Q - A Magnete unter Wasser, Institut für Physik, Universität von Illinois in Urbana-Champaign
Ich muss einen Aufsatz schreiben über „arbeiten Magnete in Wasser“, und ich habe ein wenig experimentieren, um zu sehen, ob sie es taten, und sie taten. aber ich muss knw, warum sie in Wasser gearbeitet. so helfen Sie mir bitte!
- Taylor (Alter 13)
Watertown Middle School, MA, USA
Grundsätzlich hängt die Kraft zwischen zwei Magneten, wie weit sie voneinander entfernt sind und welche Winkel sie gedreht an. Natürlich, wenn es etwas anderes, um ausüben Kräfte auf den Magneten ist, können Sie den Überblick über die direkte Kraft zwischen ihnen verlieren. Das passiert, wenn es, sagen wir, ein Stück Eisen zwischen ihnen. Sie magnetisieren das Eisen, so gibt es jetzt einen anderen Magneten herum. Ob es macht die Nettokraft auf jeden Magneten größer oder kleiner hängt davon ab, wie sie angeordnet sind.
Da Wasser fast vollständig nicht-magnetisch ist, es macht einfach keine signifikante zusätzliche magnetische Kraft auf den Magneten. Alles, was Sie ist die gleiche Kraft bekommen dort, wenn sie in der Luft oder im Vakuum waren gewesen wäre.
Follow-Up # 1: Magnet in Wasser
was ist, wenn der Magnet klein oder groß ist doues es dann einen Unterschied machen?
- david (Alter 13)
Pasadena, Kalifornien, USA
nicht wirklich. Die Magnetisierung des Wassers ist zu klein, um einen signifikanten Unterschied in den magnetischen Kräften zu machen. Jedoch Reibungskräfte mit dem Wasser können wichtig sein.
Mike W.
Follow-Up # 2: Magnete in heißem Wasser
Was passiert, wenn die tempature des Wassers verändert? Würde es einen Unterschied machen?
- Andrew (12 Jahre)
Boston, MA, Vereinigte Staaten von Amerika
Es würde nicht viel Unterschied machen, weil Wasser hat sehr wenig Magnetismus, ob heiß oder kalt. Wenn das Wasser heiß genug waren, jedoch könnte es die „permanent“ Magneten führen, sich selbst zu schwächen. Das ist, weil, wenn die magnetischen Domänen erhitzt können neu ordnen, und sie neigen dazu, sich gegenseitig aufzuheben. Wenn sehr heiß, kollabiert der Magnetismus des magnetischen Materials zusammen, aber für den normalen Dauermagneten, die weit oberhalb des Siedepunktes von Wasser erfolgt erhitzt wird.
Follow-Up # 3: Wasser Magnetismus
Erstens, Sie haben gesagt, dass das Wasser war nicht magnetisch. Aber dann sagte man, dass das Wasser leicht magnetisch war (oder wie Sie es formuliert). Ich bin sehr verwirrt, ist Wasser magnetisch, ja oder nein?
- Aleasha (Alter 14)
Eigentlich, was wir sagten war konsistent in allen drei Antworten. Wasser ist „fast vollständig nichtmagnetischen“, was bedeutet das gleiche wie „zu klein, um einen signifikanten Unterschied machen“ oder „sehr wenig Magnetismus.“
Es gibt einen schönen Wikipedia-Artikel über „Diamagnetismus“. die erwähnt die diamagnetischen Festigkeit von Wasser. Es wirkt sich auf die Stärke des Magnetfeldes von etwa 0,001%, was eine sehr geringe Wirkung.
Follow-Up # 4: diamagnetism
Das ist richtig, das diamagnetischen Material ein wenig in Richtung polarisiert, die das Magnetfeld in reduziert. Im extremsten Fall des Diamagnetismus, einfach (Typ I) Supraleiter vertreiben vollständig Magnetfelder. Rund um die Kanten eines diamagnetischen Region kann das Feld nach oben ein little- Sie ein paar Magnetfeldlinien aus dem Diamagnet außerhalb angehäuft vertrieben vorstellen kann. Im Fall von Supraleitern kann das Feld außerhalb des Supraleiters viel steigen, während im Innern das Feld Null ist.
Follow-Up # 5: Magnet in Wasser
Die Wirkung des Wassers ist zu klein, zu bemerken, wenn Sie sehr präzise Instrumente. Sie brauchen keine Sorgen zu machen.
Follow-Up # 6: Magnete in heißem Wasser
Ich mache ein Experiment in der Wissenschaft, und ich legte einen Magneten in heißem Wasser regelmäßig Wasser und in kaltem Wasser. Der Magnet funktionierte besser in heißem Wasser dann alles andere. Außer sagten Sie, dass sie nichts gut so gut wie nichts im Wasser magnetisiert ist.
- Brynn (Alter 12)
Wien, Va, US-
Ich bin nicht sicher, was „besser funktioniert“.
Wenn Sie wurden überprüft, wie schnell ein Büroklammer oder so etwas in Richtung des Magneten bewegt, könnte es schneller in heißem Wasser bewegen, weil das weniger zähflüssig ist (frictiony) als kaltes Wasser.
Wenn Sie wurden überprüft, wie weit könnte der Magnet bekommen und immer noch den Clip abholen, dann verstehe ich nicht, das Ergebnis.
Follow-Up # 7: Magnete und Büroklammern in Wasser
Brava Camilla! Gute Gedanken über Clips „mit einem Gewicht von weniger“ im Wasser. Der Punkt ist, dass das „effektive“ Gewicht eines Objekts in Wasser ist proportional zu der Dichte des Objekts minus der Dichte von Wasser. Im Fall von Büroklammern in Wasser die Dichte von Stahl beträgt etwa 8 Gramm pro Kubikzentimeter und die Dichte von Wasser ist etwa 1. So ist der Unterschied ist signifikant; etwa 1/8 -> 12,5 Prozent.
Wenn die Dichte des Objekts 1 ist, dann ist das effektive Gewicht Null ist, und das Objekt schwimmt. Sie könnten versuchen, wenn Sie Ihre Ergebnisse mit den Büroklammern zu sehen, mit der 12,5% Vorhersage konsistent sind. Lassen Sie uns wissen, was Sie finden.
Follow-Up # 8: Haben leitende Lösungen Magnetismus beeinflussen?
Sie haben Recht, dass Elektrizität und Magnetismus Aspekte derselben Grundkraft sind. Dennoch hat ein guter elektrischer Leiter im allgemeinen Platzierung in einem Magnetfeld nur geringe Auswirkungen auf den Magnetismus. Das ist sicher richtig für Säuren in Wasser, Salzlösungen usw.
Es gibt eine allgemeine Wirkung der Leitfähigkeit auf Magnetismus. Wenn der Magnetismus im Laufe der Zeit verändert sich dann rührt sie Wirbelströme in dem Leiter nach oben. Diese Wirbelströme erzeugen Magnetfelder, die die Änderungen in dem Gebiet in dem Bereich des Leiters aufzuheben neigen. Das ist, wie gewöhnliche Metallkästen dessen Inhalt von hochfrequenten Magnetfelder abschirmen können. Jedoch mit Ausnahme von Supraleitern, diese Art der Abschirmung funktioniert nicht für Gleichfelder.
Follow-Up # 9: kleine Magnete fühlen Feld der Erde
Ich verstehe, von Ihrem klaren Erklärungen, dass das Wasser nicht die Fähigkeit eines Magneten wirkt sich auf Objekte zu gewinnen. Wie groß muss ein Magnet werden, um durch das Magnetfeld der Erde beeinflusst werden? Wenn Sie Magneten in den Ozean verwenden, werden sie durch das Magnetfeld beeinflusst werden?
- Claire
Ich bin nicht 100% sicher, was Sie unter „durch die das Magnetfeld der Erde beeinflusst“ bedeutet, also werde ich die Frage interpretieren, um etwas meine ich beantworten kann.
Sie können sehen, dass die kleinen Magneten in Kompasse durch das Feld der Erde betroffen sind. Das ist, was Linien sie. Wie klein kann ein Magnet sein und immer noch ziemlich gut in einer Reihe aufstellen? Die magnetische Ausrichtung wird durch zufälliges thermisches jiggling gestört, da die Moleküle kleinen Magneten abprallen. Um ziemlich gut auszurichten, weist die magnetische Ausrichtung Energie etwa so groß wie die thermische Energieskala sein. Bei Raumtemperatur ist, dass etwa 4 * 10 -14 erg. Die magnetische Ausrichtung Energie ist das Produkt aus dem Feld und der magnetische Moment des Magneten. Die Erdmagnetfeld ist um eine halbe Gauß. Das bedeutet, dass Sie ein magnetisches Moment von etwa 10 -13 emu benötigen. Ein einzelnes Elektron kann etwa 10 bis 20 emu beitragen. So müssen Sie etwa 10 7 Elektronen beteiligt ist, bei etwa einem Elektron pro Atom für einen typischen Magneten. Das ist ein wirklich kleiner Magnet, nur 10 Millionen Atome.
Wer würde solch einen winzigen Magneten im Ozean benutzen? Warum ein magnetotactic Bakterium, natürlich. Diese Bakterien verwenden winzige Magneten, um sich zu helfen zu orientieren. Die kleinste magnetische Kristalle verwendet wird, ist nur geringfügig größer als die minimale Größe, die wir berechnet.
Follow-Up # 10: Magnete in Flüssigkeiten
ich tue ein wissenschaftliches Projekt, wie gut Magnete anziehen durch verschiedene Flüssigkeiten, könnten Sie mir einige Informationen zu diesem Thema?
- noah (Alter 14)
Louisville, KY, USA
Können Sie uns sagen, welche Informationen Sie wollen, über das, was in der vorherigen Reihe von Antworten war?
Follow-Up # 11: Magnetische Oberflächenspannung in Wasser? Oder eine Schicht aus Quatsch?
Die Kräfte zwischen den Wassermolekülen haben fast keine magnetische Komponente. Dies ist ein Beispiel für eine gemeinsame fehler- alle möglichen Kräfte „magnetisch“ ohne besonderen Grund fordern.
Follow-Up # 12: Flüssigkeiten und Magnetismus
Okay, wir wissen, wie Wasser-Effekte Magnetismus, aber was ist mit anderen Flüssigkeiten, wie Säuren, Basen oder Salzwasser?
- Ben Dolder (Alter 16)
Dunwoody, GA
Die Arten von Flüssigkeiten Sie erwähnen, sind nur Lösungen von verschiedenen Dingen in Wasser. Einige von ihnen haben schwachen Paramagnetismus, was bedeutet, dass sie magnetisieren sehr leicht, so lange sie in Gegenwart eines Magnetfelds ist. Zum Beispiel hat MnCl2 in Lösung einige Mn +2 Ionen, die paramagnetisch sind. Ich bezweifle, dass Sie diese Art von Wirkung mit jeder Art von zu Hause Messung bemerken würden.
Einige Flüssigkeiten, wie flüssiger Sauerstoff, sind eher stärker paramagnetisch. Sie können es leicht sehen in ein Magnetfeld gezogen zu werden. Der Grund dafür ist, dass jedes Molekül an den Para- beiträgt. In diesen wässrigen Lösungen nur ein kleiner Bruchteil des Materials beiträgt.
Follow-Up # 13: magnetische Elemente
Alle Materialien sind zumindest leicht durch Magnetismus beeinflusst. Wenn Sie sagen, „schaffen Magnetismus“ Ich denke du meinst Ferromagnete, Materialien, die in einem Abstand mit nennenswerten Feldern magnetisierten Domänen bilden. Zusätzlich zu Eisen, gibt es 3 andere Elemente, die bei Raumtemperatur Ferromagneten bilden: Nickel, Kobalt, und (je nachdem, wie der Raum ist kühl) Gadolinium. Darüber hinaus gehen einige andere bei niedrigeren Temperaturen ferromagnetisch ist, wie in diesem Link beschrieben.
Zusätzlich zu diesen Elementen gibt es unzählige Legierungen und Verbindungen, die ferromagnetisch sind.
Follow-Up # 14: Magnete in kaltem oder heißem Wasser
Nein nicht wirklich. In kaltem Wasser ändert sich der Magnetismus sehr wenig. In heißem Wasser wird der Magnet selbst schwächer, obwohl kaum das Wasser magnetisiert.
Follow-Up # 15: Curie-Punkt von Dysprosium
In Bezug auf Antwort # 13 - Dysprosium hat einen Curie-Punkt von etwa 87 K und ist somit nicht ferromagnetisch bei Raumtemperatur.
- Gareth (Alter alt)
Carpentersville, Illinois, USA