Magnētisms pārsteidz visus, kad viņi pirmo reizi ar to saskaras. Magnēti dažus objektus piesaista it kā ar burvju palīdzību, bet uz magnētu reaģē tikai konkrēti materiāli. Izprast, kuri materiāli reaģē un kuri nē, ir diezgan vienkārši, taču tas ir atkarīgs no izpratnes par to, kā magnēti darbojas kopumā. Lai gan lielākā daļa cilvēku zina, ka metālus piesaista magnēti, patiesībā “feromagnētiskie” metāli, piemēram, dzelzs, ir galvenie metāli, kaut arī paramagnētiskajiem un ferrimagnētiskajiem (ar "i", nevis "o") metāliem ir vāja pievilcība magnētiem, arī.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Dzelzi, kobaltu un niķeli, kā arī sakausējumus, kas sastāv no šiem feromagnētiskajiem metāliem, ļoti piesaista magnēti. Citi feromagnētiskie metāli ir gadolīnijs, neodīms un samārijs.
Paramagnētiskos metālus magnēti vāji piesaista, un tie ietver platīnu, volframu, alumīniju un magniju.
Ferrimagnētiskos metālus, piemēram, magnetītu, piesaista arī magnēti, savukārt diamagnētiskos metālus, piemēram, sudrabu un varu, tie atbaida.
Kā darbojas magnētisms
Izpratne par magnētismu ir būtiska, ja vēlaties uzzināt, kāpēc dažus metālus piesaista magnēti, bet citus - ne. Elektronu kustība atomā rada nelielu magnētisko lauku, bet parasti šo lauku atceļ citu elektronu un to pretējo magnētisko lauku kustība. Tomēr dažos materiālos, pielietojot magnētisko lauku, kaimiņu elektronu griezieni izlīdzinās viens ar otru, kas rada materiāla neto lauku. Īsāk sakot, tā vietā, lai atceltu viens otra laukus, elektroni šajos materiālos savienojas kopā un veido spēcīgāku lauku. Dažos materiālos šī izlīdzināšana pazūd, kad lauks tiek noņemts, bet citos tas paliek arī pēc lauka noņemšanas.
Magnētiem ir pozitīvs un negatīvs stabs (vai ziemeļu un dienvidu stabs), un, kā zina lielākā daļa cilvēku, atbilstošie stabi viens otru atgrūž, savukārt pretējie stabi piesaista viens otru.
Ferromagnētiskie metāli un sakausējumi
Feromagnētiskos materiālus magnēti piesaista, jo to elektroni griežas, un radītie “magnētiskie momenti” viegli izlīdzinās un saglabā šo izlīdzinājumu pat bez ārēja magnētiskā lauka. Feromagnētiskos materiālus, piemēram, dzelzi, niķeli un kobaltu, piesaista magnēti, kā arī retzemju metāli, piemēram, gadolīnijs, neodīms un samārijs.
No šiem materiāliem izgatavotos sakausējumus piesaista arī magnēti, tāpēc magnētus piesaista nerūsējošais tērauds ar ievērojamu dzelzs daudzumu (atšķirībā no hroma). Citi feromagnētiskie sakausējumi ietver awaruītu (niķeli un dzelzi), wairauītu (kobaltu un dzelzi), alniko (kobaltu, dzelzi, niķeli, alumīniju, titānu un varu) un hrominduru (hromu, kobaltu un dzelzi). Būtībā jebkurš sakausējums, kas sastāv no feromagnētiskiem materiāliem, būs arī magnētisks.
Paramagnētiskie metāli un magnētisms
Paramagnētiskajiem metāliem ir vājāka magnētu piesaiste nekā feromagnētiskajiem metāliem, un, ja nav magnētiskā lauka, tie nesaglabā savas magnētiskās īpašības. Paramagnētiskie metāli ietver:
- platīns
- alumīnijs
- volframs
- molibdēns
- tantāls
- cēzijs
- litijs
- magnijs
- nātrijs
- urāns
Ferrimagnētiskie metāli un magnētisms
Daži materiāli tiek klasificēti kā ferrimagnētiski. Tas notiek, ja jonu savienojumam ir divi materiāla režģi ar pretējiem magnētiskajiem momentiem, bet šie divi nav pilnībā līdzsvaroti, kas noved pie tīkla magnetizācijas. Magnetīts ir šāda veida magnētisma piemērs, un sākotnēji tas tika uzskatīts par feromagnētisku materiālu, jo šie divi magnētisma veidi ir līdzīgi. Tomēr daudzi ferrimagnētiskie materiāli drīzāk ir keramika, nevis metāli.
Diamagnētiskie metāli un magnētisms
Diamagnētiskos metālus magnēti faktiski atgrūž, nevis pievilina, un parasti vāji. Materiāli tiek klasificēti kā diamagnetiski, ja to magnētiskie momenti darbojas pretēji pielietotajam laukam, nevis to uzlabo. Šie materiāli ietver sudrabu, svinu, dzīvsudrabu un varu.