Nam châm hút gì?

Nam châm xuất hiện khắp nơi, nhưng hầu hết mọi người không biết chính xác chúng dính vào thứ gì. Nếu bạn từng bối rối về lý do tại sao một số vật thể bị nam châm hút còn những vật khác thì không, bạn không đơn độc.

Nam châm hút các vật thể làm từ các vật liệu ferromagnetic như sắt, niken và cobalt. Những vật liệu này chứa các miền từ có thể căn chỉnh theo phản ứng với một trường từ.

Nam châm hút gì

Nam châm có vẻ đơn giản, nhưng khoa học đằng sau chúng đầy những điều bất ngờ. Hãy cùng xem xét kỹ hơn về điều gì làm cho một vật trở nên từ và khám phá lý do đằng sau những lực vô hình này.

Điều gì khiến nam châm hút và đẩy?

Nam châm có thể vừa hút vừa đẩy, nhưng điều đó xảy ra như thế nào? Hầu hết mọi người chỉ thấy nam châm dính vào kim loại, nhưng các lực tác động sâu hơn nhiều.

Nam châm hút khi các cực đối lập gặp nhau và đẩy khi các cực cùng loại đối diện nhau. Hành vi này được gây ra bởi hướng của các trường từ mà chúng tạo ra.

Tương tác của các trường từ

Mỗi nam châm có hai cực: bắc và nam. Khi một cực bắc đặt gần một cực nam, các đường từ trường chạy mượt mà từ cực này sang cực kia. Điều này tạo ra một lực hút. Khi hai cực bắc (hoặc hai cực nam) đối diện nhau, các đường từ của chúng va chạm và đẩy nhau.

Sự đẩy và kéo này xảy ra vì các trường từ có hướng. Chúng tạo ra các lực phụ thuộc vào cách các trường này chồng chéo lên nhau. Bạn có thể thử nghiệm bằng cách lật một nam châm hình chữ nhật nhỏ gần một nam châm khác và quan sát xem nó có dính lại hoặc nhảy ra xa không.

Khoa học đằng sau nó

Lực xuất phát từ các electron bên trong các nguyên tử. Trong các vật liệu từ, nhiều electron quay cùng chiều, tạo ra một trường từ tổng hợp. Khi các trường nội bộ này căn chỉnh giữa hai nam châm, chúng sẽ hút hoặc đẩy dựa trên hướng của chúng.

Hiểu điều này giúp trong việc thiết kế động cơ, máy phát điện, khóa từ và nhiều thứ khác. Mỗi hệ thống từ đều sử dụng nguyên tắc này theo một cách nào đó.

Tại sao nam châm hút sắt?

Sắt dường như rất thích nam châm. Nhưng tại sao nó lại phản ứng như vậy, trong khi các kim loại khác như đồng hoặc vàng thì không?

Nam châm hút sắt vì các nguyên tử của sắt có các electron chưa ghép cặp, các trường từ của chúng có thể căn chỉnh với nam châm bên ngoài. Sự căn chỉnh này tạo ra lực hút mạnh mẽ.

Tại sao sắt phản ứng với các trường từ

Sắt là một vật liệu ferromagnetic. Điều này có nghĩa là cấu trúc bên trong của nó hỗ trợ các vùng gọi là miền từ. Trong một miếng sắt chưa bị nam châm hóa, các miền này chỉ hướng khác nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Khi một nam châm được đưa gần, các miền này căn chỉnh theo hướng của trường ngoài.

Sự căn chỉnh này gây ra lực hút mạnh. Đó là lý do tại sao đinh sắt, kẹp giấy và dụng cụ thép có thể dính vào nam châm. Càng nhiều miền căn chỉnh, lực càng mạnh.

Niken và cobalt cũng phản ứng tương tự. Nhưng các kim loại khác như nhôm hoặc đồng có cách sắp xếp electron khác. Các miền của chúng không căn chỉnh theo cách hữu ích, vì vậy chúng không bị nam châm hút.

Ví dụ hàng ngày

• Cửa tủ lạnh (thép)
• Tô vít và cờ lê
• Khóa trang sức (một số loại)
• Các thành phần ổ cứng máy tính

Tất cả đều chứa sắt hoặc hợp kim dựa trên sắt, khiến chúng phản ứng với từ trường. Tính chất này hữu ích trong việc tái chế, nơi nam châm tách các vật liệu giàu sắt khỏi rác thải khác.

Kết luận

Nam châm hút các vật liệu như sắt, niken và coban do cấu trúc nguyên tử của chúng. Không phải tất cả kim loại đều có tính từ, nhưng những kim loại này đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày.