Ikke noe materiale kan være magnetisk. Faktisk, av alle de kjente elementene, har bare en håndfull magnetisk evne, og de varierer etter grad. De sterkeste magnetene er elektromagneter, som bare får sin attraktive kraft når strømmen går gjennom dem. Strøm er bevegelsen til elektroner, og elektroner er det som gjør materialene magnetiske. Det er komposittmaterialer som er magnetiske, vanligvis referert til som jernholdig materiale, selv om de ikke er like sterke som elektromagneter.
Hvordan magnetisme oppstår
Enkelt sagt handler magnetisme om elektronene. Elektroner er mindre enn mikroskopiske partikler som spinner rundt kjernen til et atom. Hvert elektron oppfører seg som sin egen lille magnet med en nord- og sørpol. Når et atoms elektroner er stilt opp i samme retning, enten alle peker nord eller alle peker sørover, blir atomet magnetisk. Og fordi elektroner roterer eller spinner rundt kjernen til et atom, er det også mulig for et atom å ha magnetisk felt når polene ikke er i rett linje på grunn av elektronenes spinning, noe som gjør atomet ligner et elektromagnet.
Ingen naturlig magnetiske materialer
Det er ingen statiske elementer som er naturlig magnetiske. Det er materialer som er sterkere tiltrukket av magnetfelt. Materialene som er mest tiltrukket av et magnetfelt er jern og stål. Imidlertid er det sjeldne menneskeskapte materialblandinger som bidrar til å bli elektromagnetiske av å være utsatt for et sterkt magnetfelt og holde en elektromagnetisk ladning i lange perioder tid. På grunn av deres evne til å holde et magnetfelt i lange perioder, regnes de som permanente magneter. De to sterkeste permanent magnetiske materialene er jern-neodym-bor og aluminium-nikkel-kobolt.
Hvordan magnetisk styrke måles
Feltet magnetikk er vanskelig å forklare med presisjon fordi det er mye som vitenskapen fremdeles ikke forstår om magnetfelt. Enkelt sagt måles sterke magnetfelt i tesla, og de vanligste og mye svakere magnetfeltene som finnes i ting som stereohøyttalere måles i gauss. Det tar 10.000 gauss å lage en tesla.
En enklere måte å beskrive det på er å tenke på tyngdekraften. Jordens tyngdekraft regnes som omtrent 1 tesla eller omtrent 10 000 gauss. Du kan tenke på den magnetiske kraften til Gauss som vekt, eller hvor mye kraft som utøves av tyngdekraften. Det vil ta 50 fjær som tilsvarer 1 kraftstyrke målt som vekt, eller i dette tilfellet magnetisk tiltrekning. Vekt og magnetisk kraft er ikke direkte likeverdige, men tilbys som et eksempel for å gi en følelse av magnetisk trekk eller kraft fra en gauss.
Hvorfor jorden er magnetisk
Forskere vet at jorden har magnetisk eiendom fordi et fritt flytende stykke stål eller jern alltid vil peke mot magnetisk nord. Det er der alle lengdelinjene konvergerer ved Nordpolen. Selv om magnetisk kraft ikke kan utøves på de fleste væsker, kan den overføres på jordens kjerne, som består av smeltet jern. Og dette bringer oss tilbake til spinnende elektroner. Når jorden spinner på sin akse, gjør også den smeltede jernkjernen og alle dens elektrisk ladede elektroner, som skaper et magnetfelt. Solen roterer også på sin akse, og materialet som plasma (ligner en flytende konsistens) skaper magnetfeltet.
Motsetninger tiltrekker hverandre
Som magnetpoler avviser hverandre mens motsatte magnetpoler tiltrekker seg. Magneter trekkes naturlig mot høyere magnetfelt. Tenk på å ha to magneter, en på 10 tesla og en på 1 tesla. Den 10 tesla magneten utøver et sterkere magnetfelt. Et stykke magnetisk materiale, plassert like langt fra begge magneter, ville bli tiltrukket av det sterkeste av de to magnetfeltene. Så når to magneter med lignende polaritet nærmer seg hverandre, ser de ut til å skyve seg bort eller bli avstøtt når de faktisk søker et høyere magnetfelt. Med andre ord, to nordorienterte magneter ser ut til å bli frastøtt fordi de faktisk tiltrekkes av det motsatte, sørorienterte magnetfeltet.