Περιεχόμενο
- Πώς γίνεται ο μαγνητισμός
- Δεν υπάρχουν φυσικά μαγνητικά υλικά
- Πώς μετράται η Μαγνητική Ισχύς
- Γιατί η Γη είναι μαγνητική
- Αντίθετα Προσέλκυση
Όχι μόνο οποιοδήποτε υλικό μπορεί να είναι μαγνητικό. Στην πραγματικότητα, από όλα τα γνωστά στοιχεία, μόνο μια χούφτα διαθέτουν μαγνητική ικανότητα και ποικίλλουν ανάλογα με το βαθμό. Οι ισχυρότεροι μαγνήτες είναι ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι κερδίζουν την ελκυστική τους δύναμη μόνο όταν το ρεύμα διέρχεται από αυτά. Το ρεύμα είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων, και τα ηλεκτρόνια είναι αυτά που κάνουν τα υλικά μαγνητικά. Υπάρχουν σύνθετα υλικά που είναι μαγνητικά, συνήθως αναφέρονται ως σιδηρούχα υλικά, αν και δεν είναι τόσο ισχυρά όσο οι ηλεκτρομαγνήτες.
Πώς γίνεται ο μαγνητισμός
Με απλά λόγια, ο μαγνητισμός αφορά τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι μικρότερα από τα μικροσκοπικά σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Κάθε ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται σαν το μικρό του μαγνήτη με βόρειο και νότιο πόλο. Όταν τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου ευθυγραμμίζονται προς την ίδια κατεύθυνση, είτε όλα δείχνουν βόρεια είτε όλα δείχνουν νότια, το άτομο γίνεται μαγνητικό. Και επειδή τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται ή περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, είναι επίσης δυνατό για ένα άτομο να κατέχει ένα μαγνητικό πεδίο όταν οι πόλοι δεν είναι όλοι ευθυγραμμισμένοι λόγω της περιστροφής των ηλεκτρονίων, πράγμα που κάνει το άτομο σαν ηλεκτρομαγνήτη.
Δεν υπάρχουν φυσικά μαγνητικά υλικά
Δεν υπάρχουν στατικά στοιχεία που είναι φυσικά μαγνητικά. Υπάρχουν υλικά που προσελκύονται περισσότερο από μαγνητικά πεδία. Τα υλικά που προσελκύονται περισσότερο από ένα μαγνητικό πεδίο είναι ο σίδηρος και ο χάλυβας. Ωστόσο, υπάρχουν σπάνια τεχνητά μείγματα από υλικά που συμβάλλουν στο να γίνουν ηλεκτρομαγνητικά εκθέτοντας σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο και κρατώντας ηλεκτρομαγνητικό φορτίο για μεγάλες χρονικές περιόδους. Λόγω της ικανότητάς τους να κρατούν μαγνητικό πεδίο για μεγάλες χρονικές περιόδους, θεωρούνται μόνιμοι μαγνήτες. Τα δύο ισχυρότερα μόνιμα μαγνητικά υλικά είναι το σίδηρο-νεοδυμίου-βορίου και το αλουμίνιο-νικέλιο-κοβάλτιο.
Πώς μετράται η Μαγνητική Ισχύς
Το πεδίο μαγνητικών είναι δύσκολο να εξηγηθεί με ακρίβεια, διότι υπάρχουν πολλά που η επιστήμη εξακολουθεί να μην καταλαβαίνει για τα μαγνητικά πεδία. Με απλά λόγια, τα ισχυρά μαγνητικά πεδία μετρώνται στο tesla και τα πιο συνηθισμένα και πολύ ασθενέστερα μαγνητικά πεδία που βρίσκονται σε πράγματα όπως τα στερεοφωνικά ηχεία μετρώνται σε gauss. Παίρνει 10.000 gauss για να κάνει ένα tesla.
Ένας ευκολότερος τρόπος να το περιγράψουμε είναι να σκεφτούμε την έλξη της βαρύτητας. Η βαρύτητα της Γης θεωρείται περίπου 1 tesla ή περίπου 10.000 gauss. Μπορείτε να σκεφτείτε τη μαγνητική δύναμη του gauss ως βάρος, ή την ποσότητα δύναμης που ασκείται από τη βαρυτική έλξη. Θα χρειαζόταν 50 φτερά για να ισούται με 1 gauss δύναμης που μετρήθηκε ως βάρος, ή σε αυτή την περίπτωση, μαγνητική έλξη. Το βάρος και η μαγνητική δύναμη δεν είναι άμεσα ισοδύναμα αλλά προσφέρονται ως παράδειγμα για να δώσουν μια αίσθηση της μαγνητικής έλξης ή της δύναμης ενός gauss.
Γιατί η Γη είναι μαγνητική
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η γη έχει μαγνητική ιδιότητα επειδή ένα ελεύθερο κομμάτι από χάλυβα ή σίδηρο θα δείχνει πάντοτε στο μαγνητικό βορρά. Εκεί όλες οι γραμμές του γεωγραφικού μήκους συγκλίνουν στο Βόρειο Πόλο. Ενώ η μαγνητική δύναμη δεν μπορεί να ασκηθεί στα περισσότερα υγρά, μπορεί να μεταδοθεί στον πυρήνα της γης, ο οποίος αποτελείται από τετηγμένο σίδηρο. Και αυτό μας φέρνει πίσω στα περιδινόμενα ηλεκτρόνια. Καθώς η γη περιστρέφεται στον άξονά της, το ίδιο και ο πυρήνας του τετηγμένου σιδήρου και όλα τα ηλεκτρικά φορτισμένα ηλεκτρόνια του, τα οποία δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο. Ο ήλιος περιστρέφεται επίσης στον άξονά του και το υλικό του ως πλάσμα (παρόμοιο με την υγρή σύσταση) δημιουργεί το μαγνητικό του πεδίο.
Αντίθετα Προσέλκυση
Όπως οι μαγνητικοί πόλοι αποκλίνουν ο ένας τον άλλο ενώ οι μαγνητικοί πόλοι προσελκύουν. Οι μαγνήτες τραβούν φυσικά υψηλότερα μαγνητικά πεδία. Σκεφτείτε να έχετε δύο μαγνήτες, έναν στους 10 tesla και έναν σε 1 tesla. Ο 10 μαγνήτης tesla ασκεί ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Ένα κομμάτι μαγνητικού υλικού, τοποθετημένο σε ίσες αποστάσεις από τους δύο μαγνήτες, θα προσελκύστηκε από το ισχυρότερο από τα δύο μαγνητικά πεδία. Έτσι όταν δύο μαγνήτες παρόμοιας πολικότητας πλησιάζουν, φαίνεται να απομακρύνονται ή να αποκρύπτονται όταν στην πραγματικότητα αναζητούν ένα υψηλότερο μαγνητικό πεδίο. Με άλλα λόγια, δύο βορειοανατολικοί μαγνήτες φαίνεται να αποκρύπτονται επειδή έλκονται πραγματικά από το αντίθετο μαγνητικό πεδίο με νότιο προσανατολισμό.