מה גורם לדברים להתמגנט?

אנשים רבים לוקחים מגנטים כמובנים מאליהם. הם נמצאים בכל מקום, ממעבדות פיזיקה ועד מצפנים המשמשים לטיולי קמפינג למזכרות שתקועות על מקררים. חומרים מסוימים רגישים יותר למגנטיות מאשר אחרים. ניתן להדליק ולכבות סוגים מסוימים של מגנטים, כגון אלקטרומגנטים, בעוד שמגנטים קבועים מייצרים שדה מגנטי יציב כל הזמן.

כל החומרים מורכבים מתחומים מגנטיים. מדובר בכיסים זעירים המכילים דיפולים אטומיים. כאשר דיפולנים אלה מתיישרים לכיוון אחד, החומר מציג תכונות מגנטיות. במיוחד ברזל הוא אלמנט שהדיפולות שלו מיושרות בקלות. בחומרים אחרים, ניתן ליישר דיפולות בתוך תחום אך לא ביחס לתחומים אחרים באותה פיסת חומר. ניתן לאתר תחומים אלה באמצעות תהליך הנקרא מיקרוסקופ כוח מגנטי. כאשר חומר ממוקם בשדה מגנטי חזק, התחומים שלו יתיישרו והחומר עצמו יתמגנט. לא כל התחומים חייבים להיות מיושרים כדי להשיג מגנטיות.

חשיפה לזרם חשמלי היא דרך נוספת ליישר תחומים מגנטיים. כאשר שני חוטים מועברים דרכם זרם חשמלי, תהיה ביניהם משיכה מגנטית אם הזרמים עוברים באותו כיוון. החוטים ידחו זה את זה אם זרם בכיוונים מנוגדים. כדור הארץ הוא מגנט המיוצר על ידי זרמים חשמליים בגרעין המותך של כדור הארץ מדעני מינהל האווירונאוטיקה והחלל ממשיכים לחפש את מקורם של אלה זרמים.

פרומגנטיות היא תופעה המופיעה בחלק מהמתכות, בעיקר ברזל, קובלט וניקל, הגורמת למתכת להיות מגנטית. לאטומים במתכות אלה יש אלקטרון לא מזווג, וכאשר המתכת נחשפת לשדה מגנטי חזק מספיק, סיבובי האלקטרונים הללו מסתדרים במקביל זה לזה. זו הסיבה שליבות ברזל משמשות בסולנואידים אלקטרומגנטיים ובפיתולי שנאי. הזרם החשמלי יוצר שדה מגנטי המוגבר על ידי המגנטיות המושרה של ליבת הברזל.

החומרים נשארים מגנטיים בטמפרטורות נמוכות מטמפרטורת הקירי. טמפרטורה זו שונה עבור מתכות שונות ומתארת ​​את הנקודה בה נעלם הסדר הארוך של התחומים המגנטיים. הסדר לטווח הרחוק הוא המחזיק את התחומים המגנטיים בכיוון מסוים. טמפרטורות קירי גבוהות יותר פירושו כי נדרשת יותר אנרגיה כדי לבלבל את התחומים המגנטיים של חומר. כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת לטמפרטורת הקירי והחומר ממוקם בשדה מגנטי, הוא יהפוך שוב למגנטי.