Αντικείμενα που απωθούν τους μαγνήτες

Οι μαγνήτες προσελκύουν πολλά μεταλλικά αντικείμενα, όπως σίδηρο, αλλά μπορούν επίσης να απωθήσουν το ένα το άλλο. Αυτό που σπάνια παρατηρούν πολλοί άνθρωποι είναι ότι πολλά καθημερινά αντικείμενα απωθούνται ασθενώς από ένα μαγνητικό πεδίο. Οι λόγοι για τους οποίους οι μαγνήτες προσελκύουν ορισμένα αντικείμενα και απωθούν άλλους προέρχονται από διαφορές στη μοριακή και ατομική δομή.

Τα ηλεκτρόνια είναι υποατομικά σωματίδια που συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικοί μαγνήτες. Έχουν μια ιδιότητα που ονομάζεται περιστροφή και μπορούν είτε να περιστρέφονται προς τα επάνω (+1/2) είτε να περιστρέφονται προς τα κάτω (-1/2). Δύο ηλεκτρόνια στην ίδια τροχιά έχουν πάντα αντίθετες περιστροφές, οπότε όταν είναι ζευγάρια, τα μαγνητικά τους πεδία ακυρώνονται. Στα μέταλλα, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη, επειδή τα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται ή μοιράζονται μεταξύ πολλών ατόμων, αλλά γενικά, υλικά αυτού του είδους ονομάζονται διαμαγνητικά, που σημαίνει ότι απωθούνται ασθενώς από ένα μαγνητικό πεδίο.

Τα περισσότερα υλικά είναι διαγνωστικά. Το νερό, το ξύλο, τα άτομα, το πλαστικό, ο γραφίτης και ο γύψος είναι όλα παραδείγματα διαμαγνητικών υλικών. Ενώ συνήθως θεωρούμε αυτά τα υλικά ως μη μαγνητικά, στην πραγματικότητα απωθούν (και απωθούνται από) ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτή η απώθηση είναι εξαιρετικά αδύναμη, τόσο αδύναμη που στην καθημερινή ζωή, είναι αμελητέα. Ωστόσο, με ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, αυτή η απώθηση είναι αρκετή για την ανύψωση ορισμένων μικρών αντικειμένων και αντικειμένων. Ένας επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ μπόρεσε να αιωρήσει έναν βάτραχο και μια ντομάτα - και τα δύο διαμαγνητικά αντικείμενα - χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Το έργο του του κέρδισε ένα βραβείο Ig Nobel, ένα βραβείο αφιερωμένο στην ανόητη επιστήμη.

Τα περισσότερα αντικείμενα γύρω από το σπίτι σας απωθούν ασθενώς τους μαγνήτες, αλλά αν το μαγνητικό πεδίο δεν είναι πολύ δυνατό, δεν θα παρατηρήσετε ποτέ το αποτέλεσμα. Για να αποκρούσετε πραγματικά έναν μαγνήτη, χρειάζεστε έναν άλλο μαγνήτη. Όλοι οι μαγνήτες έχουν δύο πόλους, βόρεια και νότια. Όπως και με τα ηλεκτρικά φορτία, ο κανόνας είναι ότι παρόμοια φορτία απωθούν ενώ τα αντίθετα φορτία ελκύουν. Ένας μαγνητικός νότος πόλος προσελκύεται σε έναν μαγνητικό βόρειο πόλο, αλλά ο βορράς στο βορρά ή ο νότος στο νότο απωθούν ο ένας τον άλλο. Μπορείτε να πάρετε μια αίσθηση για το πώς λειτουργεί αυτό, αν προσπαθήσετε να συγκρατήσετε δύο μαγνήτες - σε έναν προσανατολισμό απωθούν ο ένας τον άλλον, ενώ στον άλλο προσελκύουν.

Ένα άλλο είδος απώθησης μπορεί να συμβεί μεταξύ ενός μαγνήτη και ενός πηνίου σύρματος. Η ποσότητα του μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από ένα πηνίο καλωδίου ονομάζεται μαγνητική ροή. Κάθε φορά που υπάρχει αλλαγή στη ροή, προκαλεί ένα ρεύμα του οποίου το μαγνητικό πεδίο ενεργεί σε αντίθεση με την αλλαγή στη ροή. Αυτός ο κανόνας ονομάζεται νόμος του Λεντς. Η μετακίνηση ενός πηνίου σύρματος σε ένα μαγνητικό πεδίο προκαλεί απώθηση μεταξύ του πηνίου του καλωδίου και του μαγνήτη. Αυτό συμβαίνει επειδή η ροή μέσω του πηνίου αυξάνεται, επομένως προκαλείται ρεύμα στο πηνίο. Από τον νόμο του Lenz, γνωρίζουμε ότι το ρεύμα που προκαλείται στο πηνίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που αντιτίθεται στην αύξηση σε ροή, δημιουργώντας έτσι μια απώθηση μεταξύ του πηνίου του σύρματος και του μαγνήτη από τον οποίο το πεδίο προέρχεται.