Περιεχόμενο
- Μαγνητισμός και Φυσικοί Μαγνήτες
- Μαγνητίζοντας μέταλλο
- Κεραμικοί, εύκαμπτοι και διαμορφωμένοι μαγνήτες
- Ηλεκτρομαγνήτες
- Υπεραγώγιμοι μαγνήτες
Οι μαγνήτες είναι αντικείμενα που μπορούν να ασκήσουν ισχυρή δύναμη σε άλλα αντικείμενα χωρίς να τα αγγίξουν. Ένας μαγνήτης μπορεί να προκαλέσει τη μετακίνηση μεταλλικών αντικειμένων ή άλλων μαγνητών από μακριά. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη μαγνητών, από τον απλό μαγνήτη ψυγείου σε όλο τον δρόμο μέχρι τους βιομηχανικούς μαγνήτες που μπορούν να ανυψώσουν ένα αυτοκίνητο. Οι μαγνήτες χρησιμοποιούνται σε πυξίδες για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης, στα ηχεία για την παραγωγή ήχου, σε υπολογιστές και τηλεοράσεις και έχουν πολλές άλλες εφαρμογές. Μερικοί μαγνήτες σχηματίζονται φυσικά. άλλα κατασκευάζονται από ανθρώπους.
Μαγνητισμός και Φυσικοί Μαγνήτες
Όλη η ύλη είναι κατασκευασμένη από άτομα. Ένα άτομο μπορεί να θεωρηθεί σαν ένας μικρός πυρήνας υλικού γύρω από τον οποίο περιστρέφεται ακόμη μικρότερα σωματίδια σωματιδίων που ονομάζονται ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια έχουν ένα ηλεκτρικό φορτίο, οπότε όταν τροχιά σχηματίζουν μικρούς βρόχους ηλεκτρικού ρεύματος γύρω από κάθε πυρήνα. Τα μαγνητικά πεδία σχηματίζονται από τον ηλεκτρισμό. Στα περισσότερα υλικά, οι μικροί μαγνήτες που σχηματίζονται από κάθε άτομο δείχνουν όλες σε διαφορετικές κατευθύνσεις και έτσι ακυρώνονται ο ένας τον άλλον. Σε ορισμένα υλικά όπως το πλακόστρωτο, ένα σιδηρομετάλλευμα, το μαγνητικό πεδίο της γης ευθυγραμμίστηκε με όλους τους μαγνήτες-ατομικούς και άφησε ολόκληρο τον λίθο έναν μεγάλο μαγνήτη.
Μαγνητίζοντας μέταλλο
Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει φυσικούς μαγνήτες για χιλιάδες χρόνια. Μόλις οι άνθρωποι βρεθούν ότι άλλα υλικά μπορούν επίσης να γίνουν μαγνήτες, άρχισαν να παράγουν ισχυρότερους μαγνήτες με μια ποικιλία διαφορετικών διαδικασιών. Ορισμένα μέταλλα μπορούν να κατασκευαστούν σε μαγνήτες, εκθέτοντάς τα σε μαγνητικά πεδία. Αν και η τοποθέτηση του μετάλλου σε ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να λειτουργήσει, το να το δονήσεις αυξάνει το αποτέλεσμα. Το χτύπημα του μετάλλου με το μαγνήτη αυξάνει επίσης το αποτέλεσμα. Η θέρμανση του μετάλλου ενώ βρίσκεται στο πεδίο και η σφύρα του ενώ ψύχεται αυξάνει ακόμη περισσότερο το αποτέλεσμα. Ο χάλυβας και ο σίδηρος κάνουν καλό μαγνήτες. Το ίδιο κάνει ένα κράμα αλουμινίου, νικελίου και κοβαλτίου που ονομάζεται alnico.
Κεραμικοί, εύκαμπτοι και διαμορφωμένοι μαγνήτες
Οι κεραμικοί μαγνήτες κατασκευάζονται από οξείδιο σιδήρου και ανθρακικό βαρίου ή στροντίου. Είναι διαμορφωμένα και ψημένα όπως κάθε άλλο κεραμικό. Οι εύκαμπτοι και διαμορφωμένοι μαγνήτες κατασκευάζονται με ανάμιξη μαγνητισμένης σκόνης (όπως σκόνη οξειδίου σιδήρου) με ρητίνη ή πλαστικό. Η ρητίνη ή το πλαστικό μπορούν στη συνέχεια να χυτευθούν κανονικά και το αποτέλεσμα είναι ένας μαγνήτης με ένα μοναδικό σχήμα που μπορεί να είναι εύκαμπτο.
Ηλεκτρομαγνήτες
Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι σε αντίθεση με άλλα είδη μαγνητών. Δεν χρησιμοποιούν απαραίτητα οποιοδήποτε μαγνητικό υλικό στην κατασκευή τους. Επειδή οποιοδήποτε κινούμενο ηλεκτρικό ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, ένας μαγνήτης μπορεί να κατασκευαστεί από μια μπαταρία και ένα σύρμα. Αν το σύρμα σχηματίζεται σε βρόχο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο με μόνιμους μαγνήτες βόρειου και νότιου πόλου. Εάν πολλά πηνία σύρματος είναι κατασκευασμένα από το ίδιο σύρμα, τότε ο μαγνήτης που σχηματίζεται είναι ακόμα πιο δυνατός. Εάν στο μέτωπο του πηνίου τοποθετηθεί σίδερο ή κάποιο παρόμοιο μαγνητίσιμο υλικό, τότε ο μαγνήτης γίνεται ακόμα πιο δυνατός.
Υπεραγώγιμοι μαγνήτες
Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες είναι ένας ειδικός τύπος ηλεκτρομαγνήτη. Οι βρόχοι του καλωδίου ψύχονται σχεδόν στο απόλυτο μηδέν και αποσυνδέονται από την πηγή ισχύος τους. Επειδή το πηνίο είναι τόσο κρύο τα άτομα σε αυτό είναι τόσο ακίνητα που δεν προσφέρουν αντίσταση στην κίνηση των ηλεκτρονίων και το ρεύμα συνεχίζει να ρέει. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ένα πολύ ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο να σχηματίζεται.