Hvad gør magneter stærke?

Magnetisme er navnet på kraftfeltet, der genereres af magneter. Gennem det magneter tiltrækker visse metaller fra en afstand, så de bevæger sig tættere uden nogen åbenbar årsag. Det er også de midler, som magneter påvirker hinanden på. Alle magneter har to poler, kaldet "nord" og "syd" polerne. Ligesom magnetiske poler tiltrækker hinanden, mens i modsætning til magnetiske poler skubber hinanden væk. Der er mange forskellige slags magneter med et stort udvalg af styrkeniveauer. Nogle magneter er næppe stærke nok til at holde papir til et køleskab. Andre er stærke nok til at løfte biler.

Magnetismens historie

For at forstå, hvad der gør magneter stærke, skal du forstå noget af magnetismens historie. I begyndelsen af ​​1800-tallet var eksistensen af ​​magnetisme kendt, ligesom eksistensen af ​​elektricitet. Disse blev generelt betragtet som to helt separate fænomener. Imidlertid viste fysikeren Hans Christian Oersted i 1820, at elektriske strømme genererer magnetiske felter. Kort efter, i 1855 viste en anden fysiker, Michael Faraday, at skiftende magnetfelter kunne generere elektriske strømme. Således blev det vist, at elektricitet og magnetisme er en del af det samme fænomen.

Atomer og elektrisk ladning

Alt stof er lavet af atomer, og alle atomer er lavet af små elektriske ladninger. I midten af ​​hvert atom sættes kernen, en lille tæt klump af materiale med en positiv elektrisk ladning. Omkring hver nukle er en lidt større sky af negativt ladede elektroner, der holdes på plads ved atomens atomkernes elektriske tiltrækning.

Magnetiske felter af atomer

Elektroner er konstant på farten. De spinder såvel som at flytte rundt om de atomer, de er en del af, og nogle elektroner bevæger sig endda fra et atom til et andet. Hver bevægende elektron er en lille elektrisk strøm, fordi en elektrisk strøm kun er en bevægende elektrisk ladning. Derfor, som Oersted viste, genererer hver elektron i hvert atom sit eget lille magnetfelt.

Annullering af felter

I de fleste materialer peger disse små magnetfelter i mange forskellige retninger og derfor afbryder hinanden ud ifølge Kristen Coyne fra National High Magnetic Field Laboratory. Nordpolen er ved siden af ​​sydpolen så ofte som ikke, og netmagnetfeltet for hele objektet er tæt på nul.

Magnetisering

Når nogle materialer udsættes for et eksternt magnetfelt, dette billede ændres. Det eksterne magnetfelt tvinger alle disse små magnetfelter til at lineere op. Dens nordpæl skubber alle de små nordpoler i samme retning: væk fra den. Det trækker alle de små magnetiske sydpoler mod det. Dette gør de små magnetfelter inde i materialet deres effekter sammen. Resultatet er et stærkt netmagnetfelt i objektet som helhed.

To faktorer

Jo mere magtfulde det eksterne magnetfelt, der anvendes, desto større er magnetiseringen, der resulterer. Dette er den første af de faktorer, der afgør, hvor stærk en magnet bliver. Det andet er den type materiale, magneten er lavet af. Forskellige materialer producerer magneter med forskellige styrker. Dem med en høj magnetisk permeabilitet (som er en måling af, hvor lydhør de er for magnetfelter), gør de stærkeste magneter. Af denne grund er rent jern brugt til at lave nogle af de stærkeste magneter.