Οποιοδήποτε υλικό δεν μπορεί να είναι μαγνητικό. Στην πραγματικότητα, από όλα τα γνωστά στοιχεία, μόνο μια χούφτα διαθέτει μαγνητική ικανότητα και διαφέρουν ανάλογα με τον βαθμό. Οι ισχυρότεροι μαγνήτες είναι οι ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι αποκτούν την ελκυστική τους δύναμη μόνο όταν το ρεύμα διέρχεται από αυτούς. Το ρεύμα είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων και τα ηλεκτρόνια είναι αυτά που κάνουν τα υλικά μαγνητικά. Υπάρχουν σύνθετα υλικά που είναι μαγνητικά, συνήθως αναφέρονται ως σιδηρούχα υλικά, αν και δεν είναι τόσο ισχυρά όσο οι ηλεκτρομαγνήτες.
Πώς εμφανίζεται ο μαγνητισμός
Με απλά λόγια, ο μαγνητισμός αφορά τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι μικρότερα από τα μικροσκοπικά σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Κάθε ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται σαν τον δικό του μικροσκοπικό μαγνήτη με βόρειο και νότιο πόλο. Όταν τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου ευθυγραμμίζονται προς την ίδια κατεύθυνση, είτε όλα δείχνουν προς τα βόρεια είτε όλα προς τα νότια, το άτομο γίνεται μαγνητικό. Και επειδή τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται ή περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, είναι επίσης δυνατό για ένα άτομο να έχει ένα μαγνητικό πεδίο όταν οι πόλοι δεν είναι όλοι ευθυγραμμισμένοι λόγω της περιστροφής των ηλεκτρονίων, κάτι που κάνει το άτομο σαν ένα ηλεκτρομαγνήτης.
Χωρίς φυσικά μαγνητικά υλικά
Δεν υπάρχουν στατικά στοιχεία που είναι φυσικά μαγνητικά. Υπάρχουν υλικά που προσελκύονται πιο έντονα από μαγνητικά πεδία. Τα υλικά που προσελκύονται περισσότερο από ένα μαγνητικό πεδίο είναι ο σίδηρος και ο χάλυβας. Ωστόσο, υπάρχουν σπάνια μίγματα ανθρωπογενών υλικών που ευνοούν την ηλεκτρομαγνητική εκτίθεται σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο και κρατάει ηλεκτρομαγνητικό φορτίο για μεγάλα χρονικά διαστήματα χρόνος. Λόγω της ικανότητάς τους να συγκρατούν μαγνητικό πεδίο για μεγάλα χρονικά διαστήματα, θεωρούνται μόνιμοι μαγνήτες. Τα δύο ισχυρότερα μόνιμα μαγνητικά υλικά είναι το σίδηρο-νεοδύμιο-βόριο και το αλουμίνιο-νικέλιο-κοβάλτιο.
Πώς μετράται η μαγνητική δύναμη
Το πεδίο της μαγνητικής είναι δύσκολο να εξηγηθεί με ακρίβεια, επειδή υπάρχουν πολλά που η επιστήμη δεν καταλαβαίνει ακόμα για τα μαγνητικά πεδία. Με απλά λόγια, τα ισχυρά μαγνητικά πεδία μετρώνται σε tesla και τα πιο κοινά και πολύ πιο αδύναμα μαγνητικά πεδία που βρίσκονται σε πράγματα όπως τα στερεοφωνικά ηχεία μετρώνται σε gauss. Χρειάζεται 10.000 gauss για να γίνει ένα tesla.
Ένας ευκολότερος τρόπος να το περιγράψετε είναι να σκεφτείτε τη βαρυτική έλξη. Η βαρύτητα της Γης θεωρείται περίπου 1 tesla ή περίπου 10.000 gauss. Μπορείτε να σκεφτείτε τη μαγνητική δύναμη του gauss ως βάρος ή το μέγεθος της δύναμης που ασκείται από τη βαρυτική έλξη. Θα χρειαστούν 50 φτερά για να ισούται με 1 gauss δύναμης που μετράται ως βάρος, ή σε αυτήν την περίπτωση, μαγνητική έλξη. Το βάρος και η μαγνητική δύναμη δεν είναι άμεσα ισοδύναμα, αλλά προσφέρονται ως παράδειγμα για να δώσουν μια αίσθηση της μαγνητικής έλξης ή της δύναμης ενός gauss.
Γιατί η Γη είναι Μαγνητική
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η γη έχει μαγνητική ιδιότητα, επειδή ένα χαλύβδινο ή σίδερο που αιωρείται ελεύθερα θα δείχνει πάντα στο μαγνητικό βορρά. Εκεί συγκεντρώνονται όλες οι γραμμές μήκους στο Βόρειο Πόλο. Ενώ η μαγνητική δύναμη δεν μπορεί να ασκηθεί στα περισσότερα υγρά, μπορεί να μεταδοθεί στον πυρήνα της γης, ο οποίος αποτελείται από λιωμένο σίδηρο. Και αυτό μας φέρνει πίσω στα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια. Καθώς η γη περιστρέφεται στον άξονά της, το ίδιο και ο λιωμένος πυρήνας του σιδήρου και όλα τα ηλεκτρικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, τα οποία δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο. Ο ήλιος περιστρέφεται επίσης στον άξονά του, και το υλικό του καθώς το πλάσμα (παρόμοιο με μια υγρασία) δημιουργεί το μαγνητικό του πεδίο.
Προσελκύστε τα αντίθετα
Όπως οι μαγνητικοί πόλοι αποκλίνουν ο ένας τον άλλον ενώ οι αντίθετοι μαγνητικοί πόλοι προσελκύουν. Οι μαγνήτες έλκονται φυσικά σε υψηλότερα μαγνητικά πεδία. Σκεφτείτε να έχετε δύο μαγνήτες, έναν στα 10 tesla και έναν στους 1 tesla. Ο μαγνήτης 10 tesla ασκεί ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Ένα κομμάτι μαγνητικού υλικού, τοποθετημένο σε ίση απόσταση και από τους δύο μαγνήτες, θα προσελκύονταν στο ισχυρότερο από τα δύο μαγνητικά πεδία. Έτσι, όταν δύο μαγνήτες παρόμοιας πολικότητας πλησιάζουν ο ένας τον άλλο, φαίνονται να απομακρύνονται ή να αποκρουστούν όταν στην πραγματικότητα αναζητούν ένα υψηλότερο μαγνητικό πεδίο. Με άλλα λόγια, δύο μαγνήτες με βορρά προσανατολισμό φαίνεται να απωθούνται επειδή έλκονται στην πραγματικότητα από το αντίθετο μαγνητικό πεδίο με νότιο προσανατολισμό.