Sisältö
- Magnetismin historia
- Atomit ja sähkölataus
- Atomien magneettikentät
- Kenttien peruuttaminen
- magnetoinnin
- Kaksi tekijää
Magnetismi on magneettien tuottaman voimakentän nimi. Sen kautta magneetit houkuttelevat tiettyjä metalleja etäältä, saaden ne liikkumaan lähemmäksi ilman näkyvää syytä. Se on myös keino, jolla magneetit vaikuttavat toisiinsa. Kaikilla magneeteilla on kaksi napaa, nimeltään “pohjoinen” ja “etelä”. Kuten magneettiset navat houkuttelevat toisiaan, toisin kuin magneettiset navat työntävät toisiaan pois. On olemassa monia erilaisia magneetteja, joilla on hyvin erilaisia vahvuusasteita. Jotkut magneetit ovat tuskin riittävän vahvoja pitämään paperia jääkaapissa. Toiset ovat riittävän vahvoja nostamaan autoja.
Magnetismin historia
Ymmärtääksesi, mikä tekee magneeteista vahvoja, sinun on ymmärrettävä jotain magnetismin tieteen historiasta. 1800-luvun alkupuolella magnetismin olemassaolo, kuten myös sähkön olemassaolo, oli tunnettu. Näitä ajateltiin yleensä kahtena täysin erillisenä ilmiönä. Fyysikko Hans Christian Oersted kuitenkin osoitti vuonna 1820, että sähkövirrat synnyttävät magneettikenttiä. Pian sen jälkeen, vuonna 1855, toinen fyysikko, Michael Faraday, osoitti, että muuttuvat magneettikentät voivat tuottaa sähkövirtoja. Siten osoitettiin, että sähkö ja magnetismi ovat osa samaa ilmiötä.
Atomit ja sähkölataus
Kaikki aine on tehty atomeista ja kaikki atomit on tehty pienistä sähkövarauksista. Kunkin atomin keskellä istuu ydin, pieni tiheä ainekoko, jolla on positiivinen sähkövaraus. Jokaisen ytimen ympärillä on hiukan suurempi negatiivisesti varautuneiden elektronien pilvi, jota atomien ytimen sähköinen vetovoima pitää paikallaan.
Atomien magneettikentät
Elektronit ovat jatkuvasti liikkeellä. Ne pyörivät samoin kuin liikkuvat niiden atomien ympärillä, joihin he ovat osa, ja jotkut elektronit jopa liikkuvat atomista toiseen. Jokainen liikkuva elektroni on pieni sähkövirta, koska sähkövirta on vain liikkuva sähkövaraus. Siksi, kuten Oersted osoitti, jokainen atomi jokaisessa atomissa tuottaa oman pienen magneettikentän.
Kenttien peruuttaminen
Kristen Coyne'in, kansallisen magneettikenttälaboratorion mukaan, nämä pienet magneettikentät osoittavat useimmissa materiaaleissa moniin eri suuntiin ja poistavat sen vuoksi toisistaan. Pohjoiset navat ovat etelänapojen vieressä niin usein kuin ei, ja koko esineen nettomagneettikenttä on lähellä nollaa.
magnetoinnin
Kun jotkut materiaalit altistetaan ulkoiselle magneettikentälle, tämä kuva muuttuu. Ulkoinen magneettikenttä pakottaa kaikki nämä pienet magneettikentät riviin. Sen pohjoisnapa työntää kaikki pienet pohjoisnavat samaan suuntaan: poispäin. Se vetää kaikki pienet magneettiset etelänavat sitä kohti. Tämä saa materiaalin sisällä olevat pienet magneettikentät lisäämään vaikutuksensa. Tuloksena on vahva netomagneettikenttä koko esineessä.
Kaksi tekijää
Mitä voimakkaampi ulkoinen magneettikenttä kohdistetaan, sitä suurempi magnetoituminen on. Tämä on ensimmäinen tekijöistä, jotka määräävät kuinka voimakkaasta magneetista tulee. Toinen on materiaalityyppi, josta magneetti on valmistettu. Eri materiaalit tuottavat erilujuisia magneetteja. Ne, joilla on korkea magneettinen läpäisevyys (mikä on mitta siitä, kuinka ne reagoivat magneettikenttiin) tekevät voimakkaimpia magneetteja. Tästä syystä puhdasta rautaa käytetään eräiden vahvimpien magneettien valmistukseen.