НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
ВЫПУСК 81
К. п. БЕЛОВ
доктор физико-математических наук
ЧТО ТАКОЕ МАГНЕТИЗМ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1955
16-2-1
Белов Константин Петрович.
Что такое магнетизм.
Редактор А. Ф. Плонский.
Техн, редактор С. Н. Ахламов.	Корректор 3. В. Моисеева.
Сдано в набор 11/VI—1955 г. Подписано к печати 6/VIII —1955 г.
Бумага S3 х 108/за Физ. печ л 2,00 Условн. печ. л 3,28. Уч.-изд. л. 3,12.
Тираж 100 000 экз. Т-06813 Цена книги 95 коп. Заказ № 529.
Государственное издательство технико-теоретической литературы
Москва, В-71, Б. Калужская, 15.
3-я типография «Красный пролетарий» Главполиграфпрома
Министерства культуры СССР. Москва, Краснопролетарская, 16.
ВВЕДЕНИЕ
Всем известно свойство магнита притягивать к себе
железные предметы. Об этой удивительной особенности
магнитов люди узнали очень давно. Ещё задолго до нашей
эры китайцы и греки поражались свойству некоторых же-
лезных руд притягивать к себе небольшие кусочки той же
руды. Это явление в те времена считалось загадочным
и таинственным и рождало различные легенды и суеверия.
В древности хорошо было известно и другое свойство
магнитной руды. Если маленький продолговатый кусочек
железной руды подвесить на нити, опустить в сосуд с водой
на кусочке пробки или поместить на острие, то после
нескольких колебаний вокруг своей оси он установится
приблизительно в направлении север — юг.
Свободно вращающийся маленький продолговатый
магнитик обычно называют магнитной стрелкой. С по-
мощью магнитной стрелки стали определять направления
стран света. Конец магнитной стрелки, который указывает
север, назвали северным полюсом, другой конец — южным
полюсом. Такой простой магнитный указатель стран света
получил название компаса. Компас — первое очень важ-
ное практическое применение магнетизма, известное с
древнейших времён. Он сыграл огромную роль в истории
исследования Земли и в географических открытиях.
В наше время учение о магнетизме является одним из
важнейших разделов современной физики. Магнитные
свойства вещества используются очень широко. Без маг-
нитных материалов и без знания магнитных явлений люди
3
не имели бы таких важных отраслей науки и техники, как
производство и передача на расстояние электроэнергии,
приборостроение, автоматика, телефония, радио и т. д. Во
многих отраслях современной промышленности в той или
иной степени используются магнитные материалы и маг-
нитные явления.
В этой книжке рассказывается о магнитных свойствах
вещества, о природе магнетизма и о некоторых его прак-
тических применениях.
I. ПРИРОДА МАГНЕТИЗМА
1.	ЧТО ТАКОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
1Д звестно, что магниты, обращённые друг к другу одно-
" имёнными полюсами (например, северными), отталки-
ваются, а разноимёнными —притягиваются. Кусочек же-
леза, находящийся вблизи магнита, притягивается к нему.
При этом он «намагничивается», то-есть сам становится
как бы магнитиком. Сила притяжения или отталкивания
будет различна в зависимости от того, в каком месте и на
каком расстоянии от магнита находится другой магнит
или кусочек железа. Обычно говорят, что магнит создаёт
вокруг себя магнитное силовое поле или просто магнитное
поле. Другими словами, в пространстве вокруг магнита
действуют магнитные силы. Величина магнитного поля
в каком-либо месте пространства поблизости от магнита
определяется силой, с которой магнитик или кусочек же-
леза, помещённый в это место, притягивается к магниту.
Чем больше сила притяжения, тем больше поле. Эту силу
можно измерить, например, с помощью обыкновенных ве-
сов: к одной из чашек весов прикрепляется маленький
кусочек железа, а на другую кладутся гирьки, уравнове-
шивающие силу притяжения кусочка железа к магниту.
В существовании магнитного поля можно убедиться на
таком наглядном опыте. Если поместить в вертикальную
стеклянную трубку два прямых магнитика — одноимён-
ными полюсами навстречу (рис. 1),— то верхний магнитик,
отталкиваясь от нижнего магнитика, будет «парить» над
ним. Пытаясь сблизить магнитики, мы заметим, что между
ними есть что-то пружинящее. Из этого опыта ясно, что
4
Рис. 1. Между од-
ноимёнными полю-
сами магнитиков
существуют силы
отталкивания.
между магнитиками в трубке, кроме воздуха, находится
ещё какая-то материя. Эта особого рода материя и назы-
вается магнитным полем.
Магнитное поле очень наглядно можно представить,
рисуя вокруг магнита так называемые магнитные силовые
линии, т. е. линии, вдоль которых действуют притя-
гивающие или отталкивающие силы.
На рис. 2 показано распределение
силовых линий вокруг прямого и под-
ковообразного магнитов; силовые линии
выходят из северного конца и входят
в южный. Магнитные стрелки, внесён-
ные в это поле, будут располагаться
вдоль силовых линий.
В начале XIX столетия датским
учёным Эрстедом (1777—1857) было
сделано очень важное открытие, кото-
рое во многом изменило и расширило
учение о магнетизме. Эрстед заметил,
что магнитная стрелка вблизи провод-
ника с постоянным электрическим током
также отклоняется. Это означает, что
электрический ток создаёт вокруг себя
магнитное поле (рис. 3). Опыты показа-
ли, что вокруг проводника, свёрнутого
в спираль (такой проводник назы-
вается намагничивающей катушкой),
образуется магнитное поле, очень похожее на магнитное
силовое поле магнита (рис. 4). Если ток выключить, то
магнитное поле пропадёт, включить снова — оно опять
появится. Там, где протекает электрический ток, всегда
есть и магнитное поле.
Так как катушка (проводник, свёрнутый в спираль),
по которой течёт ток, подобна магниту, то её можно исполь-
зовать при изучении силового магнитного поля. Возьмём,
для простоты, катушку, состоящую из одного витка про-
волоки. Если такой виток, когда по нему течёт ток (мы
будем называть этот ток круговым), подвесить в магнит-
ном поле, то под действием магнитных сил плоскость витка
повернётся, закручивая подводящие проводники (рис. 5).
Измеряя силу закручивания, мы можем оценить величину
5
магнитного поля. Нетрудно заметить, что равновесие витка
устойчиво тогда, когда силовые линии перпендикулярны
к его плоскости. Но мы знаем, что магнитная стрелка в
Рис. 2. Магнитные силовые линии вокруг прямого и подково-
образного магнитов. Вдоль этих линий располагаются
магнитные стрелки.
поле магнита находится в состоянии устойчивого равнове-
сия тогда, когда она расположена вдоль силовых линий.
Значит, виток с током или круговой ток мы можем пред-
Рис. 3. Вблизи проводника с электрическим током
магнитная стрелка отклоняется; это доказывает,
что электрический ток создаёт магнитное поле.
ставить себе как очень короткий магнитик с южным и се-
верным полюсами, расположенными на противоположных
его плоскостях (этот магнитик на рис. 5 расположен ря-
дом с витком).
Магнитное действие кругового тока в физике принято
оценивать особой величиной, называемой магнитным мо-
6
ментом. Этот момент определяет величину и направление
соответствующего «короткого магнитика». Чем больше
электрический ток в витке и чем больше площадь витка,
Рис. 4. Катушка, по которой течёт ток, создаёт вокруг
себя магнитное силовое поле, похожее на поле
постоянного магнита.
тем больше магнитный момент и соответствующий ему
«магнитик». Обычно на рисунках магнитный момент изо-
бражают в виде стрелки, перпендикулярной к плоскости
Рис. 5. Виток с круговым током в маг-
нитном поле поворачивается так, чтобы
магнитный момент совпал с направлением
магнитного поля.
кругового тока (см. рис. 5). Устойчивое положение витка
с круговым током в магнитном поле будет, следовательно,
тогда, когда магнитный момент — «магнитик» — направ-
лен вдоль силовой линии.
7
В чём причина того, что магнитное поле возникает вся-
кий раз, как начинает течь электрический ток? В настоя-
щее время твёрдо установлено, что электрический ток есть
не что иное, как движение электрических зарядов. Такими
зарядами в металлических проводниках являются мель-
чайшие частицы материи — электроны, а в жидкостях
и газах — электрически заряженные частицы — ионы *).
Возникает вопрос, не появляется ли магнитное поле в ре-
зультате движения зарядов? Опыты показали, что это так.
Магнитное поле вокруг покоящихся зарядов отсутствует,
но обязательно возникает, как только заряды начинают
двигаться.
Русский физик А. А. Эйхенвальд (1863—1944) проде-
лал такой опыт. Он зарядил тело положительным электри-
чеством (это можно сделать, например, поднося к телу
натёртую суконкой стеклянную палочку) и поместил
вблизи очень чувствительный компас. Пока тело было не-
подвижно, магнитная стрелка компаса не испытывала от-
клонения. Но как только учёный быстро передвигал заря-
женное тело, то-есть заставлял заряды перемещаться в
пространстве, тотчас же магнитная стрелка компаса от-
клонялась на некоторый угол, что указывало на присутст-
вие магнитного поля. Из этого опыта Эйхенвальд сделал
вывод, что магнитное поле возникает всякий раз, когда
движутся заряды, независимо от их величины и знака.
Знаменитый английский учёный М. Фарадей (1794—
1867) нашёл, что при известных условиях магнитное поле
вызывает в катушке электрический ток, т. е. обнаружил
явление, обратное описанному выше. Для возникновения
такого тока необходимо, чтобы магнитное поле вблизи ка-
тушки изменялось, и силовые линии этого поля пересекали
её витки. Это происходит, например, тогда, когда мы вдви-
гаем магнит в катушку или выдвигаем его (рис. 6, а).
Возникающий при этом кратковременный ток Фарадей
назвал индукционным (от латинского слова «индукция»,
что значит наведение). Индукционный ток возникает и в
том случае, если вблизи такой катушки находится другая
*) Подробно об электрическом токе рассказывается в брошюре:
Э. И. Адирович, Электрический ток. «Научно-популярная библио-
тека» Гостехиздата, 1953 г.
8
катушка, в которой течёт ток, и сила тока изменяется (на-
пример, в момент замыкания или размыкания цепи, как
показано на рис. 6, б).
Русский академик Э. X. Ленц (1804—1865), подробно
изучавший явление, открытое Фарадеем, показал, что
индукционный ток даёт собственное магнитное поле, кото-
рое направлено навстречу (см. стрелку на рис. 6, а) ма-
а	6
Рис. 6. В катушке возникает индукционный ток, если вблизи
изменяется магнитное поле.
гнитному полю, вызвавшему индукционный ток. Пользуясь
этой закономерностью, Ленц установил правило для опре-
деления направления индукционных токов.
Позже английский физик Максвелл (1831—1879) на
основе работ Эрстеда, Фарадея и других исследователей
создал так называемую теорию электромагнитного поля.
Из этой теории следует, что всякое изменение магнитного
поля в каком-либо месте пространства сопровождается
возникновением в этом же месте электрического поля,
и, наоборот, изменение электрического поля вызывает
магнитное поле. Следовательно, магнитное и электриче-
ское поля в пространстве всегда взаимосвязаны. Такое
сложное поле Максвелл назвал электромагнитным.
Теория Максвелла играет большую роль в науке и тех-
нике. Радиоволны и свет есть не что иное, как распростра-
няющиеся в пространстве электромагнитные поля.
9
2.	источники МАГНИТНОГО ПОЛЯ
В древности железные руды, обладающие свойствами
притягивать железные предметы, находили вблизи города
Магнесса (в Малой Азии). Предполагают, что отсюда
и произошло слово магнетизм. В настоящее время желез-
ную руду, обладающую магнитными свойствами, находяг
во многих местах земного шара. На Урале, например,
имеются целые горы, состоящие из этой руды. Она назы-
вается магнитным железняком или магнетитом. Магне-
тит — один из лучших сортов железной руды для выплавки
железа и стали.
В годы первых пятилеток на Урале вблизи горы Маг-
нитной, почти сплошь состоящей из магнетита, был по-
строен крупный металлургический комбинат. При нём вы-
рос большой город Магнитогорск.
Рис. 7. Стальной брусок можно сделать искусствен-
ным магнитом.
Кроме естественных магнитов — кусков магнетита,—
бывают и искусственные магниты. Они делаются так:
берут брусок закалённой стали и по концам его проводят
двумя кусками магнетита, как это показано на рис. 7.
При этом куски магнетита должны касаться концов бруска
разноимёнными полюсами. В результате стальной брусок
становится магнитом.
Учёные разработали также специальные сплавы, из
которых изготовляются очень «сильные» магниты. Это
обычно сплавы железа, никеля и алюминия (иногда с до-
бавками других металлов, например, кобальта). Неболь-
шие магниты, изготовленные из такого материала, могут
притягивать очень большие куски железа.
10
Постоянные, искусственные магниты выгоднее делать
не в форме прямых и коротких брусков, а согнутые в виде
дуги. В этом случае сила притяжения получается гораздо
большей.
В настоящее время постоянные магниты разнообразной
формы и размеров используются в самых различных при-
борах и аппаратах как источники постоянного магнитного
поля.
Ещё большее распространение получили намагничи-
вающие катушки. В них можно получать не только по-
стоянное магнитное поле, для чего через витки катушки
Рис. 8. Лабораторный электромагнит. Рядом —
упрощённая схема электромагнита.
пропускается постоянный электрический ток, но и пере-
менное (по величине и направлению). В последнем случае
через катушку пропускается переменный электрический
ток. Таким образом, намагничивающая катушка может
быть источником как постоянного, так и переменного маг-
нитных полей.
Чем сильнее ток в катушке, тем большее магнитное
поле будет возникать внутри неё. Но слишком большой
ток длительное время пропускать нельзя, так как провод
катушки сильно разогревается и в конце концов может
перегореть
Советский учёный академик П. Л. Капица пропускал
через катушку кратковременный (продолжительностью
менее 0,1 сек.) электрический ток очень большой силы.
За короткий промежуток времени провод не успевает
11
сильно разогреться. Этим путём ему удалось получить
магнитное поле огромной силы.
Если внутри катушки находится стержень из мягкого
железа, то он, намагничиваясь, усиливает магнитное поле.
Поле получается достаточно сильным, даже если в ка-
тушке течёт сравнительно небольшой ток. Такая катушка
с железным сердечником получила название электромаг-
нита. Как и в случае обычных магнитов, железный сердеч-
ник здесь выгоднее делать в форме подковы. На рис. 8
показан типичный электромагнит, используемый в научно-
исследовательских лабораториях. Рядом дана его упро-
щённая схема.
Электромагниты широко применяются как источники
постоянного и переменного магнитных полей в самых раз-
личных отраслях техники. Без них невозможно действие
многих аппаратов, машин и приборов.
Рис. 9. Огромный электромагнит, применяемый
для изучения атомного ядра.
На рис. 9 приведена фотография огромного электро-
магнита, который применяется в научно-исследовательской
практике при изучении строения атомного ядра. Установки,
главными частями которых являются такие электромаг-
ниты, называются бетатронами и циклотронами. Эти уста-
новки служат для получения очень быстрых элементарных
12
частиц (электронов, протонов и др.), тех самых ядерных
снарядов, которые разрушают атомные ядра *).
Источником магнитного поля является и земной шар.
Уже давно было установлено, что не только отдельные
минералы обладают магнитными свойствами, но и сама
Земля в целом представляет как бы гигантский магнит
Рис. 10. Земной шар представляет собой
как бы гигантский магнит.
(рис. 10). Полюсы этого магнита не совпадают с геогра-
фическими полюсами земного шара, они несколько сме-
щены.
Магнитное поле Земли сравнительно мало по величине.
Оно может быть обнаружено по отклонению стрелки ком-
паса или с помощью других достаточно чувствительных
магнитных приборов.
Происхождение магнитного поля Земли учёные ещё не
выяснили. Есть предположение, что оно объясняется маг-
нетизмом железных руд, находящихся в глубоких недрах
земли. Согласно другому предположению магнетизм
*) См. об этом подробнее в книге: В. А. Л еш ко 8 пев, Атом-
ная энергия. «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата, 1955 г.
13
Земли возникает за счёт электрических токов, текущих
внутри неё. Какое из этих предположений правильно,
наука ещё не установила.
В нашей стране изучением земного магнетизма (его ве-
личины и направления в различных точках земного шара,
а также его изменения со временем), занимаются целые
институты. Это имеет большое значение для кораблевож-
дения и воздушных полётов.
Учёные установили, что и другие космические тела
(Солнце, планеты и звёзды) также создают магнитные
поля. Однако поля этих космических тел пока ещё изучены
очень мало.
3.	ПОЧЕМУ ТЕЛА НАМАГНИЧИВАЮТСЯ
Мы уже видели, что предмет из мягкого железа, при-
тягиваясь к магниту, сам приобретает свойства магнита.
По удалении постоянного магнита магнетизм железных
предметов почти полностью пропадает. Стержень из мяг-
кого железа, помещённый внутрь катушки с током, тоже
становится магнитным: он притягивает к себе железные
предметы. Но после выключения электрического тока он
также почти полностью теряет свойства магнита. Возни-
кает вопрос, что происходит внутри мягкого железа?
Почему в магнитном поле оно приобретает свойства маг-
нита? Иными словами, в чём причина намагничивания?
Причина этого в том, что атомы железа обладают маг-
нитными свойствами. Вспомним, как устроен атом. Он
состоит из положительно заряженного ядра, вокруг кото-
рого вращаются электроны. Чем сложнее атом, тем больше
заряд ядра и количество электронов.
Рассмотрим сначала простейший атом, состоящий из
ядра и одного электрона — атом водорода (рис. 11).
Можно представить себе, что электрон, вращаясь по кру-
говой орбите, создаёт как бы круговой электрический ток
и, следовательно, подобен магнитику, т. е., иными словами,
обладает магнитным моментом. В действительности дело
обстоит, однако, не так просто. Учёные выяснили, что
электрон вращается не только вокруг ядра, но и вокруг
собственной оси, подобно тому, как Земля движется во-
круг Солнца. Это осевое вращение электрона мы также
14
можем рассматривать как круговой электрический ток,
который создаёт дополнительный магнитный момент. Сло-
жив магнитные моменты, создаваемые обоими движе-
ниями электронов (учитывая их направления), мы полу-
чим общий магнитный момент атома. Таким образом,
мы можем представить себе, что атом является как бы
магнитиком — элементарным источником магнитного
поля.
Ядро атома, как было установлено учёными, также
имеет некоторый магнитный момент. Однако создаваемый
йееЗай магнит-
ный момент
Магнитный момент
электронной ор&иты
Рис 11. Электроны в атомах, обра-
щаясь вокруг ядра и вокруг собствен-
ной оси, создают круговые электриче-
ские токи и, следовательно, магнитные
моменты.
ядром магнитный момент весьма мал по сравнению с маг-
нитными моментами электронов. Поэтому ядерные магнит-
ные моменты не оказывают заметного влияния на магнит-
ные свойства атома (но изучению магнитных свойств ядра
в последнее время уделяется очень большое внимание, так
как это даёт возможность получить более подробные све-
дения о строении ядра).
Рассмотрим теперь атомы, у которых не один, а не-
сколько электронов. Исследования показали, что магнит-
ные моменты, создаваемые движением по орбите и осевым
вращением электронов, могут быть направлены как в
одну, так и в разные стороны. В результате может слу-
читься так, что магнитный момент атома в целом окажется
равен нулю. Действительно, есть много таких веществ,
атомы которых не обладают магнитными моментами.
Таковы, например, газы гелий и неон, металлы медь,
висмут, сурьма и пр. В других веществах магнитные мо-
менты, создаваемые отдельными электронами, полностью
15
не уравновешиваются, и атомы являются элементарными
магнитиками. При этом часто бывает так, что магнитные
моменты, обусловленные движением электронов вокруг
ядра, почти полностью уравновешивают друг друга, и
атомный магнитик образуется главным образом из магнит-
ных моментов, создаваемых осевым движением электро-
нов. К таким веществам относятся железо, никель, кобальт,
марганец и др. В «создании» элементарных магнитиков
в этих веществах принимают участие не все электроны,
а только те из них, которые расположены на внешних
орбитах атомов.
Исследования показали, что и атомы, сами по себе не
обладающие магнитным моментом, приобретают его в ре-
зультате действия внешнего магнитного поля. Почему это
происходит?
Если поместить такой атом в магнитное поле, то, как
показывают исследования, он начнёт вращаться вокруг
силовых линий подобно волчку. Это вращение равносильно
возникновению дополнительного кругового электрического
тока и, следовательно, вызывает появление магнитного
момента. Характер вращения здесь таков, что возникаю-
щий магнитный момент атома имеет направление, проти-
воположное направлению внешнего поля. Это напоминает
явление, обнаруженное Ленцем. Поэтому такой маг-
нитный момент называется наведённым, или индуциро-
ванным.
Атомы, имеющие собственный магнитный момент,
также начинают вращаться во внешнем поле. Таким обра-
зом, любой атом, независимо от того, уравновешиваются
ли магнитные моменты электронов внутри него или нет,
в магнитном поле приобретает индуцированный магнит-
ный момент.
Теперь, когда вы познакомились с магнитными свой-
ствами атомов, уже нетрудно понять, почему тела, состоя-
щие из множества атомов, намагничиваются. В магнитном
поле элементарные магнитики вещества (атомы и моле-
кулы) , как собственные, так и наведённые, стремятся уста-
новиться вдоль силовых линий. При этом магнитные мо-
менты отдельных атомов суммируются, образуя общий
магнитный момент тела. В этом и состоит сущность намаг-
ничивания.
16
Чтобы охарактеризовать магнитные свойства различ-
ных веществ, обычно вычисляют суммарный магнитный
момент для единицы объёма вещества, например для
одного кубического сантиметра. Эту величину называют
намагниченностью.
4.	МАГНЕТИЗМ— ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ВЕЩЕСТВА
Все тела в природе по своим магнитным свойствам раз-
деляются на два основных класса: на парамагнитные
и диамагнитные.
Впервые это деление для большой группы веществ
чисто опытным путём произвёл более ста лет назад Фара-
дей. Он подвешивал между полюсами электромагнита
кусочки различных веществ. При включении электриче-
ского тока некоторые вещества, такие, как платина, мар-
ганец, хром и др., втягивались в поле и устанавливались
вдоль него. Эти вещества учёный назвал парамагнитными
(«пара» по-гречески означает вдоль, около).
Такое «поведение» парамагнитных веществ объяс-
няется тем, что атомы в них имеют собственные магнит-
ные моменты, благодаря чему эти вещества подобно маг-
нитикам затягиваются в магнитное поле и устанавливаются
вдоль силовых линий.
К группе парамагнитных веществ Фарадей относил
также железо, никель, кобальт и их сплавы. Эти вещества
особенно сильно втягиваются в поле даже при очень сла-
бых токах в электромагните. Они являются как бы сверх-
парамагнитными и поэтому впоследствии их стали выде-
лять в особый класс ферромагнитных веществ (от латин-
ского слова «феррум» — железо).
К другой группе Фарадей отнёс тела, которые при
включении электромагнита выталкиваются из межполюс-
ного пространства или устанавливаются поперёк него.
Это происходит от того, что атомы диамагнитных веществ
(«диа» по-гречески значит поперёк) не имеют собственных
магнитных моментов, а индуцированные моменты, как уже
говорилось, направлены противоположно полю; поэтому
положение такого тела в поле будет неустойчивым.
Диамагнитными свойствами обладают медь, алюминий,
серебро и в особенности висмут и сурьма.
2
К. П. Белов
17
Жидкости и газы могут быть как парамагнитными, так
и диамагнитными.
На рис. 12 показано затягивание в магнитное поле
раствора хлорного железа (эта жидкость парамагнитна).
Там же показано выталкивание пламени свечи из поля,
так как раскалённые газы обладают диамагнитными свой-
ствами.
Надо заметить, что в большинстве случаев затягивание
парамагнитных тел и выталкивание диамагнитных очень
мало. Для обнаружения этих явлений требуются особо
чувствительные весы и большие электромагниты.
Рис. 12. Затягивание раствора хлорного железа в поле
и выталкивание пламени из поля.
Поскольку магнетизм большинства веществ может
быть обнаружен только с помощью весьма чувствительных
приборов, то у многих людей сложилось неправильное
представление, что все тела, кроме железа, никеля, ко-
бальта и некоторых сплавов, не обладают магнитными
свойствами. В действительности же, как мы видели, это не
так. Магнетизм это неотъемлемое и общее свойство веще-
ства, так как все тела в природе в той или иной степени
обладают магнитными свойствами.
Коснёмся некоторых подробностей о намагничивании
парамагнитных тел. Это явление, как установил в конце
прошлого века французский учёный Пьер Кюри (1859—
1906), сильно зависит от температуры. Кюри обнаружил,
что при нагревании парамагнитного тела сила его затяги-
вания в поле электромагнита ослабевает. Значит, с повы-
шением температуры намагниченность парамагнитных тел
уменьшается. Теоретическое объяснение этому явлению
дал соотечественник Пьера Кюри учёный-коммунист Поль
18
Ланжевен (1872—1946). Когда парамагнитное тело нахо-
дится в магнитном поле, упорядоченному расположению
магнитных моментов противодействует хаотическое тепло-
вое движение атомов. Происходит как бы борьба тепло-
вого движения и поля за влияние над атомами — «магни-
тиками». В результате атомные магнитные моменты
принимают направления, близкие к направлению поля
Рис. 13. Схема намагничивания парамагнитного
вещества.
{рис. 13), тогда как до внесения в поле они располагались
в теле беспорядочным образом. Чем выше температура,
тем интенсивнее тепловое движение и тем большее «рас-
стройство» вносит оно в расположение магнитных мо-
ментов.
Действие теплового движения настолько велико, что
даже в очень сильных магнитных полях атомные магнит-
ные моменты никогда не располагаются точно вдоль поля.
По этой причине намагниченность парамагнитного тела,
которая представляет собой суммарный магнитный мо-
мент огромного множества атомных моментов, содержа-
щихся в одном кубическом сантиметре этого тела, имеег
малую величину.
На расположение атомных магнитиков в парамагнит-
ных телах кроме внешнего магнитного поля и теплового
движения заметное влияние оказывают и силы взаимо-
действия между атомами. Это взаимодействие носит элек-
трический или магнитный характер и приводит к тому,
что соседние атомы мешают или, наоборот, помогают
друг другу располагаться вдоль поля. Величина и харак-
тер взаимодействия атомных магнитиков в различных
2*
19
парамагнитных телах различны. Отсюда большое раз-
нообразие в магнитных свойствах, которыми обладают
парамагнитные вещества.
Хотя парамагнитные и диамагнитные вещества не
используются в технике в качестве магнитных материалов,
исследование их представляет очень большой интерес, так
как оно даёт ценные сведения о строении вещества. Изме-
рения намагниченностей парамагнитных и диамагнитных
веществ позволяют получить более подробные данные
о строении атомов и молекул.
Парамагнетизм и диамагнетизм тел сильно изменяются
при изменении расположения электронов в молекуле, что
может происходить при химических реакциях. Этот факт
был использован для создания новой важной отрасли
знания — магнетохимии. В магнетохимии изучаются маг-
нитные свойства вещества при различных химических пре-
вращениях. Эта наука позволяет получать новые данные
о расположении электронов в атомах и молекулах, а от-
сюда и о химическом строении различных веществ.
Б. ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Из магнитных веществ люди раньше всего познакоми-
лись с таким сильно магнитным веществом, как железо.
Кроме железа ферромагнитными свойствами, как было
установлено позже, обладают химические элементы никель
и кобальт, стоящие в таблице Менделеева по соседству
с железом. Сплавляя эти элементы между собой в опреде-
лённых количествах, получают материалы, которые в
большинстве случаев также обладают ферромагнетизмом
(железо-никелевые, железо-кобальтовые и другие сплавы).
Ферромагнитные свойства имеют также многочисленные
сплавы железа, никеля или кобальта с парамагнитными
и диамагнитными элементами, например сплавы никеля
с медью, железа с углеродом и т. д. Содержание железа,
никеля или кобальта в этих сплавах должно быть гораздо
больше, чем парамагнитного или диамагнитного эле-
ментов.
Сильномагнитными свойствами обладают и некоторые
окислы железа, никеля и кобальта. Такие материалы в от-
личие от сплавов называются ферритами. К ним, в част-
20
ности, относится магнетит, с магнитными свойствами ко-
торого человек столкнулся ещё в глубокой древности.
Изучению ферромагнитных материалов всегда уделя-
лось большое внимание, ибо они широко используются в
электротехнике и радиотехнике. Большая заслуга в этом
принадлежит знаменитому русскому физику А. Г. Столе-
тову (1839—1896); он впервые указал правильный способ
исследования ферромагнитных материалов.
В 1935 году был открыт четвёртый ферромагнитный
элемент — гадолиний — из группы редкоземельных эле-
ментов *). В самое последнее время было установлено, что
и другой элемент — диспрозий,— стоящий в таблице эле-
ментов по соседству с гадолинием и относящийся к той же
группе, также обладает ферромагнетизмом. Однако гадо-
линий и диспрозий как магнитные материалы практиче-
ского значения не имеют и представляют только научный
интерес.
Кроме того, учёные показали, что два элемента —
марганец и хром, при сплавлении с некоторыми элемен-
тами, например, с медью и алюминием, становятся сильно
ферромагнитными. Так, сплав, состоящий из марганца,
меди и алюминия, может служить хорошим магнитом. Та-
ким образом, был установлен замечательный факт, что
сплавы некоторых парамагнитных и диамагнитных эле-
ментов становятся ферромагнитными.
И наоборот, такие ферромагнитные элементы, как же-
лезо и никель, будучи сплавлены в определённой пропор-
ции, образуют материал со столь слабыми магнитными
свойствами, что его следует считать скорее парамагнит-
ным, чем ферромагнитным. Примером такого материала
может служить сплав, состоящий из никеля (27%) и же-
леза (73%).
В отличие от парамагнитных тел, обладающих, как мы
уже знаем, малой намагниченностью, в ферромагнетиках
(так сокращённо называют ферромагнитные вещества)
даже в очень слабых магнитных полях возникает намагни-
ченность, в десятки и сотни тысяч раз большая, чем в па-
рамагнитных телах. Это происходит оттого, что в ферро-
*) О химических элементах рассказывается в брошюре «Научно-
популярной библиотеки» Гостехиздата: А. Л. Колесников, Закон
Менделеева, 1954 г.
21
магнетиках атомные магнитные моменты сравнительно
легко могут быть повёрнуты вдоль поля. За счёт этого и
получается большая намагниченность ферромагнетиков,
хотя магнитный момент каждого их атома в отдельности и
число атомных магнитиков не слишком сильно отличаются
от того, что мы имеем для парамагнитных веществ.
Почему же в ферромагнитных телах атомные магни-
тики «легче» поворачиваются по полю, чем в парамагнит-
ных? Дело в том, что в ферромагнитных веществах в отли-
чие от парамагнитных атомные магнитики сильно
Рис. 14. Ферромагнетик в магнитном поле и вне его.
взаимодействуют между собой. Это взаимодействие на-
столько велико и носит такой характер, что атомы как бы
объединяются в группы с одинаковым направлением маг-
нитных моментов. Таким образом, во всяком ферромагне-
тике уже имеются отдельные группы атомных магнитиков,
имеющих одно направление. Иными словами, в ферромаг-
нетиках независимо от внешнего магнитного поля сущест-
вуют участки тела уже полностью намагничен-
ные (рис. 14). Эти участки называют областями
самопроизвольной намагниченности (слово «самопроиз-
вольная» означает, что намагниченность возникла не в
результате воздействия внешнего поля, а под влиянием
межатомных сил в веществе *)). В каждой такой области
*) Самопроизвольную намагниченность не надо смешивать с оста-
точной намагниченностью, которую мы наблюдаем у магнитов. Оста-
точная намагниченность у магнитов, как будет сказано далее, опре-
деляется другими причинами.
22
находятся десятки и сотни миллиардов атомов. Если внеш-
него поля нет, то суммарные магнитные моменты (или на-
магниченности) областей расположены беспорядочно,
и тело не проявляет своих магнитных свойств. При поме-
щении ферромагнетика в поле (рис. 14), магнитные мо-
менты областей подобно отдельным магнитикам устанав-
ливаются вдоль силовых линий поля и, складываясь,
создают большую намагниченность. Исследования пока-
зали, что магнитные моменты областей «легче» повернуть
вдоль силовых линий поля, чем отдельные магнитные мо-
менты атомов.
Впервые предположение о наличии неких внутренних
сил, приводящих к самопроизвольной намагниченности
ферромагнетиков, высказал в конце прошлого века рус-
ский физик Б. Л. Розинг. Несколько позже, в 1907 году,
французским учёным П. Вейссом (1865—1940) эта идея
была развита более подробно. Вейсс и Розинг ничего не
знали о происхождении внутренних сил в ферромагнит-
ном веществе, приводящих к самопроизвольной намагни-
ченности. Какова природа этих сил, заставляющих атом-
ные магнитики без участия постороннего магнитного поля
объединяться в области самопроизвольной намагниченно-
сти? По этому вопросу среди учёных долгое время были
большие споры. Многие склонялись к тому, что это силы
чисто магнитного происхождения. Они полагали, что атом-
ные магнитики взаимодействуют друг с другом подобно
обычным магнитам. Теоретические расчёты, однако, пока-
зали, что магнитные силы не могут вызвать самопроиз-
вольного намагничивания. Эти силы настолько малы, что
даже при очень низких температурах тепловое дви-
жение атомов препятствовало бы образованию устойчи-
вых групп параллельных атомных магнитиков (т. е. воз-
никновению самопроизвольной намагниченности), и тело
вело бы себя скорее как парамагнитное, чем как ферро-
магнитное.
Советский учёный Я. Г. Дорфман впервые доказал,
что внутренние силы, вызывающие самопроизвольное на-
магничивание, имеют немагнитное происхождение. В его
опытах производилось наблюдение за отклонением бета-
лучей при пропускании их через тонкие пластинки
намагниченных и ненамагниченных ферромагнетиков.
23
Бета-лучи излучаются при распаде радиоактивных эле-
ментов, например радия, и представляют собой потоки
электронов, летящих с очень большими скоростями. Такие
быстрые электроны способны проходить между атомами
в тонких металлических пластинках. Если бы между ато-
мами ферромагнетика существовали сильные магнитные
никелеДая лляе/т/нка
Рис. 15. Схема опыта, доказывающего, что
самопроизвольная намагниченность не может
быть обусловлена магнитным взаимодейст-
вием атомов вещества.
поля, достаточные для создания самопроизвольной намаг-
ниченности, то они должны были бы сильно отклонить
электроны. Однако на опыте это не наблюдалось: проходя
через пластинку, бета-лучи отклонялись очень незначи-
тельно (рис. 15), что говорит о слабости магнитных полей,
создаваемых атомными магнитиками.
После опытов Дорфмана возникла мысль искать объяс-
нение природы внутренних сил Розинга — Вейсса не в маг-
нитном, а в электрическом взаимодействии соседних ато-
мов. Ленинградский учёный Я. И. Френкель в 1928 г,
доказал, что самопроизвольная намагниченность ферро-
магнетика обусловлена электрическими силами, действую-
щими между атомными магнитиками. Он показал, что под
действием этих сил в ферромагнетиках атомные магни-
тики устанавливаются параллельно друг другу, и такое их
состояние устойчиво.
24
Электрические силы в ферромагнитных веществах на-
столько велики, что тепловое движение атомов не нару-
шает параллельного расположения магнитиков. Только
при сравнительно высоких температурах, когда тепловое
движение атомов становится особенно интенсивным, эта
параллельность нарушается. Опыты показали, что если на-
гревать какое-либо ферромагнитное тело, то намагничен-
ность начинает падать, сначала медленно, затем всё быст-
рее и быстрее и, наконец, практически совсем исчезает.
Это объясняется тем, что при некоторой критической тем-
пературе электрические силы между атомами уже не мо-
гут удержать магнитные моменты атомов в параллельном
положении и самопроизвольная намагниченность исчезает.
Рис. 16. При нагревании гвоздя докрасна он теряет свои ферро-
магнитные свойства и перестаёт притягиваться к магниту. Рядом —
«термомагнитный» двигатель.
Тело становится слабомагнитным (парамагнитным).
В этом можно убедиться на простом опыте. Железный
гвоздь при обычной температуре притягивается электро-
магнитом. Но если его нагреть докрасна, то гвоздь поте-
ряет свои ферромагнитные свойства и упадёт (рис. 16, а).
Очень эффектен и другой опыт. Вблизи полюса
электромагнита помещается «магнитная» вертушка, пред-
ставляющая собой колесо, спицы которого сделаны из ни-
келевых проволок (рис. 16, б). Если нагревать спицы,
близко расположенные к полюсу, то вертушка начнёт
вращаться вокруг вертикальной оси. Вращение объяс-
няется тем, что спица, попавшая в пламя горелки, быстро
нагревается, теряет свои ферромагнитные свойства и пе-
рестаёт притягиваться к полюсу; её место, вследствие
притяжения к полюсу, занимает более холодная спица.
25
Этот процесс всё время повторяется, и поэтому вертушка
начинает непрерывно вращаться. Мы получаем своеобраз-
ный двигатель. Впрочем, коэффициент полезного действия
такого термомагнитного двигателя очень низок.
Впервые исчезновение магнитных свойств при нагреве
железа описал ещё в 1600 году английский врач Вильям
Гильберт—первый исследователь магнетизма. Более по-
дробно это явление было изучено в 1895 г. французским
учёным Пьером Кюри. Температуру, при которой данный
ферромагнетик теряет
Рис. 17. Самопроизволь-
ное антипараллельнсе
расположение магнитных
моментов, приводящее к
антиферромагнетизму.
свои ферромагнитные свойства,
стали называть температурой Кю-
ри, или точкой Кюри.
Для железа эта температура
равна 768° С, для никеля 365° С,
для кобальта 1150° С. Сплав, со-
стоящий из 30% никеля и 70%
железа, имеет точку Кюри 80° С,
а элемент гадолиний— 16° С; сле-
довательно, при комнатных темпе-
ратурах гадолиний находится в
парамагнитном состоянии, и лишь
при понижении температуры обнаруживается его ферро-
магнетизм.
В некоторых веществах электрическое взаимодействие
магнитных моментов атомов приводит к тому, что магнит-
ные моменты атомов располагаются антипараллельно
(«анти» значит против) друг другу (рис. 17), т. е. возни-
кает антипараллельная самопроизвольная намагничен-
ность. Это явление получило название антиферромагне-
тизма.
Антиферромагнетизмом обладают некоторые окислы
марганца, кобальта, хрома и многие другие вещества.
Для каждого из этих веществ, подобно ферромагнетикам,
существует своя температура Кюри, при которой антипа-
раллельное упорядоченное расположение магнитных мо-
ментов разрушается — тело из антиферромагнитного со-
стояния переходит в парамагнитное.
Рассмотрим теперь подробнее, как распределяются
области самопроизвольной намагниченности в ферромаг-
нетике. Как мы уже знаем, при взаимодействии магниты
стремятся повернуться друг к другу разноимёнными по-
26
люсами, так как тогда их положение будет устойчивым.
Наиболее устойчивым расположением нескольких магни-
тов будет такое, когда они образуют замкнутую систему,
например, в виде четырёхугольника (рис. 18, а). Отсюда
понятно, почему ферромагнетик не может состоять сплошь
из одной области самопроизвольной намагниченности: та-
кое состояние ферромагнетика будет неустойчивым. Более
устойчивым оно будет тогда, когда эта самопроизвольная
намагниченность разобьётся на области, которые располо-
жатся замкнутыми цепочками (рис. 18, б).
Рис. 18. Ферромагнетик разбивается на
области самопроизвольной намагниченности,
которые стремятся расположиться замкну-
тыми цепочками.
б
Причины деления ферромагнетика на области само-
произвольной намагниченности выяснили советские фи-
зики Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц.
Как убедиться на опыте в существовании областей са-
мопроизвольной намагниченности? Это можно сделать до-
вольно простым способом. Каждая область подобна
маленькому магниту; поэтому на границе между обла-
стями должны существовать рассеянные магнитные поля
(как они существуют у магнитов). Эти поля можно об-
наружить, поливая поверхность отшлифованного ферро-
магнетика жидкостью, в которой взмучен очень мелкий
железный порошок. Если жидкость вязкая, то частицы
порошка не оседают на дно сосуда, а находятся в жидкости
во «взвешенном» состоянии. Наблюдая в микроскоп по-
27
верхность ферромагнетика, можно видеть, что частицы
порошка, затягиваясь в места рассеянных полей, распо-
лагаются на поверхности в виде правильного узора
(рис. 19), напоминающего расположение областей намаг-
ниченности, показанное на рис. 18. Такие узоры наблю-
даются на поверхности ферромагнетика даже в отсутствие
внешнего поля, но они никогда не возникают на поверх-
ности неферромагнитных веществ.
Рис. 19. Узоры магнитного порошка,
наблюдаемые на поверхности ферро-
магнитного кристалла кремнистого
железа. Магнитный порошок распола-
гается по границам областей самопро-
извольной намагниченности.
Изменение намагниченности образца при наложении
внешнего поля сопровождается смещением линий узора.
Киносъёмка фигур при медленно изменяющемся поле об-
наружила внезапные смещения линий. Этот факт говорит
о том, что процесс намагничивания происходит скачко-
образно. Скачкообразные изменения намагниченности
очень хорошо могут быть изучены следующим способом.
На рис. 20 показана ферромагнитная проволочка, пропу-
щенная сквозь катушку. Концы катушки присоединены к
усилителю и громкоговорителю. При медленном изменении
внешнего магнитного поля вблизи проволочки, например,
при медленном поворачивании магнита на 180°, в прово-
28
лочке происходит резкое изменение в расположении от-
дельных областей самопроизвольной намагниченности
(перемагничивание). Это вызывает появление индукцион-
ных токов в катушке, которые после усиления дают в
громкоговорителе хорошо слышимые щелчки. Если бы пе-


Рис. 20. Схема- опыта, доказывающего, что намагничива-
ние происходит скачкообразно.
ремагничивание областей происходило постепенно, то мы
получили бы плавное нарастание тока в катушке и в гром-
коговорителе ничего бы не услышали.
6.	КАК ПРОИСХОДИТ НАМАГНИЧИВАНИЕ
ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Познакомимся теперь более детально с тем, как проис-
ходит намагничивание ферромагнетиков. Этот вопрос
представляет не только научный, но и большой техниче-
ский интерес, так как без знания механизма намагничива-
ния и перемагничивания ферромагнитных материалов
было бы невозможно их правильное применение в раз-
личных приборах и аппаратах. Поэтому учёные уже
давно начали изучать процессы намагничивания и пере-
магничивания в ферромагнетиках.
В парамагнитных веществах процесс намагничивания
довольно прост. По мере возрастания силы магнитного
поля (что осуществляется увеличением силы электриче-
ского тока в катушке электромагнита) атомные магнитики
располагаются всё более параллельно полю. Этот процесс
происходит постепенно, и намагниченность тела также
растёт постепенно. Только при огромном магнитном поле
мы достигли бы максимальной намагниченности парамаг-
нитного тела. При этом магнитные моменты всех атомов
29
почти полностью повернулись бы в направлении поля,
и парамагнитное тело намагнитилось до насыщения. Но
пока мы ещё не располагаем источниками таких сильных
магнитных полей.
У диамагнитных веществ дело обстоит примерно так же.
С увеличением поля намагниченность растёт равномерно;
однако здесь не наблюдается даже намёка на насыщение.
В ферромагнитных веществах процесс намагничивания
гораздо сложнее. Рост намагниченности здесь протекает
неравномерно и очень бурно. Насыщение достигается уже
в сравнительно небольших магнитных полях. Есть такие
ферромагнитные материалы, которые намагничиваются до
насыщения в ничтожно слабых полях, например, в земном
магнитном поле. Другие ферромагнитные материалы тре-
буют для своего насыщения более сильных магнитных
полей, но эти поля всегда неизмеримо меньше, чем поля,
требующиеся для намагничивания парамагнитных ве-
ществ. Лёгкость, с которой достигается магнитное насы-
щение в ферромагнетиках, нетрудно объяснить: это свя-
зано с тем, что отдельные участки ферромагнетика уже
намагничены до насыщения. Роль внешнего поля состоит
только в том, чтобы ориентировать магнитные моменты
всех областей самопроизвольной намагниченности по
полю.
Есть ещё особенности, которые отличают ферромагнит-
ные материалы от парамагнитных. В парамагнитных телах
после выключения поля атомные магнитные моменты при-
ходят в первоначальное беспорядочное расположение, и
намагниченность опять становится равной нулю. У ферро-
магнетиков же после выключения магнитного поля или
уменьшения его величины часть областей возвращается
в прежнее беспорядочное состояние, а другая часть
остаётся в направлении поля или близком к нему. Это
явление называют магнитным гистерезисом (от греческого
слова «отстаю, запаздываю»). Поэтому в ферромагнетике
наблюдается некоторая остаточная намагниченность.
В некоторых ферромагнитных материалах, к которым
принадлежат, например, мягкое железо, сплав пермаллой
(78% никеля и 22% железа) и др., остаточная намагни-
ченность очень неустойчива. Достаточно встряхнуть мате-
риал или поместить его в слабое переменное поле, и оста-
30
точная намагниченность почти полностью исчезает. Но в
других материалах, таких, как закалённая сталь, остаточ-
ная намагниченность удерживается долгое время, не-
смотря на внешние воздействия. Такой материал может
служить магнитом.
Мерой устойчивости остаточной намагниченности в
каком-либо ферромагнитном материале служит то магнит-
ное поле, которое уничтожает эту остаточную намагничен-
ность. Это поле называется задерживающей или, как гово-
рят в технике и физике, коэрцитивной силой (от латин-
ского слова «коэрситио» — удерживание). Чем больше
коэрцитивная сила, тем прочнее в материале удерживается
остаточная намагниченность, и с тем большим успехом
этот материал может быть использован как магнит.
Опыты показали, что ферромагнитные материалы, по-
мещённые в переменное поле (изменяющееся и по вели-
чине, и по направлению), выделяют некоторое количество
теплоты. Эту теплоту называют теплотой гистерезиса. Она
особенно велика в материалах, имеющих большие оста-
точную намагниченность и коэрцитивную силу.
Почему же одни ферромагнитные материалы достигают
насыщения при очень слабых полях, а другие только при
очень сильных? Почему в одних материалах остаточная
намагниченность устойчива, а в других она быстро разру-
шается? В чём состоит природа теплоты гистерезиса? Для
того чтобы разобраться в этих вопросах, необходимо
хотя бы коротко познакомиться с внутренним строением
ферромагнитных материалов.
Известно, что в твёрдых телах атомы расположены
в строгом порядке, симметрично относительно друг друга,
образуя кристаллическую ячейку*). Множество таких
ячеек образует так называемую пространственную кри-
сталлическую решётку.
Для железа и никеля кристаллические ячейки имеют
вид куба, поэтому их пространственные решётки называют
кубическими (рис. 21, а, б). Разница между кристалли-
ческой решёткой железа и никеля состоит в том, что в
ячейке железа атомы расположены в центре и по углам
*) О кристаллических решётках и кристаллах см. брошюру в
серии «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата: проф. А, И. Ки-
тайгородский, Кристаллы, 1955 г.
31
куба, в никеле же, кроме того, имеются атомы, располо-
женные в центрах каждой плоскости или грани. Ещё слож-
нее устроен кристалл кобальта, его ячейка имеет вид
шестигранной призмы (рис. 21, в). Такая система кристал-
лов называется гексагональной (по-гречески «гекса» —
шесть, гонио — грань).
Обычные магнитные материалы состоят не из одного
кристалла, а из множества мелких кристаликов, соприка-
сающихся друг с другом. Их можно видеть, например, на
изломе куска металла. Такие металлы называют поликри-
сталлическими (поли — много).
Рис. 21. Стрелками обозначены направления лёгкого намагничи-
вания в кристаллах: а — железа, б — никеля и в — кобальта.
Расположение кристаликов в поликристаллическом
металле можно изменять, подвергая его механической
обработке (прокатке между вальцами прокатного стана,
ковке молотом и т. д.) и термической обработке (от-
жигу, т. е. нагреву до определённой температуры и по-
следующему медленному охлаждению, закалке, т. е. на-
греву и быстрому охлаждению, и т. д.). Под действием
этих обработок кристалики меняют своё положение в теле
и деформируются (растягиваются в одном направлении
и сжимаются в другом). При этом атомы, из которых
состоят кристалики, могут несколько «выходить» со своих
мест, что нарушает правильность кристаллической ре-
шётки.
Тот же результат дают примеси различных элементов.
Металл редко бывает свободным от примесей. Атомы при-
месей могут располагаться или между отдельными кри-
32
сталиками, или в решётке самого кристалла. Это также
искажает решётку и приводит её в напряжённое состояние.
Атомы посторонних веществ, находясь вблизи атомов
ферромагнитного тела, влияют на их электрическое и маг-
нитное взаимодействие, а это может привести к существен-
ному изменению самопроизвольной намагниченности, а
часто и к исчезновению её.
Количество примесей может изменяться в весьма широ-
ких пределах вплоть до той величины, когда оно уже пере-
станет быть «примесью», т. е. когда мы получаем уже
смесь или раствор двух веществ. Такое смешанное веще-
ство и называется сплавом.
В некоторых сплавах атомы одного вещества распола-
гаются в кристаллической решётке второго строго опре-
делённым образом. Такие сплавы называются упорядо-
ченными. В других сплавах, наоборот, атомы примеси рас-
полагаются без всякого порядка. Такие сплавы назы-
ваются неупорядоченными.
Как же влияют все эти особенности строения, или, как
часто говорят, структуры вещества, на процесс намагни-
чивания?
Прежде всего посмотрим, как происходит процесс на-
магничивания в одном отдельном кристалле ферромагнит-
ного материала. Чтобы изучить этот процесс, получают
отдельные кристаллы железа, никеля, кобальта и сплавов
достаточно больших размеров, чтобы на них можно было
проводить магнитные измерения. Такая задача очень
трудна и требует много времени. Для приготовления, на-
пример, кристалла никеля необходимо медленно, в тече-
ние многих суток, охлаждать расплавленный никель от
точки плавления до комнатной температуры. При этом в
отдельных местах расплава возникают зародышевые кри-
сталлы, которые затем вырастают до больших размеров.
Измерения магнитных свойств таких кристаллов дали
интересные результаты. Оказывается, в некоторых направ-
лениях намагничивание кристалла происходит легко и на-
сыщение достигается даже в слабых полях; в других же
направлениях намагнитить кристалл гораздо труднее —
для этого требуются очень сильные поля.
Иными словами, магнитные моменты областей под дей-
ствием поля в одних направлениях по отношению
3 К. П. Велоз	33
к решётке кристалла поворачиваются сравнительно сво-
бодно, а в других — так, как будто их повороту препят-
ствуют какие-то силы. Это явление получило название
магнитной анизотропии (анизотропия — неодинаковость
свойств в различных направлениях кристалла), а силы,
препятствующие повороту магнитных моментов — силами
магнитной анизотропии. Направления, в которых эти мо-
менты поворачиваются свободно, называются осями
лёгкого намагничивания. Направления же, в которых они
поворачиваются с трудом, называются осями трудного
намагничивания.
Расположение осей лёгкого намагничивания в кристал-
лических ячейках железа, никеля, а также и кобальта, по-
казано на рис. 21 стрелками.
Магнитные моменты областей «предпочитают» распо-
лагаться в кристалле вдоль направлений лёгкого намагни-
чивания, так как для них эти направления более устой-
чивы, чем направления трудного намагничивания.
Выражаясь образно, мы можем сказать, что область,
магнитный момент которой расположен вдоль оси лёгкого
намагничивания, лежит как бы в «яме» и поэтому нахо-
дится в устойчивом равновесии. Область же, магнитный
момент которой расположен вдоль оси трудного намагни-
чивания, лежит на «горбе» и, следовательно, находится в
неустойчивом равновесии. Если есть достаточно сильное
магнитное поле, направленное по оси трудного намагни-
чивания, то область благодаря ему ещё может удер-
жаться на «горбе». Поле как бы преодолевает силы ани-
зотропии, которые «тянут» магнитный момент области в
направлении лёгкого намагничивания, т. е. в «яму». Чем
больше силы анизотропии, тем большее поле нужно при-
ложить, чтобы преодолеть эти силы. Если поле выклю-
чить, то область не может удержаться на «горбе» и «па-
дает» в «яму», т. е. её магнитный момент резко поворачи-
вается в направление лёгкого намагничивания. При этом
выделяется некоторое количество тепла, подобно тому,
как это происходит при обычном падении тела на землю.
Поворот магнитного момента области и обусловливает
тепло гистерезиса.
Имеются и другие причины этого явления, на которых
мы останавливаться не будем.
34
Существование магнитной анизотропии объясняется
тем, что в кристалле между атомами действуют магнит-
ные силы. Так как межатомные расстояния в кристалли-
ческой решётке неодинаковы (например, диагональ куби-
ческой ячейки всегда больше её ребра), то и силы в раз-
ных направлениях кристалла различны. Таким образом,
магнитная анизотропия определяется характером кри-
сталлической решётки ферромагнетика. Хотя магнитное
Рис. 22. Расположение кристаликов: а — в обычном
материале ив— в текстуре, б — схема прокатного стана.
б
взаимодействие мало по величине и, как мы видели, не
может вызвать самопроизвольной намагниченности, тем
не менее оно играет исключительно важную роль, ибо
обусловливает силы анизотропии, которые определяют
«поведение» областей самопроизвольной намагниченности
в кристалле.
В выяснении природы магнитной анизотропии боль-
шую роль сыграли работы физиков Московского универ-
ситета.
Изучив «поведение» областей в кристалле, мы выяс-
нили одну из причин того, почему одни материалы для
намагничивания до насыщения требуют малых полей, а
другие — больших. Поскольку реальные магнитные мате-
риалы представляют поликристаллические тела, в которых
кристаллы ориентированы беспорядочным образом
(рис. 22, а), то и направления лёгкого и трудного на-
магничивания здесь распределены беспорядочно. Поэтому
магнитная анизотропия в поликристаллах незаметна.
Но тем не менее она будет сказываться, ибо для того,
чтобы повернуть магнитные моменты областей в направ-
лении поля, надо преодолеть силы анизотропии в тех
3*	35
кристаллах, в которых оси лёгкого намагничивания не
совпадают с ним. Чем больше силы анизотропии, тем
большее магнитное поле необходимо, чтобы намагнитить
материал до насыщения. Если большая часть кристаллов
в таком материале расположена так, что направления
лёгкого намагничивания совпадают или близки к совпаде-
нию с направлением поля, то материал намагничивается
сравнительно легко.
Материал, у которого большая часть кристаллов по-
вёрнута в одном направлении (рис. 22, в), называют
текстурованным. Текстуру в материале можно получить
искусственным путём. Для этого материал нужно, напри-
мер, прокатать между вальцами прокатного стана
(рис. 22, б). В этом случае возникает кристаллическая
текстура, т. е. кристалики располагаются в направлении
прокатки. Подбирая направление текстуры и вид термиче-
ской обработки, можно изменять магнитные свойства в
нужную сторону.
На поведение областей сильное влияние оказывают
также механические напряжения. Например, при растя-
жении или сжатии ферромагнитного материала атомы
смещаются со своих нормальных положений; это приводит
к изменению характера магнитного взаимодействия в
кристалле.
В результате, кроме обычной магнитной анизотропии,
возникает так называемая магнитоупругая анизотропия,
вызванная дополнительным магнитным взаимодействием
атомов вследствие искажения решётки.
Магнитоупругая анизотропия, как и обычная магнит-
ная анизотропия, очень сильно изменяет характер на-
магничивания ферромагнетиков. При намагничивании, на-
пример, сильно растянутого (внешними силами) никеле-
вого образца трудно получить магнитное насыщение даже
в очень сильном магнитном поле. Наоборот, если никеле-
вый образец подвергается сжатию, то насыщение может
быть получено в слабом магнитном поле.
Магнитоупругая анизотропия присутствует в материа-
лах и в том случае, если внешние силы не действуют, так
как в материалах всегда имеются так называемые внут-
ренние механические напряжения, искажающие решётку.
Если материал подвергнуть длительному отжигу, то внут-
36
ренние напряжения, а следовательно, и магнитоупругая
анизотропия, пропадают.
Учёные установили, что намагничивание ферромагне-
тиков происходит не только путём поворота магнитных
моментов областей в направлении поля. Полное намагни-
чивание осуществляется за счёт трёх процессов.
На рис. 23, а схематически показано расположение гра-
ниц областей в ферромагнетике в отсутствие поля. Допу-
стим, что наложено поле, которое направлено по стрелке,
Направление маени/пнпео поля
а	б	6	г
Рис. 23. Процесс намагничивания ферромагнетика: а — магнитного
поля нет, б и в—магнитное поле постепенно нарастает, границы
между областями смещаются вправо, г — ферромагнетик намагничен
до насыщения.
нарисованной над ферромагнетиками (рис. 23). Тогда
границы между областями смещаются вправо, причём
объём области, магнитный момент которой близок к на-
правлению поля, будет увеличиваться (рис. 23, б и в).
Этот процесс называется «смещением»; он обычно проис-
ходит в слабых магнитных полях. После того, как оста-
нется одна область, а остальные будут как бы поглощены
ею, при дальнейшем увеличении поля (увеличение
длины стрелок на рис. 23 указывает, что величина поля
растёт) наступает известный нам уже процесс «враще-
ния»; он продолжается до тех пор, пока магнитный мо-
мент области не совпадёт с полем, т. е. пока не наступит
насыщение (рис. 23, г).
Но этим дело, оказывается, не ограничится. При даль-
нейшем увеличении поля наблюдается ещё некоторый
рост намагниченности. Дело в том, что внутри самой
37
области самопроизвольной намагниченности увеличивается
число параллельных атомных магнитных моментов за счёт
тех, которые из-за теплового движения не были ориенти-
рованы внутренними силами. Этот процесс похож на па-
рамагнитное намагничивание, поэтому он носит название
парапроцесса.
Прирост намагничивания вследствие парапроцесса,
однако, очень мал и изучение его представляет только
теоретический интерес.
Допустим теперь, что поле уменьшается и затем его
направление меняется на обратное. При этом будет на-
блюдаться отставание намагниченности от изменений маг-
нитного поля, т. е. гистерезис. Если поле уменьшить до
нуля, то часть магнитных моментов областей «застрянет»
в направлениях лёгкого намагничивания, расположенных
близко к направлению поля. Этим и объясняется возник-
новение остаточной намагниченности в материале. Для
того чтобы уничтожить остаточную намагниченность, надо
приложить некоторое, обратное по направлению, поле —
коэрцитивную силу.
Для того чтобы в материале прочнее удерживалась
остаточная намагниченность, или, что то же, материал
обладал большой коэрцитивной силой, необходимо разъ-
единить области самопроизвольной намагниченности, на-
пример, введением в пространство между ними прослоек
из неферромагнитного вещества. В настоящее время ис-
кусственным путём получают высококоэрцитивный мате-
риал, производя дробление мягкого железа и перемеши-
вая его с каким-либо неферромагнитным веществом, ко-
торое образует прослойки между областями. Наоборот,
для того чтобы получить материал с малой коэрцитивной
силой, надо устранить эти прослойки.
Путём соответствующей обработки, регулируя состав и
количество примесей, мы можем получать материалы с
разными магнитными свойствами. Металлурги разрабо-
тали таким путём высококачественные магнитные мате-
риалы, применяемые для изготовления различных электро-
технических и радиотехнических аппаратов и приборов.
Создание теоретических представлений о процессах на-
магничивания, природе коэрцитивной силы и магнитного
гистерезиса имеет большое значение для правильного под-
38
хода к изысканию и совершенствованию магнитных мате-
риалов.
Большая заслуга в этом принадлежит профессору
Московского университета Е. И. Кондорскому.
7.	ВЛИЯНИЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
Учёные давно заметили, что при намагничивании фер-
ромагнетиков изменяются и другие физические свойства
этих веществ, такие, как теплопроводность, электрическое
сопротивление и т. д. Изменяются также размеры и форма
тела: это явление называется магнитострикцией (от ла-
тинского слова-«стриктус»— натяжение, сжатие). Это яв-
ление наблюдается не только в ферромагнетиках, но и в
парамагнитных и диамагнитных телах, однако, оно в них
ничтожно мало. При нагревании ферромагнитных мате-
риалов наблюдается также магнитострикционное измене-
ние размеров, хотя нагревание происходит в отсутствие
магнитного поля. Это объясняется тем, что при нагрева-
нии ферромагнитного тела изменяется его самопроизволь-
ная намагниченность. Знание теории ферромагнетизма
позволяет понять природу необычных физических свойств
ферромагнитных материалов.
Возьмём, например, магнитострикцию. Это явление
было открыто около ста лет назад и до сих пор привле-
кает к себе внимание многочисленных исследователей.
Изменение размеров тела при намагничивании очень мало
по величине и носит различный характер для разных фер-
ромагнетиков. Так, стержень никеля при намагничивании
укорачивается на небольшую долю своей первоначальной
длины. Стержень из пермаллоя при намагничивании вы-
тягивается, но и здесь удлинение крайне мало (тысячные
доли процента). В железе магнитострикция носит более
сложный характер. При наложении небольшого поля же-
лезный стержень удлиняется, а при более сильных полях
начинает укорачиваться. Наибольшей магнитострикцией
обладают некоторые железо-кобальтовые и железо-пла-
тиновые сплавы, а также кобальтовые ферриты. Измене-
ния длины достигают в них сотых долей процента. Про-
стым глазом, однако, и такие изменения заметить невоз-
39
можно. Поэтому для измерения магнитострикции обычно
прибегают к различным приспособлениям, одно из кото-
рых показано на рис. 24.
Ферромагнитный стержень, закреплённый одним кон-
цом, лежит на тонком валике с маленьким зеркальцем.
Концы валика находятся в подшипниках (на чертеже не
показаны). Против зеркальца на некотором расстоянии
устанавливаются линейка с делениями и зрительная тру-
ба. Если смотреть через трубу на зеркальце, то в нём бу-
дет видно отражение линейки. Поместим стержень в маг-
нитное поле, например внутрь намагничивающей катушки.
Рис. 24. Простейшее устройство для измерения магнито-
стрикции.
Вследствие магнитострикции стержень изменит свою
длину и повернёт валик, а вместе с ним и зеркальце. При
этом деления, видимые через трубу, переместятся. Зная
диаметр валика и расстояние от трубы до зеркальца,
можно по смещению делений линейки рассчитать магнито-
стрикцию.
Почему же происходит изменение размеров тела при
намагничивании? Рассмотрим в веществе два соседних
атома. Мы уже говорили, что между ними существует
магнитное взаимодействие, так же как между двумя маг-
нитиками, расположенными на некотором расстоянии друг
от друга (рис. 25). При наложении магнитного поля
направление магнитных моментов атомов меняется, как
если бы мы изменили расположение магнитиков. Это при-
водит к изменению силы их отталкивания или притяже-
ния, и их взаимные расстояния изменяются. Последнее же
в свою очередь приводит к изменению размеров кристал-
лической решётки, а следовательно, и всего тела. Так как
40
в кристалле магнитные силы по разным направлениям
различны, то и магнитострикция в разных направлениях
будет неодинакова. Действительно, тщательными опы-
тами учёные обнаружили такую анизотропию магнито-
стрикции в ферромагнитных кристаллах.
Подробное теоретическое объяснение явлению анизо-
тропии магнитострикции было дано в 1928 г. русским
учёным Н. С. Акуловым.
Как уже говорилось, магнитострикция возникает не
только при наложении магнитного поля, но и при нагре-
вании ферромагнетика. Эта магнитострикция, однако,
обязана своим происхождением не магнитным силам,
изменения магнитного взаимодействия атомов:
а — без поля, б — в поле.
а электрическим, которые обусловливают самопроизволь-
ную намагниченность. Она особенно велика вблизи точки
Кюри, где самопроизвольная намагниченность претерпе-
вает сильные изменения.
С другой стороны, мы знаем, что при нагреве тела
происходит его тепловое расширение. Следовательно, при
нагревании ферромагнетиков магнитострикционное изме-
нение длины тела будет налагаться на тепловое.
В большинстве ферромагнитных материалов магнито-
стрикция вызывает при нагреве дополнительное расшире-
ние тела. Но есть ферромагнитные сплавы, например,
сплавы типа инвар, в которых магнитострикция вызывает
при нагреве не расширение, а сжатие, причём доволь-
но большое по величине. Это приводит к тому, что в
41
подобного рода материалах обычное тепловое расширение
почти полностью компенсируется магнитострикционным
сжатием и изменение размеров получается очень малень-
ким. Сплавы типа инвар широко применяются в часовой
и приборостроительной промышленности для изготовления
деталей точных приборов, где большое тепловое рас-
ширение недопустимо.
Очень интересно и другое явление. Оно заключается в
том, что при намагничивании изменяется сопротивление
ферромагнетика электрическому току. Такое изменение
имеет место во всех веществах, но оно особенно велико в
ферромагнитных материалах. Например, при намагничи-
вании никелевой проволоки её сопротивление возрастает
на 1,5—2%, а проволоки из пармаллоя — на 4—5%.
Явление изменения электросопротивления при намаг-
ничивании было открыто более ста лет назад английским
учёным В. Томсоном (1824—1907) и подробно исследо-
вано ещё в прошлом веке русским учёным Д. А. Гольдгам-
мером (1860—1922); поэтому его часто называют явле-
нием Томсона — Гольдгаммера. Результаты исследований
этого явления помогают выяснить поведение электронов
(обусловливающих электрический ток) в различных фер-
ромагнетиках, и поэтому они представляют большой теоре-
тический интерес. Природу явления Томсона — Гольдгам-
мера, а также других физических явлений (световых, теп-
ловых и т. д.) в ферромагнетиках вскрыл в своих работах
член-корр. АН СССР С. В. Вонсовский.
8.	ПОВЕДЕНИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
Большой практический интерес представляет исследо-
вание намагничивания ферромагнитных материалов в пе-
ременных магнитных полях, так как большинство совре-
менных электротехнических и радиотехнических аппара-
тов и приборов работает на переменных токах. Детали из
ферромагнитного материала, имеющиеся в таких приборах
и аппаратах, при работе будут всё время перемагничи-
ваться, т. е. попеременно намагничиваться в двух противо-
положных направлениях. При переменном намагничива-
нии особенно сильно даёт о себе знать явление магнитного
42
гистерезиса. Это явление, как мы видели, всегда сопро-
вождается выделением тепла. Кроме того, тепло выде-
ляется вихревыми индукционными токами, возникающими
в ферромагнитных телах под действием переменного маг-
нитного поля.
Бесполезный расход энергии на нагревание ферромаг-
нитных тел, находящихся в переменном магнитном поле,
носит название потерь на перемагничивание, или потерь на
магнитный гистерезис и вихревые токи.
Рис. 26. Для уменьшения потерь на вихревые токи ферро-
магнитные сердечники трансформаторов и машин соби-
рают из тонких листов кремнистого железа.
Чтобы уменьшить потери на гистерезис, применяются
так называемые магнитомягкие материалы, обладающие
малой коэрцитивной силой. К ним, например, относятся
достаточно чистое железо, сплав пермаллой и др. Для
уменьшения потерь на вихревые токи эти материалы в
приборах и машинах стремятся использовать не в виде
сплошных кусков, а в виде пачек тонких листов, перело-
женных изолирующими прокладками, например бумагой
или слоем лака (рис. 26). Этим искусственно повышается
сопротивление вихревым токам, в результате чего они
уменьшаются, и потери снижаются. Чтобы ещё более
уменьшить потери, применяют также кремнистое железо.
Добавка небольшого количества кремния при плавке же-
леза значительно увеличивает его электросопротивление,
существенно не изменяя магнитные свойства.
Вихревые токи вызывают ещё и другие явления. Кру-
говые индукционные токи, наводимые в толще сердечника,
создают собственное магнитное поле, которое всегда на-
правлено обратно внешнему магнитному полю (рис. 27).
Это следует из опытов Ленна. Поле индукционных токов
будет как бы размагничивать ферромагнетик, вопреки
намагничивающему действию внешнего поля, что
43
приводит к тому, что в переменных полях ферромагнитный
стержень намагничивается слабее, чем в постоянном.
Вихревые токи особенно велики, если магнитное поле
очень часто изменяет своё направление. Частые измене-
ния направления поля дают переменные токи, применяе-
мые в радиотехнике. Число перемен направлений тока в
секунду здесь очень велико, достигая десятков и даже со-
тен миллионов. В высокочастотных переменных полях
Магнитное поле
-		" 3^*'
Рис. 27. Вихревые токи создают собственное магнитное
поле, направленное навстречу внешнему полю.
вихревые токи настолько велики, что обычные ферромаг-
нитные материалы (железо, пермаллой) даже в виде тон-
ких листов практически не намагничиваются и поэтому в
таком виде не могут быть использованы. Здесь приме-
няются специальные материалы, которые называют магни-
тодиэлектриками (диэлектрики, или изоляторы — это ве-
щества, не проводящие электрический ток). Магнитоди-
электрики представляют собой порошки из железа, пер-
маллоя или какого-либо другого магнитомягкого мате-
риала, запрессованные в изолирующую массу (смолу,
лак). Благодаря тому, что частицы ферромагнетика изо-
лированы друг от друга, электрическое сопротивление ма-
териала резко повышается и тем самым сильно снижаются
вихревые токи. Последнее время в радиотехнике вне-
дряются магнитодиэлектрики и другого типа, которые
называются ферритами. Ферриты — это окислы железа,
никеля, кобальта, меди и других металлов. Обладая фер-
ромагнитными свойствами, они одновременно имеют
огромное электрическое сопротивление. В сердечниках,
сделанных из такого рода магнитных материалов, практи-
чески не возникают вихревые токи, и, следовательно, све-
дены до ничтожных размеров потери и размагничивающее
действие.
44
При переменных полях наблюдается явление, которое
носит название магнитной вязкости. Оно состоит в том,
что при включении магнитного поля определённая на-
магниченность устанавливается не сразу, а спустя неко-
торое время. В некоторых материалах это время чрезвы-
чайно мало (сотые и тысячные доли секунды), в других
оно больше (несколько секунд). С явлением магнитной
вязкости необходимо считаться при работе ферромагнит-
ных сердечников и режиме намагничивания очень кратко-
временными импульсами, так как здесь материал может
«не успеть» намагнититься.
По современным воззрениям магнитная вязкость объ-
ясняется тем, что границы между областями двигаются
медленнее, чем нарастает поле, поэтому намагниченность
ферромагнитного тела, соответствующая новому значению
поля, устанавливается только по истечении некоторого
времени после наложения внешнего поля.
Чрезвычайно важно также выяснить поведение ферро-
магнитных материалов в очень быстро меняющихся полях,
частота перемен которых достигает десятков миллиардов
раз в секунду (сверхвысокие частоты). Здесь явления
намагничивания протекают ещё более сложным образом.
Было установлено, что атомные магнитики, а тем более
области самопроизвольной «намагниченности», не успе-
вают следовать за быстрыми колебаниями магнитных
полей, возникающих в аппаратах сверхвысокой частоты,
и ферромагнетик при этих частотах практически не успе-
вает перемагничиваться.
Изучением свойств ферромагнетиков в полях сверхвы-
сокой частоты занимался советский учёный В. К. Ар-
кадьев (1884—1953). Он ещё в 1913 году установил, что
атомные магнитики могут резонировать («откликаться»)
на некоторые определённые частоты колебаний магнитного
поля. Подобного рода резонанс магнитных моментов имеет
место и в парамагнитных и диамагнитных телах. Было
показано, что могут резонировать не только магнитные
моменты атомов, но и отдельно магнитные моменты ядер,
входящих в состав этих атомов (ядерный резонанс).
Исследование поведения магнитных материалов при
сверхвысоких частотах позволяет изучать новые законо-
мерности в строении атомов, электронных оболочек и ядер.
45
II. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНЕТИЗМА
1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ
Если в древности было известно единственное практиче-
ское применение магнетизма — компас, то в наше
время одно лишь перечисление различных применений
магнетизма заняло бы многие страницы. Машины и аппа-
раты для производства электроэнергии, передачи электро-
энергии на большие расстояния, приборы техники связи
(телефон, телеграф и радио), электроизмерительная аппа-
ратура и другие машины, аппараты и приборы, без кото-
рых теперь не может обходиться человек, в той или иной
степени используют магнитные материалы и магнитные
явления. Во многих этих аппаратах и машинах магнитное
поле играет главную роль.
Возьмём, например, машины, превращающие механи-
ческую энергию в электрическую. Такие машины назы-
ваются генераторами электрического тока (слово «генери-
ровать» значит производить).
Генератор состоит из вращающегося вокруг своей оси
источника магнитного поля — электромагнита, который
носит название ротора (от слова «вращение»), и не-
подвижных катушек, расположенных вблизи ротора
(рис. 28); эти катушки образуют статор (от слова «равно-
весный», «неподвижный»). Если теперь вращать электро-
46
магнит (по обмоткам которого течёт ток), то магнитное
поле, создаваемое им, будет пересекать витки катушек
статора, и в силу электромагнитной индукции в них воз-
никнет электрический ток. Так происходит превращение
механической энергии в электрическую. Ясно, что без ис-
точника магнитного поля невозможно было бы производ-
ство электроэнергии.
В маломощных генераторах в качестве ротора иногда
используют обыкновенный магнит. При вращении магнита
в статоре также индуцируется ток. Такие генераторы на-
зываются сокращённо «магнето»; они применяются в ав-
томашинах, самолётах, тракторах для поджигания рабо-
чей смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.
В некоторых конструкциях генераторов удобнее стато-
ром делать источник магнитного поля — электромагнит,
а ротором — катушки. Очевидно, что при вращении кату-
шек (ротора) в них будет также генерироваться электри-
ческий ток.
В настоящее время наша промышленность производит
разнообразные генераторы электрического тока от самых
огромных, применяемых на электростанциях (рис. 29), до
маленьких, используемых в различных аппаратах и при-
борах.
Такую же роль играет источник магнитного поля в ма-
шинах, преобразующих электрическую энергию в механи-
ческую. Эти машины называются электродвигателями или
электромоторами и широко используются для приведения
в движение различных механизмов. Электродвигатель
устроен так же, как и генератор.
Если через катушки статора пропускать сильный элек-
трический ток, то магнитное поле этих катушек будет
взаимодействовать с магнитным полем ротора. В резуль-
тате этого между статором и ротором возникнут отталки-
вающие силы и ротор начнёт вращаться, т. е. будет про-
исходить превращение электрической энергии в механиче-
скую. Ясно, что и здесь магнитное поле играет решающую
роль.
Электромагниты находят применение не только как
источники магнитного поля в генераторах и моторах, но
и как самостоятельные приборы и аппараты. Давно,
например, известно применение электромагнитов для
47
переноски тяжёлых железных предметов в заводских
цехах (рис. 30). Для закрепления обрабатываемых желез-
ных и стальных изделий в шлифовальных и сверлильных
станках часто применяются электромагнитные патроны.
Особенно большое применение в последнее время на-
ходят электромагниты в автоматике и телемеханике. С по-
мощью телемеханических устройств можно управлять ме-
ханизмами на расстоянии, а с помощью автоматических
Рис. 29. Мощный генератор переменного тока с вынутым
ротором.
приборов в нужный момент включать и выключать меха-
низмы или управлять ими в отсутствии человека. Напри-
мер, в нашей стране имеются электростанции, шлюзы ка-
налов и даже целые заводы, которые работают автомати-
чески или управляются на расстоянии. В таких автомати-
ческих и телемеханических устройствах одной из главных
частей является так называемое электромагнитное реле —
прибор, который служит для управления током большой
силы посредством слабого тока — «сигнала».
48
На рис. 31 слева показана схема работы простейшего
электромагнитного реле. Справа дана фотография элек-
тромагнитного реле, применяемого на автоматических
телефонных станциях. Электромагнитное реле работает
Рис. 30. Электромагнит для переноски железных предметов.
следующим образом. При подаче «сигнала» по обмотке
электромагнита проходит слабый ток. Электромагнит на-
чинает действовать и притягивает якорь; последний замы-
кает цепь рабочего тока большой силы и тем самым при-
водит в действие нужный механизм.
В ряде случаев в качестве источников магнитного поля
вместо электромагнитов используются магниты, например,
в амперметрах, вольтметрах, электрических счётчиках,
громкоговорителях, телефонных трубках и пр. Для этой
цели в настоящее время выпускается огромное количество
самых разнообразных постоянных магнитов. Они находят
4
К. П. Белов
49
чрезвычайно широкое применение в самых различных об-
ластях.
Остановимся ещё на одном аппарате, в котором маг-
нитное поле играет главную роль. Это трансформатор, ко-
Якорь
Ёа/парея
£/7е«/пр1/1/есхая
цепб
Рис. 31. Схема работы простейшего электромагнитного реле (слева);
реле, применяемое на телефонных станциях (справа).
торый служит для преобразования переменного электриче-
ского тока низкого напряжения в ток высокого напряже-
ния, и наоборот. Устройство трансформатора очень про-
сто. Во всяком трансформа-
торе имеется замкнутая ра-
ма— сердечник из магнито-
мягкого ферромагнитного ма-
териала, на которую одева-
ются две или несколько про-
волочных катушек с различ-
ным числом витков (рис. 32).
Если через одну из них (пер-
Рис. 32. Схема трансформатора, вичную обмотку) пропускать
переменный ток, то сердечник
намагничивается. Поток магнитных силовых линий, про-
ходя через сердечник, в то же время пронизывает другие
катушки и индуцирует в них переменные напряжения.
В зависимости от числа витков в этих катушках, на их
концах, мы получим повышенное или пониженное электри-
ческое напряжение. Так происходит преобразование элек-
трических напряжений в трансформаторе.
Трансформатор является очень важным и распростра-
нённым аппаратом в современной электротехнике, радио-
технике и телефонии. Он применяется для передачи элек-
50
троэнергии на большие расстояния (рис. 33), в электро-
сварке, в радиоприёмниках, в телевизорах и т. д.
Рис. 33 Мощный трансформатор для передачи
электроэнергии на большие расстояния.
Остановимся теперь на некоторых других применениях
магнетизма.
2.	МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
Важным практическим применением магнетизма яв-
ляется так называемая магнитная дефектоскопия (от слов
«дефект» — недостаток, изъян и «скопео» — смотрю, на-
блюдаю). В последние годы она получила широкое рас-
пространение в промышленности и на транспорте для ис-
пытания стальных изделий.
При работе деталей в них часто появляются незамет-
ные мельчайшие трещины. Постепенно трещины уве-
личиваются, и деталь в конце концов разрушается, что
может привести к серьёзной аварии. Поэтому возникает
4*	51
необходимость проверять детали ещё на заводе, до сборки
механизма, а также время от времени и в процессе
работы. Просто и быстро эту проверку можно осущест-
вить, применяя метод магнитной дефектоскопии. Он
заключается в следующем.
Испытуемая стальная деталь намагничивается. Если в
ней нет трещин, то силовые линии магнитного поля прохо-
дят равномерно через ее сечение. Если же в ней имеются
Рис. 34. Ход силовых магнитных линий в сталь-
ной детали без дефекта и с дефектом (трещиной).
трещины, то силовые линии будут проходить через сечение
неравномерно. Наталкиваясь на трещины, силовые линии
будут стремиться выйти наружу и обогнуть трещину, обра-
зуя так называемое рассеянное магнитное поле (рис. 34)
на поверхности детали. Это рассеянное магнитное поле
можно обнаружить, если деталь полить жидкостью, в ко-
торой взвешен мельчайший магнитный порошок (обычно
применяется порошок магнетита). Тогда частицы порошка
затягиваются в места рассеянного поля и показывают кон-
туры трещины; трещина становится хорошо видимой.
Методом магнитной дефектоскопии можно выявить
очень мелкие трещины стальной детали (рис. 35), образо-
вавшиеся при шлифовке.
В настоящее время разработаны и другие методы маг-
нитной дефектоскопии. Так, на железнодорожном транс-
порте для проверки рельсов в специальных вагонах — де-
фектоскопах — имеются мощные электромагниты и спе-
циальные «испытательные» катушки. При работе дефекто-
52
скопа электромагниты движутся вдоль рельсового пути со
скоростью 15—30 км в час. Вместе с электромагнитом дви-
жутся искательные катушки, расположенные вблизи го-
ловки рельса. Пока движение происходит вдоль «здоро-
вых» рельсов, в катушке не возникает индукционного тока.
Рис. 35. Стальная деталь с трещинами, возникшими при шли-
фовке, до магнитного испытания и после него.
Когда катушка пересекает рассеянное поле, в ней воз-
никает импульс индукционного тока. Этот импульс тока
заставляет срабатывать реле, и неисправный рельс бе-
рётся на заметку.
Магнитные методы контроля качества стальных изде-
лий применяются не только для обнаружения дефектов в
виде трещин и раковин, но и для оценки качества струк-
туры стального изделия после различных термических и
холодных обработок (закалки, отпуска, цементации, про-
катки и т. д.). Этот метод основан на использовании вза-
имосвязи магнитных свойств ферромагнитных деталей с
их структурой. Если при указанных обработках меняется
структура деталей, то это можно заметить, измеряя их
магнитные свойства.
В последнее время методы магнитного контроля начи-
нают применяться для изучения структуры не только фер-
ромагнитных, но и парамагнитных и диамагнитных тел.
53
3.	МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Рис. 36. Магнитострикци-
онный излучатель ультра-
звука.
Явление магнитострикции ферромагнитных материа-
лов, с которым мы уже познакомились, успешно исполь-
зуется для получения мощных ультразвуков. Ультразву-
ки — это звуки очень высокой частоты, неслышимые чело-
веческим ухом *). Они нашли широкое применение в тех-
нике для подводной сигнализации, определения глубин
моря и т. п. До самого последнего времени ультразвуки
получали с помощью колеблющихся кристаллов кварца
или сегнетовой соли. Однако таким способом не удавалось
получать мощных ультразвуков.
Для этого решили использовать
магнитострикцию.
Если ферромагнитный стер-
жень поместить в переменное маг-
нитное поле, например, в катушку,
обтекаемую переменным электри-
ческим током, то в стержне вслед-
ствие магнитострикции будут воз-
буждаться механические колеба-
ния. Подбирая частоту колебаний
магнитного поля (путем регули-
ровки частоты переменного тока),
можно настроить стержень в ре-
зонанс и резко увеличить размах
механических колебаний стержня.
Эти колебания вызывают в жидко-
сти ультразвуковые волны. Уль-
тразвук можно обнаружить по
появлению вспучивания или
даже фонтанчика на поверхности
жидкости (рис. 36).
Магнитострикционный излучатель может служить и
приёмником ультразвука. В самом деле, при давлении
ультразвуковых волн на поверхность ферромагнитного
стержня в нём возникают механические напряжения, ко-
торые, как мы уже знаем, вызывают изменения намагни-
*) Об ультразвуках можно прочитать в книжке проф. Б. Б. Куд-
рявцева, Неслышимые звуки. «Научно-популярная библиотека»
Гостехиздата, 1950 г.
54
ченности в стержне (часто это явление называют обрат-
ным магнитострикционным эффектом). Тогда и в катушке,
внутри которой находится стержень, индуцируется пере-
менный ток. После соответствующего усиления он реги-
стрируется прибором. Наибольшая чувствительность бу-
дет тогда, когда частота колебаний приходящих ультра-
звуковых сигналов близка к собственной частоте механи-
ческих колебаний стержня, то-есть при резонансе.
Таким образом, магнитострикционный стержень
можно рассматривать как прибор, с помощью которого
электрические колебания превращаются в механические,
и наоборот. Поэтому такой стержень называют магнито-
стрикционным преобразователем. В качестве материала
для магнитострикционных преобразователей применяется
в большинстве случаев никель, обладающий хорошими
магнитострикционными свойствами.
Одним из первых применений магнитострикционных
преобразователей был эхолот, служащий для измерения
глубины морскогодна. В таком приборе магнитострикцион-
ный преобразователь крепится к днищу корабля и даёт
кратковременный ультразвуковой импульс, направленный
вертикально вниз (рис. 37). Волна отражается от дна и в
виде эхо принимается этим же преобразователем. По вре-
мени между излучением ультразвукового импульса и
приёмом эхо узнают о глубине моря; последняя отсчиты-
вается непосредственно на шкале эхолота.
Этим методом можно также обнаруживать различные
предметы, находящиеся в воде. Корпуса подводных и над-
водных судов, киты и стаи рыб, заросли водорослей, рез-
кие неоднородности температуры воды или её солёности
вызывают своеобразное эхо.
Мощные магнитострикционные излучатели ультразвука
в настоящее время используются также для воздействия
на плавку металлов, на химические реакции, биологиче-
ские процессы и в других случаях.
На принципе магнитострикционного преобразователя
основан так называемый магнитоупругий метод измерения
механических напряжений в деталях машин. Мы знаем,
что под действием механических напряжений намагничен-
ность ферромагнетиков изменяется. Это явление исполь-
зуется в приборах для исследования деформаций и
55
напряжений, а также различного рода усилий и давлений.
Такого рода приборы (их называют магнитоупругими дат-
чиками) иногда применяют в промышленности для опре-
деления усилий, возникающих в различных деталях ма-
шин, в фермах мостов, в отдельных частях самолё-
тов и т. д.
Рис. 37. Действие эхолота.
На рис. 38 изображена одна из простейших конструк-
ций магнитоупругого датчика. Полоска пермаллоя с двумя
обмотками прикрепляется каким-либо способом к рабо-
тающей детали машины. Первая обмотка питается пере-
менным током, в результате чего пермаллоевая полоска
намагничивается. Во второй, измерительной обмотке воз-
никает индукционный ток, который измеряется специаль-
56
ным прибором. Если теперь деталь начнёт деформиро-
ваться, то вместе с ней будет деформироваться и датчик,
что приведёт к изменению намагниченности полоски,
а следовательно, и к изменению индукционного тока во
второй обмотке датчика. По этим изменениям индукцион-
ного тока и определяют величину и характер деформаций,
Мзмерн/ттелбняя
Рис. 38. Магнитоупругий датчик для
измерения деформаций и механиче-
ских напряжений в деталях машин.
а отсюда и напряжений в деталях машин. Этот метод
измерения механических напряжений отличается большой
чувствительностью и может быть использован для изуче-
ния напряжений, изменяющихся во времени.
4.	МАГНИТНАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ
В последнее время получил широкое распространение
магнитный способ записи звука. Магнитная звукозапись
основана на явлении остаточной намагниченности в сталь-
ной проволоке или специально изготовленной ферромаг-
нитной ленте.
Магнитная звукозапись производится следующим об-
разом (рис. 39). Вблизи ферромагнитной ленты, которая
медленно перематывается с одного валика на другой, по-
мещается маленький электромагнит, питаемый токами
звуковой частоты. Сила тока в обмотке электромагнита
57
всё время меняется в такт со звуком. Соответственно из-
меняется величина магнитного поля, возбуждаемого элек-
тромагнитом, и остаточная намагниченность ферромаг-
нитной ленты в различных местах оказывается разной.
Таким образом, звук оставляет на ленте как бы свои маг-
нитные «отпечатки». Если теперь поставить другой элек-
тромагнит вблизи ленты и подсоединить его через уси-
литель к репродуктору (см. рис. 39), то при движении
Рис. 39. Схема магнитного метода записи и воспроизведения
звука.
ленты магнитное поле «отпечатков» будет возбуждать
в обмотке электромагнита переменные индукционные
токи, которые после усиления и дадут в громкоговорителе
звук.
Приборы, служащие для записи и воспроизведения
звука на ферромагнитной ленте, называются магнитофо-
нами.
На рис. 40 показан внешний вид одного из магни-
тофонов, выпускаемых в настоящее время нашей промыш-
ленностью.
Первоначально магнитная звукозапись производилась
на стальной проволоке. Теперь для этой цели применяется
специальная плёнка, на которую нанесён тонкий слой
весьма мелких частиц ферромагнетика. Это сразу сильно
повысило качество звукозаписи. В отличие от других ви-
дов записи (оптических, механических и др.) магнитная
звукозапись может производиться много раз на одной и
той же ленте. При этом ранее произведённую запись звука
58
на ленте можно «стирать» специальным электромагнитом
(см. рис. 39), питаемым переменным током. Благодаря
высокому качеству магнитной записи, её дешевизне и воз-
Рис. 40. Один из магнитофонов, выпускаемых нашей промыш-
ленностью.
можности использовать одну и ту же ленту много раз,
этот метод звукозаписи в настоящее время широко при-
меняется в звуковом кино, радиостудиях и т. д.
5.	МАГНИТНЫЕ МИНЫ
В период второй мировой войны очень большую роль
играли магнитные мины, особенно на морском театре
военных действий. Магнитные мины обычно сбрасывались
на парашюте с самолёта в различных местах моря. После
падения в воду парашют автоматически отделялся от
мины и она погружалась на дно, где и «поджидала» ко-
рабль.
59
Принцип действия магнитных мин заключается в сле-
дующем. Корпус, машины и многие другие детали совре-
менного корабля делаются из стали. Все эти части ко-
рабля намагничиваются в земном магнитном поле, и ко-
рабль в свою очередь становится пловучим источником
магнитного поля. На расстоянии 10—15 метров от корабля
это поле по величине достаточно, чтобы заставить от-
клонить чувствительную магнитную стрелку на некото-
рый угол. Такая стрелка или специальная электрическая
схема, чувствительная к магнитному полю, может быть
связана с запальным приспособлением, воспламеняю-
щим заряд взрывчатого вещества. Иногда магнитная
стрелка связывается со специальным реле, которое сра-
батывает под воздействием магнитного поля, в резуль-
тате чего мина всплывает и взрывается вблизи корпуса
корабля.
Чтобы защититься от магнитных мин, необходимо
произвести размагничивание корабля, то-есть уничто-
жить его магнитное поле. Для борьбы с магнитными
минами используются также самолёты, на которых
устанавливаются специальные электромагниты, создаю-
щие вокруг самолёта сильное магнитное поле. Когда
такой самолёт пролетает на небольшой высоте над местом
залегания мины, последняя взрывается и тем самым
обезвреживается.
6.	МАГНИТНАЯ РАЗВЕДКА ИСКОПАЕМЫХ РУД
В некоторых местах земного шара магнитная стрелка
ведёт себя ненормально: она перестаёт указывать точно на
север и кроме того наклоняется к земле. Магнитные ано-
малии (аномалия — отклонение от нормы) известны в
Курской области, на Урале, Кривом Роге, около Одессы,
в Северной Швеции и т. д. Причина этого явления со-
стоит в том, что в этих районах имеются большие залежи
магнитного железняка или каких-либо других ферромаг-
нитных руд. Они часто залегают на большой глубине, как
это имеет место в Курской области. Таким образом,
находя аномалии магнитного поля на земном шаре,
мы тем самым открываем месторождения ископаемых
железных руд. Этим способом обнаруживают и другие
60
руды, например, бокситовые и сульфидные, если в их
составе присутствуют в виде примесей ферромагнитные
минералы.
Были разработаны очень чувствительные приборы —
магнетометры — для обнаружения весьма ничтожных ано-
малий земного магнитного поля. Они позволяют вести раз-
ведку не только на поверхности земли, но даже с само-
лёта. Воздушная магнитная разведка позволяет при ма*
лой затрате времени обследовать значительные площади
и составлять «магнитную» карту даже в труднопроходи-
мых местах.
Магнетизм находит в горнорудной промышленности и
ещё одно применение. Давно известно так называемое
Рис. 41. Схема магнитного обогащения руд.
магнитное обогащение руды. На рис. 41 изображена схема
магнитного обогащения железной руды: мимо мощного
электромагнита движется на ленте измельчённая руда в
смеси с кусками простой породы. Куски с большим содер-
жанием железа испытывают отклонения в магнитном поле
и попадают в соответствующий жёлоб. Пустая порода
электромагнитом не притягивается и падает в другой
жёлоб. Такие установки для обогащения руды называются
магнитными сепараторами.
61
7.	МАГНИТНАЯ СЕМЕОЧИСТИТЕЛЬНАЯ МАШИНА
Эта машина применяется в сельском хозяйстве для
сортировки семян.
Принцип её действия и устройство очень похожи на
магнитный сепаратор.
На рис. 42 показана конструкция семеочистительной
машины, применяемой в нашей стране. Она отделяет
Рис. 42. Магнитная семеочистительная машина, применяемая
в сельском хозяйстве.
семена с гладкой поверхностью (например, клевера, лю-
церны, льна) от семян с шероховатой поверхностью (гор-
чака, плевела и др.). Отделение происходит следующим
образом. Семена, засыпаемые в машину, вначале посту-
пают в смесительную камеру, где они перемешиваются
с очень мелким ферромагнитным порошком. Частицы по-
рошка прилипают к семенам только с шероховатой поверх-
ностью. Чтобы порошок лучше удерживался на поверхно-
сти семян, его слегка увлажняют.
62
Эта смесь с помощью специальной ленты подаётся
к электромагнитам. Семена с прилипшими частицами по-
рошка притягиваются к полюсам электромагнита, а се-
мена с гладкими поверхностями падают в специальный
ящик — сборник.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вы познакомились в этой книжке с тем, что такое маг-
нетизм, каковы его применения. Чтобы наглядно пред-
ставить себе важность использования магнитных материа-
лов в современной жизни, вообразите на мгновение, что
ферромагнитные вещества потеряли свои магнитные свой-
ства. Это привело бы к огромной технической катастрофе.
Сразу остановилась бы работа всех промышленных пред-
приятий, так как прекратилось бы производство электро-
энергии, перестали бы работать средства связи и т. д.
Значение магнитных материалов особенно возрастает в
наши дни, когда по всей стране развёртывается строитель-
ство огромной сети мощных гидроэлектростанций.
Глубокое внедрение магнитных материалов и магнит-
ных явлений в практику стало возможным лишь потому,
что коллективные усилия учёных всех стран раскрыли при-
роду магнетизма и нашли сознательные пути изыскания
различных магнитных материалов с нужными магнитными
свойствами. Велика роль в раскрытии тайн «магнетизма» и
наших отечественных учёных. Дальнейшие успехи в этой
науке приведут к ещё большему прогрессу электротех-
ники, радиотехники и других отраслей промышленности
нашей Родины.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................. 3
1.	Природа магнетизма ..................................... 4
1.	Что такое магнитное поле ........................... 4
2.	Источники магнитного поля........................  10
3.	Почему тела намагничиваются......................  14
4.	Магнетизм — общее свойство	вещества............... 17
5.	Ферромагнитные вещества........................... 20
6.	Как происходит намагничивание ферромагнитных мате-
риалов .............................................. 29
7.	Влияние намагничивания на физические свойства ферро-
магнетиков .......................................... 39
8.	Поведение ферромагнитных материалов в переменных
магнитных полях...................................... 42
II.	Практические применения магнетизма ........	46
1.	Электромагнитные преобразователи энергии ....	46
2.	Магнитные методы контроля......................... 51
3.	Магнитострикционные преобразователи............... 54
4.	Магнитная звукозапись............................. 57
5.	Магнитные мины ................................... 59
6.	Магнитная разведка ископаемых руд................. 60
7.	Магнитная семеочистительная машина................ 62
Заключение.............................................    63

Цена 95 к.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХНИ КО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
Выл. 50. Ф. И. ЧЕСТНОВ. Радиолокация.
Выл. 51. Проф. К. К. АНДРЕЕВ. Взрыв.
Выл. 52. Д. А. КАТРЕНКО. Чёрное золото.
Выл. 53. Г. А. АРИСТОВ. Солнце.
Выл. 54. К. Б. ЗАБОРЕНКО. Радиоактивность.
Выл. 55. А. Ф. БУЯНОВ. Новые волокна.
Выл. 56. М. А. СИДОРОВ. От лучины до электричества.
Выл. 57. И. Г. ЛУПАЛО. Наука против религии.
Выл. 58. А. М. ИГЛИЦКИИ и Б. А. СОМОРОВ. Как
печатают книги.
Выл. 59. В. К. ЩУКИН. Щтурм неба.
Выл. 60. А. Ф. ПЛОНСКИИ. Пьезоэлектричество.
Выл. 61. Ф. Д. БУБЛЕИНИКОВ. Земля.
Выл. 62. С. А. МОРОЗОВ. По суше, воде и воздуху.
Выл. 63. Г. И. БУШИНСКИИ. Происхождение полез-
ных ископаемых.
Выл. 64. А. В. ЧУЙКО. Необыкновенный камень.
Выл. 65. А. П. ЛЕБЕДЕВ и А. В. ЕПИФАНЦЕВА. О чём
рассказывают камни.
Выл. 66. Проф. К. Ф. ОГОРОДНИКОВ. Сколько звёзд
на небе.
Выл. 67. Проф. Н. С. КОМАРОВ. Искусственный холод.
Выл. 68. Проф. С. К. ВСЕХСВЯТСКИИ. Как познава-
лась вселенная.
Выл. 69. Проф В. Т. ТЕР-ОГАНЕЗОВ. Солнечные за-
тмения.
Выл. 70. Ф. И. ЧЕСТНОВ. Загадка ионосферы.
Выл. 71. В. Д. ЗАХАРЧЕНКО. Мотор.
Выл. 72. В. А. ЛЕШКОВЦЕВ. Атомная энергия.
Выл. 73. А. Ф. ПЛОНСКИЙ. Радио.
Выл. 74. В. А. ПАРФЁНОВ. Редкие металлы.
Выл. 75. Ф. М. ИВАНОВ и Г. В. БЯЛОБЖЕСКИИ.
Искусственные камни.
Выл. 76. Л. К. БАЕВ. Вертолёт.
Выл. 77. Ю. М. БОГДАНОВ. Наука о прочности.
Выл. 78. М. В. БЕЛЯКОВ. Атмосфера.
Выл. 79. С. А. МОРОЗОВ. Фотография в науке.
Выл. 80. И. А. КАЛИНИН. Катализ.