🧲 Что находится между полюсами магнита?

А что будет, если распилить магнит по точке этого соединения? В общем-то и линия-то как будто бы намечена. И это первый вопрос. Тут непонятно, что будет с магнитными полюсами. А второй вопрос, который из этого следует. А что, собственно, происходит в точке соединения этой красной и синей зоны? Меня, как и раньше, зовут Юрий Трифонов. И сегодня мы поговорим про основные магнитные свойства и про то, что происходит в постоянном магните. Не забываем ставить лайки, подписываться. Ну и начинаем. Изучение таких вопросов всегда следует начинать с анализа теории, которая, собственно, уже существует. И теория здесь довольно интересная. Есть, правда, маленькая загвоздка. Если мы копнем чуть дальше, чем видит стандартная физика, у нас появится множество нерешаемых проблем. Но пока давайте остановимся на самом главном, самом простом и сформулируем ту самую классическую модель, которая существует относительно магнитных различных явлений. И эта модель довольно-таки простая. Сразу скажу, что давайте мы уйдем от различных сложных формулировок, от различных терминов и попробуем все это изложить так, чтобы было понятно, грубо говоря, всем. А чтобы было понятно всем, нужно вспомнить структуру любого материала. Грубо говоря, и сильно упрощая, можно сказать, что любое тело состоит из атомов и молекул. Грубо говоря, нас интересует только атомы. Атомы, как мы помним, большое количество роликов на канале про это было. Ссылочки будут в описании. Смотрите, вспоминайте. Атомы имеют, ну, давайте скажем, что планетарная модель, хотя это не совсем так. Планетарная модель подразумевает, что у нас есть ядро атома, а вокруг ядра находятся электроны. Электроны находятся в постоянном вращении. И мы это с вами помним. И, опять-таки, это не совсем так, но для объяснения магнетизма этого сейчас будет достаточно. Так вот, электроны движутся. А мы с вами помним, что когда у нас происходит движение электрического заряда, то вокруг него неизбежно возникает что? Ну, электрическое поле, само собой. А еще появляется магнитное поле. А все вместе это будет электромагнитным полем. Но, так вот, когда у нас есть движение тока, то всегда есть, грубо говоря, магнитное поле. Это, опять-таки, если опустить очень много сложных подробностей, которые нам сейчас, в общем-то, и не нужны. Частицы перемещаются, частицы движутся, и каждая частица образует вокруг себя магнитное поле. Вы здесь можете спросить, почему же тогда, вот скажем, радиатор батареи у нас с вами не магнитит предметы? Ну, во-первых, все относительно. Он, в принципе, в какой-то степени способен это делать. А, во-вторых, очень важно понимать, что, видимо, вот это вот свойство – это не самое главное. А что же тогда самое главное? А главное – это сонаправленность. Теперь опять вернемся к той картине, которую мы описали. Берем какой-то атом, вокруг которого есть движущийся, не буду говорить, вращающийся электрон. Когда таких атомов много, электроны у нас начинают перемещаться, как правило, хаотично. Когда у нас электроны перемещаются хаотически, у нас и магнитные поля не являются сонаправленными. А вот если у нас электроны в какой-то чудесный момент совпадут в движении, и движение электронов будет сонаправленным, то и магнитное поле у них будет общее. И это магнитное поле будет формироваться благодаря работе каждой частицы, которая есть в этом материале. В обычных материалах такие эффекты, они разнонаправлены и несинхронизированы. А вот в постоянных магнитах специфика того материала, из которого сделан, грубо говоря, постоянный магнит, заключается в том, что вот эти электрончики начинают вращаться. Опять запомните, вращения электронов никакого не существует, но есть их некоторые движения. И вот это движение мы с вами анализируем. Слово вращение, оно не совсем уместное, но нам это сейчас не особенно важно. Нам важно, что в случае существования постоянного магнита электроны перемещаются, вращаются, как хотите, скажите, синхронно, направление совпадает, и получается, что у нас формируются, собственно говоря, магнитные свойства для постоянного магнита. Это происходит потому, что частички внутри материала двигаются практически одинаково. А дальше есть такие понятия, как магнитные домины. Они состоят как раз из групп электронов, объединенных объектами, про которые мы говорим. И эти магнитные домины, по большому счёту, формируют магнитное свойство любого постоянного магнита. И, как вы понимаете, мы сказали всё это не случайно. Во-первых, здесь сразу всплывает ответ на вопрос, а можно ли сломать постоянный магнит? Постоянный магнит можно сломать, если подвергнуть его тепловому воздействию. Почему он ломается? Потому что, когда мы с вами нагреваем образец до так называемой точки Кюри, ну, для простоты скажем, до той температуры, при которой у нас начинается движение частичек внутри материала, то у нас и сонаправленное движение перестаёт быть сонаправленным, а поэтому и магнитные свойства теряются. Теперь давайте разберёмся с этой красно-синей структурой. Мы помним, что у любого магнитного поля есть линии магнитные, так называемые силовые магнитные линии. Эти силовые магнитные линии – это схематическое изображение, ну, скажем так, параметров магнитного поля. Это схематическое изображение позволяет в каждую точку ткнуть и сказать, что «ага, вот здесь у нас такое-то значение». И это конкретное значение изображается вот в виде вот таких вот полосочек просто для простоты. А дальше у нас никаких, естественно, линий магнитного поля не существует. Линии магнитного поля – это сугубо математическая абстракция, которая упрощает восприятие материала. И, в общем-то, когда мы видим, что у нас линии магнитного поля заходят в постоянный магнит, как это рисуют на картинках, это ровным счетом ничего не значит. По большому счету эти магнитные линии нужны только для того, чтобы как-то все это изобразить. А дальше мы опять имеем дело с разными условностями. И вот было принято, что это направление магнитных линий определяет полюса магнита. И вот эти полюса магнита – это тоже в некоторой степени условность, которая хорошо коррелирует с тем, что мы видим при работе постоянных магнитов. Как они отталкиваются, как они соединяются и так далее и тому подобное. Полюса магнита формируется в тех точках, где входят линии и выходят линии соответственно. Но это ровным счетом ни черта не значит. Самое важное, что мы знаем, как это происходит на атомарном уровне. А самое страшное, что мы нифига не знаем, но вот эта классическая модель существует, мы сейчас про нее говорим, и, в общем-то, основные вопросы она нам раскрывает и позволяет использовать все это в расчетах. На самом деле мы как-нибудь сделаем ролик с этим углубленным изучением магнитных эффектов. Там вопросов не меньше, чем к электричеству. И ответов на эти вопросы не существует, их пока невозможно дать. И все вот эти знания, которые у нас есть – это только лишь абстрактные модели. Но, по большому счету, еще раз скажу, что их достаточно для расчета и анализа большинства процессов. Именно поэтому возвращаемся к нашим, как говорится, баранам. А если вернуться к баранам, то мы увидим рога. А рога – это что такое? Это магнит, который закручен. Но эта логика нашлась совершенно случайно и не имеет никакого отношения к действительности. Мы уже много раз сказали про вхождение и выхождение магнитных линий. Так вот, теперь представьте, что у нас был некоторый постоянный магнит, в который входили магнитные линии и выходили магнитные линии. На самом деле магнитное поле этого постоянного магнита формировалось благодаря тому, что домины ориентировались правильным образом и работало все то, что мы сказали в начале. Электроны имели самонаправленное движение. Это самонаправленное движение формировало как раз-таки то поле, про которое мы говорим. А теперь мы этот магнит ломаем пополам или распиливаем. Кстати, распилить магнит еще то удовольствие. Здесь вспоминается история, как я пытался сделать образцы из магнита, для того чтобы посмотреть их в микроскоп. Там какой-то такой феерит на какой-то сплав был. Не, сейчас не вспомню, конечно. Но шутка в том, что, во-первых, не получилось протравить это вещество совершенно ничем. Ни один травитель его не взял, а возиться с ним долго не получилось. Потом шлифовался он совершенно отвратительно. И я-то надеялся, что я увижу какую-нибудь невероятную структуру в простой микроскоп, оптический. Но хороший оптический микроскоп у нас тогда был, но не суть. Так важно другое, что вот этот магнитный материал, он очень сложно поддается механической обработке и работать с ним довольно забавно. Максимум, что я в итоге смог сделать, это просто отколупать, от него отколоть кусочки. Эти кусочки я впаял, соответственно, в шайбу, как это всё делается по стандартной методике. Ну и эту шайбу зашлифовал, посмотрел, что внутри. А внутри, собственно, ничего не получилось. Оно и понятно почему, потому что я в ролике про микроскоп рассказывал, как всё это работает. И так вот, опять-таки мы отвлеклись, мы должны вернуться к магнитному свойству. Когда мы распилили магнит, что мы получили? Здесь, как всегда, на удивление, очень хорошо подходит аналогия с различными... Водой, воздухом в трубе и так далее. Есть у нас труба. В эту трубу с одной стороны вода заходит, а с другой стороны вода выходит. И вот представьте, что мы с вами трубу разделили. Вода в данном случае у нас будет символизировать силовые линии магнитного поля. И фактически мы говорим, что у нас было магнитное поле, которое с одной стороны входило в розетку, а с другой выходило. Это забавно в некоторой степени, потому что этот образец сам формирует это магнитное поле. Но это не суть. И точно так же, как поступит вода в трубе, которую мы распилили на фрагменты, при сохранении неизменного направления движения, ровно так же поступят и силовые линии магнитного поля. Поскольку у нас образец уже сформировал такое направление магнитного поля, мы с вами, разделив этот образец, ничего ровным счётом не меняем. Мы получаем просто два образца, у которых теперь сохраняются направления поля, такие же, как были у главного исходного магнита. А всё дело в том, что как у нас входили линии с одной стороны, так они и продолжают входить. Как они выходили с другой, так они и продолжают выходить. Если мы разобьём этот магнит пополам, у нас ничего не изменится и направление сохранится. Это обусловлено, во-первых, структурой, а во-вторых, мы с вами сейчас привели простой и, надеюсь, понятный пример, который, как всегда, неправильный, но достаточен для того, чтобы всё это легко визуализировать. Теперь следующий момент. А что же происходит в этой вот точке? Это так всё красиво рисуют, вот эти вот плёночки красиво оборачивают экспериментальный магнит из школьного набора. Эти зоны соединяются и складывается впечатление, что в этой точке творится что-то невероятное. Буквально там нуль-переход какой-то. Конечно же, там ничего необычного нет. Во-первых, нам нужно вспомнить то положение, что в физике у нас с вами ничего не происходит мгновенно, и у нас нет никогда никаких резких переходов. Вот эти изображения схематические часто путают. И, между прочим, путают даже диаграммы состояния, но я не уверен, что вам знаком этот вопрос, потому что вы сейчас изучаете основу физической теории. Я напомню, что есть такая штука, как диаграмма состояния, которая иллюстрирует состояние сплавов. И вот когда преподаешь материалы ведения, я когда своим студентам рассказывал что-то на лекциях, основная загвоздка была в том, что все представляли, что по этой линии на диаграмме состояния происходит какое-то резкое мгновенное превращение. На самом деле это физически невозможно. Если вы, допустим, нарисуете график какого-нибудь физического процесса, любого, у вас, конечно, будут какие-то критические показатели, но система к этим критическим показателям подбирается постепенно и поэтапно. Это я все говорю для того, чтобы вы понимали, что вот эта вот линия между красной и синей зоной, даже несмотря на то, что мы с вами сейчас чуть выше обозначили, что все это буквально условности, она ровным счетом ничего не значит. Для простоты восприятия возьмем для себя какую-то координатную прямую и расставим на ней точки минус 10, ноли 10. Пускай у нас 10 соответствует одному полюсу, минус 10 другому, а ноль это как раз та самая точка посередине. Вот эта вот точка не будет какой-то супер-пупер фантастической. Это плавное изменение. У нас сначала было минус 1, потом ноль, потом плюс 1. Это не значит, что вот так вот мы можем зонами рисовать. И гораздо правильнее такие вещи рисуются сейчас в разных трехмерных моделях, когда просто постепенно меняется цвет одного к другому и мы видим градиент этого изменения. Вот такое изображение правильное. Поэтому и точки, где магниты соединяются, ее по сути дела не существует. А теперь давайте я подкину вам пищу для размышления. Хорошо, мы делили магнит, мы можем эти свойства сохранять. А можно ли добиться такого размера фрагмента магнита, чтобы магнитные свойства, например, пропали полностью? Или можно ли добиться квантования магнита, скажем так, такого, чтобы что-то в свойствах изменилось или остался, внимание, единичный магнитный заряд? А мы сейчас с вами пришли, грубо говоря, к описанию магнитного монополя. Я думаю, в общеобразовательном ролике это не суть важно, но как-нибудь я обязательно расскажу отдельно, что вокруг магнитного монополя существует примерно то же самое, что существует вокруг эфира. В процессе измельчения магнита у нас с вами будут сохраняться свойства долгое время. А вот насколько долгое, сказать очень сложно. И давайте мы с вами представим, что вот у нас есть тот самый магнит. Мы знаем, что его свойства обусловлены вот этими силовыми магнитными линиями, точнее, проиллюстрированы магнитными линиями. И мы можем буквально-таки разбивать магниты мельчайших составляющих, и магнитное поле будет сохраняться, и направление этого магнитного поля будет сохраняться. И вот мы разбиваем, разбиваем, разбиваем эти фрагменты, дошли до какой-то мельчайшей частички. И у этой мельчайшей частички эти свойства, по идее, тоже должны быть. Куда нам двигаться дальше? Дальше мы, по идее, можем изменять строение атома. Ну, конечно, мы не можем изменять так вот с ходу строения атома, но мы с вами представим, что мы залезли на атомный уровень. Что нам нужно сделать, чтобы магнитные свойства пропали? Вот как раз тот самый момент, когда магнитные свойства у нас пропадают, нам должен объяснить вот этот феномен магнитного поля. Мы в какой-то момент должны найти то, что является мельчайшей частицей магнитного поля. По многим представлениям, мельчайшая частица магнитного поля есть монополь. И вот этот магнитный монополь, это прям вот, как я уже сказал про эфир, это вот прям пища для ума, как говорится. Но классическая теория, в принципе, так далеко не уходит. Она продолжает утверждать, что если мы будем разбирать атом на куски, грубо говоря, если мы сможем сделать независимые электроны, а мы определенными методиками сможем их сделать, отрубив от атома. На самом деле, это вот мы сейчас так говорим, как будто мы там селедку разделываем на кухне. На самом деле, это сложнейшие процедуры. И где-то глубоко в теории с использованием супер-пупер современных технологий такого эффекта добиться можно. Но вот так вот, чтобы мы взяли и распилили атом на куски, это вообще не так-то просто. Это просто, чтобы вы понимали, что это сложнейшие темы, сложнейшие вопросы и сложнейшие задачи. Но теоретически и даже в некоторой степени практически сейчас такое сделать можно. И вот классическая модель сохраняет описание магнитных свойств вплоть до каждого электрона. У любого электрона будет некоторое движение. И вот это некоторое движение сопоставляется с тем, что у него сохраняются магнитные свойства. Но классическая логика останавливается примерно на этом. Мы все делили до минимальных частиц и предполагаем, что у этих частиц сохраняются все те же свойства. Ну, я надеюсь, что вам было очень интересно. Я надеюсь, что этот ролик вам обязательно пригодится. Теперь вы знаете, что ответить вашим детям. Теперь вы, собственно говоря, сами вопросом интересовались. Тоже знаете, что происходит в точке перехода. И ответили для себя на вот этот вечный вопрос. Что будет, если сломать магнит? Вы его еще хрен сломаете, кстати. Но это совсем отдельная песня. Ну и напомню, что у нас работает постоянная рубрика с ответами на вопросы. Вопросы можно задавать по ссылочке в описании. И я гарантированно не пропущу ваш вопрос. Я обязательно отвечу. А также не забываем подписываться на телеграм. Остаемся на связи. Ставим лайки. Ну и продолжаем работать, делать интересные ролики, разбираться в науке. И исследовать природу посредством физики. До новых встреч. Всем спасибо. Пока.