Ako fungujú magnety?

Magnet je akýkoľvek materiál schopný vyrobiť a magnetické pole. Pretože akýkoľvek pohybujúci sa elektrický náboj vytvára magnetické pole, elektróny sú malé magnety. Tento elektrický prúd je jedným zo zdrojov magnetizmu. Elektróny sú však vo väčšine materiálov orientované náhodne, takže magnetické pole je malé alebo žiadne. Jednoducho povedané, elektróny v magnete majú tendenciu byť orientované rovnakým spôsobom. Toto sa prirodzene stáva v mnohých iónoch, atómoch a materiáloch, keď sú ochladené, ale pri izbovej teplote to nie je také bežné. Niektoré prvky (napr. Železo, kobalt a nikel) sú pri izbovej teplote feromagnetické (je možné indukovať ich magnetizáciu v magnetickom poli). Pre tychto prvky, elektrický potenciál je najmenší, keď sú magnetické momenty valenčných elektrónov zarovnané. Mnoho ďalších prvkov je Diamagnetic. Nepárové atómy v diamagnetických materiáloch vytvárajú pole, ktoré slabo odpudzuje magnet. Niektoré materiály vôbec nereagujú s magnetmi.

Atómový magnet dipól je zdrojom magnetizmu. Na atómovej úrovni sú magnetické dipóly predovšetkým výsledkom dvoch typov pohybu elektrónov. Okolo jadra je orbitálny pohyb elektrónu, ktorý vytvára okružný dipólový magnetický moment. Druhá zložka elektrónového magnetického momentu je spôsobená

instagram viewer
točenie dipólový magnetický moment. Pohyb elektrónov okolo jadra však nie je v skutočnosti obežnou dráhou a magnetický moment rotácie dipólov nie je spojený so skutočným „otáčaním“ elektrónov. Nespárované elektróny majú tendenciu prispievať k schopnosti materiálu stať sa magnetickým, pretože magnetický moment elektrónov nemôže byť úplne zrušený, ak existujú „nepárne“ elektróny.

Protóny a neutróny v jadre majú tiež orbitálny a rotačný moment hybnosti a magnetické momenty. Jadrový magnetický moment je oveľa slabší ako elektronický magnetický moment, pretože hoci uhlová hybnosť rôznych častice môžu byť porovnateľné, magnetický moment je nepriamo úmerný hmotnosti (hmotnosť elektrónu je oveľa menšia ako hmotnosť protónu alebo neutrón). Slabší nukleárny magnetický moment je zodpovedný za nukleárnu magnetickú rezonanciu (NMR), ktorá sa používa na zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie (MRI).

instagram story viewer