Περιεχόμενο
Πολλά υλικά έχουν μαγνητικές ιδιότητες και δυνατότητα μαγνητισμού. Δύο κατηγορίες υλικών με μαγνητικές ιδιότητες είναι παραμαγνητικά και σιδηρομαγνητικά υλικά. Αυτά τα υλικά έχουν φυσικές μαγνητικές ιδιότητες που τους επιτρέπουν να έλκονται από έναν μαγνήτη. Τα παραμαγνητικά υλικά έλκονται ασθενώς από τους μαγνήτες και τα σιδηρομαγνητικά υλικά προσελκύονται έντονα από τους μαγνήτες. Αυτές οι ιδιότητες προέρχονται από τις υποατομικές τους δομές, οι οποίες καθορίζουν ποια υλικά μπορούν να μαγνητιστούν έντονα και τι μπορεί να είναι ασθενώς μαγνητισμένη.
Μαγνητικές ιδιότητες
••• Ryan McVay / Photodisc / Getty ImagesΟ πυρήνας αυτού που επιτρέπει το μαγνητισμό ενός υλικού βρίσκεται στην υποατομική του δομή, όπου τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα των ατόμων των υλικών. Ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρόνιο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που ονομάζεται δίπολο που, όπως ένας κανονικός μαγνήτης bar, έχει και βόρειους και νότιους πόλους. Όταν η πλειοψηφία των ηλεκτρονίων περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση, το υλικό μπορεί να μαγνητιστεί. Ωστόσο, αν ένα υλικό δεν έχει μεγάλο μέρος των ηλεκτρονίων του που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση, τότε έχει λιγότερες δυνατότητες να μαγνητιστεί επειδή αντίθετα τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια εξουδετερώνουν ο ένας τον άλλο μεμονωμένα μαγνητικά πεδία. Ένα παράδειγμα ενός υλικού που έχει την πλειοψηφία των ηλεκτρονίων του που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση και μπορεί να μαγνητιστεί έντονα είναι ο σίδηρος. Ένα παράδειγμα ενός υλικού που δεν έχει την πλειοψηφία των ηλεκτρονίων του που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση και μπορεί να είναι ασθενώς μαγνητισμένο είναι το αλουμίνιο.
Ferromagnetic Materials
Λόγω των υποατομικών δομών των ατόμων τους, τα σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος, το νικέλιο γαδολίνιο και το κοβάλτιο προσελκύονται φυσικά από τους μαγνήτες. Τυπικά, αυτά τα υλικά πρέπει να υφίστανται μια διαδικασία όπως η θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία ακολουθούμενη από ψύξη ενώ υπό την επίδραση ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου προκειμένου να μαγνητιστεί ως ένας μόνιμος μαγνήτης. Λιγότερες φυσικές μέθοδοι όπως το χτύπημα του υλικού με μαγνήτη ή το χτύπημα με ένα σφυρί μπορούν να κάνουν αυτά τα υλικά προσωρινά μαγνήτες. Και οι δύο φυσικές διεργασίες προκαλούν την ευθυγράμμιση των μαγνητικών πεδίων που προκαλούνται από ηλεκτρόνια.
Παραμαγνητικά υλικά
••• Jupiterimages / Comstock / Getty ImagesΤα παραμαγνητικά υλικά προσελκύονται ελάχιστα μόνο στους μαγνήτες λόγω της υποατομικής δομής των παραμαγνητικών υλικών που αποτελείται από ένα μόνο σχετικά μικρό αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, τα παραμαγνητικά υλικά όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο, η πλατίνα και το ουράνιο κάνουν πολύ πιο αδύναμους μαγνήτες από εκείνους που παράγονται από τα σιδηρομαγνητικά υλικά.
Κράματα αλουμινίου
Τα κράματα των σιδηρομαγνητικών και παραμαγνητικών υλικών μπορούν να ποικίλλουν ανάλογα με τις δυνατότητές τους να μαγνητίζονται.Για παράδειγμα, αν και το νικέλιο είναι σιδηρομαγνητικό υλικό, ένα κομμάτι 5 λεπτών δεν προσελκύεται από έναν μαγνήτη. Το αμερικανικό νόμισμα των 5 λεπτών είναι ένα κράμα 20% νικελίου και 80% χαλκού. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένα άλλο παράδειγμα ενός υλικού που δεν προσελκύεται από έναν μαγνήτη επειδή είναι κράμα σιδηρομαγνητικού σιδήρου με χρώμιο και πολλά άλλα παραμαγνητικά υλικά.
Ωστόσο, μερικά κράματα σιδηρομαγνητικών και παραμαγνητικών υλικών δημιουργούν ισχυρούς μαγνήτες. Ένα παράδειγμα είναι το alnico, το οποίο σε μία μορφή αποτελείται από το σιδηρομετάλλευμα σίδηρο, νικέλιο και κοβάλτιο με τα παραμαγνητικά υλικά αλουμίνιο και χαλκό.