Zaradi česar so magneti močni?

Magnetizem je ime polja sile, ki ga ustvarjajo magneti. Skozi njega magneti od daleč privlačijo nekatere kovine, zaradi česar se približujejo brez očitnega vzroka. Je tudi sredstvo, s katerim magneti vplivajo drug na drugega. Vsi magneti imajo dva pola, imenovana "severni" in "južni" polov. Kot magnetni polovi se privlačijo, medtem ko se za razliko od magnetnih polov medsebojno potiskajo. Obstaja veliko različnih vrste magnetov z veliko različnimi stopnjami moči. Nekateri magneti so komaj dovolj močni, da držijo papir v hladilniku. Drugi so dovolj močni za dviganje avtomobilov.

Da bi razumeli, zaradi česar so magneti močni, morate razumeti nekaj zgodovine znanosti o magnetizmu. V začetku 19. stoletja je bil obstoj magnetizma dobro znan, kot tudi obstoj električne energije. Na splošno sta bila mišljena kot dva popolnoma ločena pojava. Vendar je leta 1820 fizik Hans Christian Oersted dokazal, da električni tokovi ustvarjajo magnetna polja. Kmalu zatem, leta 1855, je drugi fizik, Michael Faraday, dokazal, da lahko spreminjajoča se magnetna polja ustvarjajo električne tokove. Tako se je pokazalo, da sta elektrika in magnetizem del istega pojava.

Vsa snov je narejena iz atomov, vsi atomi pa so narejeni iz majhnih električnih nabojev. V središču vsakega atoma sedi jedro, majhna gosta gmota snovi s pozitivnim električnim nabojem. Obdaja vsako jedro nekoliko večji oblak negativno nabitih elektronov, ki ga drži električna privlačnost jedra atoma.

Elektroni so nenehno v gibanju. Vrtijo se, pa tudi premikajo se okoli atomov, katerih del so, nekateri elektroni pa se celo premikajo od enega do drugega atoma. Vsak gibljivi elektron je majhen električni tok, ker je električni tok le gibajoči se električni naboj. Kot je pokazal Oersted, torej vsak elektron v vsakem atomu ustvari svoje majhno magnetno polje.

Po mnenju Kristen Coyne iz Nacionalnega laboratorija za visoko magnetno polje v večini materialov ta drobna magnetna polja kažejo v različnih smereh in se zato medsebojno izničijo. Severni tečaji so poleg južnih polov tolikokrat, neto magnetno polje celotnega predmeta pa je skoraj nič.

Ko so nekateri materiali izpostavljeni zunanjemu magnetnemu polju, se ta slika spremeni. Zunanje magnetno polje prisili vsa ta majhna magnetna polja, da se poravnajo. Njegov severni pol potisne vse male severne tečaje v isto smer: stran od njega. K sebi potegne vse male magnetne južne polove. Zaradi tega drobna magnetna polja znotraj materiala seštevajo svoje učinke. Rezultat je močno magnetno polje v objektu kot celoti.

Močnejše je uporabljeno zunanje magnetno polje, večja je magnetizacija. To je prvi dejavnik, ki določa, kako močan magnet postane. Drugi je vrsta materiala, iz katerega je magnet narejen. Iz različnih materialov nastajajo magneti različnih jakosti. Tisti z visoko magnetno prepustnostjo (kar je merilo, kako odzivni so na magnetna polja) naredijo najmočnejše magnete. Iz tega razloga se iz čistega železa izdelujejo nekateri najmočnejši magneti.