Magnetisme verbaast iedereen wanneer ze het voor het eerst tegenkomen. Magneten trekken sommige objecten aan als bij toverslag, maar alleen specifieke materialen reageren op een magneet. Begrijpen welke materialen reageren en welke niet is vrij eenvoudig, maar het hangt af van een goed begrip van hoe magneten in het algemeen werken. Hoewel de meeste mensen weten dat metalen worden aangetrokken door magneten, zijn in werkelijkheid "ferromagnetische" metalen zoals ijzer de belangrijkste metalen die worden tot hen aangetrokken, hoewel paramagnetische en ferrimagnetische (met een "i", niet een "o") metalen een zwakke aantrekkingskracht hebben op magneten, te.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
IJzer, kobalt en nikkel, evenals legeringen die zijn samengesteld uit deze ferromagnetische metalen, worden sterk aangetrokken door magneten. Andere ferromagnetische metalen zijn gadolinium, neodymium en samarium.
Paramagnetische metalen worden zwak aangetrokken door magneten en omvatten platina, wolfraam, aluminium en magnesium.
Ferrimagnetische metalen zoals magnetiet worden ook aangetrokken door magneten, terwijl diamagnetische metalen zoals zilver en koper erdoor worden afgestoten.
Hoe magnetisme werkt
Het begrijpen van magnetisme is essentieel als je wilt weten waarom sommige metalen door magneten worden aangetrokken en andere niet. De beweging van elektronen in een atoom produceert een klein magnetisch veld, maar normaal gesproken wordt dit veld tenietgedaan door de beweging van andere elektronen en hun tegengestelde magnetische velden. In sommige materialen, wanneer u echter een magnetisch veld toepast, worden de spins van naburige elektronen met elkaar uitgelijnd, wat een netto veld over het hele materiaal produceert. Kortom, in plaats van elkaars velden op te heffen, voegen de elektronen in deze materialen zich samen en vormen ze een sterker veld. In sommige materialen verdwijnt deze uitlijning wanneer het veld wordt verwijderd, maar in andere materialen blijft het zelfs nadat het veld is verwijderd.
Magneten hebben positieve en negatieve polen (of noord- en zuidpolen), en zoals de meeste mensen weten, stoten bijpassende polen elkaar af, terwijl tegenovergestelde polen elkaar aantrekken.
Ferromagnetische metalen en legeringen
Ferromagnetische materialen worden aangetrokken door magneten omdat hun elektronen draaien en de resulterende "magnetische momenten" gemakkelijk uitlijnen en die uitlijning behouden, zelfs zonder een extern magnetisch veld. Ferromagnetische materialen zoals ijzer, nikkel en kobalt worden daarom aangetrokken door magneten, evenals zeldzame aardmetalen zoals gadolinium, neodymium en samarium.
Legeringen gemaakt van deze materialen worden ook aangetrokken door magneten, dus roestvrij staal met aanzienlijke hoeveelheden ijzer erin (in tegenstelling tot bijvoorbeeld chroom) wordt aangetrokken door magneten. Andere ferromagnetische legeringen omvatten awaruite (nikkel en ijzer), wairauite (kobalt en ijzer), alnico (kobalt, ijzer, nikkel, aluminium, titanium en koper) en chromindur (chroom, kobalt en ijzer). In wezen zal elke legering die is samengesteld uit ferromagnetische materialen ook magnetisch zijn.
Paramagnetische metalen en magnetisme
Paramagnetische metalen hebben een zwakkere aantrekkingskracht op magneten dan ferromagnetische metalen, en ze behouden hun magnetische eigenschappen niet in afwezigheid van een magnetisch veld. Paramagnetische metalen zijn onder meer:
- platina
- aluminium
- wolfraam
- molybdeen
- tantaal
- cesium
- lithium
- magnesium
- natrium
- uranium
Ferrimagnetische metalen en magnetisme
Sommige materialen worden geclassificeerd als ferrimagnetisch. Dit gebeurt wanneer een ionische verbinding twee materiaalroosters heeft met tegengestelde magnetische momenten, maar de twee zijn niet volledig in balans, wat leidt tot een nettomagnetisatie. Magnetiet is een voorbeeld van dit type magnetisme en het werd oorspronkelijk beschouwd als een ferromagnetisch materiaal vanwege de overeenkomsten tussen deze twee soorten magnetisme. Veel ferrimagnetische materialen zijn echter keramiek in plaats van metalen.
Diamagnetische metalen en magnetisme
Diamagnetische metalen worden eigenlijk afgestoten door magneten in plaats van erdoor aangetrokken te worden, en meestal zwak. Materialen worden geclassificeerd als diamagnetisch wanneer hun magnetische momenten in tegenspraak zijn met het aangelegde veld in plaats van het te versterken. Deze materialen omvatten zilver, lood, kwik en koper.