Niektóre metale wydają się silniej przyciągać inne metale. Ta siła nazywa się magnetyzm.
Jeszcze przed odkryciem elektryczności naukowcy wynaleźli kompasy, maleńkie paski naturalnie występujących magnesów, które obracają się, aby dopasować się do pola magnetycznego Ziemi. Ponieważ pole porusza się z południa na północ, igła kompasu zawsze wskazuje północny biegun magnetyczny.
Dzisiaj ludzie mogą zarówno masowo produkować magnesy, jak i rozumieć, jak działają. Istnieją różne rodzaje magnesów, a lista metali magnetycznych jest dłuższa, niż mogłoby się wydawać.
Pola magnetyczne
Kiedy dwa metale są przyciągane do siebie w przestrzeni, jeden lub oba są prawdopodobnie magnetyczne.
Być może najbardziej znasz magnesy trwałe, które są silniejsze, ponieważ zawierają żelazo. Ten rodzaj magnetyzmu nazywa się ferromagnetyzm. Pole magnetyczne Ziemi jest spowodowane ruchami stopionego niklowo-żelaznego rdzenia planety i można je zobaczyć po niewielkim naładowaniu cząstki ze Słońca zderzają się z atmosferą Ziemi w pobliżu biegunów magnetycznych naszej planety, powodując, że emitują one światło, tak jak to robią więc.
W pobliżu północnego bieguna magnetycznego oświetlenie pola magnetycznego nazywamy zorzą polarną lub aurora borealis.
Elektrony
Atomy tworzące molekuły całej materii mają jądro neutronów i protonów.
Okrążające wszystkie jądra są elektrony które niosą ładunek ujemny. Kształt ich orbit nadaje atomom orientację kierunkową, a ruch orbitalny powoduje bardzo słabe pole magnetyczne wokół atomu. Pola magnetyczne mogą być wywołane w dowolnym momencie, gdy prąd elektryczny jest aktywny, ale są najsilniejsze, gdy prąd elektryczny płynie po torze kołowym lub spiralnym.
Elektromagnesy wykorzystują tę właściwość, więc ich magnetyzm można włączać i wyłączać, gdy prąd elektryczny jest włączany i wyłączany.
Lista metali magnetycznych
Niektóre metale mają strukturę, która pozwala ich elektronom łatwiej ustawiać się w linii i tworzyć pole magnetyczne.
Żelazo, nikiel, kobalt i gadolin są najłatwiejsze do namagnesowania. Metale takie jak aluminium i miedź technicznie należą do każdej listy materiałów magnetycznych, ale wytwarzane przez nie pola magnetyczne są bardzo słabe. Tlenki i stopy, które zawierają żelazo, mogą być również łatwo namagnesowane, takie jak rdza i stal. Im więcej elektronów w metalu można ułożyć w szeregu, tym silniejsze wytwarzają pole magnetyczne.
Magnesy naturalne
Magnetyt to tlenek żelaza, który jest często wykrywany w przyrodzie z silnym polem magnetycznym. Takie próbki magnetytu nazywane są lodestonem. Współczesne teorie sugerują, że magnetyt magnetytu został namagnesowany przez uderzenia pioruna. Magnetyt może z łatwością mieć silne pole magnetyczne, ponieważ jego struktura krystaliczna pozwala dużym grupom cząsteczek (zwanych domenami) mieć tę samą orientację biegunową lub kierunek.
Inne minerały mogą naturalnie mieć słaby magnetyzm ze względu na ich ekspozycję na ziemskie pole magnetyczne. Badanie skał z rowów oceanicznych pozwala nam zobaczyć, jak pole magnetyczne Ziemi zmieniło się (odwrócenie północnego i południowego bieguna magnetycznego) na przestrzeni tysiącleci.
Tworzenie magnesu
Wszystko, czego potrzebujesz, aby stworzyć własny magnes, to owinąć wiele zwojów miedzianych przewodów wokół stalowego pręta lub gwoździa. Następnie za pomocą małej baterii przeprowadź prąd przez okablowanie, a metal stanie się magnetyczny (patrz Zasoby dla instrukcji). Pręt lub gwóźdź powinien zachować część swojego magnetyzmu nawet po wyłączeniu prądu elektrycznego i usunięciu okablowania.
- Uważaj, aby nie dotknąć odsłoniętego metalu gwoździa lub przewodów, gdy prąd elektryczny jest włączony. Jeśli okablowanie jest izolowane, możesz go dotknąć, gdy prąd jest aktywny, ale możesz chcieć podłączyć rezystor do obwodu, w przeciwnym razie metal może szybko stać się zbyt gorący, aby go dotknąć.