Magnetyzm to nazwa pola siłowego generowanego przez magnesy. Dzięki niemu magnesy przyciągają pewne metale na odległość, sprawiając, że zbliżają się do siebie bez widocznej przyczyny. Jest to również sposób, w jaki magnesy wpływają na siebie nawzajem. Wszystkie magnesy mają dwa bieguny, zwane biegunami „północnym” i „południowym”. Podobnie jak bieguny magnetyczne przyciągają się, podczas gdy w przeciwieństwie do biegunów magnetycznych odpychają się. Jest wiele różnych rodzaje magnesów z dużą różnorodnością poziomów siły. Niektóre magnesy ledwo wystarczają na przytrzymanie papieru do lodówki. Inni są wystarczająco silni, aby podnosić samochody.
Historia magnetyzmu
Aby zrozumieć, co sprawia, że magnesy są silne, musisz zrozumieć historię nauki o magnetyzmie. Na początku XIX wieku dobrze wiedziano o istnieniu magnetyzmu i elektryczności. Uważano je ogólnie za dwa całkowicie odrębne zjawiska. Jednak w 1820 roku fizyk Hans Christian Oersted udowodnił, że prądy elektryczne wytwarzają pola magnetyczne. Wkrótce potem, w 1855 roku, inny fizyk, Michael Faraday, udowodnił, że zmieniające się pola magnetyczne mogą generować prądy elektryczne. W ten sposób wykazano, że elektryczność i magnetyzm są częścią tego samego zjawiska.
Atomy i ładunek elektryczny
Cała materia składa się z atomów, a wszystkie atomy z drobnych ładunków elektrycznych. W centrum każdego atomu znajduje się jądro, mała gęsta grudka materii z dodatnim ładunkiem elektrycznym. Każde jądro otacza nieco większa chmura ujemnie naładowanych elektronów, utrzymywana w miejscu przez przyciąganie elektryczne jądra atomu.
Pola magnetyczne atomów
Elektrony są w ciągłym ruchu. Kręcą się i poruszają wokół atomów, których są częścią, a niektóre elektrony przemieszczają się nawet z jednego atomu do drugiego. Każdy poruszający się elektron to maleńki prąd elektryczny, ponieważ prąd elektryczny jest po prostu poruszającym się ładunkiem elektrycznym. Dlatego, jak pokazał Oersted, każdy elektron w każdym atomie generuje swoje własne maleńkie pole magnetyczne.
Anulowanie pól
Według Kristen Coyne z National High Magnetic Field Laboratory, w większości materiałów te maleńkie pola magnetyczne skierowane są w wielu różnych kierunkach, a zatem wzajemnie się znoszą. Bieguny północne często znajdują się obok biegunów południowych, a wypadkowe pole magnetyczne całego obiektu jest bliskie zeru.
Namagnesowanie
Gdy niektóre materiały zostaną wystawione na zewnętrzne pole magnetyczne, ten obraz się zmienia. Zewnętrzne pole magnetyczne zmusza wszystkie te małe pola magnetyczne do wyrównania. Jego biegun północny odpycha wszystkie małe bieguny północne w tym samym kierunku: z dala od niego. Przyciąga do siebie wszystkie małe magnetyczne bieguny południowe. To sprawia, że maleńkie pola magnetyczne wewnątrz materiału sumują swoje efekty. Rezultatem jest silne netto pole magnetyczne w obiekcie jako całości.
Dwa czynniki
Im silniejsze jest przyłożone zewnętrzne pole magnetyczne, tym większe namagnesowanie. To pierwszy z czynników, który decyduje o sile magnesu. Drugi to rodzaj materiału, z którego wykonany jest magnes. Różne materiały wytwarzają magnesy o różnej sile. Te o wysokiej przepuszczalności magnetycznej (która jest miarą tego, jak reagują na pola magnetyczne) tworzą najsilniejsze magnesy. Z tego powodu do produkcji jednych z najsilniejszych magnesów wykorzystuje się czyste żelazo.
