თითქმის ყველასთვის ცნობილია ძირითადი მაგნიტი და რას აკეთებს, ან რისი გაკეთება შეუძლია. მცირეწლოვანი ბავშვი, თუ მოცემული იქნება რამდენიმე წუთით თამაში და მასალების სწორი შერევა, სწრაფად აღიარებს ამას სახის საგნები (რომელსაც ბავშვი მოგვიანებით ლითონებად მიიჩნევს) მაგნიტისკენ არის მიზიდული, დანარჩენებზე კი გავლენას არ ახდენს მისით. და თუ ბავშვს ერთზე მეტი მაგნიტი მისცეს სათამაშოდ, ექსპერიმენტები სწრაფად კიდევ უფრო საინტერესო გახდება.
მაგნეტიზმი არის სიტყვა, რომელიც მოიცავს უამრავ ცნობილ ურთიერთქმედებას ფიზიკურ სამყაროში, რომლებიც არ ჩანს ადამიანის დახმარების გარეშე. მაგნიტის ორი ძირითადი ტიპია ფერომაგნიტები, რომლებიც ქმნიან მუდმივ მაგნიტურ ველებს თავის გარშემო და ელექტრომაგნიტები, რომლებიც არის მასალა, რომელშიც მაგნიტიზმი დროებით შეიძლება გამოიწვიოს, როდესაც ისინი მოთავსდებიან ელექტრულ ველში, მაგალითად, რომელიც წარმოიქმნება დენის გადამყვანი მავთულის ხვია.
თუ ვინმე მოგკითხავს საშიშროება- სტილის კითხვა "რომელი მასალისგან შედგება მაგნიტი?" მაშინ დარწმუნებული იქნებით, რომ არ არსებობს ერთი პასუხი - და შეიარაღებული თქვენს ხელთ არსებულ ინფორმაციას, თქვენ შეძლებთ თუნდაც აუხსნათ თქვენს მკითხველს ყველა სასარგებლო დეტალი, მათ შორის, თუ როგორ არის მაგნიტი ჩამოყალიბდა.
მაგნეტიზმის ისტორია
როგორც ფიზიკაში, მაგალითად სიმძიმის, ხმისა და სინათლის დროს, მაგნეტიზმი ყოველთვის იყო ”, მაგრამ კაცობრიობის უნარი აღწერეთ იგი და გააკეთეთ პროგნოზები ამის შესახებ ექსპერიმენტებზე დაყრდნობით და შედეგად მიღებულ მოდელებსა და ჩარჩოებში პროგრესირებს მთელ საქართველოში საუკუნეების განმავლობაში. ფიზიკის მთელი დარგი გაჩნდა ელექტრობისა და მაგნეტიზმის დაკავშირებული ცნებების გარშემო, რომლებსაც, ჩვეულებრივ, ელექტრომაგნიტიკა უწოდებენ.
ძველმა კულტურებმა იცოდნენ, რომ ლოდესტონი, იშვიათი ტიპის რკინისა და ჟანგბადის შემცველი მინერალური მაგნეტიტი (ქიმიური ფორმულა: Fe3ო4), შეიძლება ლითონის ნაჭრების მოზიდვა. XI საუკუნისთვის ჩინელებმა შეიტყვეს, რომ ასეთი ქვა, რომელიც გრძელი და თხელი იყო, ჰაერით შეჩერებული ჩრდილოეთ-სამხრეთის ღერძისკენ მიემართებოდა და გზას გაუხსნიდა კომპასი.
ევროპელმა ვოიაჟებმა, რომლებიც კომპასს იყენებდნენ, შენიშნეს, რომ ჩრდილოეთით მითითებული მიმართულება ოდნავ იცვლებოდა ტრანსატლანტიკური მოგზაურობის განმავლობაში. ამან გააცნობიერა, რომ დედამიწა არსებითად მასიური მაგნიტია, ხოლო "მაგნიტური ჩრდილოეთი" და "ნამდვილი ჩრდილოეთი" ოდნავ განსხვავებულია და განსხვავებულია დედამიწის სხვადასხვა რაოდენობით. (იგივე ეხება ჭეშმარიტ და მაგნიტურ სამხრეთს).
მაგნიტები და მაგნიტური ველები
მასალების შეზღუდული რაოდენობა, მათ შორის რკინა, კობალტი, ნიკელი და გადოლინიუმი, მძაფრად გამოხატავს მაგნიტურ ეფექტებს. ყველა მაგნიტური ველის შედეგია ელექტრული მუხტების გადაადგილება ერთმანეთთან შედარებით. მაგნიტიზმის ინდუქცია ელექტრომაგნიტში მისი დენის მავთულის ხვიაზე ახლოს განთავსებით ნახსენები, მაგრამ ფერომაგნიტებიც კი ფლობენ მაგნეტიზმს მხოლოდ ატომში წარმოქმნილი პატარა დინების გამო დონის
თუ მუდმივი მაგნიტი მიუახლოვდება ფერომაგნიტურ მასალას, ინდივიდუალური ატომების კომპონენტებია რკინის, კობალტის ან ნებისმიერი სხვა მასალისა თავსებადია მაგნიტის გავლენის წარმოსახვით ხაზებთან, რომელიც იშლება ჩრდილოეთიდან და სამხრეთის პოლუსებიდან, რომელსაც მაგნიტური ეწოდება ველი თუ ნივთიერება თბება და გაგრილდება, მაგნეტიზაცია შეიძლება გახდეს მუდმივი, თუმცა შეიძლება სპონტანურად მოხდესც; ეს მაგნეტიზაცია შეიძლება შეიცვალოს უკიდურესი სიცხე ან ფიზიკური დარღვევით.
მაგნიტური მონოპოლი არ არსებობს; ეს არ არის "წერტილოვანი მაგნიტი", რაც ხდება წერტილოვანი ელექტრული მუხტების დროს. ამის ნაცვლად, მაგნიტებს აქვთ მაგნიტური დიპოლები და მათი მაგნიტური ველის ხაზები სათავეს იღებს ჩრდილოეთ მაგნიტურ პოლუსზე და გარე გულშემატკივართაკენ, სანამ სამხრეთ პოლუსში დაბრუნდებიან. გახსოვდეთ, ეს "ხაზები" მხოლოდ ინსტრუმენტებია, რომლებიც ატომებისა და ნაწილაკების ქცევის აღსაწერად გამოიყენება!
მაგნეტიზმი ატომურ დონეზე
როგორც ადრე იყო ხაზგასმული, მაგნიტური ველები წარმოიქმნება დენებით. მუდმივ მაგნიტებში, მცირე დინებები წარმოიქმნება ამ მაგნიტების ატომებში არსებული ელექტრონების ორი ტიპის მოძრაობით: მათი ორბიტა ატომის ცენტრალურ პროტონის გარშემო და მათი ბრუნვა, ან დატრიალება.
უმეტეს მასალები, მცირე მაგნიტური მომენტები მოცემული ატომის ცალკეული ელექტრონების მოძრაობით შექმნილი ერთმანეთის გაუქმება. როდესაც ისინი არ აკეთებენ, ატომი მოქმედებს პატარა მაგნიტის მსგავსად. ფერომაგნიტურ მასალებში მაგნიტური მომენტები არა მხოლოდ არ წყდება, არამედ ისინი თავსებადებენ თავს იგივე მიმართულება და გადაიტანეთ ისე, რომ გასწორდეს იმავე მიმართულებით, როგორც გამოყენებული გარე მაგნიტური ხაზები ველი
ზოგიერთ მასალას აქვს ატომები, რომლებიც იქცევიან ისე, რომ მათ საშუალებას აძლევს სხვადასხვა ხარისხით მაგნიტიზირებული იქნას გამოყენებული მაგნიტური ველის მიერ. (გახსოვდეთ, ყოველთვის არ გჭირდებათ მაგნიტი მაგნიტური ველის არსებობისთვის; როგორც საკმარისი ელექტროენერგია შეასრულებს ხრიკს.) როგორც ხედავთ, ამ მასალების ზოგიერთ ნაწილს არ სურს მაგნეტიზმის ხანგრძლივობა, ზოგი კი უფრო იდენტურად იქცევა.
მაგნიტური მასალების კლასები
მაგნიტური მასალების სია, სადაც მოცემულია მხოლოდ ლითონების სახელები, რომლებიც ავლენენ მაგნეტიზმს, თითქმის ისეთივე სასარგებლო არ იქნება, როგორც მაგნიტური მასალების ჩამონათვალი, რომლებიც დალაგებულია მათი მაგნიტური ველის ქცევით და მიკროსკოპული მოქმედებით დონის ასეთი კლასიფიკაციის სისტემა არსებობს და ის მაგნიტურ ქცევას ხუთ ტიპად ჰყოფს.
-
დიამაგნეტიზმი: მასალების უმეტესობა გამოხატავს ამ თვისებას, რომელშიც გარე მაგნიტურ ველში მოთავსებული ატომების მაგნიტური მომენტები თავსებადია გამოყენებული ველის საწინააღმდეგო მიმართულებით. შესაბამისად, შედეგად მიღებული მაგნიტური ველი ეწინააღმდეგება გამოყენებულ ველს. ეს ”რეაქტიული” ველი, ძალიან სუსტია. იმის გამო, რომ ამ თვისების მქონე მასალები მაგნიტური არ არის რაიმე მნიშვნელოვანი გაგებით, მაგნეტიზმის სიძლიერე არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე.
-
პარამაგნეტიზმი: ამ თვისების მქონე მასალებს, როგორიცაა ალუმინის, აქვს ინდივიდუალური ატომები, რომელთაც აქვთ დადებითი დიპოლური წმინდა მომენტები. მეზობელი ატომების დიპოლური მომენტები, როგორც წესი, გააუქმებენ ერთმანეთს, ტოვებენ მასალს მთლიანობაში მაგნიტიზებულად. როდესაც მაგნიტური ველი გამოიყენება, ვიდრე ველის პირდაპირ დაპირისპირება, მაგნიტური დიპოლებია ატომები არასწორად გასწორდებიან გამოყენებულ ველთან, რის შედეგადაც ხდება სუსტად მაგნიტიზაცია მასალა
-
ფერომაგნეტიზმი: მასალებს, როგორიცაა რკინა, ნიკელი და მაგნეტიტი (ლოდესტონი), აქვთ ეს ძლიერი თვისება. როგორც უკვე შევეხეთ, მეზობელი ატომების დიპოლური მომენტები თავსებადია მაგნიტური ველის არარსებობის პირობებშიც კი. მათმა ურთიერთქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს მაგნიტური ველის სიდიდე 1000 – მდე ტესლა, ან T (მაგნიტური ველის სიძლიერის SI ერთეული; არა ძალა, მაგრამ მსგავსი რამ). შედარებისთვის, დედამიწის მაგნიტური ველი 100 მილიონჯერ სუსტია!
-
ფერიმაგნეტიზმი: გაითვალისწინეთ ერთი ხმოვნის განსხვავება წინა კლასის მასალებისგან. ეს მასალები, როგორც წესი, ოქსიდებია და მათი უნიკალური მაგნიტური ურთიერთქმედება გამომდინარეობს იქიდან, რომ ამ ოქსიდებში ატომები განლაგებულია ბროლის „ქსელის“ სტრუქტურაში. ფერიმაგნიტური მასალების ქცევა ჰგავს ფერომაგნიტური მასალების ქცევას, მაგრამ მათი შეკვეთა მაგნიტური ელემენტები სივრცეში განსხვავებულია, რაც იწვევს ტემპერატურის მგრძნობელობის სხვადასხვა დონეს და სხვა განსხვავებები.
- ანტიფერომაგნეტიზმი: მასალების ამ კლასს ახასიათებს თავისებური ტემპერატურის მგრძნობელობა. მოცემული ტემპერატურის ზემოთ, ე.წ. ნელის ტემპერატურა ან თნ, მასალა პარამაგნიტური მასალის მსგავსად იქცევა. ასეთი მასალის ერთ-ერთი მაგალითია ჰემატიტი. ეს მასალები კრისტალებიცაა, მაგრამ როგორც მათი სახელიდან ჩანს, ქსელები ორგანიზებულია ისე რომ მაგნიტური დიპოლური ურთიერთქმედება მთლიანად გაუქმებულია, როდესაც გარეგანი მაგნიტური ველი არ არის დღემდე