ทุกคนคุ้นเคยกับวัตถุเช่นแม่เหล็กมานานแล้ว เราไม่เห็นมีอะไรพิเศษในนั้น เรามักจะเชื่อมโยงกับบทเรียนฟิสิกส์หรือการสาธิตในรูปแบบของเทคนิคคุณสมบัติของแม่เหล็กสำหรับเด็กก่อนวัยเรียน และแทบไม่มีใครนึกถึงจำนวนแม่เหล็กที่อยู่รอบตัวเราในชีวิตประจำวัน มีมากมายในอพาร์ตเมนต์ มีแม่เหล็กอยู่ในอุปกรณ์ของลำโพงแต่ละตัว เครื่องบันทึกเทป มีดโกนไฟฟ้า นาฬิกา ตะปูกระปุกเดียวก็ได้
และอะไรอีก
เรา - ประชาชน - ก็ไม่มีข้อยกเว้น ขอบคุณกระแสชีวภาพที่ไหลในร่างกาย มีรูปแบบที่มองไม่เห็นของพลังรอบตัวเรา โลกเป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ และยิ่งใหญ่กว่านั้น - พลาสม่าบอลของดวงอาทิตย์ ขนาดของกาแล็กซีและเนบิวลาที่จิตใจมนุษย์ไม่สามารถเข้าใจได้ แทบจะไม่เคยให้ความคิดที่ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นแม่เหล็กด้วย
วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ต้องการการสร้างแม่เหล็กขนาดใหญ่และทรงพลังใหม่ ซึ่งการใช้งานนั้นเกี่ยวข้องกับการหลอมความร้อนนิวเคลียร์ การผลิตพลังงานไฟฟ้า การเร่งอนุภาคที่มีประจุในซิงโครตรอน การยกเรือที่จม สร้างสนามพลังพิเศษโดยใช้คุณสมบัติแม่เหล็กแม่เหล็กเป็นปัญหาหนึ่งของฟิสิกส์ยุคใหม่
ชี้แจงแนวคิด
สนามแม่เหล็กคือแรงที่กระทำต่อวัตถุที่มีประจุที่เคลื่อนที่ มัน "ไม่ทำงาน" กับวัตถุนิ่ง (หรือไม่มีประจุ) และทำหน้าที่เป็นรูปแบบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีอยู่เป็นแนวคิดทั่วไปมากขึ้น
ถ้าร่างกายสามารถสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวตัวเองและสัมผัสกับอิทธิพลของมันเองได้ พวกมันจะเรียกว่าแม่เหล็ก นั่นคือวัตถุเหล่านี้ถูกแม่เหล็ก (มีช่วงเวลาที่สอดคล้องกัน)
วัสดุที่ต่างกันตอบสนองต่อฟิลด์ภายนอกต่างกัน สิ่งที่ทำให้การกระทำภายในตัวเองอ่อนแอลงเรียกว่าพาราแมกเนติกและสิ่งที่เสริมความแข็งแกร่งให้เรียกว่าไดอะแมกเน็ต วัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติในการขยายสนามแม่เหล็กภายนอกเป็นพันเท่า เหล่านี้คือเฟอร์โรแมกเนต์ (โคบอลต์ นิกเกิลกับเหล็ก แกโดลิเนียม ตลอดจนสารประกอบและโลหะผสมของโลหะดังกล่าว) พวกที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามภายนอกที่แข็งแกร่งซึ่งได้รับคุณสมบัติทางแม่เหล็กนั้นเรียกว่าแม่เหล็กแข็ง ส่วนอื่นๆ ที่มีความสามารถในการทำตัวเหมือนแม่เหล็กภายใต้อิทธิพลโดยตรงของสนามและหายไปจากการหายไปของสนามแม่เหล็กเท่านั้นคือแม่เหล็กอ่อน
ประวัติศาสตร์เล็กน้อย
ผู้คนศึกษาคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวรกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ พวกเขาถูกกล่าวถึงในงานเขียนของนักวิทยาศาสตร์ในกรีกโบราณเมื่อ 600 ปีก่อนคริสตกาล แม่เหล็กธรรมชาติ (ที่มาจากธรรมชาติ) สามารถพบได้ในแร่แม่เหล็ก แม่เหล็กธรรมชาติขนาดใหญ่ที่มีชื่อเสียงที่สุดถูกเก็บไว้ใน Tartuมหาวิทยาลัย. มันมีน้ำหนัก 13 กิโลกรัม และน้ำหนักที่สามารถยกได้ด้วยความช่วยเหลือของมันคือ 40 กิโลกรัม
มนุษย์ได้เรียนรู้การสร้างแม่เหล็กประดิษฐ์โดยใช้เฟอร์โรแมกเนติกต่างๆ ค่าของผง (จากโคบอลต์ เหล็ก ฯลฯ) อยู่ที่ความสามารถในการรับน้ำหนัก 5,000 เท่าของน้ำหนักของมันเอง ตัวอย่างเทียมสามารถเป็นแบบถาวร (ได้มาจากวัสดุแม่เหล็กแข็ง) หรือแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแกน ซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นเหล็กแม่เหล็กอ่อน สนามแรงดันในตัวพวกมันเกิดขึ้นจากการที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟของขดลวดซึ่งล้อมรอบด้วยแกนกลาง
หนังสือจริงจังเล่มแรกที่มีความพยายามศึกษาคุณสมบัติของแม่เหล็กทางวิทยาศาสตร์คือผลงานของแพทย์ชาวลอนดอน Gilbert ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1600 งานนี้ประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ในขณะนั้นเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กและไฟฟ้า ตลอดจนการทดลองของผู้เขียน
คน ๆ หนึ่งพยายามที่จะปรับปรากฏการณ์ที่มีอยู่ให้เข้ากับชีวิตจริง แน่นอนว่าแม่เหล็กก็ไม่มีข้อยกเว้น
แม่เหล็กใช้งานอย่างไร
คุณสมบัติของแม่เหล็กที่มนุษย์นำมาใช้คืออะไร? ขอบเขตของมันกว้างมากจนเราสามารถสัมผัสได้เพียงชั่วครู่บนอุปกรณ์และแอปพลิเคชั่นที่มีชื่อเสียงที่สุดของรายการที่ยอดเยี่ยมนี้
เข็มทิศเป็นอุปกรณ์ที่รู้จักกันดีสำหรับกำหนดทิศทางบนพื้น ต้องขอบคุณเขา พวกเขาปูทางสำหรับเครื่องบินและเรือ การขนส่งทางบก และเป้าหมายการสัญจรทางเท้า เหล่านี้อุปกรณ์อาจเป็นแม่เหล็ก (แบบพอยน์เตอร์) ที่ใช้โดยนักท่องเที่ยวและนักภูมิประเทศ หรือไม่ใช่แม่เหล็ก (เข็มทิศวิทยุและพลังน้ำ)
วงเวียนแรกจากแม่เหล็กธรรมชาติถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 11 และใช้ในการเดินเรือ การกระทำของพวกเขาขึ้นอยู่กับการหมุนอิสระในระนาบแนวนอนของเข็มยาวที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กซึ่งสมดุลบนแกน ปลายด้านหนึ่งหันไปทางทิศใต้เสมอ ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งหันไปทางทิศเหนือ ดังนั้น คุณจึงสามารถค้นหาทิศทางหลักเกี่ยวกับจุดสำคัญได้อย่างถูกต้องเสมอ
ลูกโลกหลัก
ฟิลด์ที่คุณสมบัติของแม่เหล็กพบการใช้งานหลัก - วิศวกรรมวิทยุและไฟฟ้า เครื่องมือวัด ระบบอัตโนมัติ และกลไกทางไกล รีเลย์ วงจรแม่เหล็ก ฯลฯ ได้มาจากวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ในปี ค.ศ. 1820 ได้มีการค้นพบคุณสมบัติของตัวนำที่นำพากระแสเพื่อทำหน้าที่กับเข็มแม่เหล็กซึ่งบังคับให้ต้องหมุน ในเวลาเดียวกัน มีการค้นพบอีกครั้งหนึ่ง - ตัวนำคู่ขนานซึ่งกระแสในทิศทางเดียวกันไหลผ่านมีคุณสมบัติของแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน
ด้วยเหตุนี้ จึงมีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับสาเหตุของคุณสมบัติของแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดเกิดขึ้นจากกระแสน้ำ ซึ่งรวมถึงกระแสน้ำที่ไหลเวียนอยู่ภายในวัสดุแม่เหล็ก แนวคิดสมัยใหม่ในวิทยาศาสตร์สอดคล้องกับสมมติฐานนี้อย่างสมบูรณ์
เกี่ยวกับเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
บนพื้นฐานของมัน มีการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายแบบ นั่นคือ เครื่องจักรประเภทหมุน หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า (คำพูดเรากำลังพูดถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือไฟฟ้าถึงเครื่องกล (เกี่ยวกับเครื่องยนต์) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานบนหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นคือ EMF (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) เกิดขึ้นในเส้นลวดที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานบนพื้นฐานของปรากฏการณ์แรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดโดยมีกระแสวางอยู่ในสนามขวาง
การใช้ความแรงของปฏิกิริยาของสนามกับกระแสที่ไหลผ่านการหมุนของขดลวดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว อุปกรณ์ที่เรียกว่างานแมกนีโตอิเล็กทริก มิเตอร์ไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับอันทรงพลังรุ่นใหม่ที่มีขดลวดสองเส้น จานนำไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างขดลวดจะต้องหมุนด้วยแรงบิดตามสัดส่วนของกำลังไฟฟ้าเข้า
และในชีวิตประจำวัน?
นาฬิกาไฟฟ้าที่ใครๆ ก็คุ้นเคย ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดเล็ก อุปกรณ์ของพวกเขาซึ่งใช้แม่เหล็กคู่ ตัวเหนี่ยวนำ และทรานซิสเตอร์ ทำให้มีจำนวนชิ้นส่วนที่หาได้ง่ายกว่านาฬิกากลไกมาก
ล็อคแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหรือตัวล็อคทรงกระบอกที่ติดตั้งส่วนประกอบแม่เหล็กกำลังถูกใช้งานมากขึ้น ในนั้นทั้งกุญแจและล็อคมีชุดรหัสผสม เมื่อกุญแจที่ถูกต้องเข้าไปในช่องล็อค องค์ประกอบภายในของตัวล็อคแม่เหล็กจะถูกดึงดูดไปยังตำแหน่งที่ต้องการ ซึ่งช่วยให้เปิดออกได้
อุปกรณ์ไดนาโมมิเตอร์และกัลวาโนมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่มีความไวสูงซึ่งวัดกระแสอ่อน) ขึ้นอยู่กับการกระทำของแม่เหล็ก คุณสมบัติของแม่เหล็กพบการประยุกต์ใช้ในการผลิตสารกัดกร่อน ดังนั้นเรียกว่าอนุภาคขนาดเล็กและแข็งมากที่แหลมคมซึ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลทางกล (การเจียร การขัด การหยาบ) ของวัตถุและวัสดุต่างๆ ในระหว่างการผลิต เฟอโรซิลิกอนซึ่งจำเป็นในองค์ประกอบของส่วนผสม บางส่วนจะตกตะกอนที่ด้านล่างของเตาหลอม และบางส่วนถูกนำเข้าสู่องค์ประกอบของสารกัดกร่อน ต้องใช้แม่เหล็กในการถอดออกจากที่นั่น
วิทยาศาสตร์และการสื่อสาร
เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร วิทยาศาสตร์จึงสามารถศึกษาโครงสร้างของวัตถุต่างๆ ได้ เราสามารถพูดถึงสนามแม่เหล็กหรือการตรวจจับข้อบกพร่องของแม่เหล็กเท่านั้น (วิธีการตรวจหาข้อบกพร่องโดยการศึกษาการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กในบางพื้นที่ของผลิตภัณฑ์)
พวกเขายังใช้ในการผลิตอุปกรณ์ไมโครเวฟ, ระบบวิทยุสื่อสาร (สายทหารและเชิงพาณิชย์), การอบชุบด้วยความร้อนทั้งที่บ้านและในอุตสาหกรรมอาหาร (เตาอบไมโครเวฟเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับทุกคน) แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแจกแจงอุปกรณ์ทางเทคนิคและการใช้งานที่ซับซ้อนที่สุดทั้งหมดซึ่งคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารถูกนำมาใช้ในปัจจุบันภายในกรอบของบทความเดียว
สาขาการแพทย์
สาขาการวินิจฉัยและการรักษาพยาบาลก็ไม่มีข้อยกเว้น ต้องขอบคุณเครื่องเร่งเชิงเส้นอิเล็กตรอนที่สร้างรังสีเอกซ์ การบำบัดด้วยเนื้องอกจึงเกิดขึ้น ลำแสงโปรตอนจะถูกสร้างขึ้นในไซโคลตรอนหรือซินโครตรอน ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือรังสีเอกซ์ในทิศทางท้องถิ่นและเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาเนื้องอกที่ตาและสมอง
ด้านชีววิทยาวิทยาศาสตร์ แม้กระทั่งก่อนกลางศตวรรษที่ผ่านมา หน้าที่ที่สำคัญของร่างกายไม่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กแต่อย่างใด วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ได้รับการเติมเต็มเป็นครั้งคราวด้วยข้อความเดียวเกี่ยวกับผลกระทบทางการแพทย์อย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ตั้งแต่อายุหกสิบเศษ สิ่งพิมพ์เกี่ยวกับคุณสมบัติทางชีวภาพของแม่เหล็กก็ถล่มทลาย
และตอนนี้
อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะปฏิบัติต่อผู้คนด้วยมันถูกสร้างขึ้นโดยนักเล่นแร่แปรธาตุตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 มีความพยายามที่ประสบความสำเร็จมากมายในการรักษาอาการปวดฟัน ความผิดปกติของระบบประสาท การนอนไม่หลับ และปัญหามากมายเกี่ยวกับอวัยวะภายใน ดูเหมือนว่าแม่เหล็กจะถูกนำมาใช้ในการแพทย์ไม่ช้าไปกว่าการนำทาง
ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา กำไลแม่เหล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งเป็นที่นิยมในหมู่ผู้ป่วยโรคความดันโลหิต นักวิทยาศาสตร์เชื่ออย่างจริงจังในความสามารถของแม่เหล็กในการเพิ่มความต้านทานของร่างกายมนุษย์ ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาเรียนรู้ที่จะวัดความเร็วของการไหลเวียนของเลือด เก็บตัวอย่างหรือฉีดยาที่จำเป็นจากแคปซูล
แม่เหล็กเอาอนุภาคโลหะเล็กๆ ที่ตกเข้าตาออก การทำงานของเซ็นเซอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการกระทำ (พวกเราทุกคนคุ้นเคยกับขั้นตอนการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ) ในยุคของเรา ความร่วมมือของนักฟิสิกส์กับนักชีววิทยาเพื่อศึกษากลไกเบื้องหลังอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีต่อร่างกายมนุษย์กำลังใกล้เข้ามาและมีความจำเป็นมากขึ้น
แม่เหล็กนีโอไดเมียม: คุณสมบัติและการใช้งาน
แม่เหล็กนีโอไดเมียมถือว่ามีผลกระทบสูงสุดต่อสุขภาพของมนุษย์ ประกอบด้วยนีโอดิเมียม เหล็ก และโบรอน สูตรทางเคมีของมันคือ NdFeB ข้อได้เปรียบหลักของแม่เหล็กชนิดนี้คือผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ดังนั้นน้ำหนักของแม่เหล็กที่มีแรง 200 เกาส์จึงเท่ากับ 1 กรัม สำหรับการเปรียบเทียบ แม่เหล็กเหล็กที่มีความแรงเท่ากันจะมีน้ำหนักมากกว่าประมาณ 10 เท่า
ข้อดีที่ไม่ต้องสงสัยอีกประการของแม่เหล็กดังกล่าวคือความเสถียรที่ดีและความสามารถในการรักษาคุณภาพที่ต้องการไว้เป็นเวลาหลายร้อยปี ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา แม่เหล็กสูญเสียคุณสมบัติไปเพียง 1%
แม่เหล็กนีโอไดเมียมได้รับการรักษาอย่างไร
ทำให้เลือดไหลเวียนดีขึ้น รักษาความดันโลหิตให้คงที่ ต่อสู้กับไมเกรน
คุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเริ่มนำมาใช้บำบัดเมื่อประมาณ 2,000 ปีที่แล้ว การกล่าวถึงการบำบัดประเภทนี้พบได้ในต้นฉบับของจีนโบราณ การรักษาคือการใช้หินแม่เหล็กกับร่างกายมนุษย์
การบำบัดยังมีอยู่ในรูปแบบของการยึดติดกับร่างกาย ตำนานเล่าว่าคลีโอพัตราเป็นหนี้สุขภาพที่ยอดเยี่ยมและความงามอันน่าพิศวงของเธอจากการสวมผ้าพันแผลแม่เหล็กบนศีรษะของเธออย่างต่อเนื่อง ในศตวรรษที่ 10 นักวิทยาศาสตร์ชาวเปอร์เซียได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับผลประโยชน์ของคุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมในร่างกายมนุษย์ในกรณีที่มีการกำจัดการอักเสบและกล้ามเนื้อกระตุก จากหลักฐานที่รอดตายในสมัยนั้น เราสามารถตัดสินการใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ ความแข็งแรงของกระดูก และลดอาการปวดข้อได้
จากความเจ็บป่วย…
หลักฐานของประสิทธิผลของผลกระทบดังกล่าวถูกตีพิมพ์ในปี 1530ปีโดยแพทย์ชาวสวิสชื่อดัง Paracelsus ในงานเขียนของเขา แพทย์บรรยายถึงคุณสมบัติมหัศจรรย์ของแม่เหล็กที่สามารถกระตุ้นพลังของร่างกายและทำให้เกิดการรักษาตัวเองได้ โรคจำนวนมากในสมัยนั้นเริ่มเอาชนะได้โดยใช้แม่เหล็ก
การรักษาตนเองโดยใช้วิธีการรักษานี้เริ่มแพร่หลายในสหรัฐอเมริกาในช่วงหลังสงคราม (ค.ศ. 1861-1865) ซึ่งยารักษาโรคขาดอย่างเด็ดขาด ใช้ทั้งเป็นยาและยาแก้ปวด
ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 คุณสมบัติการรักษาของแม่เหล็กได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ ในปีพ.ศ. 2519 แพทย์ชาวญี่ปุ่น Nikagawa ได้แนะนำแนวคิดเรื่องโรคขาดสนามแม่เหล็ก การวิจัยได้ระบุอาการที่แน่นอนของมัน ประกอบด้วยความอ่อนแอ ความเหนื่อยล้า ประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลง และการรบกวนการนอนหลับ นอกจากนี้ยังมีไมเกรนปวดข้อและกระดูกสันหลังปัญหาเกี่ยวกับระบบย่อยอาหารและระบบหัวใจและหลอดเลือดในรูปแบบของความดันเลือดต่ำหรือความดันโลหิตสูง มันเกี่ยวข้องกับโรคและสาขานรีเวชวิทยาและการเปลี่ยนแปลงของผิวหนัง ด้วยการใช้แม่เหล็กบำบัด เงื่อนไขเหล่านี้สามารถทำให้เป็นมาตรฐานได้ค่อนข้างสำเร็จ
วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่ง
นักวิทยาศาสตร์ยังคงทดลองสนามแม่เหล็กต่อไป มีการทดลองทั้งกับสัตว์และนกและแบคทีเรีย สภาวะของสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอจะลดความสำเร็จของกระบวนการเผาผลาญในนกและหนูทดลอง แบคทีเรียจะหยุดการทวีคูณในทันที ด้วยการขาดดุลสนามเป็นเวลานาน เนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้รับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้
เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดและเกิดจากการบำบัดด้วยแม่เหล็กเช่นนี้ถูกใช้โดยพวกเขาโดยมีผลเสียมากมาย ดูเหมือนว่าในปัจจุบันคุณสมบัติที่มีประโยชน์ทั้งหมดของแม่เหล็กยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ แพทย์มีการค้นพบที่น่าสนใจมากมายและการพัฒนาใหม่รออยู่ข้างหน้า