Vad gör ett material magnetiskt?

Inte bara något material kan vara magnetiskt. Faktum är att av alla kända element har endast en handfull magnetisk förmåga och de varierar efter grad. De starkaste magneterna är elektromagneter, som får sin attraktiva kraft först när ström passerar genom dem. Ström är elektronernas rörelse, och elektroner är det som gör material magnetiska. Det finns kompositmaterial som är magnetiska, vanligtvis kallade järnhaltiga material, även om de inte är lika starka som elektromagneter.

Enkelt uttryckt handlar magnetism om elektronerna. Elektroner är mindre än mikroskopiska partiklar som snurrar runt kärnan i en atom. Varje elektron beter sig som sin egen lilla magnet med en nord- och sydpol. När en atoms elektroner är uppradade i samma riktning, antingen alla som pekar norrut eller alla som pekar söderut, blir atomen magnetisk. Och eftersom elektroner roterar eller snurrar runt en atoms kärna är det också möjligt för en atom att ha en magnet fält när polerna inte alla är i linje på grund av elektronernas snurrning, vilket gör atomen ungefär som en elektromagnet.

Det finns inga statiska element som är naturligt magnetiska. Det finns material som starkare lockas av magnetfält. De material som starkast lockas av ett magnetfält är järn och stål. Det finns dock sällsynta konstgjorda materialblandningar som bidrar till att bli elektromagnetiska av utsätts för ett starkt magnetfält och håller en elektromagnetisk laddning under långa perioder tid. På grund av deras förmåga att hålla ett magnetfält under långa perioder anses de vara permanentmagneter. De två starkaste permanentmagnetiska materialen är järn-neodym-bor och aluminium-nickel-kobolt.

Fältet magnetik är svårt att förklara med precision eftersom det finns mycket som vetenskapen fortfarande inte förstår om magnetfält. Enkelt uttryckt mäts starka magnetfält i tesla, och de vanligaste och mycket svagare magnetfält som finns i saker som stereohögtalare mäts i gauss. Det tar 10 000 gauss att göra en tesla.

Ett enklare sätt att beskriva det är att tänka på gravitationell attraktion. Jordens allvar anses vara cirka 1 tesla eller cirka 10 000 gauss. Du kan tänka på Gauss magnetiska kraft som vikt, eller hur mycket kraft som utövas av gravitationell attraktion. Det skulle ta 50 fjädrar att motsvara 1 Gauss kraft mätt som vikt, eller i detta fall magnetisk attraktion. Vikt och magnetisk kraft är inte direkt likvärdiga utan erbjuds som ett exempel för att ge en känsla av magnetens drag eller kraft av en gauss.

Forskare vet att jorden har magnetisk egenskap eftersom en fritt flytande bit stål eller järn alltid pekar mot magnetisk norr. Det är där alla längdlinjerna konvergerar vid nordpolen. Även om magnetisk kraft inte kan utövas på de flesta vätskor, kan den överföras på jordens kärna, som består av smält järn. Och detta leder oss tillbaka till roterande elektroner. När jorden snurrar på sin axel, så gör dess smälta järnkärna och alla dess elektriskt laddade elektroner, som skapar ett magnetfält. Solen roterar också på sin axel, och dess material som plasma (liknar en flytande konsistens) skapar sitt magnetfält.

Precis som magnetiska poler stöter på varandra medan motsatta magnetiska poler lockar. Magneter dras naturligtvis till högre magnetfält. Tänk på att ha två magneter, en vid 10 tesla och en vid 1 tesla. Den 10 tesla magneten utövar ett starkare magnetfält. En bit magnetiskt material, placerad lika långt från båda magneterna, skulle attraheras av det starkaste av de två magnetfälten. Så när två magneter med liknande polaritet närmar sig varandra verkar de skjuta bort eller bli avstängda när de faktiskt söker ett högre magnetfält. Med andra ord verkar två nordorienterade magneter vara avstängda eftersom de faktiskt lockas av det motsatta, sydorienterade magnetfältet.