Что-то новенькое про магнетизм?
Увидел на днях занимательный эксперимент. Но сначала чуток предыстории.
Есть такое явление в сфере магнетизма, называемое магнитный хранитель. Суть его очень проста. Достаточно на два сложенных вместе плотно куска электропроводящего магнитного материала надеть тем или иным образом катушку, чтобы силовые линии магнитного поля замыкались внутри этих двух кусков, как бы соединяя их, и дать кратковременный импульс постоянного тока в эту катушку. В результате эти два куска окажутся притянутыми друг к другу, поскольку станут парой двух взаимозамкнутых магнитов.
Но, если каким-нибудь образом разорвать эту взаимозамкнутость полученных магнитов, то они перестанут быть магнитами вообще.
Upd. Для тех, кто не в теме, но в танке, и прочим невнимательным интересантам следует иметь в виду, что ключевой ролик поста совсем не первый, и снят совсем не Белецким!
Хорошую демонстрацию этого явления даёт в своих роликах Игорь Белецкий:
Или в ролике более давнем:
Игорь Белецкий снимает иногда самые неожиданные нюансы известных физических явлений, и делает это замечательно. За это ему от меня небольшая реклама.
Честно говоря, в точном механизме работы магнитного хранителя я не разбирался, ограничившись поверхностным представлением об особых условиях циркуляции наведённого магнитного потока таким хитрым способом. То есть, на мой взгляд, ничего сверхъестественного тут вроде бы не оказалось, хотя сама по себе ситуация довольно занятная.
Но вот на днях попался мне ещё один ролик про этот занятный эксперимент. И экспериментатор в ролике взял для эксперимента не обычную сталь, а два П-образных сердечника из пермаллоя. Пермаллой - специальный сплав, обладающий высокой магнитной проницаемостью, и, в отличие от обычной стали, довольно высоким сопротивлением электрическому току. Такой сплав в своё время специально разрабатывался с целью уменьшить потери на вихревые токи в сердечнике, возникающие в переменном магнитном поле. Если сопротивление сердечника таким токам мало, то из-за вихревых токов увеличиваются потери при передаче энергии через сердечник, резко возрастает магнитный гистерезис и всё такое. В пермаллое такие явления снижены. Для дальнейшего снижения паразитных эффектов применяют составные сердечники из набора пластин, электрически изолированных друг от друга. Такой приём ещё называют распределённым зазором в сердечнике. Он почти эквивалентен обычному немагнитному зазору, но состоит из более тонких зазоров, равномерно распределённых по толще сердечника. Такие сердечники гораздо лучше подходят для дросселей и для трансформаторов, через обмотку которых течёт постоянная токовая составляющая.
Так вот, опыт. Когда я его открыл, качество съёмки оказалось весьма посредственным. Видно снимался он достаточно давно. Я уже хотел закрыть окно, когда услышал, что для опыта используется сердечник из пермаллоя. Градус интереса опять поднялся и я продолжил.
Экспериментатор сначала попытался воспроизвести стандартный опыт с магнитным хранителем. Только использовал не один виток, или кусок прямого провода, а катушку из нескольких витков. Результат оказался нулевым. Никакого эффекта хранителя магнитной энергии не возникло. В конце концов экспериментатор надел с другой стороны сердечника аналогичную катушку, концы которой замкнул перемычкой, и повторил опыт. Далее всё произошло достаточно быстро. Нет-нет, ничего не взорвалось. Просто моё удивление, подскочив от того, что хранитель сработал, немедленно подскочило, когда экспериментатор, удерживая одной рукой верхний сердечник, второй рукой разомкнул перемычку второй катушки. После чего эффект магнитного хранителя немедленно исчез.
К сожалению, обдумывая показанное, и дозрев до опубликования по крайней мере моего удивления этому опыту, я смог найти лишь последний кусок этого эксперимента в виде отдельного ролика.
Вот он:
У вас вызывает удивление этот эксперимент? Если да, то чем именно? Что есть тут такого удивительного?
Вот мои соображения по поводу происходящего.
Сразу скажу, что не до конца уверен в отсутствие "с той стороны экрана" какого-нибудь фокуса, хоть и не похоже, что применялись какие-либо скрытые манипуляции. Допустим, что всё так и есть. Думаю, что при первой же возможности сам попробую повторить данный эксперимент, дабы убедиться, всё ли здесь так. Итак, допустим. Тогда имеют смысл следующие рассуждения:
Очевидно, что весь эффект магнитного хранителя заключён в замкнутой катушке вокруг сердечника. В данном случае во второй катушке. Иначе бы её размыкание не привело бы к столь эффектному прекращению явления.
Во-вторых, всё дело в токе, который циркулирует по этой замкнутой катушке и порождает в замкнутом сердечнике магнитное поле, удерживающее притянутой вторую половину. Ну и что здесь такого?
А вот в чём дело: Если дело в циркулирующем по катушке токе, то стоит помнить, что хоть медь и находится на втором месте после серебра по проводимости, но имеет совсем не нулевое электрическое сопротивление. Не берусь пока сразу посчитать время, в течение которого возникший ток упадёт по силе в два раза (ну или в е раз), но явно такое дело займёт доли секунды. Причём даже не десятые, а сотые или тысячные. Ну ладно, допустим, что это займёт даже десятые доли секунды. Но от момента запуска тока по катушке, до размыкания катушки проходит несколько секунд!
Насколько я знаю, сегодня незатухающие вихревые токи возможны только в сверхпроводниках. Сегодня созданы даже такие, которые называются высокотемпературными сверхпроводниками. Но пусть вас не вводит в заблуждение приставка "высоко". Эта высокая температура лишь немного выше температуры кипения жидкого азота, а это без четверти -196 по Цельсию.
Пример такого сверхпроводникового магнитного хранителя вы можете посмотреть тут:
Эффект заканчивается ровно в тот момент, когда сверхпроводник, нагреваясь, достигает 138К, или чуть меньше, так как указанная цифра является рекордной. Это около -135 по Цельсию.
Но медь - не сверхпроводник ни разу. Тем не менее, эффект всё же очень чёткий. И граница эффекта в таком случае будет вплоть до точки Кюри. А она у железа довольно высока.
Когда я возьмусь повторить такой опыт, я обязательно попробую вычислить время, в течение которого эффект будет пропадать. Если, конечно, он вообще будет пропадать. Дело тут вот в чём. Если весь эффект держится на вихревых электрических токах, то тогда и в обычном, известном магнитном хранителе из обычной стали он держится на том же самом. А удельное сопротивление стали ещё больше, чем у меди. В случае со сталью этот эффект наблюдается неограниченно долго. Но одно дело, когда эффект возникает благодаря остаточной намагниченности в присутствии сильного магнитного поля, и совсем другое - когда всё дело в вихревых токах, и только в них. Иначе бы остаточная намагниченность пермаллоя в сильном магнитном поле тоже дала бы эффект! Но этого не происходит - требуется катушка из медного провода.
Может быть не все перечисленные мысли пронеслись у меня в голове, но многие из них, вызвав удивление от того, что с катушкой эффект сработал, а потом прекратился в момент размыкания.
Знаете, я и раньше понимал, что не всё знаю про электричество и магнетизм. И догадывался, что там могут быть разные интересные и занимательные моменты. Но теперь я точно знаю, что в электричестве и брате его магнетизме есть много чего, что вряд ли вот так с ходу влезет в имеющиеся теории.
Но это ещё не всё. Ходят слухи что не будет больше сплетен на том же Ютубе, что аналогичный эффект магнитного хранителя можно повторить и на вовсе немагнитных материалах. Это уже ни в какие ворота не лезет. Но фух, хоть тут всё в порядке - слухи не подтвердились!
Слухи можете посмотреть тут:
Опровержение тут:
Подытожим. Лично у меня остаются вполне существенные непонятки. Что же это - локальная сверхпроводимость меди? Или что-то другое? Или всё же фокус-покус? Если кто в теме - проясните вопрос, пожалуйста.
Есть такое явление в сфере магнетизма, называемое магнитный хранитель. Суть его очень проста. Достаточно на два сложенных вместе плотно куска электропроводящего магнитного материала надеть тем или иным образом катушку, чтобы силовые линии магнитного поля замыкались внутри этих двух кусков, как бы соединяя их, и дать кратковременный импульс постоянного тока в эту катушку. В результате эти два куска окажутся притянутыми друг к другу, поскольку станут парой двух взаимозамкнутых магнитов.
Но, если каким-нибудь образом разорвать эту взаимозамкнутость полученных магнитов, то они перестанут быть магнитами вообще.
Upd. Для тех, кто не в теме, но в танке, и прочим невнимательным интересантам следует иметь в виду, что ключевой ролик поста совсем не первый, и снят совсем не Белецким!
Хорошую демонстрацию этого явления даёт в своих роликах Игорь Белецкий:
Click to viewИли в ролике более давнем:
Игорь Белецкий снимает иногда самые неожиданные нюансы известных физических явлений, и делает это замечательно. За это ему от меня небольшая реклама.
Честно говоря, в точном механизме работы магнитного хранителя я не разбирался, ограничившись поверхностным представлением об особых условиях циркуляции наведённого магнитного потока таким хитрым способом. То есть, на мой взгляд, ничего сверхъестественного тут вроде бы не оказалось, хотя сама по себе ситуация довольно занятная.
Но вот на днях попался мне ещё один ролик про этот занятный эксперимент. И экспериментатор в ролике взял для эксперимента не обычную сталь, а два П-образных сердечника из пермаллоя. Пермаллой - специальный сплав, обладающий высокой магнитной проницаемостью, и, в отличие от обычной стали, довольно высоким сопротивлением электрическому току. Такой сплав в своё время специально разрабатывался с целью уменьшить потери на вихревые токи в сердечнике, возникающие в переменном магнитном поле. Если сопротивление сердечника таким токам мало, то из-за вихревых токов увеличиваются потери при передаче энергии через сердечник, резко возрастает магнитный гистерезис и всё такое. В пермаллое такие явления снижены. Для дальнейшего снижения паразитных эффектов применяют составные сердечники из набора пластин, электрически изолированных друг от друга. Такой приём ещё называют распределённым зазором в сердечнике. Он почти эквивалентен обычному немагнитному зазору, но состоит из более тонких зазоров, равномерно распределённых по толще сердечника. Такие сердечники гораздо лучше подходят для дросселей и для трансформаторов, через обмотку которых течёт постоянная токовая составляющая.
Так вот, опыт. Когда я его открыл, качество съёмки оказалось весьма посредственным. Видно снимался он достаточно давно. Я уже хотел закрыть окно, когда услышал, что для опыта используется сердечник из пермаллоя. Градус интереса опять поднялся и я продолжил.
Экспериментатор сначала попытался воспроизвести стандартный опыт с магнитным хранителем. Только использовал не один виток, или кусок прямого провода, а катушку из нескольких витков. Результат оказался нулевым. Никакого эффекта хранителя магнитной энергии не возникло. В конце концов экспериментатор надел с другой стороны сердечника аналогичную катушку, концы которой замкнул перемычкой, и повторил опыт. Далее всё произошло достаточно быстро. Нет-нет, ничего не взорвалось. Просто моё удивление, подскочив от того, что хранитель сработал, немедленно подскочило, когда экспериментатор, удерживая одной рукой верхний сердечник, второй рукой разомкнул перемычку второй катушки. После чего эффект магнитного хранителя немедленно исчез.
К сожалению, обдумывая показанное, и дозрев до опубликования по крайней мере моего удивления этому опыту, я смог найти лишь последний кусок этого эксперимента в виде отдельного ролика.
Вот он:
У вас вызывает удивление этот эксперимент? Если да, то чем именно? Что есть тут такого удивительного?
Вот мои соображения по поводу происходящего.
Сразу скажу, что не до конца уверен в отсутствие "с той стороны экрана" какого-нибудь фокуса, хоть и не похоже, что применялись какие-либо скрытые манипуляции. Допустим, что всё так и есть. Думаю, что при первой же возможности сам попробую повторить данный эксперимент, дабы убедиться, всё ли здесь так. Итак, допустим. Тогда имеют смысл следующие рассуждения:
Очевидно, что весь эффект магнитного хранителя заключён в замкнутой катушке вокруг сердечника. В данном случае во второй катушке. Иначе бы её размыкание не привело бы к столь эффектному прекращению явления.
Во-вторых, всё дело в токе, который циркулирует по этой замкнутой катушке и порождает в замкнутом сердечнике магнитное поле, удерживающее притянутой вторую половину. Ну и что здесь такого?
А вот в чём дело: Если дело в циркулирующем по катушке токе, то стоит помнить, что хоть медь и находится на втором месте после серебра по проводимости, но имеет совсем не нулевое электрическое сопротивление. Не берусь пока сразу посчитать время, в течение которого возникший ток упадёт по силе в два раза (ну или в е раз), но явно такое дело займёт доли секунды. Причём даже не десятые, а сотые или тысячные. Ну ладно, допустим, что это займёт даже десятые доли секунды. Но от момента запуска тока по катушке, до размыкания катушки проходит несколько секунд!
Насколько я знаю, сегодня незатухающие вихревые токи возможны только в сверхпроводниках. Сегодня созданы даже такие, которые называются высокотемпературными сверхпроводниками. Но пусть вас не вводит в заблуждение приставка "высоко". Эта высокая температура лишь немного выше температуры кипения жидкого азота, а это без четверти -196 по Цельсию.
Пример такого сверхпроводникового магнитного хранителя вы можете посмотреть тут:
Эффект заканчивается ровно в тот момент, когда сверхпроводник, нагреваясь, достигает 138К, или чуть меньше, так как указанная цифра является рекордной. Это около -135 по Цельсию.
Но медь - не сверхпроводник ни разу. Тем не менее, эффект всё же очень чёткий. И граница эффекта в таком случае будет вплоть до точки Кюри. А она у железа довольно высока.
Когда я возьмусь повторить такой опыт, я обязательно попробую вычислить время, в течение которого эффект будет пропадать. Если, конечно, он вообще будет пропадать. Дело тут вот в чём. Если весь эффект держится на вихревых электрических токах, то тогда и в обычном, известном магнитном хранителе из обычной стали он держится на том же самом. А удельное сопротивление стали ещё больше, чем у меди. В случае со сталью этот эффект наблюдается неограниченно долго. Но одно дело, когда эффект возникает благодаря остаточной намагниченности в присутствии сильного магнитного поля, и совсем другое - когда всё дело в вихревых токах, и только в них. Иначе бы остаточная намагниченность пермаллоя в сильном магнитном поле тоже дала бы эффект! Но этого не происходит - требуется катушка из медного провода.
Может быть не все перечисленные мысли пронеслись у меня в голове, но многие из них, вызвав удивление от того, что с катушкой эффект сработал, а потом прекратился в момент размыкания.
Знаете, я и раньше понимал, что не всё знаю про электричество и магнетизм. И догадывался, что там могут быть разные интересные и занимательные моменты. Но теперь я точно знаю, что в электричестве и брате его магнетизме есть много чего, что вряд ли вот так с ходу влезет в имеющиеся теории.
Но это ещё не всё. Ходят слухи что не будет больше сплетен на том же Ютубе, что аналогичный эффект магнитного хранителя можно повторить и на вовсе немагнитных материалах. Это уже ни в какие ворота не лезет. Но фух, хоть тут всё в порядке - слухи не подтвердились!
Слухи можете посмотреть тут:
Опровержение тут:
Подытожим. Лично у меня остаются вполне существенные непонятки. Что же это - локальная сверхпроводимость меди? Или что-то другое? Или всё же фокус-покус? Если кто в теме - проясните вопрос, пожалуйста.