Ce face ca magneții să fie puternici?

Magnetismul este numele câmpului de forță generat de magneți. Prin ea magneții atrag anumite metale de la distanță, făcându-i să se apropie fără nici o cauză aparentă. Este, de asemenea, mijlocul prin care magneții se afectează reciproc. Toți magneții au doi poli, numiți „nord” și „sud”. Ca și polii magnetici se atrag reciproc, în timp ce spre deosebire de polii magnetici se împing unul pe altul. Există multe diferite feluri de magneți cu o mare varietate de niveluri de putere. Unii magneți sunt abia suficient de puternici pentru a ține hârtia la frigider. Alții sunt suficient de puternici pentru a ridica mașinile.

Pentru a înțelege ceea ce face magneții puternici, trebuie să înțelegeți ceva din istoria științei magnetismului. La începutul secolului al XIX-lea, existența magnetismului era bine cunoscută, la fel și existența electricității. Acestea au fost în general considerate ca fiind două fenomene complet separate. Cu toate acestea, în 1820, fizicianul Hans Christian Oersted a dovedit că curenții electrici generează câmpuri magnetice. La scurt timp, în 1855, un alt fizician, Michael Faraday, a dovedit că schimbarea câmpurilor magnetice ar putea genera curenți electrici. Astfel s-a arătat că electricitatea și magnetismul fac parte din același fenomen.

Toată materia este formată din atomi, iar toți atomii sunt compuși din mici sarcini electrice. În centrul fiecărui atom se află nucleul, un mic grup dens de materie cu o sarcină electrică pozitivă. Înconjurând fiecare nucleu este un nor ceva mai mare de electroni încărcați negativ, ținut pe loc de atracția electrică a nucleului atomului.

Electronii sunt în permanență în mișcare. Se învârt, precum și se mișcă în jurul atomilor din care fac parte, iar unii electroni chiar se deplasează de la un atom la altul. Fiecare electron în mișcare este un mic curent electric, deoarece un curent electric este doar o sarcină electrică în mișcare. Prin urmare, așa cum a arătat Oersted, fiecare electron din fiecare atom își generează propriul său câmp magnetic mic.

În majoritatea materialelor, aceste mici câmpuri magnetice indică în multe direcții diferite și, prin urmare, se anulează reciproc, potrivit lui Kristen Coyne de la Laboratorul Național al Câmpului Magnetic. Polii nordici sunt alături de polii sudici de câte ori nu, iar câmpul magnetic net al întregului obiect este aproape de zero.

Când unele materiale sunt expuse unui câmp magnetic extern, această imagine se schimbă. Câmpul magnetic extern forțează toate aceste mici câmpuri magnetice să se alinieze. Polul său nord împinge toți micii poli nordici în aceeași direcție: departe de el. Trage către el toți micii poli sudici magnetici. Acest lucru face ca micile câmpuri magnetice din interiorul materialului să își adauge efectele. Rezultatul este un câmp magnetic net puternic în obiect ca întreg.

Cu cât este mai puternic câmpul magnetic extern aplicat, cu atât este mai mare magnetizarea care rezultă. Acesta este primul dintre factorii care determină cât de puternic devine un magnet. Al doilea este tipul de material din care este făcut magnetul. Diferite materiale produc magneți cu rezistențe diferite. Cei cu o permeabilitate magnetică ridicată (care este o măsurare a cât de receptivi sunt la câmpurile magnetice) fac cei mai puternici magneți. Din acest motiv, fierul pur este folosit pentru a produce unii dintre cei mai puternici magneți.