Gamta slepia savo paslaptis todėl, kad yra nuostabi, o ne todėl, kad nori mus apgauti.
Albertas Einšteinas
Magnetai yra vieni dažniausiai mūsų kasdieniame gyvenime sutinkamų įrankių. Juos galime sutikti įvairiausiose vietose ir situacijose. Užtenka pažvelgti į šaldytuvo dureles, kurios tvirtai laikosi savo vietoje būtent dėl magnetizmo. Pagalvokite ir apie savo ausines ar kompiuterio kolonėles: jose taip pat veikia magnetai. Net automobilio langų mechanizmas veikia magnetinių medžiagų dėka.
Magnetai tiesiogine prasme yra visur. Elektra ir magnetizmas yra vieni svarbiausių mokslo atradimų, be kurių mūsų pasaulis tiesiog neveiktų.
Vis dėlto, kadangi magnetinės medžiagos ir jų taikymas tapo kasdienybe, dažnai šį reiškinį priimame kaip savaime suprantamą. Bet jei sustotumėte ir pagalvotumėte, argi ne nuostabu, kad toks paprastas metalo gabalėlis gali paveikti kitą be jokio fizinio kontakto? Argi ne įspūdinga, kaip ši nematoma jėga veikia?
Galbūt dar nesate apie tai susimąstę, nes tiesiog per mažai apie tai žinote. Tad šis straipsnis – puiki proga pažinti magnetizmo esmę ir suprasti, kodėl ši jėga yra tokia svarbi.
Galime užtikrinti, kad baigę skaityti mūsų straipsnį, tikrai kitomis akimis pažvelgsite į tai, koks įdomus reiškinys yra magnetizmas. O jei norite sužinoti dar daugiau, užmeskite akį ir į mūsų išsamų gidą apie magnetizmą bei elektromagnetizmą.
Kas yra magnetizmas ir magnetiniai laukai?
Magnetizmas – tai jėga, dėl kurios magnetinės medžiagos traukia arba stumia viena kitą. Tai galime pastebėti kiekvieną kartą, kai metaliniai daiktai traukia kitus metalinius paviršius.
Magnetizmo išskirtinumas yra tas, kad tai yra nekontaktinė jėga. O tai reiškia, kadd medžiagos neprivalo liestis viena su kita, kad išprovokuotų traukimą arba stūmimą.
Nors iš pirmo žvilgsnio tai gali atrodyti kaip magija, magnetizmas yra gana paprastas ir labai natūralus procesas, vykstantis itin mažame, subatominiame lygmenyje, kur viskas nuolat juda.
Būtent šių judėjimų rezultatas ir sukuria jėgą, kurią mes vadiname magnetizmu. Pagrindinį vaidmenį čia atlieka du reiškiniai: elementų ir jų dalelių magnetiniai momentai bei elektrinė srovė.
Magnetiniai momentai ir elektronai
Magnetizmo esmė slypi elektronų judėjime. Elektronai sukasi aplink atomo branduolį ir turi teigiamą arba neigiamą krūvį.
Paprastai šie krūviai išsilygina: teigiamų ir neigiamų elektronų skaičius būna vienodas. Gamtai būdingas stabilumas, todėl dauguma medžiagų yra nemagnetinės. Jų elektronų magnetiniai momentai vienas kitą neutralizuoja. Jei būtų kitaip, praktiškai viskas aplink mus būtų magnetiška, kas labai apsunkintų mūsų kasdienybę.
Viename grame feromagnetinės medžiagos yra tiek pat magnetinių momentų, kiek žmonių Žemėje: apie 8 milijardus.
Medžiagoje esantys elektronai kartais būna nesubalansuoti, tačiau net ir tada jų magnetiniai krūviai dažnai nebūna išsidėstę ta pačia kryptimi. O elektronų išsirikiavimas viena kryptimi yra būtina sąlyga, kad medžiaga taptų magnetinė.
Kai visi elektronų magnetiniai momentai išsidėsto ta pačia kryptimi, atsiranda du magnetiniai poliai: šiaurės ir pietų, o medžiaga sukuria pakankamai stiprų magnetinį lauką, kad tai galėtume stebėti realybėje.
Elektra ir magnetizmas
Kaip minėta, magnetizmą sukuria du šaltiniai: elektronų magnetiniai momentai ir elektrinė srovė.
Elektrinė srovė sukuria magnetizmą, nes elektra iš esmės yra elektronų tekėjimas per medžiagą. Kai elektronai juda viena kryptimi, jie susidėlioja taip, kad aplink laidą susidaro magnetinis laukas. Viename gale atsiranda teigiamas, kitame – neigiamas krūvis.
Elektromagnetai
Tikriausiai teko girdėti ir apie elektromagnetus. Tai itin galingi magnetai, kurių veikimas pagrįstas elektros srove. Kaip ir daugelį elektrinių įrenginių, juos galima įjungti ir išjungti, todėl jie yra itin naudingi įvairiose pramonės srityse.
Jei paimtumėte magnetinę medžiagą ir ją apvyniotumėte vielos rite, per kurią tekės elektra, susidarys stiprus magnetinis laukas. Elektronų judėjimas vieloje sukuria magnetinį lauką, kuris koncentruojasi ritės centre.
Kai tik elektra išjungiama, magnetinės savybės iš karto dingsta. Tai yra vienas esminių elektromagnetizmo veikimo principų.
Kas yra magnetinis laukas?
Magnetai traukia ar stumia daiktus, kuriems būdingas magnetinis jautrumas. Bet svarbiausia yra tai, kas vyksta tarp šių objektų.
Magnetinio lauko linijos visada sudaro uždarus kilpinius kelius: jos išeina iš šiaurės poliaus ir grįžta į pietų, net ir erdvėje už magnetų.
Tarp magnetinių medžiagų veikia magnetinis laukas. Tai yra nematoma jėgos sritis, apibūdinanti elektronų išsidėstymą aplink magnetą.
Magnetinio lauko struktūrą galima pavaizduoti linijomis, kurios eina nuo šiaurinio poliaus iki pietinio. Kuo arčiau šios linijos yra viena kitos, tuo stipresnis yra magnetas. Beje, jos niekada nesusikerta.
Geležies drožlės
Vienas paprasčiausių būdų pamatyti magnetinį lauką yra naudojant geležies drožles.
Paimkite strypinį magnetą ir šiek tiek geležies dulkių.
Tuomet užberkite jas ant paviršiaus aplink magnetą.
Iš karto pamatysite, kaip drožlės išsidėsto pagal magnetinio lauko linijas. Tai puikus būdas pamatyti nematomą jėgą savo akimis.
Skirtingi magnetų tipai ir magnetizmo rūšys
Ne visi magnetai yra vienodi. Kadangi egzistuoja tiek elektromagnetai, tiek „įprasti“ magnetai, natūralu, kad yra ir kelios magnetizmo rūšys.
Diamagnetizmas
Tai magnetizmo forma, būdinga visoms medžiagoms, tačiau labai silpna. Diamagnetinėse medžiagose visi elektronai yra suporuoti, todėl išorinis magnetinis laukas joms beveik neturi įtakos.
Paramagnetizmas
Paramagnetinės medžiagos yra silpnai traukiamos magnetinio lauko. Dauguma cheminių junginių yra būtent tokie, nes turi nesuporuotų elektronų. Įdomu tai, kad net deguonis yra paramagnetinis.
Šiose medžiagose neporuoti elektronai išsilygiuoja pagal išorinį lauką, todėl medžiaga įgyja bendrą magnetinį krūvį.
Feromagnetinės medžiagos
Feromagnetinės medžiagos – tai magnetai, kuriuos dažnai pastebime kasdienybėje.
Jos taip pat turi nesuporuotų elektronų, tačiau šie išsilygiuoja savaime, be išorinio magnetinio lauko poveikio. Tokios medžiagos kaip geležis, nikelis ir kobaltas yra tipiški feromagnetai. Nuo jų ir kilo pavadinimas „fero“.
Laikinieji ir nuolatiniai magnetai
Šios dvi sąvokos gana dažnai sutinkamos bekalbant apie magnetizmą ir jų skirtumas yra gana akivaizdus.
Nuolatiniai magnetai yra feromagnetinės medžiagos, išlaikančios magnetines savybes net ir pašalinus išorinį lauką.
Laikinieji magnetai yra paramagnetinės medžiagos, kurios magnetinės tampa tik esant laukui (pvz., sąvaržėlės ar vinys).
Magnetizmas – tai tvarka chaose: kai atomai sutaria dėl krypties, atsiranda jėga, galinti pakeisti pasaulį.
Maiklas Faradėjus
Beje, kaitinant feromagnetines medžiagas jų magnetinės savybės susilpnėja, nes šiluma padidina atomų judrumą, o elektronai praranda išsidėstymą. Šis principas itin svarbus ir transformatorių veikimui, kuriame magnetiniai laukai perduoda energiją tarp apvijų.
Ar Žemė yra magnetinė?
Taip, Žemė turi savo magnetinį lauką, dėl to magnetai turi šiaurinį ir pietinį polių.
Visa planeta yra tarsi milžiniškas magnetas, ko pasekoje buvo išrasti ir iki šiandienos naudojami kompasai. Nors maža saujelė žemės ir nebus magnetinė, visos Žemės dydis, kartu paėmus, sukuria stipriausią magnetinį lauką planetoje.
Mokslininkai teigia, kad šis laukas nėra pastovus ir nuolat kinta. Per milijonus metų Žemės magnetiniai poliai netgi apsikeičia vietomis, vadinamasis geomagnetinis apsivertimas. Tokie pokyčiai įvyksta vidutiniškai kas kelis šimtus tūkstančių metų ir turi didelę įtaką gyvybei planetoje bei navigacijai. Kai kurie tyrimai rodo, kad magnetinio lauko intensyvumas gali susilpnėti iki 90%, kol įvyksta pilnas apsivertimas.
(nanoteslų)
Šie reiškiniai rodo, kad magnetinio lauko veikimas yra nepaprastai sudėtingas procesas, susijęs su nuolatiniu Žemės branduolio judėjimu, kintančiais srautais ir temperatūros skirtumais. Būtent šie veiksniai sukuria magnetinį „skydą“, kuris apsaugo mus nuo Saulės vėjų ir leidžia danguje matyti šiaurės pašvaistes.
Ar jums patiko šis straipsnis? Pasižymėkite!
Loading...
