Hvorfor magneter har ingen effekt på nogle metaller

Du ved allerede, at hvis du bringer en magnet nær en jernspik, vil neglen opleve en attraktion over for magneten. Ikke alle metaller opfører sig på samme måde. Nogle metaller er, hvad forskere kalder ferromagnetiske, hvilket betyder, at de permanent magnetiseres af en magnet. Andre er paramagnetiske, hvilket betyder, at de kun magnetiseres midlertidigt, og at andre stadig er diamagnetiske, hvilket betyder, at de oplever en svag afstødning fra et magnetfelt.

Spin

Elektroner har en ejendom kaldet spin, hvilket er lidt som vinkelmomentet (for eksempel en kugle, der spinder rundt om sin akse), selv om det er vigtigt ikke at tage denne analogi for langt, da elektronens spinding i sidste ende er meget forskellig fra den slags spinning du kender i hverdagen, som f.eks. roterende top. En elektron kan have et spin på enten +1/2 eller -1/2. Derfor virker elektroner lidt som små magneter. Hvis to elektroner er parret i et kredsløb, de magnetiske felter, de producerer, afbryder hinanden ud, og atomet har ikke noget magnetfelt.

Domæner

I ferromagnetiske materialer som jern har atomer net magnetiske felter og grupperes sammen med andre atomer i en lille underenhed kaldet et domæne. Et domæne kan igen justeres i enhver tilfældig retning eller justeres i samme retning sammen med alle sine naboer. De magnetiske felter er normalt ikke justeret, og derfor har en klump jernmetal ikke noget netmagnetisk felt; De tilfældigt justerede magnetfelter af individuelle atomer afbryder hinanden. Når et eksternt magnetfelt påføres, bliver atomerne imidlertid på linje med det, så objektet bliver magnetiseret.

Diamagnetiske materialer

I et diamagnetisk felt har hvert atom parret elektroner, så alle de magnetiske felter oprettet af enkelte elektroner annullerer. Når du bringer en diamagnetisk objekt i nærheden af ​​en magnet, skaber du små nuværende sløjfer i materialets atomer, ligesom miniature sløjfer af ledning. I overensstemmelse med en fysisk lov, der hedder Lenzs lov, strømmer du op i en sådan retning, at de producerer et magnetfelt, der står imod det, du har anvendt.

Effekter

Ikke alene er en diamagnetisk metal som kobber oplever ingen tiltrækning for en magnet, det oplever faktisk afstødning. Denne afstødning er meget svag, så medmindre magnetfeltet er meget stærkt, vil du ikke se det. Ikke desto mindre er denne virkning resultatet af metalets struktur på atomniveau. Kobber har alle parrede elektroner i de såkaldte d-orbitaler, så atomer i kobber ikke har netmagnetiske øjeblikke. Diamagnetisme er langt mere almindelig blandt elementerne i det periodiske bord end ferromagnetisme eller paramagnetisme.