Mis muudab materjali magnetiliseks?

Mitte ükski materjal ei saa olla magnetiline. Tegelikult on kõigist teadaolevatest elementidest ainult vähestel magnetvõime ja need varieeruvad kraadi järgi. Kõige tugevamad magnetid on elektromagnetid, mis saavad oma atraktiivse jõu alles siis, kui vool läbib neid. Vool on elektronide liikumine ja elektronid muudavad materjalid magnetiliseks. On komposiitmaterjale, mis on magnetilised, mida tavaliselt nimetatakse raudmetallideks, ehkki need pole nii tugevad kui elektromagnetid.

Lihtsamalt öeldes on magnetism seotud elektronidega. Elektronid on väiksemad kui mikroskoopilised osakesed, mis pöörlevad aatomi tuuma ümber. Iga elektron käitub nagu oma väike magnet, millel on põhja- ja lõunapoolus. Kui aatomi elektronid on ritta seatud samas suunas, kas kõik näitavad põhja või kõik lõuna suunas, muutub aatom magnetiliseks. Ja kuna elektronid pöörlevad või pöörlevad aatomi tuuma ümber, on aatomil võimalik omada ka magnetilist välja, kui poolused pole kõik elektronide pöörlemise tõttu joondatud, mis muudab aatomi palju sarnaseks elektromagnet.

Puuduvad staatilised elemendid, mis oleksid looduslikult magnetilised. On materjale, mida magnetväljad tõmbavad tugevamalt ligi. Materjalid, mida magnetväli kõige enam köidab, on raud ja teras. Siiski on haruldasi inimese loodud materjalisegusid, mis soodustavad elektromagnetiliseks muutumist - kokkupuutel tugeva magnetväljaga ja hoides elektromagnetlaengut pikka aega aeg. Tänu nende võimele magnetvälja pikka aega hoida, peetakse neid püsimagnetiteks. Kaks tugevaimat püsivalt magnetilist materjali on raud-neodüüm-boor ja alumiinium-nikkel-koobalt.

Magnetvälja on raske täpsusega seletada, sest palju on teadust, mida magnetväljad ikka veel ei mõista. Lihtsamalt öeldes mõõdetakse tugevaid magnetvälju teslas ning sagedasemaid ja palju nõrgemaid magnetvälju, mida leidub näiteks stereokõlarites, mõõdetakse gaussides. Ühe tesla valmistamiseks kulub 10 000 gaussi.

Lihtsam viis selle kirjeldamiseks on mõelda gravitatsioonilisele atraktiivsusele. Maa raskusjõuks loetakse umbes 1 tesla ehk umbes 10 000 gaussi. Võite mõelda gaussi magnetjõule kui kaalule või gravitatsioonilise tõmbejõu mõjule. Selleks oleks vaja 50 sulge, mis võrduks 1 gaususega jõuna, mõõdetuna kaaluna, või antud juhul magnetilise tõmbenumbrina. Kaal ja magnetjõud ei ole otseselt võrreldavad, kuid neid pakutakse näitena, et anda aimu gaussi magnetilisest tõmbest või jõust.

Teadlased teavad, et maakeral on magnetiline omadus, sest vabalt hõljuv teras- või rauatükk osutab alati magnetilisele põhja. Seal lähevad kõik pikkusjooned põhjapoolusel kokku. Ehkki enamusele vedelikele ei saa magnetjõudu avaldada, võib see mõjuda maa tuumale, mis koosneb sula rauast. Ja see viib meid tagasi elektronide pöörlemise juurde. Kui maa pöörleb oma teljel, pöörleb ka tema sulanud rauast südamik ja kõik elektriliselt laetud elektronid, mis loovad magnetvälja. Päike pöörleb ka oma teljel ja selle materjal plasmana (sarnane vedelale konsistentsile) loob selle magnetvälja.

Nagu magnetpoolused tõrjuvad üksteist, samal ajal kui vastupidised magnetpoolused tõmbavad ligi. Magnetid tõmbuvad loomulikult kõrgemate magnetväljade poole. Mõelge sellele, kas teil on kaks magnetit, üks 10 tesla ja teine ​​1 tesla juures. 10 tesla magnet avaldab tugevamat magnetvälja. Magnetmaterjali tükk, mis asub võrdsel kaugusel mõlemast magnetist, meelitaks tugevama kahest magnetväljast. Niisiis, kui kaks sarnase polaarsusega magnetit lähenevad üksteisele, näivad nad eemale tõrjuvat või tõrjuvad, kui nad tegelikult soovivad kõrgemat magnetvälja. Teisisõnu näib, et kaks põhjasuunalist magnetit on tõrjunud, kuna neid tõmbab tegelikult vastupidine, lõunasuunaline magnetväli.