Materiāli, kurus var magnetizēt

Daudziem materiāliem piemīt magnētiskas īpašības un spēja tos magnetizēt. Divas materiālu klases ar magnētiskām īpašībām ir paramagnētiskie un feromagnētiskie materiāli. Šiem materiāliem ir dabiskas magnētiskās īpašības, kas ļauj tos piesaistīt ar magnētu. Paramagnētiskos materiālus vāji piesaista magnēti, bet feromagnētiskos materiālus - magnēti. Šīs īpašības rodas no to subatomiskajām struktūrām, kas nosaka, kādus materiālus var spēcīgi magnētizēt, bet kurus - tikai vāji.

•••Ryan McVay / Photodisc / Getty Images

Materiāla magnetizācijas pamats ir tā subatomiskajā struktūrā, kur elektroni griežas ap materiāla atomu kodolu. Rotējošais elektrons rada magnētisko lauku, ko sauc par dipolu, kuram tāpat kā parastajam stieņa magnētam ir gan ziemeļu, gan dienvidu pols. Kad lielākā daļa elektronu griežas tajā pašā virzienā, materiāls var tikt magnetizēts. Tomēr, ja materiālam nav lielas elektronu daļas, kas griežas tajā pašā virzienā, tad tas ir mazāks potenciāls magnetizēt, jo pretēji vērptie elektroni neitralizē viens otra individuālo magnētisko lauki. Materiāls, kura lielākā daļa elektronu griežas vienā virzienā un kuru var stipri magnetizēt, ir dzelzs. Materiāls, kura elektronu vairākums negriežas vienā virzienā un kuru var magnetizēt tikai vāji, ir alumīnijs.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Sakarā ar to atomu subatomiskajām struktūrām magnētus dabiski piesaista tādi feromagnētiski materiāli kā dzelzs, niķeļa gadolīnijs un kobalts. Parasti šiem materiāliem ir jāveic tāds process kā karsēšana augstā temperatūrā, kam seko dzesēšana spēcīga magnētiskā lauka ietekmē, lai to magnetizētu kā pastāvīgu magnēts. Mazāk fizisku metožu, piemēram, materiāla glāstīšana ar magnētu vai sitīšana ar āmuru, var padarīt šos materiālus par pagaidu magnētiem. Abi fizikālie procesi liek materiāla elektronu izraisītajiem magnētiskajiem laukiem izlīdzināties savā starpā.

•••Jupiterimages / Comstock / Getty Images

Paramagnētiskos materiālus magnēti piesaista tikai vāji, pateicoties paramagnētisko materiālu subatomiskajai struktūrai, kas sastāv tikai no salīdzinoši nedaudziem brīvajiem elektroniem, kas griežas tajā pašā virzienā. Tāpēc paramagnētiskie materiāli, piemēram, varš, alumīnijs, platīns un urāns, ir daudz vājāki magnēti nekā tie, kurus ražo feromagnētiskie materiāli.

Feromagnētisko un paramagnētisko materiālu sakausējumi var atšķirties atkarībā no to magnētiskās iespējas. Piemēram, lai arī niķelis ir feromagnētisks materiāls, magnēts nepiesaista 5 centu gabalu. ASV 5 centu monēta ir 20% niķeļa un 80% vara sakausējums. Nerūsējošais tērauds ir vēl viens materiāla piemērs, kuru magnēts nepiesaista, jo tas ir feromagnētiskā dzelzs sakausējums ar hromu un daudziem citiem paramagnētiskiem materiāliem.

Tomēr daži feromagnētisko un paramagnētisko materiālu sakausējumi patiešām ir spēcīgi magnēti. Viens piemērs ir alniko, kas vienā formā sastāv no feromagnētiskiem metāliem dzelzs, niķeļa un kobalta ar paramagnētiskiem materiāliem - alumīniju un varu.