Застосування магнітів у різних сферах діяльності сучасного суспільства.
Основне застосування магніт знаходить в електротехніці, радіотехніці, приладобудуванні, автоматиці та телемеханіці. Тут феромагнітні матеріали йдуть виготовлення магнітопроводів, реле тощо. [4].
Електромашинні генератори та електродвигуни - машини обертального типу, що перетворюють або механічну енергію на електричну (генератори), або електричну на механічну (двигуни). Дія генераторів заснована на принципі електромагнітної індукції: у дроті, що рухається в магнітному полі, наводиться електрорушійна сила (ЕРС). Дія електродвигунів полягає в тому, що у провід зі струмом, поміщений у поперечне магнітне полі, діє сила.
Магнітоелектричні прилади. У таких приладах використовується сила взаємодії магнітного поля зі струмом у витках обмотки рухомої частини, що прагне повернути останню.
Індукційні лічильники електроенергії. Індукційний лічильник є не що інше, як малопотужний електродвигун змінного струму з двома обмотками - струмової та обмоткою напруги. Провідний диск, поміщений між обмотками, обертається під дією моменту, що крутить, пропорційного споживаної потужності. Цей момент врівноважується струмами, що наводяться в диску постійним магнітом, так що частота обертання диска пропорційна споживаної потужності.
Електричний наручний годинник живиться мініатюрною батарейкою. Для їх роботи потрібно набагато менше деталей, ніж у механічному годиннику; так, у схему типового електричного портативного годинника входять два магніти, дві котушки індуктивності і транзистор.
Динамометр - механічний або електричний прилад для вимірювання сили тяги або моменту машини, верстата або двигуна, що крутить.
Гальмівні динамометри бувають різних конструкцій; до них відносяться, наприклад, гальмо Проні, гідравлічне та електромагнітне гальма [10].
Електромагнітний динамометр може бути виконаний у вигляді мініатюрного приладу, придатного для вимірювання характеристик малогабаритних двигунів.
Гальванометр – чутливий прилад для вимірювання слабких струмів. У гальванометрі використовується крутний момент, що виникає при взаємодії підковоподібного постійного магніту з невеликою токонесучою котушкою (слабким електромагнітом), підвішеною в проміжку між полюсами магніту. Обертовий момент, а отже, і відхилення котушки пропорційні струму і повної магнітної індукції в повітряному зазорі, так що шкала приладу при невеликих відхиленнях котушки майже лінійна. Прилади з його основі - найпоширеніший вид приладів [1].
Магнітні властивості речовини знаходять широке застосування в науці та техніці як вивчення структури різних тіл. Так виникли науки:
Магнітохімія – розділ фізичної хімії, в якому вивчається зв'язок між магнітними та хімічними властивостями речовин; крім того, магнітохімія досліджує вплив магнітних полів на хімічні процеси. Магнітохімія спирається на сучасну фізику магнітних явищ. Вивчення зв'язку між магнітними та хімічними властивостями дозволяє з'ясувати особливості хімічної будови речовини.
Магнітна дефектоскопія, метод пошуку дефектів, заснований на дослідженні спотворень магнітного поля, що виникають у місцях дефектів у виробах із феромагнітних матеріалів.
Прискорювач частинок , установка, в якій за допомогою електричних та магнітних полів виходять спрямовані пучки електронів, протонів, іонів та інших заряджених частинок з енергією, що значно перевищує тепловуенергію.
У сучасних прискорювачах використовуються численні та різноманітні види техніки, у т.ч. потужні прецизійні магніти.
У медичній терапії та діагностиці у прискорювачі відіграють важливу практичну роль. Багато лікарняних закладів у всьому світі сьогодні мають у своєму розпорядженні невеликі електронні лінійні прискорювачі, що генерують інтенсивне рентгенівське випромінювання, яке застосовується для терапії пухлин. Щонайменше використовуються циклотрони або синхротрони, що генерують протонні пучки. Перевага протонів у терапії пухлин перед рентгенівським випромінюванням полягає у більш локалізованому енерговиділенні. Тому протонна терапія особливо ефективна при лікуванні пухлин мозку та очей, коли пошкодження навколишніх здорових тканин має бути по можливості мінімальним [8].
Представники різних наук враховують магнітні поля у своїх дослідженнях. Фізик вимірює магнітні поля атомів та елементарних частинок, астроном вивчає роль космічних полів у процесі формування нових зірок, геолог за аномаліями магнітного поля Землі відшукує поклади магнітних руд, з недавнього часу біологія теж активно включилася у вивчення та використання магнітів.
Біологічна наука першої половини ХХ століття впевнено описувала життєві функції, не враховуючи існування будь-яких магнітних полів. Більше того, деякі біологи вважали за потрібне підкреслити, що навіть сильне штучне магнітне поле не впливає на біологічні об'єкти.
В енциклопедіях про вплив магнітних полів на біологічні процеси нічого не говорилося. У науковій літературі всього світу щорічно з'являлися поодинокі позитивні міркування у тому чи іншому біологічному ефекті магнітних полів. Однак цей слабкий струмок не міг розтопити айсберг недовіринавіть до постановки самої проблеми ... І раптом струмок перетворився на бурхливий потік. Лавина магнітобіологічних публікацій, наче зірвавшись з якоїсь вершини, з початку 60-х років невпинно збільшується і заглушує скептичні висловлювання.
Від алхіміків XVI століття до наших днів біологічна дія магніту багато разів знаходила шанувальників і критиків. Неодноразово протягом кількох століть спостерігалися сплески та спади інтересу до лікувальної дії магніту. З його допомогою намагалися лікувати (і не безуспішно) нервові хвороби, зубний біль, безсоння, біль у печінці та в шлунку – сотні хвороб [9].
Для лікувальних цілей магніт став використовуватися, мабуть, раніше, ніж визначення сторін світла.
Як місцевий зовнішній засіб і як амулет магніт мав великий успіх у китайців, індусів, єгиптян, арабів, греків, римлян і т.д. Про його лікувальні властивості згадують у своїх працях філософ Аристотель та історик Пліній.
У другій половині XX століття широко поширилися магнітні браслети, які благотворно впливають на хворих з порушенням кров'яного тиску (гіпертонія і гіпотонія).
Крім постійних магнітів використовують і електромагніти. Їх також застосовують для широкого спектра проблем у науці, техніці, електроніці, медицині (нервові захворювання, захворювання судин кінцівок, серцево-судинні захворювання, ракові захворювання).
Найбільше вчені схиляються до думки, що магнітні поля підвищують опірність організму.
Існують електромагнітні вимірювачі швидкості руху крові, мініатюрні капсули, які за допомогою зовнішніх магнітних полів можна переміщати кровоносними судинами, щоб розширювати їх, брати проби на певних ділянках шляху або, навпаки, локально виводити з капсул різні медикаменти.
Широко поширений магнітний метод видалення металевих частинок з ока.
Більшості з нас відоме дослідження роботи серця за допомогою електричних датчиків – електрокардіограма. Електричні імпульси, що виробляються серцем, створюють магнітне поле серця, яке в max значеннях становить 10-6 напруженості магнітного поля Землі. Цінність магнітокардіографії в тому, що вона дозволяє отримати відомості про електрично "німих" областях серця.
Слід зазначити, що біологи зараз просять фізиків дати теорію первинного механізму біологічної дії магнітного поля, а фізики у відповідь вимагають від біологів більше перевірених біологічних фактів. Очевидно, що успішною буде тісна співпраця різних спеціалістів [3].
Важливою ланкою, що поєднує магнітобіологічні проблеми, є реакція нервової системи на магнітні поля. Саме мозок першим реагує на будь-які зміни у зовнішньому середовищі. Саме вивчення його реакцій буде ключем до вирішення багатьох завдань магнітобіології.
Серед технологічних революцій кінця XX століття однією з найголовніших є переведення споживачів на атомне паливо. І знову магнітні поля опинилися у центрі уваги. Тільки вони зможуть приборкати норовливу плазму в «мирній» термоядерній реакції, яка має прийти на зміну реакціям поділу радіоактивних ядер урану та торію.
Що б спалити? - нав'язливим рефреном звучить питання, що вічно мучить енергетиків. Досить довго нас рятували дрова, але вони мала енергоємність, тому дров'яна цивілізація примітивна. Сьогоднішній наш добробут заснований на спалюванні викопного палива, проте легкодоступні запаси нафти, вугілля та природного газу повільно, але вірно вичерпуються. Мимоволі доводиться переорієнтувати паливно-енергетичний баланскраїни на щось інше. У майбутньому столітті залишки органічного палива доведеться зберігати для сировинних потреб хімії. А основною енергосировиною, як відомо, стане ядерне паливо.
Ідея магнітної термоізоляції плазми заснована на відомій властивості електрично заряджених частинок, що рухаються в магнітному полі, викривляти свою траєкторію та рухатись по спіралі силових ліній поля. Це викривлення траєкторії у неоднорідному магнітному полі призводить до того, що частка виштовхується в область, де магнітне поле слабше. Завдання полягає в тому, щоб плазму з усіх боків оточити сильнішим полем. Це завдання вирішується у багатьох лабораторіях світу. Магнітне утримання плазми відкрили радянські вчені, які у 1950 р. запропонували утримувати плазму у так званих магнітних пастках (або, як часто їх називають, у магнітних пляшках).
Прикладом дуже простої системи для магнітного утримання плазми може бути пастка з магнітними пробками або дзеркалами (пробкотрон). Система є довгою трубою, в якій створено поздовжнє магнітне поле. На кінцях труби намотані масивніші обмотки, ніж у середині. Це призводить до того, що магнітні силові лінії на кінцях труби розташовані густіше і магнітне поле в цих областях сильніше. Таким чином, частка, яка потрапила в магнітну пляшку, не може залишити систему, бо їй довелося б перетинати силові лінії і внаслідок лоренцевої сили «накручуватися» на них. На цьому принципі було збудовано величезну магнітну пасток установки «Огра-1», пущену в Інституті атомної енергії імені І.В. Курчатова в 1958 р. Вакуумна камера "Огра-1" має довжину 19 м при внутрішньому діаметрі 1,4 м. Середній діаметр обмотки, що створює магнітне поле, становить 1,8 м, напруженість поля в середині камери 0,5 Тл, в пробках 0,8 Тл.
Вартість електроенергії, яка отримується від термоядерних електростанцій, буде дуже низькою внаслідок дешевизни вихідної сировини (води). Настане час, коли електростанції вироблятимуть буквально океани електроенергії. За допомогою цієї електроенергії стане можливим, можливо, не тільки кардинально змінити умови життя на Землі - повернути назад річки, осушити болота, обводнити пустелі, - а й змінити вигляд навколишнього космічного простору - заселити і «оживити» Місяць, оточити Марс атмосферою.
Одна з основних труднощів на цьому шляху - створення магнітного поля заданої геометрії та величини. Магнітні поля у сучасних термоядерних пастках відносно невеликі. Тим не менше, якщо врахувати величезні обсяги камер, відсутність феромагнітного сердечника, а також спеціальні вимоги до форми магнітного поля, що ускладнюють створення таких систем, слід визнати, що пастки - велике технічне досягнення.
Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що в даний час немає галузі, в якій не застосовувався б магніт або явище магнетизму.