Ο μαγνητισμός εκπλήσσει όλους όταν τον συναντούν για πρώτη φορά. Οι μαγνήτες προσελκύουν ορισμένα αντικείμενα σαν μαγεία, αλλά μόνο συγκεκριμένα υλικά ανταποκρίνονται σε έναν μαγνήτη. Η κατανόηση των υλικών που ανταποκρίνονται και που δεν είναι αρκετά απλή, αλλά εξαρτάται από την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των μαγνητών γενικά. Ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν ότι τα μέταλλα έλκονται από μαγνήτες, στην πραγματικότητα, τα «σιδηρομαγνητικά» μέταλλα όπως ο σίδηρος είναι τα κύρια μέταλλα που προσελκύονται σε αυτά, αν και τα παραμαγνητικά και τα σιδηρομαγνητικά (με μέταλλα "i," όχι "o") έχουν αδύναμη έλξη για τους μαγνήτες, πολύ.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Ο σίδηρος, το κοβάλτιο και το νικέλιο, καθώς και τα κράματα που αποτελούνται από αυτά τα σιδηρομαγνητικά μέταλλα, προσελκύονται έντονα στους μαγνήτες. Άλλα σιδηρομαγνητικά μέταλλα περιλαμβάνουν γαδολίνιο, νεοδύμιο και σαμάριο.
Τα παραμαγνητικά μέταλλα προσελκύονται ασθενώς στους μαγνήτες και περιλαμβάνουν πλατίνα, βολφράμιο, αλουμίνιο και μαγνήσιο.
Τα σιδηρομαγνητικά μέταλλα όπως ο μαγνητίτης προσελκύονται επίσης από τους μαγνήτες, ενώ τα διαμαγνητικά μέταλλα όπως το ασήμι και ο χαλκός απωθούνται από αυτά.
Πώς λειτουργεί ο μαγνητισμός
Η κατανόηση του μαγνητισμού είναι απαραίτητη αν θέλετε να μάθετε γιατί κάποια μέταλλα έλκονται από μαγνήτες και άλλα όχι. Η κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο παράγει ένα μικρό μαγνητικό πεδίο, αλλά συνήθως, αυτό το πεδίο ακυρώνεται από την κίνηση άλλων ηλεκτρονίων και των αντίθετων μαγνητικών πεδίων τους. Ωστόσο, σε ορισμένα υλικά, όταν εφαρμόζετε ένα μαγνητικό πεδίο, οι περιστροφές των γειτονικών ηλεκτρονίων ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους, η οποία παράγει ένα καθαρό πεδίο σε ολόκληρο το υλικό. Με λίγα λόγια, αντί να ακυρώνουν τα πεδία του άλλου, τα ηλεκτρόνια σε αυτά τα υλικά ενώνονται και δημιουργούν ένα ισχυρότερο πεδίο. Σε ορισμένα υλικά, αυτή η ευθυγράμμιση εξαφανίζεται όταν αφαιρεθεί το πεδίο, αλλά σε άλλα, παραμένει ακόμη και μετά την αφαίρεση του πεδίου.
Οι μαγνήτες έχουν θετικούς και αρνητικούς πόλους (ή βόρειους και νότιους πόλους), και όπως γνωρίζουν οι περισσότεροι άνθρωποι, ταιριάζουν πόλοι απωθούν ο ένας τον άλλο, ενώ οι αντίθετοι πόλοι προσελκύουν ο ένας τον άλλον.
Σιδηρομαγνητικά μέταλλα και κράματα
Τα σιδηρομαγνητικά υλικά προσελκύονται στους μαγνήτες επειδή τα ηλεκτρόνια τους περιστρέφονται και οι προκύπτουσες «μαγνητικές ροπές» ευθυγραμμίζονται εύκολα και διατηρούν αυτήν την ευθυγράμμιση ακόμη και χωρίς εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Τα σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος, το νικέλιο και το κοβάλτιο προσελκύονται επομένως στους μαγνήτες, καθώς και στα μέταλλα σπάνιων γαιών όπως το γαδολίνιο, το νεοδύμιο και το σαμάριο.
Τα κράματα που κατασκευάζονται από αυτά τα υλικά προσελκύονται επίσης από μαγνήτες, έτσι από ανοξείδωτο χάλυβα με σημαντικές ποσότητες σιδήρου (σε αντίθεση με το χρώμιο, για παράδειγμα) προσελκύεται από μαγνήτες. Άλλα σιδηρομαγνητικά κράματα περιλαμβάνουν awaruite (νικέλιο και σίδηρο), wairauite (κοβάλτιο και σίδηρο), alnico (κοβάλτιο, σίδηρος, νικέλιο, αλουμίνιο, τιτάνιο και χαλκό) και χρωμίνδουρ (χρώμιο, κοβάλτιο και σίδηρος). Ουσιαστικά, κάθε κράμα που αποτελείται από σιδηρομαγνητικά υλικά θα είναι επίσης μαγνητικό.
Παραμαγνητικά Μέταλλα και Μαγνητισμός
Τα παραμαγνητικά μέταλλα έχουν ασθενέστερη έλξη για τους μαγνήτες από τα σιδηρομαγνητικά μέταλλα και δεν διατηρούν τις μαγνητικές τους ιδιότητες ελλείψει μαγνητικού πεδίου. Τα παραμαγνητικά μέταλλα περιλαμβάνουν:
- πλατίνα
- αλουμίνιο
- βολφράμιο
- μολυβδαίνιο
- ταντάλιο
- καίσιο
- λίθιο
- μαγνήσιο
- νάτριο
- ουράνιο
Ferrimagnetic μέταλλα και μαγνητισμός
Ορισμένα υλικά ταξινομούνται ως σιδηρομαγνητικά. Αυτό συμβαίνει όταν μια ιοντική ένωση έχει δύο πλέγματα υλικού με αντίθετες μαγνητικές ροπές, αλλά οι δύο δεν είναι πλήρως ισορροπημένες, οδηγώντας σε καθαρό μαγνητισμό. Ο μαγνητίτης παρέχει ένα παράδειγμα αυτού του τύπου μαγνητισμού και αρχικά θεωρήθηκε σιδηρομαγνητικό υλικό λόγω των ομοιότητας μεταξύ αυτών των δύο τύπων μαγνητισμού. Ωστόσο, πολλά σιδηρομαγνητικά υλικά είναι κεραμικά παρά μέταλλα.
Διαμαγνητικά Μέταλλα και Μαγνητισμός
Τα διαμαγνητικά μέταλλα στην πραγματικότητα απωθούνται από μαγνήτες και όχι έλκονται από αυτούς και συνήθως ασθενώς. Τα υλικά ταξινομούνται ως διαμαγνητικά όταν οι μαγνητικές ροπές τους δρουν σε αντίθεση με το πεδίο που εφαρμόζεται και όχι για να το ενισχύσουν. Αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν ασήμι, μόλυβδο, υδράργυρο και χαλκό.