История открытия магнита

Изучение и использование магнитов началось с наблюдения за их мистической способностью притягивать железо и другие металлы. Сам термин "магнит" берет начало в Магнезии - древнегреческом регионе, где был открыт магнетит, или магнитный железняк - первый в истории естественный магнит.

Естественное происхождение магнита 

Магнетит является результатом геологических процессов. Поэтому он часто встречается в регионах с вулканической активностью и в определенных геологических формациях. 
Образование магнетита начинается с застывания расплавленной породы, содержащей оксид железа и другие магнитные минералы. Частицы породы имеют полюса, то есть сами как бы являются микромагнитами. Они называются магнитными доменами. Когда порода застывает, эти частицы, как компас, поворачиваются и выстраиваются по земному магнитному полю. 

Магнитные материалы

Существует три основных типа:

Ферромагнетики сильно реагируют на магнитные поля. Их легко намагнитить, и они долго сохраняют магнитные свойства. К ним относятся, например, как железо и кобальт.

Диамагнетики проявляют более слабые магнитные свойства, т. к. в диамагнетиках соседние магнитные моменты выстраиваются в противоположных направлениях, и частично компенсируют друг друга. 

Парамагнетики - самые слабые. Они намагничиваются внешним полем, но сразу размагничиваются после удаления поля. Примеры парамагнетиков -  алюминий и платина.

Исторические факты и легенды о магнитах

Древняя Греция

Существует древнегреческая легенда, согласно которой гора в регионе Магнезия обладала способностью вытягивать гвозди из проходящих мимо кораблей, вызывая их потопление. Эта легенда и связала слово "магнит" с Магнезией.

Фалес из Милета (624–546 г. до н.э.), философ и математик, считается одним из первых исследователей магнитных явлений. Философы, такие как Анаксимандр (610–546 г. до н.э.) и Эмпедокл (около 490–430 г. до н.э.), часто связывали таинственные свойства магнитов с более широкими философскими вопросами.

Древние греки не могли полностью сформулировать научные принципы магнетизма. Однако их ранние наблюдения заложили основы для будущих исследований другими культурами. Практическое применение магнитов, особенно в навигации, проявилось в истории более поздних цивилизаций.

Китай

Китайские цивилизации знали свойства магнетита еще в период Стран Сражающихся Шестерок (475–221 г. до н.э.). 

Древнекитайский компас считается изобретением периода Ханьской династии (между II веком до н.э. и II веком н.э.). По легенде, первым, кто заметил, что магнетит всегда указывает в одном направлении, был волшебник по имени Ло Су.

Культурное значение магнитов в древнем Китае, выходило за рамки практического применения. Магнетит использовался как символ в искусстве, литературе и религиозных контекстах. Он считался могущественным объектом с мистическими свойствами и использовался в предсказаниях, практиках фэн-шуй, различных обрядах и церемониях.

Даосская философия в Китае также включала представление о магнитных силах, и их воздействии на баланс Инь и Ян - двойственных принципов даосизма. 

Традиционная китайская медицина включала концепцию магнитной энергии в акупунктуре. Считалось, что определенные точки на теле подвержены воздействию магнитного поля. Существуют исторические свидетельства, что древние египтяне тоже верили в целебные свойства магнитов. 

Китайские ученые и философы, такие как Шэн Куо (1031–1095), тоже наблюдали и описывали свойства магнетита. 

Современный Китай занимает лидирующие позиции в развитии магнитных технологий, и является крупным производителем редкоземельных магнитов.

Евразия

Историческая ткань Евразии украшена различными культурами, которые открыли магниты независимо друг от друга. Использование компасов в навигации способствовало расширению торговых путей по всей Евразии. Один из них - Шелковый путь, соединяющий Восток и Запад.

Культурное взаимодействие, облегченное торговыми маршрутами, способствовало распространению понимания о магнетизме по всему материку. Известно также множество легенд о магнитах.

В сказках арабского фольклора магниты часто наделяли магическими способностями не только притягивать металлы, но и воздействовать на другие элементы неожиданным образом.

В древней Индии магниты были связаны с индуистскими божествами, и магнетит иногда включали в религиозные церемонии.

Исламские ученые в средневековом Ближнем Востоке, такие как Аль-Кинди и Ибн аль-Хайтам, вписали наблюдения о магнетизме в свои работы по оптике и естественной философии.

В эпоху Возрождения в Европе возник новый интерес к естественной философии и экспериментальной науке.

В конце XVI века Уильям Гильберт, английский врач и естествоиспытатель, проводил эксперименты по магнетизму, и внес значительный вклад в систематическое изучение магнитов. В своих работах, в частности в книге "De Magnete" (1600 г.), он выделял Землю как гигантский магнит.

В XVII веке сэр Эдмунд Хейли предложил идею о том, что у Земли есть два магнитных полюса.

Благодаря экспериментам Джона Митчелла и Шарля-Огюстена де Кулона, Ханса Кристиана Эрстеда и Андре-Мари Ампера в XIX веке произошел прорыв в понимании электромагнетизма. Это привело к развитию технологий и Промышленной революции в Европе.

Работы Михаила Фарадея по электромагнитной индукции и формулировка уравнений Максвелла объединили электричество и магнетизм в единое явление.

В XX веке магниты стали неотъемлемой частью современных технологий. Магнитные материалы нашли применение в телекоммуникациях, электронике и различных промышленных процессах, медицине. Развитие магнитно-резонансной томографии (МРТ) подняло медицинскую диагностику на качественно новый уровень.

Америка

Некоторые племена коренных американцев использовали магнетит для изготовления инструментов или украшений. Однако более глубокое понимание и применение магнитов произошло с приходом европейских поселенцев и исследователей, включая Христофора Колумба. Компас сыграл ключевую роль в эпоху Великих Открытий.

Американские ученые, такие как Бенджамин Франклин, наравне с европейскими проводили исследования в области электромагнетизма. Их открытия также способствовали Промышленной революции.

Телеграф, изобретенный в середине XIX века Сэмюэлем Морзе и другими для передачи сообщений на длинные расстояния, содержал электромагниты. 

Обнаружение крупных месторождений магнетита, привело к развитию горнодобывающей промышленности Соединенных Штатов. Магнетит стал ценным ресурсом для производства железа и стали

Искусственное происхождение магнита

Подвергая определенные немагнитные материалы воздействию магнитного поля, можно спровоцировать выстраивание атомных структур, и таким образов создать искусственный магнит. Он изготавливается из сплавов железа, никеля, кобальта, алюминия,  неодима, самария.

Разновидности магнитов

Магниты классифицируются по составу, магнитной силе и методам производства. Каждый тип имеет свои уникальные свойства и области применения.

1. Постоянные магниты сохраняют свои магнитные свойства после намагничивания. Применяются в электронике, электродвигателях, генераторах, аппаратах МРТ, бытовых приборах. Самые распространенные: неодимовые, ферритовые, альнико.
2. Временные магниты могут быть намагничены, но теряют свои свойства после удаления внешнего магнитного поля. Используются в устройствах с электромагнитами.
3. Электромагниты состоят из катушки провода (обычно медного) вокруг ферромагнитного сердечника. Магнитное поле возникает при прохождении тока через катушку. Используются в магнитных подъемниках, реле, в некоторых магнитных сепараторах.
4. Сверхпроводящие магниты изготавливаются из сверхпроводящих материалов, таких как ниобий-титан или ниобий-олово. Магниты становятся сверхпроводящими при охлаждении до экстремально низких температур, их магнитные свойства усиливаются. Применяются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц.
5. Гибкие магниты изготавливаются из резины или пластика, смешанных с магнитными порошками. Могут изгибаться и принимать различные формы. Используются для холодильников, вывесок, магнитных полос.
6. Магниты смолы - это полимерные смолы с включением магнитных частиц. Используются в игрушках, развлекательных предметах, обучающих пособиях.
7. Магнитные наночастицы - это микроскопические магниты. Применяются в биомедицинские технологиях.

Выбор магнита зависит от таких факторов, как магнитная сила, устойчивость к высоким температурам и стоимость.

Современное применение магнитов

• Электронные устройства: различные датчики, сенсоры и звуковые устройства (динамики, наушники и микрофоны); жесткие диски компьютеров. 
• Бытовые приборы: уплотнения дверей холодильников, микроволновые печи, магнитные замки и застежки, магнитные игрушки.
• Электродвигатели и генераторы: магниты способствуют превращению электрической энергии в механическую и наоборот.
• Транспорт: Маглев-поезда используют магнитные поля для поддержания и перемещения поезда без прямого контакта с рельсами. 
• Промышленные приложения: магнитные сепараторы в горнодобыче и переработке отходов; подъемные устройства.
• Строительство и архитектура: крепление стальных балок, укрепление конструкций, дизайнерские предметы.
• Технологии возобновляемой энергии: ветряные турбины для преобразования кинетической энергии в электрическую, электрические транспортные средства.
• Аппараты МРТ для создания детальных изображений внутренних структур органов без использования ионизирующего излучения.