Hvordan fungerer magneter?

En magnet er ethvert materiale som er i stand til å produsere en magnetfelt. Siden enhver bevegelig elektrisk ladning genererer et magnetfelt, elektroner er bittesmå magneter. Denne elektriske strømmen er en kilde til magnetisme. Imidlertid er elektronene i de fleste materialer tilfeldig orientert, så det er lite eller ingen nettomagnetisk felt. For å si det enkelt, elektronene i en magnet har en tendens til å være orientert på samme måte. Dette skjer naturlig i mange ioner, atomer og materialer når de blir avkjølt, men er ikke så vanlig ved romtemperatur. Noen elementer (f.eks. Jern, kobolt og nikkel) er ferromagnetiske (kan induseres til å bli magnetisert i et magnetfelt) ved romtemperatur. For disse elementer, er det elektriske potensialet lavest når magnetiske momentene til valenselektronene er på linje. Mange andre elementer er diamagnetic. De uparmerte atomene i diamagnetiske materialer genererer et felt som svakt avviser en magnet. Noen materialer reagerer ikke med magneter i det hele tatt.

instagram viewer

Atomagnetisk dipol er kilden til magnetisme. På atomnivå er magnetiske dipoler hovedsakelig resultatet av to typer bevegelse av elektronene. Det er orbitalbevegelsen til elektronet rundt kjernen, som produserer et orbitalt dipolmagnetisk moment. Den andre komponenten i det elektronmagnetiske øyeblikket skyldes snurre rundt dipolmagnetisk øyeblikk. Imidlertid er ikke bevegelsen av elektroner rundt kjernen egentlig en bane, og heller ikke er spin-dipolmagnetisk moment assosiert med faktisk 'spinning' av elektronene. Uparede elektroner har en tendens til å bidra til et materials evne til å bli magnetisk, siden det elektronmagnetiske øyeblikket ikke kan avbrytes fullstendig når det er 'rare' elektroner.

Protonene og nøytronene i kjernen har også bane- og spinnvinkelmoment, og magnetiske momenter. Det kjernemagnetiske øyeblikket er mye svakere enn det elektroniske magnetiske øyeblikket fordi selv om vinkelmomentet til de forskjellige partikler kan være sammenlignbare, magnetmomentet er omvendt proporsjonalt med masse (massen til et elektron er mye mindre enn det for et proton eller nøytron). Det svakere kjernemagnetiske momentet er ansvarlig for kjernemagnetisk resonans (NMR), som brukes til magnetisk resonansavbildning (MRI).

instagram story viewer