Магниты притягивают многие металлические предметы, например, железные опилки, но они также могут отталкивать друг друга. Однако многие люди редко замечают, что многие предметы повседневного обихода слабо отталкиваются магнитным полем. Причины, по которым магниты притягивают одни предметы и отталкивают другие, связаны с различиями в молекулярной и атомной структуре.
Вращение
Электроны - это субатомные частицы, которые ведут себя как миниатюрные магниты. У них есть свойство, называемое вращением, и их можно увеличивать (+1/2) или замедлять (-1/2). Два электрона на одной орбитали всегда имеют противоположные спины, поэтому, когда они спарены, их магнитные поля компенсируются. В металлах ситуация более сложная, потому что электроны делокализованы или разделены между несколькими атомами, но в целом такие материалы называют диамагнитными, что означает, что они слабо отталкиваются магнитным полем. поле.
Общие диамагнитные материалы
Большинство материалов диамагнитны. Вода, дерево, люди, пластик, графит и гипс - все это примеры диамагнитных материалов. Хотя мы обычно думаем об этих материалах как о немагнитных, на самом деле они отталкивают (и отталкиваются) магнитное поле. Это отталкивание чрезвычайно слабое, настолько слабое, что в повседневной жизни им можно пренебречь. Однако при наличии сильного магнитного поля этого отталкивания достаточно, чтобы поднять в воздух некоторые мелкие предметы и предметы. Один ученый из Манчестерского университета смог левитировать лягушку и помидор - оба диамагнитных объекта - с помощью мощного магнитного поля. Его работа принесла ему Шнобелевскую премию, награду, посвященную глупой науке.
Другие магниты
Большинство предметов вокруг вашего дома слабо отражают магниты, но если магнитное поле не очень сильное, вы никогда не заметите эффекта. Чтобы действительно оттолкнуть магнит, вам понадобится еще один магнит. Все магниты имеют два полюса, северный и южный. Как и в случае с электрическими зарядами, правило состоит в том, что одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные - притягиваются. Южный магнитный полюс притягивается к северному магнитному полюсу, но север на севере или юг на юге отталкиваются друг от друга. Вы можете почувствовать, как это работает, если попытаетесь удержать два магнита вместе - в одном положении они отталкивают друг друга, а в другом - притягиваются.
Закон Ленца
Другой вид отталкивания может возникать между магнитом и катушкой с проволокой. Величина магнитного поля, проходящего через катушку из проволоки, называется магнитным потоком. Каждый раз, когда происходит изменение потока, он индуцирует ток, магнитное поле которого действует противоположно изменению потока. Это правило называется законом Ленца. Перемещение катушки с проволокой в магнитное поле вызывает отталкивание между катушкой с проволокой и магнитом. Это потому, что поток через катушку увеличивается, поэтому в катушке индуцируется ток. Из закона Ленца мы знаем, что ток, индуцированный в катушке, создает магнитное поле, препятствующее увеличению в потоке, тем самым создавая отталкивание между катушкой с проволокой и магнитом, от которого поле исходит.