Magnesy przyciągają wiele metalowych przedmiotów, takich jak opiłki żelaza, ale mogą się też odpychać. Wiele osób rzadko zauważa jednak, że wiele przedmiotów codziennego użytku jest słabo odpychanych przez pole magnetyczne. Powody, dla których magnesy przyciągają niektóre przedmioty, a odpychają inne, wynikają z różnic w budowie molekularnej i atomowej.
Obracać
Elektrony to cząstki subatomowe, które zachowują się jak miniaturowe magnesy. Mają właściwość zwaną spinem i mogą być spin up (+1/2) lub spin down (-1/2). Dwa elektrony na tym samym orbicie zawsze mają przeciwne spiny, więc gdy są sparowane, ich pola magnetyczne znoszą się. W metalach sytuacja jest bardziej skomplikowana, ponieważ elektrony są zdelokalizowane lub dzielone między wiele atomów, ale ogólnie materiały tego rodzaju nazywane są diamagnetycznymi, co oznacza, że są słabo odpychane przez pole magnetyczne pole.
Wspólne materiały diamagnetyczne
Większość materiałów jest diamagnetycznych. Woda, drewno, ludzie, plastik, grafit i gips to przykłady materiałów diamagnetycznych. Chociaż zwykle myślimy o tych materiałach jako niemagnetycznych, w rzeczywistości odpychają one (i są odpychane przez) pole magnetyczne. To odpychanie jest niezwykle słabe, tak słabe, że w życiu codziennym jest znikome. Jednak przy silnym polu magnetycznym odpychanie to wystarcza do lewitacji niektórych małych przedmiotów i przedmiotów. Pewien naukowiec z Uniwersytetu w Manchesterze był w stanie lewitować żabę i pomidora – oba obiekty diamagnetyczne – przy użyciu silnego pola magnetycznego. Jego praca przyniosła mu nagrodę Ig Nobla, nagrodę poświęconą głupiej nauce.
Inne magnesy
Większość przedmiotów w twoim domu słabo odpycha magnesy, ale jeśli pole magnetyczne nie jest bardzo silne, nigdy nie zauważysz efektu. Aby naprawdę odeprzeć magnes, potrzebujesz innego magnesu. Wszystkie magnesy mają dwa bieguny, północny i południowy. Podobnie jak w przypadku ładunków elektrycznych, zasada jest taka, że podobne ładunki odpychają się, a przeciwne przyciągają. Magnetyczny biegun południowy jest przyciągany do magnetycznego bieguna północnego, ale północ na północ lub południe na południe odpychają się nawzajem. Możesz poczuć, jak to działa, jeśli spróbujesz połączyć dwa magnesy – w jednej orientacji odpychają się nawzajem, podczas gdy w drugiej przyciągają.
Prawo Lenza
Inny rodzaj odpychania może wystąpić między magnesem a zwojem drutu. Wielkość pola magnetycznego przechodzącego przez cewkę drucianą nazywa się strumieniem magnetycznym. Za każdym razem, gdy następuje zmiana strumienia, indukuje prąd, którego pole magnetyczne działa przeciwnie do zmiany strumienia. Ta zasada nazywa się prawem Lenza. Przesunięcie zwoju drutu w pole magnetyczne powoduje odpychanie pomiędzy zwojem drutu a magnesem. Dzieje się tak, ponieważ strumień przez cewkę wzrasta, więc w cewce indukowany jest prąd. Z prawa Lenza wiemy, że prąd indukowany w cewce wytwarza pole magnetyczne przeciwstawne wzrostowi w strumieniu, tworząc w ten sposób odpychanie między cewką drutu a magnesem, z którego pochodzi pole emanuje.