Магнитится ли медь к магниту

Какие металлы не магнитятся и почему?

Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит? Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Научная точка зрения

Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:

  • Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
  • Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты — к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.

Парамагнетики и ферромагнетики

Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.

Ферромагнетики — небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.

Диамагнетики

У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы. В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля. Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.

Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:

  • парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
  • диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.

В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.

Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся.

Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия.

Поисковый магнит на золото и серебро и его свойства

Обычно, мощные магниты предназначены для поиска драгоценных металлов. Реагирует поисковый магнит на золото и серебро, довольно сильно, и хоть в чистом виде найти их сложно, его мощности хватает подобрать с земли драгоценности и монеты. Основная цель всех поисковиков — клады, дорогие монеты, а иногда просто черный металл.

В статье опишется устройство магнита и основной принцип работы. Также разберется что именно с его помощью можно найти и как отыскать дорогостоящие сплавы. Подробно объяснится что такое ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Кроме того, будут даны ценные советы и рекомендации, которые значительно упростит поиск ценных предметов.

Устройство поискового магнита

Данное устройство состоит из стального корпуса, внутри которого, находиться неодимовый магнит. Он изготавливается из редкого сплава, в котором присутствует неодим, железо и бор. Такое соединение обладает мощным притягивающим свойством. Несмотря на свою компактность, он способен удерживать вещи в десятки раз превышающие собственный вес.

Для удобства доставания различных вещей, в корпусе предусмотрено специальное крепление. Оно вкручивается в корпус магнита посредством резьбы. Сверху крепежа — находитсякрепление в виде крюка или петли которая будет удерживать трос или веревку. Такое крепление имеет жесткую основу, которая прочно вкручена в корпус. Вся конструкция имеет надежную основу, и в таком случае, не страшно поднимать, какую либо дорогую и тяжелую вещь.

Принцип работы

Поисковый магнит имеет довольно скудный функционал. Основная задача такого предмета притянуть к себе как можно больше металлических предметов. Но справляется устройство со своей главной задачей более чем хорошо. Благодаря своей уникальной конструкции, он имеет большую силу, и способен удержать довольно большие предметы, а также предметы содержащие золото или серебро, которые обычные магниты не берут.

Это особенно удобно при доставании вещей из колодцев, воронок и различных ям. Также хорошо пользоваться такой вещью под водой. В воде на все предметы действует большое сопротивление, и подобрать какой-либо предмет становится довольно трудоемкой задачей. Но с неодимовым магнитом поиск и выемка таких предметов значительно упрощается.

Какие предметы можно найти

В вопросе о том какие вещи можно найти при помощи поискового магнита, сразу приходят на ум железные предметы, в том числе монеты. Можно найти практически все парамагнетические металлы. Проще говоря, материалы которые притягиваются к корпусу магнитов, но об этом позже. Такие монеты, или драгоценные металлы могут иметь большую стоимость. Например, можно найти железные монеты периода Царской России, много и редких советских монет.

Мощные магниты могут притягивать к себе такие металлы как:

В основном поиски ведутся на чердаках, в различных пляжах и общественных местах где люди могут терять вещи, а также в колодцах и ямах. В таких местах обычно находят бижутерию, дорогие украшения, различные металлические шкатулки, а иногда даже дорогие мобильные устройства (на пляже). Это то, что касается поиска вещей на суше.

Читать еще:  Теплоотдача медной трубы таблица

Что касается воды, то можно также найти много ценных вещей, в том числе украшения из золота. Также, благодаря суевериям можно поднять со дна целое состояние монет. Причем не нужно доставать монеты из городских фонтанов, так как есть довольно много заброшенных колодцев, которые никому не нужны, но хранят в себе драгоценные вещи.

Притягивает ли магнит золото и серебро

Можно ли найти чистое золото или серебро, мощными магнитами. Нет, так как такие металлы являются диамагнетиками, то есть не притягиваются к магнитам. Но не все так плохо, благодаря всей мощности неодимового сплава, есть возможность достать некоторые украшения. Такие предметы, обычно имеют в себе лигатуру.

Данный сплав помогает драгоценным металлам, таким как золото или серебро, обретать определенные свойства. Например серебряные украшения не так темнеют, а украшения из золота имеют большую прочность. Но самое главное то, что лигатура позволяет примагничиваться, и дает возможность отыскивать различные сплавы.

Но и есть возможность найти чистое золото или серебро. В начале статьи говорилось о том, что можно найти железные шкатулки. Обычно украшения из золота или серебра хранят именно в таких футлярах. Так что ходя по чердаку или подобным ему местам, можно хорошо «озолотится», в прямом смысле этого слова.

Магнетические свойства различных металлов

Для того, чтобы отправится на охоту за ценными металлами нужно знать, что именно притянется к магниту. Так как металлы имеют разные магнитные свойства, а некоторые вообще не имеют. Их можно разделить на три группы:

Ферромагнетики являются металлами с одними из лучших магнитных свойств. Такие металлы хорошо магнитятся. К ним можно отнести черный металл.

Парамагнетики имеют обычные свойства, они охотно притягиваются к магниту, но не имеют функции намагничивания. К ним можно отнести некоторые сплавы бижутерии и несколько видов цветных металлов.

И наконец диамагнетики. Такие сплавы крайне сложно поддаются магнитному полю и сильно усложняют поиски действительно драгоценных вещей. К диамагнетикам относятсязолото, серебро, алюминий, патина и другие металлы который не берет даже самый сильный магнит.

Можно ли найти золото с помощью магнита

Как уже рассматривалось ранее украшения и монеты с золотом можно поднять, но очень проблематично.

Чистое золото достать магнитом невозможно.

Но если будут благоприятствовать разные факторы, такие как железная шкатулка или лежащие рядом парамагнетические драгоценности, то есть шанс отыскать его. В основном на магнит можно словить только украшения с содержанием золота, такие как браслеты, сережки и кольца. Лучшим местом для поисков является песчаный пляж, колодцы, а также морское или речное дно, где плавают большое количество людей.

Существуют ли поисковые магниты на золото, серебро, медь? (ответ — НЕТ)

Магнитными свойствами обладают только стали, и то не все. Например, нержавеющие стали аустенитного класса магнит не притягивают, поскольку не обладают ферромагнитными свойствами. Тем не менее, находится достаточное количество энтузиастов, которые считают, что магнитные волны излучаются любым металлом, а потому должен существовать и поисковый магнит для золота и серебра и для некоторых это выражение вполне нормальное для восприятия и практического использования.

ВНИМАНИЕ! МАГНИТОВ ДЛЯ ПОИСКА ЗОЛОТА, МЕДИ, СЕРЕБРА — НЕ СУЩЕСТВУЕТ!

ИХ ПРОСТО НЕТ — НИГДЕ!

В нашей статье мы описываем теорию, как с помощью магнитных полей можно обнаружить цветные и драгоценные металлы. Эта статья — наша фантазия, подкрепленная научными разработками иностранных ученых.

Смотрите также статью — Добыча металлолома из воды (про чермет и поисковый магнит).

Аппарат для настройки магнитного поля от металлических предметов

Строго говоря, это не магнит, а скорее – электромагнит, при помощи которого можно инициировать и настроить на улавливание соответствующими приборами любые магнитные излучения, даже довольно слабые. Построить такой прибор непросто, но в его эффективности авторы – граждане Австралии – не сомневаются. Потому и запатентовали своё изобретение в своем патентном ведомстве. На основании того, что австралийский грунт мало чем отличается от отечественного, приведём описание устройства и принципа действия такого магнита для золота и серебра. Хотя необходимо повторить – к магнитам, в общепринятом смысле, такая конструкция отношения не имеет.

Действие прибора основано на том известном физическом факте, что при движении любого объекта, генерирующего магнитные колебания в переменном электрическом поле, внутри контура улавливателя происходят изменения, связанные с перемещением атомов вокруг ядра. Если область генерации электрического поля последовательно перемещать вдоль или поперёк магнитного поля от металлического предмета, в этой области произойдут изменения, интенсивность которых определяет степень и силу взаимодействия двух полей – магнитного и электрического.

Сложность заключается в том, что сильные магнитные поля благородными металлами не создаются. Известно, например, что, по принципу убывания электрохимические потенциалы цветных металлов расположены следующим образом (рассматриваем только интересующий нас участок): медь → ртуть → серебро → палладий → платина → золото. Таким образом, если выражение «притягивается ли медь к магниту» ещё может иметь под собой какие-то основания, то словосочетание «магнит для золота» вообще никакого смысла не имеет. Корректнее говорить об электромагнитной ловушке, которая зафиксирует факт согласованного изменения электрических и магнитных полей в некотором, довольно локальном, металлическом объёме.

Видео — как взаимодействует медь с магнитом:

Фиксирование изменений, которые происходят в аппарате под влиянием таких полей, улавливаются измерительным контуром. Он представляет собой высокочувствительную пружину, изготовленную из рения – редкого, но абсолютно нечувствительного к температурным изменениям металла. Для работы рениевую пружину необходимо настроить. Процесс заключается в том, чтобы установить условный ноль прибора, для чего его размещают по возможности дальше от всех металлических предметов. В городской черте такой «поисковый магнит для золота, серебра и иных драгоценных металлов» работать не будет. Впрочем, поисковики значительно чаще ищут золото, платину, медь, серебро и т.п. в старых заброшенных сельских усадьбах…

При любом перемещении прибора аналогичное действие происходит и с электрическим полем, в то время, как магнитное остаётся постоянным по координатам. Поэтому результирующее перемещение пружины также будет различным. Там, где оно окажется интенсивнее всего, практически наверняка располагается его источник – магнитное поле. Другое дело, что такого рода поисковый магнит для цветных металлов не сможет показать, какой именно металл скрыт под толщей древесины или земли. Но то, что металл там есть, прибор покажет точно.

Любой металл можно обнаружить магнитным полем

Принцип работы такого псевдомагнита аналогичен катушкам металлоискателя, с одной лишь только разницей, что «магнит» будет настроен только на 1 металл и это в теории — а как он поведет себя на практике мы не знаем, НО, скорей всего, дешевле, быстрее и проще будет пользоваться обычным металлоискателем для поиска цветмета, так как еще ни один волшебник не придумал магнит для цветных и драгоценных металлов, может быть потомучто волшебников нет!

Как собирать и налаживать

Рениевую пружину найти/купить будет очень сложно, но все остальные части аппарата вполне доступны для изготовления своими руками. Последовательность такова:

  1. Из тонкостенной стальной трубы диаметром не более 16 мм получают стальную ось. Её длина не должна быть менее трёх диаметров, иначе изменение магнитного поля уловить не удастся.
  2. Из тонкой медной или латунной проволоки мастерят рамку. Её размеры авторы описания не приводят, но, исходя из размеров трубчатой оси, она должна быть не менее 200×200 мм. Рамка должна быть достаточно жёсткой.
  3. В трубчатой оси через равные расстояния сверлится три (можно больше) отверстий, в которых размещаются деревянные оси.
  4. Изготавливаются тонкостенные деревянные диски, количество которых должно соответствовать количеству отверстий, просверлённых в оси. Очевидно, диски могут быть и фанерными: имеет значение масса диска, и его абсолютная невосприимчивость к магнитным полям.
  5. Центральные секторы каждого из дисков обклеивают металлической фольгой из того металла, поиск которого будет производиться. Таким образом, поисковый магнит для цветных металлов – меди, золота и серебра (платину ищут гораздо реже) должен иметь три комплекта сменных деревянных дисков.
  6. Рамка с дисками должна иметь возможность свободного перемещения вдоль всей трубчатой оси с фиксацией в определённом месте. Если посадки сопрягаемых деталей выполнены с требующейся точностью, то раскачивания рамки при её передвижении быть не должно.
  7. Для создания магнитной ловушки используют пластины от старого трансформатора, которые упаковывают в контур рамки. Расстояние между смежными пластинами по толщине не должно превышать 1,5 мм, а по длине – 5…6 мм. Такие пластины образуют воспринимающий магнитное излучение экран прибора.
  8. Далее собирают магнитную катушку. Потребуется соленоид из 600 слоёв эмалированного провода, который подключается к источнику переменного тока напряжением. Намотка должна быть многослойной, это снизит паразитную ёмкость катушки, и сделает устройство менее инерционным.
  9. Внутрь катушки вводится ферромагнитный или – что лучше – ферроэлектрический сердечник.
  10. Подключая данную конструкцию через понижающий трансформатор, добиваются постоянного положения рамки с пластинами относительно деревянных дисков. Это и будет условный ноль поискового «магнита» для цветных металлов.
Читать еще:  Как добыть медь в домашних условиях

Притягивает ли поисковый «магнит» золото и серебро, проще всего проверить на реальном предмете из этих металлов. Заодно можно будет установить и практическую чувствительность прибора.

Видео о том, как поисковый магнит НЕ магнитит золото, серебро и прочие монеты

Как отличить медь от других металлов

У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно. Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом. Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.

Коротко об элементе №29

Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.

Главное отличие меди от других металлов – окраска. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.

Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях с высокой долей вероятности.

1. Определение по цвету

Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.

В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.

Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.

2. Определение магнитом

Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие. Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%. Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).

3. Определение по реакции на пламя

Еще один способ распознать медь – раскалить образец на открытом огне (газовая плита, зажигалка или обычная спичка). Медная проволока при накаливании сначала потеряет блеск, а затем окрасится в черно-бурый цвет, покрывшись оксидом. Этим способом можно отсечь и композитные материалы, которые при накаливании начинают дымить с образованием газа с резким запахом.

4. Определение посредством химических экспериментов

Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.

Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.

Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).

Как различить медь и сплавы на ее основе?

В промышленности широко распространены медные сплавы. За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок). Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).

Сложность в плане идентификации представляют лишь бронзы и латуни, поскольку медно-никелевые сплавы значительно отличаются цветом из-за низкого содержания меди.

Медь или латунь?

В латуни может содержаться от 10 до 45% цинка – металла серебристо-серого цвета. Естественно, чем больше цинка, тем бледнее сплав. Однако, высокомедные латуни, в которых количество добавок не превышает 10%, мало отличаются по цвету от медного образца. В этом случае остается лишь доверять своим ощущениям: латунь намного тверже, труднее поддается изгибу (для большей достоверности желательно сравнение с эталонным образцом). Можно попробовать снять стружку: медная будет иметь форму завитка, латунная – прямолинейную, игольчатую. При помещении образцов в раствор соляной кислоты реакции с медью не наблюдается, а на поверхности латуни образуется белый налет хлорида цинка.

Медь или бронза?

Как и латуни, бронзы гораздо прочнее, что объясняется присутствием в сплаве более твердых металлов. Самой достоверной будет проба «на зубок» — на поверхности бронзы вряд ли останется след от надавливания.

Можно также поэкспериментировать с горячим солевым раствором (200 г поваренной соли на 1 литр воды). Медный образец через 10-15 минут приобретет более интенсивный оттенок, чем бронзовый.

Для тех, кто знаком с электротехникой

Очень часто в качестве лома цветных металлов сдаются медные жилы от электрических кабелей, и нередки случаи, когда при производстве электротехнической продукции используется медненый алюминий. Этот материал имеет значительно меньшую плотность, но из-за неправильной геометрической формы определить объем для расчета плотности довольно сложно. В этом случае определить медь можно по электрическому сопротивлению (естественно, при наличии соответствующих приборов – вольтметра, амперметра, реостата). Измеряем сечение и длину жилы, снимаем показания приборов, и – закон Ома вам в помощь. Удельное сопротивление – достаточно точная характеристика, по которой можно с высокой долей достоверности идентифицировать любой металл.

Читать еще:  Как соединить медную трубу с пластиковой

Заключение

Точно определить качество медного лома или содержание основного вещества в сплаве можно только после проведения экспертизы: все вышеприведенные методы являются приблизительными. Если рассматривать ценообразование при покупке металлолома, то дороже всего стоит электротехническая медь, самые дешевые – сплавы латунной группы. Окончательную стоимость сделки можно уточнить у менеджеров компаний, занимающихся скупкой лома цветных металлов.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

Известна железная руда — магнитный железняк. Ку­ски магнитного железняка обладают замечательным свойством притягивать к себе железные и стальные пред­меты. Это — естественные магниты. Лёгкая стрелка, сде­ланная из магнитного железняка, всегда поворачивается одним и тем же концом к северному полюсу Земли. Этот конец магнита условились считать северным полюсом, а противоположный ему — южным.

Если железный или стальной стержень привести в со­прикосновение с магнитом, стержень сам становится маг­нитом, сам будет притягивать железные опилки, стальные гвозди. Говорят, что стержень намагничивается.

Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла — железо, кобальт, никель и редкий ме­талл гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своём со­ставе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными (от латинского слова «феррум» — железо).

Совсем слабо притягиваются к магниту алюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Намагничи­ваются они так незначительно, что без специальных при­боров обнаружить их магнитные свойства нельзя. Эти металлы получили название парамагнитных (гре­ческое слово «пара» означает около, возле).

Висмут, олово, свинец, медь, серебро, золото намагни­чиваются тоже очень слабо, но они не притягиваются маг­нитом, а наоборот, очень слабо отталкиваются от него и называются поэтому диамагнитными («диа» по — гречески значит поперёк).

Почему же одни металлы намагничиваются сильно, а другие — слабо?

Рис. 13. Вокруг провода, по ко­торому течёт ток, всегда есть магнитное поле.

Поднесём к медной проволоке, по которой течёт ток от батареи, несколько магнитных стрелок. Стрелки рас­положатся так, как показано на рисунке 13. Это значит, что на стрелки действуют магнитные силы; другими словами — вблизи проводни­ка с током возникает магнит­ное поле. Возникновение маг­нитного поля есть результат движения электрических за­рядов — электронов.

Теперь вспомним об ато­ме. Вокруг центральной ча­сти атома — ядра — дви­жутся электроны. Каждый электрон, кроме того, вра­щается и вокруг собственной оси. Каждый электрон также создаёт на своём пути маг­нитное поле.

В атомах висмута, олова и других диамагнитных ме­таллов магнитые поля отдельных электронов направлены навстречу друг другу, и действие одного поля уничто­жается действием другого. Таким образом, атомы диа­магнитного металла не имеют магнитных свойств. Но диамагнитные тела слабо отталкиваются от магнита. Почему же это происходит?

Если какое-нибудь вещество внести в поле магнита, то атомы этого вещества будут равномерно вращаться в маг­нитном поле; вращение приводит к тому, что атомы по­лучают магнитные свойства, становятся как бы малень­кими, очень слабыми магнитиками. Учёные точно рассчи­тали, что северный полюс каждого атома-магнитика ока­зывается при этом против северного полюса магнита (рис. 14). А так как одноимённые магнитные полюса от­
талкиваются, атом должен отталкиваться магнитом. Именно такой и только такой магнетизм обнаруживается у диамагнитных металлов.

Иное дело — парамагнитные и ферромаг­нитные металлы. Атомы этих металлов построены так, что отдельные магнитные поля электронов усиливают

Друг друга и каждый атом уже является ма­леньким магнитиком с двумя полюсами. В чём же разница между этими двумя группами металлов?

В парамагнитных металлах атомы-магнитики распо­ложены совершенно беспорядочно (рис. 14). В магнитном поле атомы тоже начинают вращаться (это общее для всех атомов свойство), и вращение приводит к тому же, что и у диамагнитных металлов. Но диамагнетизм здесь обнаружить не удаётся, так как у парамагнитных атомов есть гораздо более сильные «собственные» магнитные по­люса (результаты наложения друг на друга магнитных полей отдельных электронов) и эти полюса будут вести себя обычным образом: северный полюс будет стремиться к южному полюсу магнита, а южный — к северному. Если
бы атомы не совершали теплового движения, они бы­стро установились бы в полном порядке (северными по­люсами к южному полюсу магнита) и парамагнитный металл можно было бы намагнитить так же сильно, как и ферромагнитный. Но при обычных температурах этого не происходит: тепловое движение всё время расшаты­вает строй атомов, и металл намагничивается очень слабо.

Рис. 15. Границы намагничен­ных областей в чистом железе.

Иная картина наблюдается в ферромагнитных металлах.

Учёные предполагают, что ме­жду атомами ферромагнитных тел действуют особые мощные электрические силы. Благодаря наличию этих сил атомы — магнитики в опреде­лённых участках кри­сталла выстраиваются в строгом порядке и сохраняют свое расположение (рис. 14). Поэтому в кристаллах железа, кобальта, ни­келя и гадолиния есть отдельные скопления атомов, сотни миллиардов атомов, магнитные полюса которых располо­жены одинаково. Такие самопроизвольно намагниченные скопления называются доменами. Границы их можно видеть в микроскоп, если на поверхность ненамагничен — ного металла навести очень тонкую железную пыль. Пы­линки собираются у границ доменов, у полюсов (рис. 15).

Когда железо или другой ферромагнитный металл вносится в магнитное поле, полюса отдельных скоплений постепенно смещаются, пока северные полюса доменов не станут против южного полюса магнита.

Большая заслуга в развитии наших знаний о ферро­магнитных явлениях принадлежит советским учёным Н. С. Акулову, Е. И. Кондорскому и другим.

Мы уже отмечали, что тепловое движение мешает атомам-магнитикам выстраиваться в магнитном поле даже при обычных температурах. При нагревании эти «помехи» усиливаются, и чем выше температура, тем труднее намагнитить металл. Для каждого ферромаг­нитного металла существует определённая температура, при которой он уже становится парамагнитным. Эти температуры в честь открывшего их физика Пьера Кюри названы точками Кюри. Для кобальта точка

Кюри — около 1000°, для железа — примерно 750°, а для никеля — 360°.

Рис. 16. Схема электромагнита.

Ферромагнитный металл намагничивается в магнитном поле. Это не значит, что для получения магнита обяза­тельно нужен естественный магнит. Получить магнит можно и с помощью электрического тока. Если железный стержень обмотать изолированной проволокой, а затем пропускать по ней ток, стержень (сердеч­ник) намагнитится (рис. 16). Полученный таким путём магнит называют электро­магнитом. Как только ток в прово­локе прекращается, электромагнит теряет свою силу — железо почти полностью размагничивается. Это свойство электро­магнита весьма денно в тех случаях, ко­гда действие магнитной силы необходимо лишь на определённое время.

Электромагниты применяются очень широко. Электромагнит — необходимая деталь телеграфного аппарата, телефона, электрического звонка, динамомашины, электромотора, электромагнитного подъ­ёмного крана.

Если сердечник электромагнита сде­лать не из железа, а из стали, то после выключения тока магнитные свойства не исчезнут, сталь не размагнитится: строе­ние этого сплава неоднородно, и поэтому восстановление прежнего беспорядка в расположении полюсов отдельных доменов затруднено. Железо легче намагнитить, чем сталь, легче его и размагнитить. Поэтому сердечники электро­магнитов делаются именно из железа, а на изготовление постоянных магнитов идёт сталь.

Постоянные магниты необходимы для изготовления компасов, радиорепродукторов, различных измеритель­ных электроприборов и т. д. Они делаются обычно из высокоуглеродистой стали. Теперь начинают приме­няться постоянные магниты из нового сильно намагничи­вающегося сплава м а г н и к о, который состоит из ко­бальта, никеля, меди, алюминия и железа. Магнико со­здан советскими металловедами А. С. Займовским и Б. Г. Лившицем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector