Ikke bare ethvert materiale kan være magnetisk. Faktisk er det kun en håndfuld af alle kendte elementer, der har magnetisk kapacitet, og de varierer efter grad. De stærkeste magneter er elektromagneter, som kun får deres tiltrækkende kraft, når strøm passerer gennem dem. Strøm er bevægelsen af elektroner, og elektroner er det, der gør materialer magnetiske. Der er kompositmaterialer, der er magnetiske, normalt kaldet jernholdigt materiale, selvom de ikke er så stærke som elektromagneter.
Hvordan magnetisme opstår
Enkelt sagt handler magnetisme om elektronerne. Elektroner er mindre end mikroskopiske partikler, der drejer rundt om kernen i et atom. Hver elektron opfører sig som sin egen lille magnet med en nord- og sydpol. Når et atoms elektroner er opstillet i samme retning, enten alle pegende mod nord eller alle peger mod syd, bliver atomet magnetisk. Og fordi elektroner roterer eller drejer rundt om atomets kerne, er det også muligt for et atom at have et magnetisk felt når polerne ikke alle er på linie på grund af elektronernes centrifugering, hvilket gør atomet ligner et elektromagnet.
Ingen naturligt magnetiske materialer
Der er ingen statiske elementer, der er naturligt magnetiske. Der er materialer, der er stærkere tiltrukket af magnetfelter. De mest tiltrækkede materialer til et magnetfelt er jern og stål. Der er dog sjældne menneskeskabte materialeblandinger, der bidrager til at blive elektromagnetiske udsættes for et stærkt magnetfelt og holder en elektromagnetisk ladning i lange perioder tid. På grund af deres evne til at holde et magnetfelt i lange perioder betragtes de som permanente magneter. De to stærkeste permanent magnetiske materialer er jern-neodym-bor og aluminium-nikkel-kobolt.
Hvordan magnetisk styrke måles
Magnetikfeltet er vanskeligt at forklare med præcision, fordi der er meget, som videnskaben stadig ikke forstår om magnetfelter. Enkelt sagt måles stærke magnetfelter i tesla, og de mere almindelige og meget svagere magnetfelter, der findes i ting som stereohøjttalere, måles i gauss. Det tager 10.000 gauss at lave en tesla.
En lettere måde at beskrive det på er at tænke over tyngdekraften. Jordens tyngdekraft betragtes som omkring 1 tesla eller omkring 10.000 gauss. Du kan tænke på den magnetiske kraft af Gauss som vægt eller den mængde kraft, der udøves af tyngdekraften. Det ville tage 50 fjer at være lig med 1 gauss af kraft målt som vægt eller i dette tilfælde magnetisk tiltrækning. Vægt og magnetisk kraft er ikke direkte ligeværdige, men tilbydes som et eksempel for at give en fornemmelse af den magnetiske træk eller kraft af en gauss.
Hvorfor jorden er magnetisk
Forskere ved, at jorden har magnetisk egenskab, fordi et fritflydende stykke stål eller jern altid vil pege på magnetisk nord. Det er her alle længdegraderne konvergerer ved Nordpolen. Mens magnetisk kraft ikke kan udøves på de fleste væsker, kan den overføres på jordens kerne, der består af smeltet jern. Og dette bringer os tilbage til spindende elektroner. Når jorden spinder på sin akse, gør også dets smeltede jernkerne og alle dens elektrisk ladede elektroner, der skaber et magnetfelt. Solen roterer også på sin akse, og dets materiale som plasma (svarer til en flydende konsistens) skaber sit magnetfelt.
Modsætninger tiltrækkes
Ligesom magnetpoler afviser hinanden, mens modsatte magnetpoler tiltrækker. Magneter trækkes naturligt til højere magnetfelter. Tænk på at have to magneter, en på 10 tesla og en på 1 tesla. Den 10 tesla-magnet udøver et stærkere magnetfelt. Et stykke magnetisk materiale, placeret lige langt fra begge magneter, ville blive tiltrukket af det stærkeste af de to magnetfelter. Så når to magneter med samme polaritet nærmer sig hinanden, ser de ud til at skubbe væk eller blive afvist, når de faktisk søger et højere magnetfelt. Med andre ord synes to nordorienterede magneter at være frastødt, fordi de faktisk tiltrækkes af det modsatte, sydorienterede magnetfelt.