحتى أكثر فخامة - كرة بلازما الشمس. أبعاد المجرات والسدم ، غير المفهومة للعقل البشري ، نادرًا ما تسمح بفكرة أن كل هذه مغناطيسات أيضًا.
يتطلب العلم الحديث إنشاء مغناطيسات جديدة كبيرة وفائقة القوة ، ترتبط مجالات تطبيقها بالاندماج النووي الحراري ، وتوليد الطاقة الكهربائية ، وتسريع الجسيمات المشحونة في السنكروترونات ، ورفع السفن الغارقة. قم بإنشاء مجال قوي للغاية باستخدام الخصائص المغناطيسيةالمغناطيس من مشاكل الفيزياء الحديثة
توضيح المفاهيم
المجال المغناطيسي هو قوة تؤثر على أجسام ذات شحنة متحركة. إنه "لا يعمل" مع أشياء ثابتة (أو خالي من الشحنة) ويعمل كشكل من أشكال المجال الكهرومغناطيسي ، والذي يوجد كمفهوم أكثر عمومية.
إذا تمكنت الأجسام من إنشاء مجال مغناطيسي حول نفسها وتجربة قوة تأثيرها بأنفسهم ، فيطلق عليهم اسم المغناطيس. أي أن هذه الأشياء ممغنطة (لها اللحظة المناسبة).
تتفاعل المواد المختلفة بشكل مختلف مع مجال خارجي. تسمى تلك التي تضعف عملها داخل نفسها مغناطيسات ، وتلك التي تقويها تسمى مغناطيسات مغناطيسية. تمتلك المواد الفردية خاصية تضخيم المجال المغناطيسي الخارجي ألف مرة. هذه هي المغناطيسات الحديدية (الكوبالت والنيكل بالحديد والجادولينيوم وكذلك مركبات وسبائك المعادن المذكورة). أولئك الذين وقعوا تحت تأثير مجال خارجي قوي ، واكتسبوا أنفسهم خصائص مغناطيسية ، يطلق عليهم اسم مغناطيسي صلب. البعض الآخر ، القادر على التصرف مثل المغناطيس فقط تحت التأثير المباشر للمجال والتوقف عن ذلك مع اختفائه ، يكون مغناطيسيًا ناعمًا.
قليلا من التاريخ
يدرس الناس خصائص المغناطيس الدائم منذ العصور القديمة جدًا. تم ذكرهم في كتابات علماء اليونان القديمة منذ 600 عام قبل الميلاد. يمكن العثور على مغناطيس طبيعي (من أصل طبيعي) في رواسب خام مغناطيسي. يتم الاحتفاظ بأشهر المغناطيس الطبيعي الكبير في تارتوجامعة. تزن 13 كيلو غرام والحمل الذي يمكن رفعها بمساعدتها 40 كيلو غرام
لقد تعلمت البشرية أن تصنع مغناطيسًا صناعيًا باستخدام مغناطيسات حديدية مختلفة. تكمن قيمة المسحوق (من الكوبالت والحديد وما إلى ذلك) في القدرة على حمل حمولة تزن 5000 ضعف وزنها. يمكن أن تكون العينات الاصطناعية دائمة (يتم الحصول عليها من مواد مغناطيسية صلبة) أو مغنطيسات كهربائية لها نواة ، مادة منها حديد مغناطيسي ناعم. ينشأ مجال الجهد فيها بسبب مرور التيار الكهربائي عبر أسلاك الملف المحاط بالنواة.
كان أول كتاب جاد يحتوي على محاولات لدراسة خصائص المغناطيس علميًا هو عمل الطبيب اللندني جيلبرت ، الذي نُشر عام 1600. يحتوي هذا العمل على مجموع المعلومات المتوفرة في ذلك الوقت فيما يتعلق بالمغناطيسية والكهرباء ، بالإضافة إلى تجارب المؤلف.
يحاول الشخص تكييف أي من الظواهر الموجودة في الحياة العملية. بالطبع المغناطيس لم يكن استثناء.
كيف يتم استخدام المغناطيس
ما هي خصائص المغناطيس التي اعتمدتها البشرية؟ نطاقه واسع جدًا بحيث لا يمكننا إلا لفترة وجيزة أن نتطرق إلى الأجهزة والتطبيقات الرئيسية والأكثر شهرة لهذا العنصر الرائع.
البوصلة هي أداة معروفة لتحديد الاتجاهات على الأرض. بفضله ، مهدوا الطريق للطائرات والسفن والنقل البري وأهداف حركة المشاة. هؤلاءيمكن أن تكون الأجهزة ممغنطة (نوع المؤشر) ، يستخدمها السائحون وعلماء الطبوغرافيون ، أو غير ممغنطة (راديو وبوصلة مائية).
أول البوصلات من المغناطيس الطبيعي صنعت في القرن الحادي عشر واستخدمت في الملاحة. يعتمد عملهم على الدوران الحر في المستوى الأفقي لإبرة طويلة مصنوعة من مادة مغناطيسية ومتوازنة على المحور. أحد طرفيه دائمًا يواجه الجنوب ، والآخر - الشمال. وبالتالي ، يمكنك دائمًا معرفة الاتجاهات الرئيسية بدقة فيما يتعلق بالنقاط الأساسية.
المجالات الرئيسية
المجالات التي وجدت فيها خصائص المغناطيس تطبيقاتها الرئيسية - الراديو والهندسة الكهربائية ، والأجهزة ، والأتمتة ، والميكانيكا عن بعد. يتم الحصول على المرحلات والدوائر المغناطيسية وما إلى ذلك من المواد المغناطيسية ، وفي عام 1820 تم اكتشاف خاصية الموصل الحامل للتيار للعمل على الإبرة المغناطيسية ، مما أجبرها على الدوران. في الوقت نفسه ، تم اكتشاف اكتشاف آخر - زوج من الموصلات المتوازية ، والتي يمر من خلالها تيار من نفس الاتجاه ، لهما خاصية الجذب المتبادل.
لهذا السبب ، تم عمل افتراض حول سبب خصائص المغناطيس. تنشأ كل هذه الظواهر فيما يتعلق بالتيارات ، بما في ذلك تلك التي تدور داخل المواد المغناطيسية. تتوافق الأفكار الحديثة في العلوم تمامًا مع هذا الافتراض.
حول المحركات والمولدات
على أساس ذلك ، تم إنشاء العديد من أنواع المحركات الكهربائية والمولدات الكهربائية ، أي آلات من النوع الدوراني ، يعتمد مبدأ تشغيلها على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية (خطابنحن نتحدث عن المولدات الكهربائية أو الكهربائية إلى الميكانيكية (عن المحركات). يعمل أي مولد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، أي أن EMF (القوة الدافعة الكهربائية) تحدث في سلك يتحرك في مجال مغناطيسي. يعمل المحرك الكهربائي على أساس ظاهرة حدوث القوة في سلك مع وضع التيار في مجال عرضي.
باستخدام قوة تفاعل المجال مع التيار الذي يمر عبر لفات لف أجزائها المتحركة ، تسمى الأجهزة العمل الكهرومغناطيسي. يعمل عداد الكهرباء الحثي كمحرك تيار متردد قوي جديد مع لفتين. القرص الموصل الموجود بين اللفات يخضع للدوران بعزم دوران يتناسب مع مدخلات الطاقة.
وفي الحياة اليومية؟
مدعومًا ببطارية مصغرة ، فإن ساعات المعصم الكهربائية مألوفة للجميع. أجهزتهم ، بفضل استخدام زوج من المغناطيس وزوج من المحاثات والترانزستور ، أبسط بكثير من حيث عدد الأجزاء المتاحة من الساعات الميكانيكية.
يتم استخدام أقفال من النوع الكهرومغناطيسي أو أقفال الأسطوانات المزودة بعناصر مغناطيسية بشكل متزايد. في نفوسهم ، تم تجهيز كل من المفتاح والقفل بمجموعة مركبة. عندما يدخل المفتاح الصحيح القفل جيدًا ، تنجذب العناصر الداخلية للقفل المغناطيسي إلى الموضع المطلوب ، مما يسمح بفتحه.
يعتمد جهاز المقاييس الديناميكية والجلفانومتر (جهاز شديد الحساسية يتم من خلاله قياس التيارات الضعيفة) على عمل المغناطيس. وجدت خصائص المغناطيس تطبيقًا في صناعة المواد الكاشطة. لذاتسمى الجسيمات الحادة الصغيرة والصلبة جدًا اللازمة للمعالجة الميكانيكية (الطحن والتلميع والتخشين) لمجموعة متنوعة من الأشياء والمواد. أثناء إنتاجها ، يستقر الفيروسيليكون ، الضروري في تكوين الخليط ، جزئيًا في قاع الأفران ، ويتم إدخاله جزئيًا في تكوين المادة الكاشطة. المغناطيس مطلوب لإزالته من هناك.
علوم واتصالات
نظرًا للخصائص المغناطيسية للمواد ، فإن للعلم القدرة على دراسة بنية الأجسام المختلفة. لا يسعنا إلا أن نذكر الكيمياء المغناطيسية أو الكشف عن الخلل المغناطيسي (طريقة الكشف عن العيوب من خلال دراسة تشوه المجال المغناطيسي في مناطق معينة من المنتجات).
تُستخدم أيضًا في إنتاج معدات الميكروويف وأنظمة الاتصالات اللاسلكية (الخطوط العسكرية والتجارية) والمعالجة الحرارية ، سواء في المنزل أو في صناعة المواد الغذائية (أفران الميكروويف معروفة للجميع). يكاد يكون من المستحيل تعداد جميع الأجهزة والتطبيقات التقنية الأكثر تعقيدًا والتي تستخدم فيها الخصائص المغناطيسية للمواد اليوم في إطار مقال واحد.
المجال الطبي
مجال التشخيص والعلاج الطبي لم يكن استثناء. بفضل المسرعات الخطية الإلكترونية التي تولد الأشعة السينية ، يتم إجراء علاج الورم ، ويتم إنشاء حزم البروتون في السيكلوترونات أو السنكروترونات ، والتي لها مزايا تفوق الأشعة السينية في الاتجاه المحلي وزيادة الكفاءة في علاج أورام العين والدماغ.
اما البيولوجيالعلم ، حتى قبل منتصف القرن الماضي ، لم تكن الوظائف الحيوية للجسم مرتبطة بأي شكل من الأشكال بوجود الحقول المغناطيسية. تم تجديد الأدبيات العلمية أحيانًا برسائل مفردة حول واحد أو آخر من آثارها الطبية. ولكن منذ الستينيات ، كانت المنشورات حول الخصائص البيولوجية للمغناطيس بمثابة انهيار جليدي.
ثم والآن
ومع ذلك ، قام الكيميائيون بمحاولات علاج الأشخاص بها في وقت مبكر من القرن السادس عشر. كانت هناك العديد من المحاولات الناجحة لعلاج وجع الأسنان والاضطرابات العصبية والأرق والعديد من مشاكل الأعضاء الداخلية. يبدو أن المغناطيس وجد استخدامه في الطب في موعد لا يتجاوز الملاحة.
على مدى نصف القرن الماضي ، تم استخدام الأساور المغناطيسية على نطاق واسع ، وهي شائعة بين المرضى الذين يعانون من ضعف ضغط الدم. يعتقد العلماء بجدية في قدرة المغناطيس على زيادة مقاومة جسم الإنسان. بمساعدة الأجهزة الكهرومغناطيسية ، تعلموا قياس سرعة تدفق الدم ، وأخذ العينات أو حقن الأدوية اللازمة من الكبسولات.
يزيل المغناطيس الجزيئات المعدنية الصغيرة التي سقطت في العين. يعتمد تشغيل المستشعرات الكهربائية على عملها (أي منا على دراية بإجراءات إجراء مخطط كهربية القلب). في عصرنا ، أصبح تعاون علماء الفيزياء مع علماء الأحياء لدراسة الآليات الأساسية لتأثير المجال المغناطيسي على جسم الإنسان أقرب وأكثر ضرورة.
مغناطيس نيوديميوم: الخصائص والتطبيقات
تعتبر مغناطيسات النيوديميوم ذات التأثير الأقصى على صحة الإنسان. هم يتألفون منالنيوديميوم والحديد والبورون. صيغتها الكيميائية هي ندفيب. الميزة الرئيسية لمثل هذا المغناطيس هي التأثير القوي لمجالها بحجم صغير نسبيًا. لذا ، فإن وزن المغناطيس بقوة 200 جاوس يساوي حوالي 1 جم. للمقارنة ، مغناطيس حديدي متساوي القوة له وزن أكبر بحوالي 10 مرات.
ميزة أخرى لا شك فيها للمغناطيسات المذكورة هي الاستقرار الجيد والقدرة على الحفاظ على الصفات المطلوبة لمئات السنين. على مدار قرن من الزمان ، يفقد المغناطيس خصائصه بنسبة 1٪ فقط.
كيف يتم معالجة مغناطيس النيوديميوم بالضبط؟
يحسن الدورة الدموية ويثبت ضغط الدم ويحارب الصداع النصفي.
بدأ استخدام خصائص مغناطيس النيوديميوم للعلاج منذ حوالي 2000 عام. تم العثور على إشارات لهذا النوع من العلاج في مخطوطات الصين القديمة. ثم تمت المعالجة بوضع أحجار ممغنطة على جسم الإنسان.
العلاج موجود أيضًا في شكل ربطهم بالجسم. تدعي الأسطورة أن كليوباترا تدين بصحتها الممتازة وجمالها الغريب للارتداء المستمر للضمادة المغناطيسية على رأسها. في القرن العاشر ، وصف العلماء الفارسيون بالتفصيل التأثير المفيد لخصائص مغناطيس النيوديميوم على جسم الإنسان في حالة القضاء على الالتهاب والتشنجات العضلية. وفقًا للأدلة الباقية في ذلك الوقت ، يمكن للمرء أن يحكم على استخدامها لزيادة قوة العضلات وقوة العظام وتقليل آلام المفاصل.
من كل العلل…
تم نشر الدليل على فعالية مثل هذا التأثير في عام 1530عام من قبل الطبيب السويسري الشهير باراسيلسوس. وصف الطبيب في كتاباته الخصائص السحرية للمغناطيس التي يمكن أن تحفز قوى الجسم وتسبب الشفاء الذاتي. بدأ عدد كبير من الأمراض في تلك الأيام للتغلب عليها باستخدام المغناطيس.
أصبح العلاج الذاتي بمساعدة هذا العلاج واسع الانتشار في الولايات المتحدة في سنوات ما بعد الحرب (1861-1865) ، عندما كانت الأدوية ناقصة بشكل قاطع. استخدمه كدواء وكمسكن للآلام.
منذ القرن العشرين ، تلقت الخصائص العلاجية للمغناطيس مبررات علمية. في عام 1976 ، قدم الطبيب الياباني نيكاجاوا مفهوم متلازمة نقص المجال المغناطيسي. أثبتت الأبحاث الأعراض الدقيقة له. وهي تتكون من الضعف والتعب وانخفاض الأداء واضطرابات النوم. هناك أيضًا الصداع النصفي وآلام المفاصل والعمود الفقري ومشاكل في الجهاز الهضمي والقلب والأوعية الدموية مثل انخفاض ضغط الدم أو ارتفاع ضغط الدم. يتعلق بالمتلازمة ومجال أمراض النساء والتغيرات الجلدية. باستخدام العلاج المغناطيسي ، يمكن تطبيع هذه الحالات بنجاح كبير.
العلم لا يقف ساكنا
يواصل العلماء تجربة المجالات المغناطيسية. يتم إجراء التجارب على كل من الحيوانات والطيور وعلى البكتيريا. تقلل ظروف المجال المغناطيسي الضعيف من نجاح عمليات التمثيل الغذائي في الطيور والفئران التجريبية ، وتتوقف البكتيريا عن التكاثر فجأة. مع عجز المجال المطول ، تخضع الأنسجة الحية لتغييرات لا رجعة فيها.
وهي مكافحة كل هذه الظواهر والتي تسببهايتم استخدام العلاج المغناطيسي من قبلهم مع العديد من النتائج السلبية. يبدو أنه في الوقت الحالي لم يتم دراسة جميع الخصائص المفيدة للمغناطيس بشكل كافٍ. لدى الأطباء الكثير من الاكتشافات المثيرة والتطورات الجديدة في المستقبل.
