Magnetisme is de naam van het krachtveld dat door magneten wordt gegenereerd. Hierdoor trekken magneten bepaalde metalen van een afstand aan, waardoor ze zonder aanwijsbare oorzaak dichterbij komen. Het is ook het middel waarmee magneten elkaar beïnvloeden. Alle magneten hebben twee polen, de "noord" en "zuid" polen. Gelijkaardige magnetische polen trekken elkaar aan, terwijl ongelijke magnetische polen elkaar wegduwen. Er zijn veel verschillende soorten magneten met een grote verscheidenheid aan krachtniveaus. Sommige magneten zijn nauwelijks sterk genoeg om papier tegen een koelkast te houden. Anderen zijn sterk genoeg om auto's op te tillen.
Geschiedenis van magnetisme
Om te begrijpen wat magneten sterk maakt, moet je iets begrijpen van de geschiedenis van de wetenschap van het magnetisme. In het begin van de 19e eeuw was het bestaan van magnetisme algemeen bekend, net als het bestaan van elektriciteit. Deze werden over het algemeen gezien als twee totaal verschillende verschijnselen. In 1820 bewees de natuurkundige Hans Christian Oersted echter dat elektrische stromen magnetische velden opwekken. Kort daarna, in 1855, bewees een andere natuurkundige, Michael Faraday, dat veranderende magnetische velden elektrische stromen konden opwekken. Zo werd aangetoond dat elektriciteit en magnetisme deel uitmaken van hetzelfde fenomeen.
Atomen en elektrische lading
Alle materie is gemaakt van atomen en alle atomen zijn gemaakt van kleine elektrische ladingen. In het midden van elk atoom zit de kern, een kleine dichte massa materie met een positieve elektrische lading. Elke kern wordt omgeven door een iets grotere wolk van negatief geladen elektronen, die op hun plaats worden gehouden door de elektrische aantrekkingskracht van de atoomkern.
Magnetische velden van atomen
Elektronen zijn constant in beweging. Ze draaien en bewegen rond de atomen waar ze deel van uitmaken, en sommige elektronen bewegen zelfs van het ene atoom naar het andere. Elk bewegend elektron is een kleine elektrische stroom, omdat een elektrische stroom slechts een bewegende elektrische lading is. Daarom, zoals Oersted aantoonde, genereert elk elektron in elk atoom zijn eigen kleine magnetische veld.
Annulering van velden
In de meeste materialen wijzen deze kleine magnetische velden in veel verschillende richtingen en heffen ze elkaar daarom op, volgens Kristen Coyne van het National High Magnetic Field Laboratory. Noordpolen liggen zo vaak als niet naast zuidpolen en het netto magnetische veld van het hele object is bijna nul.
magnetisatie
Wanneer sommige materialen worden blootgesteld aan een extern magnetisch veld, verandert dit beeld. Het externe magnetische veld dwingt al die kleine magnetische velden om op één lijn te komen. Zijn noordpool duwt alle kleine noordpooltjes in dezelfde richting: weg ervan. Het trekt alle kleine magnetische zuidpooltjes naar zich toe. Hierdoor voegen de kleine magnetische velden in het materiaal hun effecten samen. Het resultaat is een sterk netto magnetisch veld in het object als geheel.
Twee factoren
Hoe krachtiger het externe magnetische veld dat wordt aangelegd, hoe groter de magnetisatie die het gevolg is. Dit is de eerste van de factoren die bepaalt hoe sterk een magneet wordt. De tweede is het soort materiaal waarvan de magneet is gemaakt. Verschillende materialen produceren magneten met verschillende sterktes. Degenen met een hoge magnetische permeabiliteit (wat een maat is voor hoe reageren ze op magnetische velden) maken de sterkste magneten. Om deze reden wordt puur ijzer gebruikt om enkele van de sterkste magneten te maken.