Шта је магнетизам? Дефиниција, примери, чињенице

Древни људи користили су камене камење, природне магнете направљене од минералног магнетита гвожђа. У ствари, реч "магнет" потиче од грчких речи магнетис литхос, што значи "магнезијски камен" или вапненац. Талес из Милета истраживао је својства магнетизма око 625. године пре 545. године пре нове ере. Индијски хирург Сусхрута користио је магнете за хируршке сврхе отприлике у исто време. Кинези су писали о магнетизму у четвртом веку пре нове ере и описали су то помоћу камена од камена да би привукли иглу у првом веку. Међутим компас нису користили за навигацију до 11. века у Кини и 1187. у Европи.

Иако су били познати магнети, постојало је објашњење њихове функције све до 1819. године, када је Ханс Цхристиан Øрстед случајно открио магнетна поља око живих жица. Однос између електричне енергије и магнетизма описао је Јамес Цлерк Маквелл 1873. године и инкорпорирана у Ајнштајнова теорија посебне релативности 1905.

Па, шта је то невидљива сила?

Поред струје која путује жицом, магнетизам настаје и магнетским моментима спина елементарне честице, попут електрона. Стога је сва материја до неке мере магнетна јер електрони који орбитирају у атомском језгру производе магнетно поље. У присуству електричног поља, атоми и молекули формирају електричне диполе, са позитивно наелектрисаним језгра која се крећу ситно у правцу поља, а негативно наелектрисани електрони крећу други начин.

Сви материјали показују магнетизам, али магнетно понашање зависи од електронске конфигурације атома и температуре. Конфигурација електрона може узроковати да се магнетни моменти међусобно откажу (чинећи материјал мање магнетним) или се поравнавају (чинећи га магнетнијим). Повећана температура повећава насумично термичко кретање, отежавајући поравнање електрона и обично смањује снагу магнета.

Магнетизам се може класификовати према узроку и понашању. Главне врсте магнетизма су:

Диамагнетизам: Приказ свих материјала дијамантизам, која је тенденција одбијања магнетним пољем. Међутим, и друге врсте магнетизма могу бити јаче од дијамагнетизма, па је примећен само у материјалима који не садрже непарене електроне. Кад су присутни парови електрона, њихови „спин“ магнетни моменти се међусобно отказују. У магнетном пољу, дијамагнетни материјали се слабо магнетишу у супротном смеру од примењеног поља. Примери дијамагнетних материјала укључују злато, кварц, воду, бакар и ваздух.

Парамагнетизам: У а парамагнетни материјал, постоје парни електрони. Непарни електрони могу слободно ускладити своје магнетне моменте. У магнетном пољу магнетни моменти се поравнавају и магнетишу у смеру примењеног поља појачавајући га. Примери парамагнетних материјала укључују магнезијум, молибден, литијум и тантал.

Феромагнетизам: Феромагнетски материјали могу формирати трајне магнете и привлаче их магнети. Феромагнет има неспарене електроне, а магнетни моменти електрона обично остају поравнати чак и када се уклањају из магнетног поља. Примери феромагнетских материјала укључују гвожђе, кобалт, никл, легуре ових метала, неке ретке земљане легуре и неке легуре мангана.

Антиферромагнетизам: За разлику од феромагнета, унутрашњи магнетни моменти валентних електрона у антиферромагнетној тачки у супротним смеровима (анти-паралелни). Резултат је нето магнетни тренутак или магнетно поље. Антиферромагнетизам је примећен у једињењима прелазних метала, као што су хематит, гвожђе манган и никл оксид.

Ферримагнетизам: Попут феромагнета, ферримагнета задржавају магнетизацију када се уклања из магнетног поља, али суседни парови спинова електрона усмеравају се у супротним смерима. Распоред решетка материјала чини магнетни тренутак који је усмерен у једном правцу јачи од оног који је усмерен у другом правцу. Ферримагнетизам се јавља у магнетиту и другим феритима. Као и феромагнети, и ферримагнети су привлачени магнетима.

Постоје и друге врсте магнетизма, укључујући суперпарамагнетизам, метамагнетизам и спин стакло.

Неки живи организми откривају и користе магнетна поља. Способност осећања магнетног поља назива се магнетоцепција. Примери бића способних за магнетоцепцију укључују бактерије, мекушце, чланконожаце и птице. Људско око садржи криптохромски протеин који људима може омогућити одређени степен магнетоцепције.

Многа створења користе магнетизам, што је процес познат као биомагнетизам. На пример, хитони су мекушци који користе магнетит да очврсну зубе. Људи такође производе магнетит у ткиву, што може утицати на функције имуног и нервног система.