Magneter, såsom legetøj, der sidder fast i dit køleskab i hjemmet, eller hestesko, der blev vist dig i skolen, har nogle usædvanlige træk. Derudover har de stænger.
Zoom ind på to magneter. Den ene pols sydpol tiltrækkes af den anden pols nordpol. Den nordlige pol af en magnet frastøder den nordlige pol af den anden.
Magnetisk og elektrisk strøm
Magnetfeltet genereres af elektrisk strøm, det vil sige bevægelige elektroner. Elektroner, der bevæger sig omkring en atomkerne, bærer en negativ ladning. Den direkte bevægelse af ladninger fra et sted til et andet kaldes en elektrisk strøm. En elektrisk strøm danner et magnetfelt omkring sig selv.
Dette felt dækker stien med elektrisk strøm som en bue, der står over vejen, med sine kraftlinjer som en løkke. For eksempel, når en skrivebordslampe er tændt, og strøm strømmer gennem kobbertrådene, det vil sige elektronerne i ledningen springer fra atom til atom, og der oprettes et svagt magnetfelt omkring ledningen. I højspændingstransmissionsledninger er strømmen meget stærkere end i en bordlampe, så der dannes et meget stærkt magnetfelt omkring ledningerne til sådanne linjer. Således er elektricitet og magnetisme to sider af den samme mønt - elektromagnetisme.
Elektronbevægelse og magnetfelt
Bevægelsen af elektroner inde i hvert atom skaber et lille magnetisk felt omkring det.En elektron, der bevæger sig i kredsløb, danner et virvellignende magnetfelt. Men det meste af magnetfeltet skabes ikke af bevægelsen af et elektron i sin bane rundt om kernen, men af bevægelsen af elektronet omkring dets akse, den såkaldte elektronspind. Spin karakteriserer rotationen af et elektron omkring sin akse, ligesom bevægelsen af en planet omkring dens akse.
Hvorfor materialer magnetiseres og ikke magnetiseres
I de fleste materialer, såsom plast, er magnetfelterne i individuelle atomer orienteret tilfældigt og annullerer hinanden. Men i materialer som jern kan atomer orienteres, så deres magnetiske felter samles, så magnetiseres et stykke stål. Atomer i materialer er forbundet til grupper, der kaldes magnetiske domæner. Magnetfelterne i et separat domæne er orienteret i en retning. Det vil sige, hvert domæne er en lille magnet.
Forskellige domæner er orienteret i en lang række retninger, dvs. forstyrrede og slukker hinandens magnetiske felter. Derfor er en stålbånd ikke en magnet. Men hvis det lykkes os at orientere domænerne i en retning, så magnetfelternes kræfter samler sig, så pas på! Stålstrimlen bliver en kraftig magnet og tiltrækker enhver jerngenstand fra en søm til køleskabet.
Interessant fakta: mineral magnetisk jernmalm er en naturlig magnet. Men stadig er de fleste magneter kunstige.
Hvordan gør magneter
Hvilken kraft kan tvinge atomer til at danne en slank linje til at gøre et stort domæne? Placer stålbåndet i et stærkt magnetfelt.Efterhånden, én efter én, vil alle domæner dreje i retning af det anvendte magnetfelt. Når de roterer, vil domænerne trække andre atomer ind i denne bevægelse, stigende i størrelse, bogstaveligt talt hævelse. Derefter vil de identisk orienterede domæner forbinde, og nu, venligst, stålstrimlen blev til en magnet.
Du kan demonstrere dette for dine kammerater med en almindelig stålspik. Sæt neglen i magnetfeltet til en stor hestesko-magnet. Hold den der i flere minutter, indtil negldomænerne stiller op i den rigtige retning. Så snart dette sker, bliver neglen kort en magnet. Med det kan du endda hente faldne stifter fra gulvet.