דערקלערונג פון מאַגנעטישע קראַפט
מאַגנעטישע קראַפט איז איינע פון די נאַטירלעכע כוחות וואָס זענען מערסט פֿאַרבונדן מיטן וואָכעדיקן לעבן, אָבער זי פֿילט זיך אָפֿט "מיסטעריעז" ווײַל זי אַרבעט אָן דירעקטן קאָנטאַקט. מיר קענען עס זען ווען אַ מאַגנעט ציט אַ נאָגל, אַ קאָמפּאַס נאָדל ווײַזט צפון, אָדער ווען אַן עלעקטרישער מאָטאָר קאָנווערטירט עלעקטרישע ענערגיע אין באַוועגונג. הינטער די דערשיינונגען, האָט די מאַגנעטישע קראַפט אַ שטאַרקע וויסנשאַפֿטלעכע דערקלערונג און איז קריטיש פֿאַר דער אַנטוויקלונג פֿון מאָדערנער טעכנאָלאָגיע. דער אַרטיקל דיסקוטירט די דעפֿיניציע פֿון מאַגנעטישע קראַפט, אירע מקורים, ווי זי אַרבעט, און בײַשפּילן פֿון איר אַפּליקאַציע אין וואָכעדיקן לעבן.
וואָס איז מאַגנעטישע קראַפט?
פשוט געזאגט, מאַגנעטישע קראַפט איז אַ קראַפט וואָס שטאַמט פֿון דעם איינפֿלוס פֿון אַ מאַגנעטישן פֿעלד, צי אויף אַן אַנדער מאַגנעט, געוויסע מאַטעריאַלן (ווי אייַזן), צי אַ באַוועגלעכע עלעקטרישע לאָדונג. די קראַפט איז אַ ניט-קאָנטאַקט קראַפט (אַ קראַפט וואָס קען ווירקן פֿון אַ ווײַטן) ווײַל אָביעקטן דאַרפֿן זיך נישט אָנרירן צו צוציען אָדער אָפּשטויסן איינער דעם אַנדערן.
אין פיזיק, איז מאַגנעטישע קראַפט ענג פֿאַרבונדן מיט עלעקטראָמאַגנעטיזם, די באַציִונג צווישן עלעקטריע און מאַגנעטיזם. מאַגנעטיזם איז נישט פשוט אַ "אייגנטום פֿון געוויסע אָביעקטן," נאָר גאַנץ אַ טייל פֿון אַ פֿונדאַמענטאַלער אינטעראַקציע וואָס דערקלערט אויך ווי עלעקטריע, עלעקטרישע פֿעלדער און מאַגנעטישע פֿעלדער שפּילן אַ ראָלע אין פֿיל נאַטירלעכע און טעכנאָלאָגישע סיסטעמען.
מאַגנעטיש פעלד: די "געגנט פון איינפלוס" פון אַ מאַגנעט
כּדי מאַגנעטישע כוחות זאָלן אַרבעטן, מוז זיין אַ מאַגנעטיש פעלד. אַ מאַגנעטיש פעלד קען מען פֿאַרשטיין ווי דער געגנט אַרום אַ מאַגנעט אָדער אַ שטראָם-טראָגנדיקן קאַנדאַקטאָר, וואו מען קען שפּירן מאַגנעטישע כוחות. אַ מאַגנעטיש פעלד ווערט געוויינטלעך אָפּגעגעבן דורך מאַגנעטישע פעלד ליניעס:
– די פעלד ליניעס גייען ארויס פונעם צפון פּאָל (N) און גייען אריין אין דרום פּאָל (S) אינדרויסן פונעם מאַגנעט.
– וואָס נענטער די פעלד ליניעס, אַלץ שטאַרקער דאָס מאַגנעטישע פעלד.
– פעלד ליניעס קראָסן זיך קיינמאָל נישט.
דער באַגריף פֿון אַ מאַגנעטישן פֿעלד העלפֿט דערקלערן פֿאַרוואָס אַ נאָגל ווערט אָנגעצויגן ווען מען ברענגט אים נאָענט צו אַ מאַגנעט: דער נאָגל געפֿינט זיך אין דער מאַגנעטישער פֿעלדס השפּעה־ראַנג און דערפֿאַר דערפֿאַרט אַ קראַפֿט וואָס ציט אים צום מאַגנעט.
מאַגנעטישע פּאָלן און אַטראַקציע-אָפּשטויסונג אינטעראַקציעס
יעדער מאַגנעט האט צוויי פּאָלן: אַ צפון פּאָל (N) און אַ דרום פּאָל (S). די אינטעראַקציע צווישן די פּאָלן גייט נאָך אַ פּשוטער כלל:
– ענלעכע פּאָלן שטויסן זיך אָפּ איינער דעם אַנדערן (N מיט N, S מיט S).
– פֿאַרשידענע פּאָלן ציען זיך אָן (N מיט S).
די דערשיינונג קען מען באמערקן מיט צוויי שטאנג-מאגנעטן. אויב דער צפון עק פון איין מאגנעט ווערט געבראכט נאנט צום צפון עק פון אן אנדער מאגנעט, וועלן זיי זיך אוועקרוקן איינער פון דעם אנדערן. אבער, אויב דער צפון עק ווערט געבראכט נאנט צום דרום עק, וועלן זיי זיך נענטער צוזאם רוקן און זיך צוזאם קליבן.
אינטערעסאנט, מאַגנעטן האָבן נישט קיין איין פּאָל. אויב אַ מאַגנעט ווערט צעשניטן אין האַלב, וועט יעדער שטיק נאָך האָבן אַ צפון און דרום פּאָל. דאָס ווייזט אַז מאַגנעטישע אייגנשאַפטן קענען נישט ווערן צעטיילט אין "נאָר איין פּאָל" אונטער נאָרמאַלע באַדינגונגען.
פון וואו קומען מאַגנעטן?
די מאַגנעטן וואָס מיר קענען קענען קומען פון עטלעכע קוועלער:
1. שטענדיקע מאַגנעטן, ווי למשל באַר מאַגנעטן אדער נעאָדימיום מאַגנעטן. די מאַגנעטן האַלטן זייער מאַגנעטיזם פֿאַר אַ לאַנגע צייט.
2. עלעקטראָמאַגנעטן, וואָס זענען מאַגנעטן באשאפן דורך דעם פלוס פון עלעקטרישן קראַנט דורך אַ שפּול פון דראָט (סאָלענאָיד), געוויינטלעך מיט אַן אייַזערנעם קערן. עלעקטראָמאַגנעטן קענען זיין אָנגעצונדן און אויסגעלאָשן, און זייער שטאַרקייט קען זיין אַדזשאַסטיד דורך ענדערן דעם קראַנט אָדער די נומער פון דרייען.
3. נאַטירלעכע מאַגנעטן, ווי למשל לאָדשטיין, וואָס כּולל דעם מינעראַל מאַגנעטיט און קען נאַטירלעך צוציען אייַזן.
אויף דעם מיקראָסקאָפּישן לעוועל, שטאַמט מאַגנעטיזם פֿון דער באַוועגונג פֿון עלעקטראָנען און אַן אינעווייניקסטער אייגנשאַפֿט פֿון עלעקטראָנען גערופֿן "ספּין." אין פֿעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן ווי אייַזן, קאָבאַלט און ניקאַל, קענען זיך פֿיל אַטאָמישע מאַגנעטישע מאָמענטן אויסגלייַכן אין איין ריכטונג, וואָס פּראָדוצירט אַ שטאַרק מאַגנעטיש פֿעלד.
מאַגנעטישע קראַפט אויף באַוועגלעכע אָפּצאָל
אין צוגאב צו ווירקן אויף מאַגנעטן און פעראָמאַגנעטישע מאַטעריאַלן, ווירקן מאַגנעטישע כוחות אויך אויף באַוועגלעכע עלעקטרישע טשאַרדזשעס. דאָס איז די באַזע פון פילע טעכנאָלאָגיעס ווי עלעקטרישע מאָטאָרן און דזשענעראַטאָרן.
קאנצעפטועל, אויב א געלאָדענע טיילכל (למשל, אן עלעקטראן) באוועגט זיך אין א מאגנעטישן פעלד, וועט עס דערפארן א קראפט וואס איז פערפענדיקולאר צו ביידע די ריכטונג פון באוועגונג און די ריכטונג פון דעם מאגנעטישן פעלד. אלס רעזולטאט, קען די טיילכל'ס טראיעקטאריע ווערן אפגעבויגן אדער געמאכט קייַלעכדיק. דעם פרינציפ ווערט גענוצט אין:
– קאַטאָדע שטראַל רער (אַלטע פאַרשטעלן טעכנאָלאָגיע),
– טיילכעל אַקסעלעראַטאָר,
– א טיילכעל סעפּאַראַטאָר באַזירט אויף לאָדונג און מאַסע.
כאָטש פיזישע פֿאָרמולעס ווי די לאָרענץ קראַפט ווערן אָפֿט שטודירט אין שולן אָדער אוניווערסיטעטן, איז די הויפּט געדאַנק גאַנץ קלאָר: מאַגנעטן קענען "אָפּלייגענען" דעם פֿלוס פֿון באַוועגלעכע לאָדן.
פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף די מאַגניטוד פון מאַגנעטישער קראַפט
די שטאַרקייט פון מאַגנעטישע קראַפט דעפּענדס אויף עטלעכע סיבות, אַרייַנגערעכנט:
1. מאַגנעטישע פעלד שטאַרקייט: אַ שטאַרקער מאַגנעט פּראָדוצירט אַ גרעסערע קראַפט.
2. דיסטאַנץ: ווי נענטער דער אָביעקט איז צום מאַגנעט, אַלץ גרעסער די ציען-קראַפט.
3. טיפ מאַטעריאַל: אייַזן און שטאָל ווערן זייער לייכט צוגעצויגן צו מאַגנעטן, בשעת אַלומינום און קופּער זענען פיל שוואַכער אין זייער רעאַקציע. האָלץ און פּלאַסטיק ווערן בכלל נישט צוגעצויגן צו מאַגנעטן.
4. צושטאַנד פון מאַגנעט אָדער עלעקטרישן קראַנט: אין אַן עלעקטראָמאַגנעט, ווי גרעסער דער קראַנט און ווי מער דרייען, אַלץ גרעסער דאָס מאַגנעטישע פעלד.
ווייל אסאך פאקטארן זענען פארמישט, ווערט מאגנעטישע קראפט אין פראקטיק אפט געטעסט מיט א פשוטן עקספערימענט: ברענגען א מאגנעט נאנט צו פארשידענע מאטעריאלן, אדער צופאסן די דיסטאנץ און באאבאכטן די ענדערונג אין קראפט.
ביישפילן פון מאַגנעטישע קראַפט אין וואָכעדיק לעבן
מאַגנעטישע קראַפט איז נישט נאָר אַ לערנבוך טעמע. עס אַרבעט אין אַ ברייט פאַרשיידנקייט פון דעוויסעס און סיסטעמען וואָס מיר נוצן:
1. קאָמפּאַס
א קאָמפּאַס נאָדל איז אַ קליין מאַגנעט וואָס פּאַסט זיך צו דער ערד'ס מאַגנעטישן פעלד. דאָס איז פאַרוואָס אַ קאָמפּאַס ווײַזט צפון-דרום.
2. פרידזשידער טיר און מאַגנעטישע שלאָס
דער מאַגנעטישער פּאַס אויף דער פרידזשידער טיר ניצט מאַגנעטישע אַטראַקציע צו האַלטן די טיר פעסט פֿאַרמאַכט.
3. רעדנערס און כעדפאָונז
רעדנערס ניצן די אינטעראקציע צווישן אן עלעקטרישן שטראָם אין א שפּול און א שטענדיקן מאַגנעטישן פעלד צו וויברירן א מעמבראַן, וואָס פּראָדוצירט קלאַנג.
4. עלעקטרישער מאָטאָר
מאָטאָרן אַרבעטן ווײַל מאַגנעטישע קראַפט פּראָדוצירט דריימאָמענט אין אַ קראַנט-טראָגנדיקער שפּול, וואָס פאַראורזאַכט דעם ראָטאָר זיך צו דרייען. כּמעט אַלע מאָדערנע הויזגעזינד אַפּפּליאַנסעס אַרייַננעמען מאָטאָרן: פאַנס, בלענדערס, וואַסער פּאָמפּעס, און אפילו וואַשמאַשינען.
5. גענעראַטאָרן און קראַפטווערק
א גענעראַטאָר איז די "איבערקערטע" פון אַ מאָטאָר: מעכאַנישע באַוועגונג דרייט אַ שפּול אין אַ מאַגנעטישן פעלד, פּראָדוצירנדיק אַן עלעקטרישן קראַנט. דאָס איז דער גרונטפּרינציפּ פון ענערגיע-גענעראַציע.
6. מאַגלעוו באַן (מאַגנעטישע לעוויטאַציע)
מאַגלעוו באַנען שוועבן איבער די רעלסן צוליב מאַגנעטישע אָפּשטויסונג און עלעקטראָמאַגנעטישע קאָנטראָל, וואָס רעדוצירט רייַבונג און ערמעגליכט הויכע גיכקייטן.
7. MRI (מאַגנעטיש רעזאָנאַנס בילדגעבונג)
אין דער מעדיצינישער וועלט ניצט MRI א זייער שטארק מאַגנעטיש פעלד צו העלפן פּראָדוצירן זייער דעטאַלירטע בילדער פון קערפּער אָרגאַנען אָן X-שטראַל ראַדיאַציע.
די ראלע פון ערד'ס מאַגנעטישן פעלד
די ערד אליין האט א גרויס מאַגנעטיש פעלד, אָפט גערופן געאָמאַגנעטיש. דאָס מאַגנעטישע פעלד העלפט נישט נאָר קאָמפּאַסן, נאָר שפּילט אויך אַ ראָלע אין:
– באַשיצט די ערד פון געלאָדענע פּאַרטיקלען פון דער זון (זונ-ווינט),
– שטיצט די פאָרמירונג פון די נאָרדערן דערשיינונג אין די פּאָלאַר געגנטן,
– העלפט געוויסע חיות מיגרירן (ווי פייגל און טשערעפּאַכעס) וואָס מען גלויבט נוצן די ערד'ס מאַגנעטישע פעלד ווי אַ "נאַטירלעכע מאַפּע".
קעסימפּולאַן
מאַגנעטישע קראַפט איז אַ קראַפט וואָס שטאַמט פֿון אַ מאַגנעטישן פֿעלד און קען אַרבעטן אָן דירעקטן קאָנטאַקט. עס פּאַסירט צוליב דער אינטעראַקציע פֿון מאַגנעטישע פּאָלן, דער רעאַקציע פֿון געוויסע מאַטעריאַלן צו מאַגנעטישע פֿעלדער, און דער עפֿעקט פֿון מאַגנעטישע פֿעלדער אויף באַוועגלעכע עלעקטרישע לאָדן. דער באַגריף פֿון מאַגנעטישע קראַפט דערקלערט פֿיל פּשוטע דערשיינונגען, ווי למשל מאַגנעטן וואָס צוציען אייַזן, און ליגט אויך אונטער הויפּט טעכנאָלאָגיעס ווי למשל עלעקטרישע מאָטאָרן, גענעראַטאָרן, רעדנערס, MRIs, און אפילו מאַגלעוו באַנען. פֿאַרשטיין מאַגנעטישע קראַפט מיינט פֿאַרשטיין איינעם פֿון די עיקר יסודות פֿון מאָדערנער וויסנשאַפֿט, און זען ווי די פּרינציפּן פֿון פֿיזיק קענען טראַנספֿאָרמירן דעם וועג ווי מענטשן לעבן און בויען טעכנאָלאָגיע.
אויב איר ווילט, קען איך צולייגן א מער "וויסנשאפטלעכע" ווערסיע מיט פארמלען (לאָרענץ קראַפט, מאַגנעטיש פעלד אינטענסיטעט B, און בייַשפּיל פּראָבלעמען) אָדער אַ פּשוטערע ווערסיע פֿאַר עלעמענטאַר/מיטלשול מדרגה.
