რატომ იზიდავს მაგნიტი რკინას?

ადამიანების უმეტესობამ იცის, რომ რკინა იზიდავს მაგნიტებს, ხოლო სხვა ლითონები, როგორიცაა ოქრო და ვერცხლი, არა. მიუხედავად ამისა, რამდენიმე ადამიანს შეუძლია ახსნას ზუსტად რატომ აქვს რკინას ეს ჯადოსნური კავშირი მაგნეტიზმთან. პასუხის მისაღებად უნდა ჩამოხვიდეთ ატომურ დონეზე და შეისწავლოთ ატომის ელექტრონების მაგნიტური ბუნება.

მაგნეტიზმის საწინააღმდეგო მეცნიერება, ისევე როგორც ელექტროენერგია, მოდის ელექტრონებზე, უარყოფითად დამუხტულ ნაწილაკებზე, რომლებიც გარს აკრავს ატომის ბირთვს. ყველა ელექტრონს აქვს მაგნიტური თვისებები, ისევე როგორც მათ აქვთ ელექტრული თვისებები. როდესაც ელექტრონი ავლენს მაგნეტიზმს და, შესაბამისად, მის შესაძლებლობას აქვს ურთიერთქმედება გარე მაგნიტურ ველთან, მას ამბობენ, რომ აქვს მაგნიტური მომენტი.

ელექტრონის მაგნიტური მომენტი ემყარება მის დატრიალებას და მის ორბიტას, რომლებიც კვანტური მექანიკის პრინციპებია. კვანტურ განტოლებებში ჩასვლის გარეშე საკმარისია ვთქვათ, რომ ელექტრონის მაგნიტური მომენტი განპირობებულია მისი მოძრაობით.

მიუხედავად იმისა, რომ ცალკეულ ატომებს ნებისმიერ ნივთიერებაში შეიძლება ჰქონდეს მაგნიტური მომენტები, ეს არ ნიშნავს, რომ ნივთიერება თავისთავად არის მაგნიტური. იმისათვის, რომ ნივთიერება მაგნიტური იყოს, საჭიროა ატომების საკმარისი რაოდენობა, რომლებიც ყველა ერთად მუშაობენ. ამას ორი რამ სჭირდება.

პირველი რაც უნდა მოხდეს არის ის, რომ ატომებს შორის უნდა არსებობდეს გარკვეული უთანხმოება. მრავალ ნივთიერებაში ყველა ელექტრონი თავსდება მოწესრიგებული წყვილებით, თითოეულმა გააუქმა სხვისი მაგნიტური თვისებები. თუ წარმოიდგინეთ 1000 ლოკომოტივი, მათი ნახევარი ცდილობს ჩრდილოეთისკენ წასვლას, ხოლო მეორე ნახევარი სამხრეთისკენ, არცერთი არ აპირებს გადაადგილებას. ასე რომ, ნივთიერება რომ იყოს მაგნიტური, მისი ელექტრონების დაწყვილება შეუძლებელია.

ამასთან, ეს თავისთავად არ არის საკმარისი, რომ ნივთიერება მაგნიტური იყოს. იმის გამო, რომ მასალის ელექტრონები წყობილებად არ დგებიან, სულაც არ ნიშნავს, რომ ნივთიერება მაგნიტურია. მაგალითად, მანგანუმი, მნიშვნელოვანი მინერალი, რომელიც გვხვდება კაკალსა და ბურღულეულში და აუცილებელია ჯანმრთელი ძვლებისთვის, არ არის მაგნიტური, მიუხედავად იმისა, რომ მისი ელექტრონები წყობილებად არ დგებიან. თუ თქვენ გქონდათ 1001 მატარებლის ძრავა, 500 სამხრეთისკენ და 501 ჩრდილოეთისკენ, ეს დამატებითი ძრავა დიდ ცვლილებას არ მოახდენს.

მეორე რაც გჭირდებათ არის საკმარისი რაოდენობის ელექტრონების გასწორება ერთმანეთის პარალელურად - როგორც ბევრი ლოკომოტივი ერთი და იმავე მიმართულებით დგას - ამიტომ მათი გარე გარე მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედების უნარი საკმარისად არსებითია მთელის გადასაადგილებლად ობიექტი.

ნებისმიერ მასალას, რომელსაც აქვს ეს ორი მდგომარეობა, ეწოდება ფერომაგნიტური. რკინა ყველაზე გავრცელებული ფერომაგნიტური ელემენტია. კიდევ ორი ​​ფერომაგნიტური ელემენტია ნიკელი და კობალტი. ამასთან, რამდენიმე სხვა ნივთიერება შეიძლება იყოს ფერომაგნიტური, როდესაც ისინი თბება ან კომბინირდება სხვა მასალებთან.