Wat maakt een materiaal magnetisch?

Niet zomaar elk materiaal kan magnetisch zijn. In feite hebben van alle bekende elementen slechts een handvol magnetische capaciteiten en ze variëren per graad. De sterkste magneten zijn elektromagneten, die hun aantrekkingskracht pas krijgen als er stroom doorheen gaat. Stroom is de beweging van elektronen, en elektronen maken materialen magnetisch. Er zijn composietmaterialen die magnetisch zijn, meestal ijzerhoudend materiaal genoemd, hoewel ze niet zo sterk zijn als elektromagneten.

Simpel gezegd, bij magnetisme draait alles om de elektronen. Elektronen zijn kleiner dan microscopisch kleine deeltjes die rond de kern van een atoom draaien. Elk elektron gedraagt ​​zich als zijn eigen kleine magneet met een noord- en zuidpool. Wanneer de elektronen van een atoom in dezelfde richting zijn opgesteld, ofwel allemaal naar het noorden of allemaal naar het zuiden gericht, wordt het atoom magnetisch. En omdat elektronen rond de kern van een atoom draaien of draaien, is het ook mogelijk dat een atoom een ​​magnetische. bezit veld wanneer de polen niet allemaal op één lijn staan ​​vanwege het draaien van de elektronen, waardoor het atoom veel lijkt op een elektromagneet.

Er zijn geen statische elementen die van nature magnetisch zijn. Er zijn materialen die sterker worden aangetrokken door magnetische velden. De materialen die het sterkst door een magnetisch veld worden aangetrokken, zijn ijzer en staal. Er zijn echter zeldzame door de mens gemaakte materiaalmengsels die bevorderlijk zijn om elektromagnetisch te worden door blootgesteld worden aan een sterk magnetisch veld en gedurende lange tijd een elektromagnetische lading vasthouden tijd. Vanwege hun vermogen om een ​​magnetisch veld gedurende lange tijd vast te houden, worden ze als permanente magneten beschouwd. De twee sterkste permanent magnetische materialen zijn ijzer-neodymium-boor en aluminium-nikkel-kobalt.

Het veld van magnetisme is moeilijk met precisie uit te leggen, omdat er veel is dat de wetenschap nog steeds niet begrijpt over magnetische velden. In eenvoudige bewoordingen worden sterke magnetische velden gemeten in tesla, en de meer gebruikelijke en veel zwakkere magnetische velden die worden gevonden in dingen als stereoluidsprekers worden gemeten in gauss. Er is 10.000 gauss nodig om één Tesla te maken.

Een gemakkelijkere manier om het te beschrijven is om na te denken over zwaartekracht. De zwaartekracht van de aarde wordt beschouwd als ongeveer 1 tesla of ongeveer 10.000 gauss. Je kunt de magnetische kracht van gauss zien als gewicht, of de hoeveelheid kracht die wordt uitgeoefend door zwaartekracht. Er zouden 50 veren nodig zijn om 1 gauss kracht, gemeten als gewicht, of in dit geval magnetische aantrekkingskracht, te evenaren. Gewicht en magnetische kracht zijn niet direct gelijk te stellen, maar worden als voorbeeld gegeven om een ​​idee te geven van de magnetische aantrekkingskracht of kracht van een gauss.

Wetenschappers weten dat de aarde magnetische eigenschappen heeft omdat een vrij zwevend stuk staal of ijzer altijd naar het magnetische noorden zal wijzen. Dat is waar alle lengtegraden samenkomen op de Noordpool. Hoewel magnetische kracht niet op de meeste vloeistoffen kan worden uitgeoefend, kan deze wel worden uitgeoefend op de kern van de aarde, die uit gesmolten ijzer bestaat. En dit brengt ons terug bij het ronddraaien van elektronen. Terwijl de aarde om zijn as draait, draait ook de gesmolten ijzeren kern en al zijn elektrisch geladen elektronen, die een magnetisch veld creëren. De zon draait ook om zijn as, en zijn materiaal als plasma (vergelijkbaar met een vloeibare consistentie) creëert zijn magnetisch veld.

Net als magnetische polen stoten elkaar af, terwijl tegenovergestelde magnetische polen elkaar aantrekken. Magneten worden van nature aangetrokken door hogere magnetische velden. Denk aan twee magneten, één van 10 tesla en één van 1 tesla. De magneet van 10 tesla oefent een sterker magnetisch veld uit. Een stuk magnetisch materiaal, op gelijke afstand van beide magneten geplaatst, zou worden aangetrokken door het sterkste van de twee magnetische velden. Dus wanneer twee magneten van vergelijkbare polariteit elkaar naderen, lijken ze weg te duwen of af te stoten, terwijl ze in feite op zoek zijn naar een hoger magnetisch veld. Met andere woorden, twee op het noorden georiënteerde magneten lijken afgestoten te worden omdat ze in feite worden aangetrokken door het tegenovergestelde, zuidelijk georiënteerde magnetische veld.