Život

Nauka o radu magneta

Nauka o radu magneta

Sila koju proizvodi magnet je nevidljiva i mistificirajuća. Jeste li se ikad zapitali kako rade magneti?

Ključni potezi: kako rade magneti

  • Magnetizam je fizički fenomen kojim magnetsko polje privlači ili odbija supstancu.
  • Dva izvora magnetizma su električna struja i spin magnetni momenti elementarnih čestica (prvenstveno elektrona).
  • Jako magnetno polje nastaje kada se elektronski magnetni momenti nekog materijala poravnaju. Kada su neuredni, materijal ih magnetsko polje ne privlači niti odbija.

Šta je magnet?

Magnet je svaki materijal koji može proizvesti magnetno polje. Budući da svaki pomični električni naboj stvara magnetsko polje, elektroni su sitni magneti. Ova električna struja je jedan izvor magnetizma. Međutim, elektroni su u većini materijala nasumično orijentirani, tako da ima malo ili nimalo magnetskog polja. Jednostavno rečeno, elektroni u magnetu su usmereni na isti način. To se prirodno događa u mnogim ionima, atomima i materijalima kada se ohlade, ali nije toliko često na sobnoj temperaturi. Neki elementi (npr. Željezo, kobalt i nikl) su feromagnetski (mogu se inducirati da se magnetiziraju u magnetskom polju) na sobnoj temperaturi. Za ove elemente električni potencijal je najmanji kada se magnetski momenti valentnih elektrona usklade. Mnogi drugi elementi su dijamagnetski. Neparni atomi u dijamagnetnim materijalima generišu polje koje slabo odbija magnet. Neki materijali uopšte ne reaguju sa magnetima.

Magnetni dipol i magnetizam

Atomski magnetni dipol je izvor magnetizma. Na atomskom nivou magnetni dipoli su uglavnom rezultat dvije vrste kretanja elektrona. Postoji orbitalno kretanje elektrona oko jezgre, koje proizvodi orbitalni dipolni magnetni trenutak. Druga komponenta elektronskog magnetskog momenta nastaje zbog magnetskog momenta spin dipola. Međutim, kretanje elektrona oko jezgra zapravo nije orbita, niti je magnetski moment spinovog dipola povezan sa stvarnim „spinovanjem“ elektrona. Neparni elektroni imaju tendenciju da doprinose sposobnosti materijala da postane magnetna jer se magnetni moment elektrona ne može u potpunosti otkazati kada postoje "čudni" elektroni.

Atomskog nukleusa i magnetizma

Protoni i neutroni u jezgru imaju i orbitalni i spinalni ugaoni moment i magnetne momente. Nuklearni magnetni moment je mnogo slabiji od elektronskog magnetskog momenta, jer iako je moment uglova različitih čestica može biti uporediv, magnetni moment je obrnuto proporcionalan s masom (masa elektrona je mnogo manja od mase protona ili neutrona). Slabiji nuklearni magnetski trenutak odgovoran je za nuklearnu magnetnu rezonancu (NMR), koja se koristi za snimanje magnetnom rezonancom (MRI).

Izvori

  • Cheng, David K. (1992). Elektromagnetica polja i talasa. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. ISBN 978-0-201-12819-2.
  • Du Trémolet de Lacheisserie, Étienne; Damien Gignoux; Michel Schlenker (2005). Magnetizam: osnove. Springer. ISBN 978-0-387-22967-6.
  • Kronmüller, Helmut. (2007). Priručnik o magnetizmu i naprednim magnetskim materijalima. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-02217-7.


Pogledajte video: Magneti 30. svibanj 2011. (Septembar 2021).