Mi okozza a mágnesezést?

Sokan természetesnek veszik a mágneseket. A fizikai laboratóriumoktól kezdve a tábori kirándulásokhoz használt iránytűkig a hűtőszekrényeken ragasztott ajándéktárgyakig mindenütt megtalálhatók. Egyes anyagok hajlamosabbak a mágnesességre, mint mások. Bizonyos típusú mágnesek, például elektromágnesek, be- és kikapcsolhatók, miközben az állandó mágnesek állandó mágneses teret produkálnak.

Minden anyag mágneses doménekből áll. Ezek apró zsebek, amelyek atomdipólokat tartalmaznak. Amikor ezek a dipólusok egyetlen irányba igazodnak, az anyag mágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Különösen a vas olyan elem, amelynek dipólusai könnyen igazodnak. Más anyagokban a dipólusok igazíthatók egy tartományon belül, de nem ugyanazon anyagdarab más doménjeihez képest. Ezeket a doméneket a mágneses erő mikroszkópiájának nevezett eljárással lehet detektálni. Ha egy anyagot erős mágneses mezőbe helyezünk, akkor annak doménjei egybe fognak kerülni, és maga az anyag mágnesesedik. A mágnesesség eléréséhez nem kell minden tartományt összehangolni.

Az elektromos áramnak való kitettség egy másik módja a mágneses tartományok összehangolásának. Ha két vezetéken elektromos áram fut keresztül, akkor mágneses vonzerő lesz közöttük, ha az áramok ugyanabba az irányba futnak. A vezetékek taszítják egymást, ha áramuk ellentétes irányú. A Föld azonban egy mágnes, amelyet a bolygó megolvadt magjában lévő elektromos áramok hoznak létre A Nemzeti Repülési és Űrhivatal tudósai továbbra is keresik ezek forrását áramlatok.

A ferromágnesesség olyan jelenség, amely egyes fémekben, nevezetesen a vasban, a kobaltban és a nikkelben fordul elő, és ezáltal a fém mágnesessé válik. Ezen fémek atomjainak párosulatlan elektronja van, és amikor a fémet kellően erős mágneses mezőnek tesszük ki, ezek az elektronok pörgései párhuzamosan állnak egymáshoz. Ezért használják a vasmagokat az elektromágneses mágnesszelepekben és a transzformátor tekercselésében. Az elektromos áram mágneses teret hoz létre, amelyet felerősít a vasmag indukált mágnesessége.

Az anyagok a Curie hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten mágnesesek maradnak. Ez a hőmérséklet különbözik a különböző fémeknél, és leírja azt a pontot, amikor a mágneses domének hosszú távú sorrendje eltűnik. A nagy hatótávolságú sorrend az, ami a mágneses doméneket egy adott irányban tartja. A magasabb Curie-hőmérséklet azt jelenti, hogy több energiára van szükség az anyag mágneses doménjeinek dezorientálásához. Amikor a hőmérséklet a Curie hőmérséklet alá csökken, és az anyag mágneses mezőbe kerül, ismét mágnesessé válik.