Sisältö
- Kuinka magnetismi tapahtuu
- Ei luonnollisesti magneettisia materiaaleja
- Kuinka magneettinen lujuus mitataan
- Miksi maa on magneettinen
- Vastakohdat vetävät puoleensa
Kaikki materiaalit eivät voi olla magneettisia. Itse asiassa kaikista tunnetuista elementeistä vain kourallisella on magneettinen kyky ja ne vaihtelevat asteen mukaan. Vahvimmat magneetit ovat sähkömagneetteja, jotka saavat houkuttelevan voimansa vasta kun virta kulkee niiden läpi. Virta on elektronien liikettä, ja elektronit tekevät materiaaleista magneettisia. On olemassa komposiittimateriaaleja, jotka ovat magneettisia, joita yleensä kutsutaan rautamateriaaleiksi, vaikka ne eivät ole yhtä vahvoja kuin sähkömagneetit.
Kuinka magnetismi tapahtuu
Yksinkertaisesti sanottuna, magnetismi on kyse elektronista. Elektronit ovat pienempiä kuin mikroskooppiset hiukkaset, jotka pyörittävät atomin ytimen ympärillä. Jokainen elektroni käyttäytyy kuin oma pieni magneettinsa pohjois- ja etelänavalla. Kun atomin elektronit rivitetään samaan suuntaan, joko kaikki osoittaen pohjoiseen tai kaikki osoittaen etelään, atomista tulee magneettinen. Ja koska elektronit pyörivät tai pyörittävät atomin ytimen ympärillä, myös atomilla on mahdollisuus omata magneettikenttä, kun navat eivät ole kaikissa kohdissa elektronien pyörimisen takia, mikä tekee atomista paljon kuin sähkömagneetti.
Ei luonnollisesti magneettisia materiaaleja
Staattisia elementtejä, jotka ovat luonnollisesti magneettisia, ei ole. On materiaaleja, joita magneettikentät houkuttelevat voimakkaammin. Materiaalit, joita magneettikenttä houkuttelee voimakkaimmin, ovat rauta ja teräs. On kuitenkin harvinaisia ihmisen valmistamia materiaaliseoksia, jotka edistävät sähkömagneettista syntymistä altistamalla voimakkaalle magneettikentälle ja pitämällä sähkömagneettista varausta pitkiä aikoja. Koska ne kykenevät pitämään magneettikenttää pitkään, niitä pidetään kestomagneeteina. Kaksi vahvinta pysyvästi magneettista materiaalia ovat rauta-neodyymi-boori ja alumiini-nikkeli-koboltti.
Kuinka magneettinen lujuus mitataan
Magneettikenttä on vaikea selittää tarkasti, koska on paljon, mitä tiede ei vieläkään ymmärrä magneettikentistä. Yksinkertaisesti sanottuna, voimakkaat magneettikentät mitataan teslassa, ja yleisimmät ja paljon heikommat magneettikentät, joita esiintyy esimerkiksi stereokaiuttimissa, mitataan gaussina. Yhden teslan tekeminen vie 10 000 gaussia.
Helpoin tapa kuvata sitä on ajatella painovoimaa. Maan painovoimaksi katsotaan noin 1 tesla tai noin 10 000 gaus. Voit ajatella gaussin magneettista voimaa painona tai painovoiman aiheuttaman voiman määrää. Kestää 50 höyhenen yhtä suurena voiman painosuhteena mitattuna voimapainona mitattuna, tai tässä tapauksessa magneettisen vetovoiman. Paino ja magneettinen voima eivät ole suoraan verrattavissa toisiinsa, mutta niitä tarjotaan esimerkkinä antamaan käsitys magneettisen vetovoiman tai säteen voimasta.
Miksi maa on magneettinen
Tutkijat tietävät, että maapallolla on magneettinen ominaisuus, koska vapaasti kelluva teräs- tai rautapala osoittaa aina magneettiseen pohjoiseen. Siellä kaikki pituuslinjat yhtyvät pohjoisnavalle. Vaikka magneettista voimaa ei voida kohdistaa useimpiin nesteisiin, se voi kohdistua maan ytimeen, joka koostuu sulasta raudasta. Ja tämä vie meidät takaisin kehruuelektroneihin. Kun maa pyörii akselillaan, niin myös sulan raudan ydin ja kaikki sen sähköisesti varautuneet elektronit muodostavat magneettikentän. Aurinko pyörii myös akselillaan, ja sen materiaali plasmana (samanlainen kuin nestemäinen konsistenssi) luo magneettikentän.
Vastakohdat vetävät puoleensa
Kuten magneettinavat vetävät toisiaan, kun taas vastakkaiset magneettinavat vetävät puoleensa. Magneetit vedetään luonnollisesti korkeampiin magneettikenttiin. Ajattele, että sinulla on kaksi magneettia, toinen 10 teslassa ja toinen 1 teslassa. 10 teslan magneetti antaa voimakkaamman magneettikentän. Magneettimateriaalin pala, joka on sijoitettu yhtä kaukana molemmista magneeteista, vetoaisi kahden magneettikentän voimakkaampaan osaan. Joten kun kaksi samanlaisella polaarisuudella varustettua magneettia lähestyy toisiaan, ne näyttävät työntyvän pois tai torjuvan, kun ne itse asiassa etsivät korkeampaa magneettikenttää. Toisin sanoen kaksi pohjoiseen suuntautuvaa magneettia näyttää torjuvan, koska vastakkainen, etelään suuntautunut magneettikenttä houkuttelee niitä tosiasiallisesti.