Матеріали, які можна намагнічувати

Багато матеріалів мають магнітні властивості і здатність намагнічуватися. Два класи матеріалів з магнітними властивостями - це парамагнітні та феромагнітні матеріали. Ці матеріали мають природні магнітні властивості, що дозволяють притягувати їх магнітом. Парамагнітні матеріали слабо притягуються до магнітів, а феромагнітні - до магнітів. Ці властивості походять від їх субатомних структур, які визначають, які матеріали можна сильно намагнічувати, а які лише слабо намагнічувати.

•••Райан Маквей / Фотодіск / Getty Images

Ядро того, що дозволяє матеріалу намагнічуватися, полягає в його субатомній структурі, де електрони обертаються навколо ядра атомів матеріалу. Обертається електрон створює магнітне поле, яке називається диполем, яке, як звичайний прутковий магніт, має як північний, так і південний полюси. Коли більшість електронів обертається в одному напрямку, матеріал може намагнічуватися. Однак, якщо матеріал не має велику частину своїх електронів, що обертаються в одному напрямку, тоді він має менший потенціал для намагнічування, оскільки протилежно обертаються електрони нейтралізують індивідуальний магніт один одного поля. Прикладом матеріалу, у якого більшість електронів обертається в одному напрямку і може бути сильно намагніченим, є залізо. Прикладом матеріалу, у якого більшість електронів не обертається в одному напрямку і може бути лише намагніченим, є алюміній.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Завдяки субатомній структурі їх атомів такі феромагнітні матеріали, як залізо, нікель гадоліній та кобальт, природно притягуються до магнітів. Як правило, ці матеріали повинні пройти такий процес, як нагрівання при високій температурі з подальшим охолодження під впливом сильного магнітного поля для того, щоб намагнічуватися як постійне магніт. Менш фізичні методи, такі як погладжування матеріалу магнітом або удар молотком, можуть перетворити ці матеріали на тимчасові магніти. Обидва фізичні процеси змушують електронні магнітні поля матеріалу вирівнюватися між собою.

•••Юпітерімадж / Комсток / Гетті Імідж

Парамагнітні матеріали лише слабо притягуються до магнітів через субатомну структуру парамагнітних матеріалів, що складається лише з відносно невеликої кількості вільних електронів, що обертаються в одному напрямку. Тому парамагнітні матеріали, такі як мідь, алюміній, платина та уран, роблять набагато слабкіші магніти, ніж ті, що виготовляються феромагнітними матеріалами.

Сплави феромагнітних та парамагнітних матеріалів можуть змінюватися залежно від їх потенціалу намагнічуватися. Наприклад, хоча нікель є феромагнітним матеріалом, 5-відсотковий шматок не притягується до магніту. 5-центна монета США - це сплав 20 відсотків нікелю та 80 відсотків міді. Нержавіюча сталь є ще одним прикладом матеріалу, який не притягується до магніту, оскільки це сплав феромагнітного заліза з хромом та численними іншими парамагнітними матеріалами.

Однак деякі сплави феромагнітних та парамагнітних матеріалів роблять сильні магніти. Одним із прикладів є альнико, яке в одній формі складається з феромагнітних металів заліза, нікелю та кобальту з парамагнітними матеріалами алюмінію та міді.