Γιατί οι μαγνήτες έλκουν το σίδηρο;
Ο μαγνήτης είναι μαγνήτης Έχετε παίξει ποτέ με μαγνήτη; Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν μαγνήτη για να μαζέψετε σιδερένια καρφιά, συνδετήρες και άλλα πράγματα από σίδερο, κάτι που είναι πολύ διασκεδαστικό.
Γιατί οι μαγνήτες έλκουν τον σίδηρο;Αυτό ξεκινά από τη δομή της ύλης.
Οι περισσότερες ουσίες αποτελούνται από μόρια, τα μόρια αποτελούνται από άτομα και τα άτομα αποτελούνται από πυρήνες και ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται συνεχώς μέσα στο άτομο και περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, και τα δύο θα δημιουργήσουν μαγνητισμό. Ωστόσο, στις περισσότερες ουσίες, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις και είναι χαοτικά, γεγονός που κάνει τα μαγνητικά φαινόμενα μέσα στην ουσία να αλληλοεξουδετερώνονται. Επομένως, οι περισσότερες ουσίες δεν είναι μαγνητικές υπό κανονικές συνθήκες.
Αλλά οι μαγνήτες είναι διαφορετικοί. Οι μαγνήτες κατασκευάζονται γενικά από σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο ή ο φερρίτης.Ο μαγνητισμός των μαγνητών προέρχεται κυρίως από το σπιν των ηλεκτρονίων. Στη σιδηρομαγνητική ύλη, τα σπιν ηλεκτρονίων μπορούν να διαταχθούν αυθόρμητα σε μια μικρή περιοχή, δηλαδή τα ηλεκτρόνια σε κάθε άτομο σε αυτό το μικρό εύρος διατηρούν μια σταθερή κατεύθυνση σπιν, σχηματίζοντας μια μικρή περιοχή αυθόρμητης μαγνήτισης, η οποία Μια αυθόρμητα μαγνητισμένη περιοχή ονομάζεται μαγνητική περιοχή . Το μέγεθος των μαγνητικών περιοχών ποικίλλει Χονδρικά μιλώντας, κάθε μαγνητικό πεδίο καταλαμβάνει όγκο περίπου 1-9 κυβικά εκατοστά και περιέχει περίπου 1015 άτομα. Επειδή όλα τα άτομα σε ένα μαγνητικό πεδίο έχουν την ίδια μαγνητική κατεύθυνση, το αποτέλεσμα της υπέρθεσης είναι ότι ο μαγνητισμός ενισχύει το ένα το άλλο. Ένας μαγνητικός τομέας είναι ισοδύναμος με έναν "μικρό μαγνήτη" και ένας σιδηρομαγνήτης αποτελείται από μεγάλο αριθμό τέτοιων «μικροί μαγνήτες».
Πριν από τη μαγνήτιση, οι μαγνητικές κατευθύνσεις των διαφόρων μαγνητικών περιοχών μέσα στο σιδηρομαγνητικό υλικό δεν είναι οι ίδιες. Δρουν ανεξάρτητα και μπορούν να είναι προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Ως αποτέλεσμα, τα μαγνητικά πεδία σε διαφορετικές κατευθύνσεις αλληλοεξουδετερώνονται και εξακολουθούν να μην το κάνουν δείχνουν μαγνητισμό προς τα έξω. Ωστόσο, όταν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ενισχύεται, όλα είναι διατεταγμένα κατά την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, λέμε ότι η σιδηρομαγνητική ουσία έχει μαγνητιστεί και γίνεται μαγνήτης. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια σε μη σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο και ο μόλυβδος μοιάζουν με μια ομάδα ανυπάκουων παιδιών. Όσο ισχυρό μαγνητικό πεδίο κι αν εφαρμόζεται, εξακολουθούν να αρνούνται να υπακούσουν στον "κωδικό πρόσβασης" και "παρατάσσονται τακτοποιημένα". , αλλά συνεχίζουν από μόνα τους Χαοτική κίνηση, έτσι αυτές οι ουσίες δεν μπορούν να μαγνητιστούν, οπότε δεν υπάρχει μαγνητισμός.
Ο λόγος για τον οποίο ένας μαγνήτης μπορεί να προσελκύσει σίδηρο είναι ότι όταν ένας μαγνητικός μαγνήτης βρίσκεται κοντά σε ένα σιδερένιο μπλοκ, το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη μαγνητίζει ξανά το σιδερένιο μπλοκ και δημιουργείται μια ελκτική δύναμη μεταξύ των διαφορετικών πολικοτήτων του μαγνήτη και του μπλοκ σιδήρου. , και το σιδερένιο μπλοκ είναι «κολλημένο» σταθερά στον μαγνήτη. Ωστόσο, μέταλλα όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο και ο μόλυβδος δεν μπορούν να μαγνητιστούν από το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη και δεν μπορούν να παράγουν μαγνητισμό, επομένως ο μαγνήτης δεν μπορεί να τους κάνει τίποτα.
Οι μόνιμοι μαγνήτες που συνήθως βλέπουμε είναι τεχνητοί μαγνήτες και φυσικοί μαγνήτες. Οι τεχνητοί μαγνήτες τοποθετούνται τεχνητά σιδηρομαγνητικά υλικά στο μαγνητικό πεδίο για να τα μαγνητίσουν. Αφού αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τα ηλεκτρόνια στα σιδηρομαγνητικά υλικά εξακολουθούν να παραμένουν «τακτοποιημένα σε σειρά» και δείχνουν ισχυρό μαγνητισμό προς τα έξω, ενώ οι φυσικοί μαγνήτες είναι φυσικοί μαγνήτες Ένα σιδηρομετάλλευμα που μαγνητίζεται από το μαγνητικό πεδίο της Γης και γίνεται μόνιμα μαγνητικό.
