Magnesy są wszędzie, ale większość ludzi nie ma pojęcia, do czego naprawdę się przyczepiają. Jeśli kiedykolwiek byłeś zdezorientowany, dlaczego niektóre rzeczy przyciągają magnesy, a inne nie, nie jesteś sam.

Magnesy przyciągają obiekty wykonane z ferromagnetycznych materiałów, takich jak żelazo, nikiel i kobalt. Te materiały zawierają domeny magnetyczne, które ustawiają się w odpowiedzi na pole magnetyczne.

Co przyciąga magnesy

Co przyciąga magnesy

Magnesy mogą wydawać się proste, ale nauka za nimi kryje wiele niespodzianek. Przyjrzyjmy się bliżej temu, co sprawia, że coś jest magnetyczne i odkryjmy powody tych niewidzialnych sił.

Co powoduje, że magnes przyciąga i odpycha?

Magnesy mogą zarówno przyciągać, jak i odpychać, ale jak to się dzieje? Większość ludzi widzi tylko, jak magnesy przyklejają się do metalu, ale siły działające w tle są znacznie głębsze.

Magnesy przyciągają, gdy przeciwne bieguny się spotykają, i odpychają, gdy podobne bieguny się stają naprzeciwko siebie. To zachowanie jest spowodowane kierunkiem generowanych przez nie pól magnetycznych.

Jak oddziałują pola magnetyczne

Każdy magnes ma dwa bieguny: północny i południowy. Gdy biegun północny jest umieszczony blisko biegun południowy, linie pola magnetycznego płyną gładko z jednego do drugiego. Tworzy to siłę przyciągającą. Gdy dwa bieguny północne (lub dwa południowe) stają naprzeciwko siebie, ich linie pola zderzają się i odpychają.

To pchnięcie i ciągnięcie dzieje się, ponieważ pola magnetyczne mają kierunek. Tworzą siły zależne od tego, jak te pola się nakładają. Możesz to przetestować, odwracając mały magnes na pręt i obserwując, czy złączy się z innym, czy odskoczy.

Nauka za tym

Siła pochodzi od elektronów wewnątrz atomów. W materiałach magnetycznych więcej elektronów kręci się w tym samym kierunku, generując netto pole magnetyczne. Gdy te wewnętrzne pola się ustawiają między dwoma magnesami, przyciągają się lub odpychają w zależności od ich orientacji.

Zrozumienie tego pomaga w projektowaniu silników, generatorów, zamków magnetycznych i innych urządzeń. Każdy system magnetyczny korzysta z tej zasady w jakiś sposób.

Dlaczego magnesy przyciągają żelazo?

Żelazo wydaje się kochać magnesy. Ale dlaczego tak się dzieje, podczas gdy inne metale, takie jak miedź czy złoto, w ogóle nie reagują?

Magnesy przyciągają żelazo, ponieważ jego atomy mają niesparowane elektrony, których pola magnetyczne mogą się ustawiać zgodnie z zewnętrznym magnesem. To ustawienie tworzy silne przyciąganie magnetyczne.

Dlaczego żelazo reaguje na pola magnetyczne

Żelazo jest materiałem ferromagnetycznym. Oznacza to, że jego struktura wewnętrzna wspiera regiony zwane domenami magnetycznymi. W niezamagnetyzowanym kawałku żelaza te domeny wskazują w różnych kierunkach i się nawzajem znoszą. Gdy zbliża się magnes, domeny ustawiają się w kierunku pola zewnętrznego.

To ustawienie powoduje silne przyciąganie. Dlatego gwoździe żelazne, spinacze i narzędzia stalowe mogą przyczepić się do magnesu. Im więcej domen się ustawia, tym silniejsza jest siła.

Nikiel i kobalt zachowują się podobnie. Ale inne metale, takie jak aluminium czy miedź, mają elektrony ułożone inaczej. Ich domeny nie ustawiają się w użyteczny sposób, więc nie są przyciągane przez magnesy.

Przykłady codzienne

  • Drzwi lodówki (stal)
  • Wkrętaki i klucze
  • Zapięcia do biżuterii (niektóre typy)
  • Elementy dysków twardych komputerów

Wszystkie te elementy zawierają żelazo lub stopy na bazie żelaza, co sprawia, że są podatne na pola magnetyczne. Ta właściwość jest przydatna w recyklingu, gdzie magnesy oddzielają materiały bogate w żelazo od innych odpadów.

Wnioski

Magnesy przyciągają materiały takie jak żelazo, nikiel i kobalt ze względu na ich strukturę atomową. Nie wszystkie metale są magnetyczne, ale te, które są, odgrywają kluczowe role w codziennym życiu.