Čo je magnetizmus? Definícia, príklady, fakty

Starovekí ľudia používali lodestóny, prírodné magnety vyrobené z minerálov železa magnetitu. V skutočnosti slovo „magnet“ pochádza z gréckych slov magnetis lithos, čo znamená „magnézsky kameň“ alebo lodestone. Thales of Miletus skúmal vlastnosti magnetizmu okolo 625 BCE až 545 BCE. Indický chirurg Sushruta používal magnety na chirurgické účely približne v rovnakom čase. Číňania písali o magnetizme v štvrtom storočí pred nl a opisovali použitie lodestonu na prilákanie ihly v prvom storočí. Avšak, kompas na navigáciu sa začal používať až v 11. storočí v Číne a 1187 v Európe.

Zatiaľ čo boli známe magnety, ich vysvetlenie nebolo vysvetlené až v roku 1819, keď Hans Christian Ørsted náhodou objavil magnetické polia okolo živých drôtov. Vzťah medzi elektrinou a magnetizmom opísal autor James Clerk Maxwell v roku 1873 a začlenený do Einsteinova teória špeciálnej relativity v roku 1905.

Aká je táto neviditeľná sila? magnetizmus

Okrem prúdu, ktorý prechádza drôtom, sa magnetizmus vytvára aj pomocou magnetických momentov rotácie elementárne častice, napríklad elektróny. Celá hmota je teda do istej miery magnetická, pretože elektróny obiehajúce atómovým jadrom vytvárajú magnetické pole. V prítomnosti elektrického poľa tvoria atómy a molekuly elektrické dipóly s kladným nábojom jadrá sa pohybujú nepatrne v smere poľa a záporne nabité elektróny sa pohybujú ostatnými spôsobom.

Všetky materiály vykazujú magnetizmus, ale magnetické správanie závisí od elektrónovej konfigurácie atómov a teploty. Elektrónová konfigurácia môže spôsobiť, že sa magnetické momenty navzájom vyrušia (čím sa materiál stane menej magnetickým) alebo sa vyrovná (tým sa stane viac magnetickým). Zvyšujúca sa teplota zvyšuje náhodný tepelný pohyb, čo sťažuje zarovnanie elektrónov a zvyčajne znižuje silu magnetu.

Magnetizmus možno klasifikovať podľa príčiny a správania. Hlavnými typmi magnetizmu sú:

diamagnetizmus: Zobrazia sa všetky materiály diamagnetism, čo je tendencia byť odrazená magnetickým poľom. Iné typy magnetizmu však môžu byť silnejšie ako diamagnetizmus, takže sa pozoruje iba u materiálov, ktoré neobsahujú nepárové elektróny. Ak sú prítomné elektrónové páry, ich „spinové“ magnetické momenty sa navzájom rušia. V magnetickom poli sú diamagnetické materiály slabo magnetizované v opačnom smere ako je použité pole. Príklady diamagnetických materiálov zahŕňajú zlato, kremeň, vodu, meď a vzduch.

Paramagnetizmus: V paramagnetický materiál, sú nepárové elektróny. Nepárové elektróny môžu voľne zladiť svoje magnetické momenty. V magnetickom poli sa magnetické momenty vyrovnajú a sú zmagnetizované v smere aplikovaného poľa, čím ho zosilňujú. Príklady paramagnetických materiálov zahŕňajú horčík, molybdén, lítium a tantal.

feromagnetizmus: Feromagnetické materiály môžu vytvárať permanentné magnety a priťahujú ich. Feromagnet má nepárové elektróny a magnetické momenty elektrónov majú tendenciu zostať zarovnané, aj keď sú odstránené z magnetického poľa. Príklady feromagnetických materiálov zahŕňajú železo, kobalt, nikel, zliatiny týchto kovov, niektoré zliatiny vzácnych zemín a niektoré zliatiny mangánu.

antiferromagnetismu: Na rozdiel od feromagnetov vnútorné magnetické momenty valenčných elektrónov v antiferomagnetickom bode v opačných smeroch (antiparalelné). Výsledkom nie je žiadny čistý magnetický moment alebo magnetické pole. Antiferomagnetizmus sa vyskytuje v zlúčeninách prechodných kovov, ako je hematit, mangán železa a oxid nikelnatý.

ferimagnetizmus: Rovnako ako feromagnety, aj ferimagnety zachovať magnetizáciu keď sú odstránené z magnetického poľa, ale susedné páry elektrónových spinov smerujú opačným smerom. Mrežové usporiadanie materiálu robí magnetický moment smerujúci v jednom smere silnejší ako smer smerujúci v druhom smere. Ferrimagnetizmus sa vyskytuje v magnetite a iných feritoch. Rovnako ako feromagnety, aj ferimagnety sú priťahované magnetmi.

Existujú aj iné typy magnetizmu, vrátane superparamagnetizmu, metamagnetizmu a skleneného vlákna.

Niektoré živé organizmy detekujú a používajú magnetické polia. Schopnosť snímať magnetické pole sa nazýva magnetocepcia. Príklady zvierat schopných magnetocepcie zahŕňajú baktérie, mäkkýše, článkonožce a vtáky. Ľudské oko obsahuje kryptochrómový proteín, ktorý môže ľuďom umožniť určitý stupeň magnetocepcie.

Mnoho tvorov používa magnetizmus, čo je proces známy ako biomagnetizmus. Napríklad, chitóny sú mäkkýše, ktoré používajú na tvrdenie zubov magnetit. Ľudia tiež produkujú magnetit v tkanive, čo môže ovplyvniť fungovanie imunitného a nervového systému.