Οι μαγνήτες, όπως τα παιχνίδια που είναι κολλημένα στο ψυγείο του σπιτιού σας ή τα πέταλα που σας δείχτηκαν στο σχολείο, έχουν κάποια ασυνήθιστα χαρακτηριστικά. Επιπλέον, έχουν πόλους.
Μεγέθυνση σε δύο μαγνήτες. Ο νότιος πόλος ενός μαγνήτη θα έλκεται στον βόρειο πόλο ενός άλλου. Ο βόρειος πόλος του ενός μαγνήτη απωθεί τον βόρειο πόλο του άλλου.
Μαγνητικό και ηλεκτρικό ρεύμα
Το μαγνητικό πεδίο παράγεται από ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή, κινούμενα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από έναν ατομικό πυρήνα φέρουν αρνητικό φορτίο. Η κατευθυνόμενη μετακίνηση φορτίων από το ένα μέρος στο άλλο ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα σχηματίζει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτό.
Αυτό το πεδίο με τις γραμμές δύναμης του, όπως ένας βρόχος, καλύπτει τη διαδρομή του ηλεκτρικού ρεύματος, σαν μια καμάρα που στέκεται πάνω από το δρόμο. Για παράδειγμα, όταν ένας επιτραπέζιος λαμπτήρας είναι αναμμένος και το ρεύμα ρέει μέσω των χάλκινων συρμάτων, δηλαδή, τα ηλεκτρόνια στο καλώδιο μεταπηδούν από άτομο σε άτομο και δημιουργείται ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο. Σε γραμμές μετάδοσης υψηλής τάσης, το ρεύμα είναι πολύ ισχυρότερο από ό, τι σε μια επιτραπέζια λάμπα, οπότε σχηματίζεται ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο γύρω από τα καλώδια τέτοιων γραμμών. Έτσι, ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός είναι δύο πλευρές του ίδιου νομίσματος - ηλεκτρομαγνητισμός.
Κίνηση ηλεκτρονίων και μαγνητικό πεδίο
Η κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα σε κάθε άτομο δημιουργεί ένα μικρό μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτό.Ένα ηλεκτρόνιο που κινείται σε τροχιά σχηματίζει μαγνητικό πεδίο τύπου δίνης. Όμως το μεγαλύτερο μέρος του μαγνητικού πεδίου δεν δημιουργείται από την κίνηση ενός ηλεκτρονίου στην τροχιά του γύρω από τον πυρήνα, αλλά από την κίνηση του ηλεκτρονίου γύρω από τον άξονά του, τη λεγόμενη περιστροφή ηλεκτρονίων. Το Spin χαρακτηρίζει την περιστροφή ενός ηλεκτρονίου γύρω από τον άξονά του, όπως η κίνηση ενός πλανήτη γύρω από τον άξονά του.
Γιατί τα υλικά είναι μαγνητισμένα και όχι μαγνητισμένα
Στα περισσότερα υλικά, όπως τα πλαστικά, τα μαγνητικά πεδία μεμονωμένων ατόμων προσανατολίζονται τυχαία και ακυρώνονται μεταξύ τους. Αλλά σε υλικά όπως ο σίδηρος, τα άτομα μπορούν να προσανατολιστούν έτσι ώστε τα μαγνητικά τους πεδία να αυξάνονται, έτσι ένα κομμάτι χάλυβα μαγνητίζεται. Τα άτομα στα υλικά συνδέονται σε ομάδες που ονομάζονται μαγνητικά πεδία. Τα μαγνητικά πεδία ενός ξεχωριστού τομέα προσανατολίζονται προς μία κατεύθυνση. Δηλαδή, κάθε τομέας είναι ένας μικρός μαγνήτης.
Διαφορετικοί τομείς προσανατολίζονται σε μια ευρεία ποικιλία κατευθύνσεων, δηλαδή, διαταραχές και σβήνουν τα μαγνητικά πεδία του άλλου. Επομένως, μια χαλύβδινη ταινία δεν είναι μαγνήτης. Αλλά αν καταφέρουμε να προσανατολίσουμε τα πεδία σε μία κατεύθυνση, έτσι ώστε να αυξάνονται οι δυνάμεις των μαγνητικών πεδίων, τότε προσέξτε! Η χαλύβδινη ταινία θα γίνει ισχυρός μαγνήτης και θα προσελκύσει οποιοδήποτε αντικείμενο σιδήρου από ένα καρφί στο ψυγείο.
Ενδιαφέρον γεγονός: ορυκτό μαγνητικό μετάλλευμα σιδήρου είναι ένας φυσικός μαγνήτης. Ωστόσο, οι περισσότεροι μαγνήτες κατασκευάζονται τεχνητά.
Πώς μαγνήτες
Ποια δύναμη μπορεί να αναγκάσει τα άτομα να σχηματίσουν μια λεπτή γραμμή για να δημιουργήσουν έναν μεγάλο τομέα; Τοποθετήστε τη χαλύβδινη ταινία σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο.Σταδιακά, ένα προς ένα, όλοι οι τομείς θα στραφούν προς την κατεύθυνση του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου. Καθώς περιστρέφονται, οι τομείς θα προσελκύσουν άλλα άτομα σε αυτήν την κίνηση, αυξάνοντας το μέγεθος, κυριολεκτικά διογκώνονται. Στη συνέχεια, οι ίδιοι προσανατολισμένοι τομείς θα συνδεθούν και τώρα, παρακαλώ, η χαλύβδινη ταινία μετατράπηκε σε μαγνήτη.
Μπορείτε να το αποδείξετε στους συντρόφους σας με ένα συνηθισμένο ατσάλινο καρφί. Βάλτε το καρφί στο μαγνητικό πεδίο ενός μεγάλου μαγνήτη πέταλου. Κρατήστε το εκεί για αρκετά λεπτά έως ότου τα νυχιών να ευθυγραμμιστούν προς τη σωστή κατεύθυνση. Μόλις συμβεί αυτό, το καρφί θα γίνει σύντομα μαγνήτης. Με αυτό, μπορείτε ακόμη και να μαζέψετε πεσμένες καρφίτσες από το πάτωμα.