science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat maakt een materiaal magnetisch?

Niet zomaar een materiaal kan magnetisch zijn. Van alle bekende elementen bezit slechts een handvol magnetische eigenschappen en deze variëren per graad. De sterkste magneten zijn elektromagneten, die hun aantrekkingskracht alleen verkrijgen wanneer er stroom doorheen gaat. Stroom is de beweging van elektronen en elektronen maken materialen magnetisch. Er zijn composietmaterialen die magnetisch zijn, meestal aangeduid als ijzerhoudend materiaal, hoewel ze niet zo sterk zijn als elektromagneten.
Hoe magnetisme optreedt

Eenvoudig gezegd gaat magnetisme allemaal over de elektronen. Elektronen zijn kleiner dan microscopische deeltjes die rond de kern van een atoom draaien. Elk elektron gedraagt zich als zijn eigen kleine magneet met een noord- en zuidpool. Wanneer de elektronen van een atoom in dezelfde richting zijn opgesteld, alle wijzen naar het noorden of alle wijzen naar het zuiden, wordt het atoom magnetisch. En omdat elektronen rond de kern van een atoom roteren of ronddraaien, is het ook mogelijk dat een atoom een magnetisch veld bezit wanneer de polen niet & # 039; t allemaal in lijn zijn vanwege de elektronen & # 039; draaien, waardoor het atoom veel op een elektromagneet lijkt.
Geen natuurlijk magnetische materialen

Er zijn geen statische elementen die van nature magnetisch zijn. Er zijn materialen die sterker worden aangetrokken door magnetische velden. De materialen die het sterkst worden aangetrokken door een magnetisch veld zijn ijzer en staal. Er zijn echter zeldzame door de mens gemaakte materiaalmengsels die bevorderlijk zijn om elektromagnetisch te worden door ze aan een sterk magnetisch veld bloot te stellen en gedurende lange tijd een elektromagnetische lading te behouden. Vanwege hun vermogen om een magnetisch veld gedurende lange tijd vast te houden, worden ze als permanente magneten beschouwd. De twee sterkste permanent magnetische materialen zijn ijzer-neodymium-boor en aluminium-nikkel-kobalt.
Hoe magnetische sterkte wordt gemeten

Het magnetisch veld is moeilijk nauwkeurig uit te leggen, omdat er nog veel is dat de wetenschap nog steeds begrijpt niets van magnetische velden. In eenvoudige bewoordingen worden sterke magnetische velden gemeten in tesla, en de meer algemene en veel zwakkere magnetische velden die worden gevonden in dingen zoals stereoluidsprekers, worden gemeten in gauss. Er is 10.000 gauss nodig om één tesla te maken.

Een eenvoudigere manier om het te beschrijven is door na te denken over zwaartekracht. De zwaartekracht van de aarde wordt beschouwd als ongeveer 1 tesla of ongeveer 10.000 gauss. Je kunt denken aan de magnetische kracht van Gauss als gewicht, of de hoeveelheid kracht die wordt uitgeoefend door zwaartekracht. Het zou 50 veren nodig hebben om gelijk te zijn aan 1 gauss van kracht gemeten als gewicht, of in dit geval, magnetische aantrekking. Gewicht en magnetische kracht zijn niet direct vergelijkbaar, maar worden als voorbeeld aangeboden om een idee te geven van de magnetische aantrekkingskracht of kracht van een gauss.
Waarom de aarde magnetisch is

Wetenschappers weten dat de aarde magnetische eigenschappen heeft omdat een vrij zwevend stuk staal of ijzer zal altijd naar het magnetische noorden wijzen. Dat is waar alle lengtegraden samenkomen op de Noordpool. Hoewel magnetische kracht niet kan worden uitgeoefend op de meeste vloeistoffen, kan het worden uitgeoefend op de kern van de aarde, die bestaat uit gesmolten ijzer. En dit brengt ons terug bij het draaien van elektronen. Terwijl de aarde om zijn as draait, doen zijn gesmolten ijzeren kern en al zijn elektrisch geladen elektronen dat een magnetisch veld creëert. De zon roteert ook om zijn as, en zijn materiaal als plasma (vergelijkbaar met een vloeibare consistentie) creëert zijn magnetisch veld.
Tegenstellingen aantrekken

Net zoals magnetische polen stoten elkaar af terwijl tegenovergestelde magnetische polen aantrekken. Magneten worden van nature aangetrokken tot hogere magnetische velden. Denk aan het hebben van twee magneten, één op 10 tesla en één op 1 tesla. De magneet van 10 tesla oefent een sterker magnetisch veld uit. Een stuk magnetisch materiaal, op gelijke afstand van beide magneten geplaatst, zou worden aangetrokken door de sterkere van de twee magnetische velden. Dus wanneer twee magneten met dezelfde polariteit elkaar naderen, lijken ze weg te duwen of te worden afgestoten terwijl ze in feite op zoek zijn naar een hoger magnetisch veld. Met andere woorden, twee noordgeoriënteerde magneten lijken afgestoten omdat ze in feite worden aangetrokken door het tegenovergestelde, zuidelijk georiënteerde magnetische veld.