Mikä aiheuttaa magnetoitumista?

Monet ihmiset pitävät magneetteja itsestäänselvyytenä. Ne ovat kaikkialla fysiikan laboratorioista kompasseihin, joita käytetään leirintämatkoihin, jääkaappeihin jumittuneisiin matkamuistoihin. Jotkut materiaalit ovat herkempiä magnetismille kuin toiset. Jotkut magneettityypit, kuten sähkömagneetit, voidaan kytkeä päälle ja pois päältä, kun kestomagneetit tuottavat tasaisen magneettikentän koko ajan.

Kaikki materiaalit koostuvat magneettisista domeeneista. Nämä ovat pieniä taskuja, jotka sisältävät atomidipoleja. Kun nämä dipolit kohdistuvat yhteen suuntaan, materiaalilla on magneettisia ominaisuuksia. Erityisesti rauta on elementti, jonka dipolit ovat helposti linjassa. Muissa materiaaleissa dipolit voidaan kohdistaa toimialueen sisällä, mutta eivät samaan materiaalikappaleeseen kuuluvien muiden domeenien suhteen. Nämä domeenit voidaan havaita käyttämällä prosessia, jota kutsutaan magneettivoimamikroskopiaksi. Kun materiaali sijoitetaan voimakkaaseen magneettikenttään, sen domeenit kohdistuvat ja materiaali itse magnetoituu. Kaikkia verkkotunnuksia ei tarvitse kohdistaa magneettisuuden saavuttamiseksi.

Sähkövirralle altistuminen on toinen tapa kohdistaa magneettiset alueet. Kun kahden johdon läpi kulkee sähkövirta, niiden välillä on magneettinen vetovoima, jos virrat kulkevat samaan suuntaan. Johdot hylkivät toisiaan, jos niiden virrat ovat vastakkaisiin suuntiin. Maa on kuitenkin magneetti, jonka tuottavat planeetan sulan ytimen sähkövirrat Kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon tutkijat etsivät edelleen näiden lähteitä virrat.

Ferromagnetismi on ilmiö, jota esiintyy joissakin metalleissa, erityisesti raudassa, koboltissa ja nikkelissä, joka saa metallin muuttumaan magneettiseksi. Näiden metallien atomeilla on parittamaton elektroni, ja kun metalli altistetaan riittävän voimakkaalle magneettikentälle, näiden elektronien pyörii linjassa rinnakkain toistensa kanssa. Siksi rautasydämiä käytetään sähkömagneettisissa solenoideissa ja muuntajan käämeissä. Sähkövirta luo magneettikentän, jota vahvistaa rautasydämen aiheuttama magnetismi.

Materiaalit pysyvät magneettisina Curie-lämpötilaa alhaisemmissa lämpötiloissa. Tämä lämpötila on erilainen eri metallien kohdalla ja kuvaa kohtaa, jossa magneettisten domeenien pitkän kantaman järjestys katoaa. Pitkän kantaman järjestys pitää magneettiset domeenit tietyssä suunnassa. Korkeammat Curie-lämpötilat tarkoittavat, että materiaalin magneettisten domeenien vääristymiseen tarvitaan enemmän energiaa. Kun lämpötila laskee alle Curie-lämpötilan ja materiaali sijoitetaan magneettikenttään, se muuttuu jälleen magneettiseksi.