Многие материалы обладают магнитными свойствами и способностью намагничиваться. Два класса материалов с магнитными свойствами - это парамагнитные и ферромагнитные материалы. Эти материалы обладают естественными магнитными свойствами, которые позволяют притягивать их к магниту. Парамагнитные материалы слабо притягиваются к магнитам, а ферромагнитные материалы сильно притягиваются к магнитам. Эти свойства происходят из их субатомных структур, которые определяют, какие материалы могут быть сильно намагничены, а какие - только слабо.
Магнитные свойства
•••Райан Маквей / Фотодиск / Getty Images
Ядро того, что позволяет намагничивать материал, лежит в его субатомной структуре, в которой электроны вращаются вокруг ядер атомов материала. Вращающийся электрон создает магнитное поле, называемое диполем, которое, как и обычный стержневой магнит, имеет как северный, так и южный полюса. Когда большинство электронов вращается в одном направлении, материал имеет потенциал намагничивания. Однако, если в материале большая часть электронов не вращается в одном направлении, тогда он имеет меньше потенциала для намагничивания, потому что противоположно вращающиеся электроны нейтрализуют индивидуальные магнитные поля. Примером материала, у которого большая часть электронов вращается в одном направлении и который может быть сильно намагничен, является железо. Примером материала, в котором большинство электронов не вращается в одном направлении и который может быть только слабо намагниченным, является алюминий.
Ферромагнитные материалы
•••Комсток / Комсток / Getty Images
Из-за субатомной структуры атомов ферромагнитные материалы, такие как железо, никель, гадолиний и кобальт, естественно притягиваются к магнитам. Обычно эти материалы подвергаются такому процессу, как нагревание при высокой температуре с последующим нагреванием. охлаждение под действием сильного магнитного поля для намагничивания как постоянного магнит. Менее физические методы, такие как поглаживание материала магнитом или удары молотка, могут превратить эти материалы во временные магниты. Оба физических процесса заставляют индуцированные электронами магнитные поля материала выравниваться друг с другом.
Парамагнитные материалы
•••Jupiterimages / Comstock / Getty Images
Парамагнитные материалы слабо притягиваются к магнитам из-за субатомной структуры парамагнитных материалов, состоящей только из относительно небольшого количества свободных электронов, вращающихся в одном направлении. Следовательно, парамагнитные материалы, такие как медь, алюминий, платина и уран, создают гораздо более слабые магниты, чем те, которые сделаны из ферромагнитных материалов.
Легированные материалы
Сплавы ферромагнитных и парамагнитных материалов могут различаться в зависимости от их потенциала намагничивания. Например, хотя никель является ферромагнитным материалом, монета стоимостью 5 центов не притягивается к магниту. Монета в 5 центов США представляет собой сплав, состоящий из 20 процентов никеля и 80 процентов меди. Нержавеющая сталь - еще один пример материала, который не притягивается к магниту, потому что он представляет собой сплав ферромагнитного железа с хромом и множеством других парамагнитных материалов.
Однако некоторые сплавы ферромагнитных и парамагнитных материалов действительно создают сильные магниты. Одним из примеров является алнико, который в одной форме состоит из ферромагнитных металлов, железа, никеля и кобальта, с парамагнитными материалами алюминия и меди.