Magnetyzm zdumiewa wszystkich, gdy po raz pierwszy go spotykają. Magnesy przyciągają niektóre przedmioty jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki, ale tylko określone materiały reagują na magnes. Zrozumienie, które materiały reagują, a które nie, jest dość proste, ale zależy to od ogólnego zrozumienia działania magnesów. Podczas gdy większość ludzi wie, że magnesy przyciągają metale, w rzeczywistości metale „ferromagnetyczne”, takie jak żelazo, są głównymi metalami, które są do nich przyciągane, chociaż metale paramagnetyczne i ferrimagnetyczne (z „i”, a nie „o”) mają słabe przyciąganie do magnesów, także.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Magnesy silnie przyciągają żelazo, kobalt i nikiel, a także stopy składające się z tych metali ferromagnetycznych. Inne metale ferromagnetyczne obejmują gadolin, neodym i samar.
Metale paramagnetyczne są słabo przyciągane przez magnesy i obejmują platynę, wolfram, aluminium i magnez.
Metale ferrimagnetyczne, takie jak magnetyt, są również przyciągane przez magnesy, podczas gdy metale diamagnetyczne, takie jak srebro i miedź, są przez nie odpychane.
Jak działa magnetyzm
Zrozumienie magnetyzmu jest niezbędne, jeśli chcesz wiedzieć, dlaczego niektóre metale są przyciągane przez magnesy, a inne nie. Ruch elektronów w atomie wytwarza niewielkie pole magnetyczne, ale zwykle to pole jest niwelowane przez ruch innych elektronów i ich przeciwstawne pola magnetyczne. Jednak w przypadku niektórych materiałów po przyłożeniu pola magnetycznego spiny sąsiednich elektronów wyrównują się ze sobą, co powoduje powstanie pola netto w całym materiale. Krótko mówiąc, zamiast znosić swoje pola, elektrony w tych materiałach łączą się i wytwarzają silniejsze pole. W niektórych materiałach to wyrównanie znika po usunięciu pola, ale w innych pozostaje nawet po usunięciu pola.
Magnesy mają bieguny dodatnie i ujemne (lub bieguny północne i południowe), a jak większość ludzi wie, pasujące bieguny odpychają się, podczas gdy przeciwne bieguny przyciągają się.
Metale i stopy ferromagnetyczne
Materiały ferromagnetyczne są przyciągane przez magnesy, ponieważ ich elektrony obracają się i wynikające z nich „momenty magnetyczne” łatwo się dopasowują i zachowują to wyrównanie nawet bez zewnętrznego pola magnetycznego. Magnesy przyciągają zatem materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo, nikiel i kobalt, a także metale ziem rzadkich, takie jak gadolin, neodym i samar.
Stopy wykonane z tych materiałów są również przyciągane przez magnesy, więc stal nierdzewna zawierająca znaczne ilości żelaza (w przeciwieństwie na przykład do chromu) jest przyciągana przez magnesy. Inne stopy ferromagnetyczne obejmują awaruite (nikiel i żelazo), wairauite (kobalt i żelazo), alnico (kobalt, żelazo, nikiel, aluminium, tytan i miedź) oraz chromindur (chrom, kobalt i żelazo). Zasadniczo każdy stop złożony z materiałów ferromagnetycznych będzie również magnetyczny.
Metale paramagnetyczne i magnetyzm
Metale paramagnetyczne mają słabsze przyciąganie do magnesów niż metale ferromagnetyczne i nie zachowują swoich właściwości magnetycznych w przypadku braku pola magnetycznego. Metale paramagnetyczne obejmują:
- platyna
- aluminium
- wolfram
- molibden
- tantal
- cez
- lit
- magnez
- sód
- uran
Metale ferrimagnetyczne i magnetyzm
Niektóre materiały są klasyfikowane jako ferrimagnetyczne. Dzieje się tak, gdy związek jonowy ma dwie siatki materiału o przeciwnych momentach magnetycznych, ale te dwie nie są całkowicie zrównoważone, co prowadzi do namagnesowania netto. Przykładem tego typu magnetyzmu jest magnetyt, który pierwotnie był uważany za materiał ferromagnetyczny ze względu na podobieństwa między tymi dwoma typami magnetyzmu. Jednak wiele materiałów ferrimagnetycznych to ceramika, a nie metale.
Metale diamagnetyczne i magnetyzm
Metale diamagnetyczne są w rzeczywistości odpychane przez magnesy, a nie przyciągane do nich, i zwykle są słabo. Materiały są klasyfikowane jako diamagnetyczne, gdy ich momenty magnetyczne działają przeciwnie do przyłożonego pola, a nie je wzmacniają. Materiały te obejmują srebro, ołów, rtęć i miedź.